多源信息时空配准与应用

本书从时间、空间和时空配准基本概念出发，针对实际应用中存在的时空失配问题和难题，着重研究了时空误差演化规律、时间同步原理和方法；以舰艇平台为例分析了平台形变和姿态传递的模型和方法；结合实际工程应用特点，研究了基于合作目标的空间配准理论和方法，以及非合作目标的空间配准理论和方法；最后，给出了海战场时空配准统一架构，同时对时空配准在实际装备中的具体形态―舰载网格锁定系统功能特点进行深入浅出的分析。

目 录 第1章 绪论 001 1.1 概述 001 1.2 基本概念 003 1.2.1 时间 003 1.2.2 空间 003 1.2.3 时间标准、时间统一和时间同步 004 1.2.4 空间配准 005 1.3 时空配准误差成因和应用需求 006 1.3.1 时间同步误差成因和应用需求 006 1.3.2 空间配准误差成因和应用需求 008 1.3.3 姿态基准传递需求 012 1.4 时空配准现状和应用基础性问题 017 1.4.1 时空基准体系 017 1.4.2 相关标准和规范 018 1.4.3 典型应用分析 021 1.4.4 应用基础性问题 024 1.5 本书主要内容和章节安排 027 1.5.1 主要内容 027 1.5.2 章节安排 028 参考文献 029 第2章 时空误差及其演化 031 2.1 概述 031 2.2 时空基准及时空基准误差特点 031 2.2.1 时空基准 032 2.2.2 时间基准误差特点分析 037 2.2.3 空间基准误差特点分析 039 2.3 时间同步误差分析 042 2.3.1 网络时间同步误差分析 042 2.3.2 基于时频信号的时间同步误差分析 048 2.4 动平台雷达探测时空误差演化 052 2.4.1 甲板形变及其影响 053 2.4.2 机械稳定雷达时空基准误差演化模型 054 2.4.3 电子稳定雷达时空基准误差演化模型 099 2.5 小结 121 参考文献 121 第3章 时间同步原理与方法 123 3.1 概述 123 3.1.1 时间基准 124 3.1.2 时间同步方法 125 3.1.3 用户 125 3.2 有线网络时间同步方法 126 3.2.1 NTP时间同步 126 3.2.2 PTP时间同步 135 3.2.3 WR时间同步 149 3.3 无线网络时间同步方法 157 3.3.1 普通无线网络时间同步方法 157 3.3.2 无线传感器网络时间同步方法 164 3.4 多源信息时间对齐 168 3.4.1 时间对齐流程 169 3.4.2 时频匹配 170 3.4.3 时间对齐常用方法 172 3.5 海战场时间同步体系设计 179 3.5.1 指标需求分析 179 3.5.2 总体架构设计 180 3.5.3 编队时间同步体系 183 3.6 小结 190 参考文献 191 第4章 空间配准原理与方法（上） 193 4.1 概述 193 4.2 基于合作目标的传感器空间配准建模 196 4.2.1 数据预处理 197 4.2.2 系统误差 199 4.2.3 各类系统误差对目标定位的影响 202 4.2.4 空间配准系统误差测量方程及等效系统误差模型 209 4.3 基于合作目标的传感器空间配准系统误差估计方法 215 4.3.1 线性最小二乘法 216 4.3.2 非线性最小二乘的信赖域方法 218 4.3.3 均值移动方法 219 4.4 传感器系统误差非均匀分布的配准方法 222 4.4.1 系统误差网格分区逼近方法 223 4.4.2 系统误差分布函数拟合方法 225 4.5 小结 227 参考文献 227 第5章 空间配准原理与方法（下） 230 5.1 概述 230 5.2 基于公共目标的多传感器空间配准建模 231 5.2.1 数据预处理 231 5.2.2 多平台多传感器通用空间配准模型 232 5.3 基于公共目标的多传感器空间配准系统误差估计方法 235 5.3.1 广义最小二乘配准方法 235 5.3.2 极大似然配准方法 236 5.3.3 基于无迹变换的滤波配准方法 240 5.4 基于多雷达距离测量的空间配准方法 246 5.4.1 多雷达距离测量定位模型 246 5.4.2 两雷达距离测量平面定位误差分析 249 5.4.3 三雷达距离测量空间定位分析 251 5.4.4 仿真验证 257 5.5 多平台多无源传感器空间配准方法 259 5.5.1 基于二维平面交叉定位的误差配准方法 259 5.5.2 基于ECEF坐标系交叉定位的误差配准方法 263 5.5.3 目标运动假定条件下的异步无源传感器空间配准方法 275 5.5.4 基于测向测时差的传感器误差配准方法 276 5.6 空间配准可观测性分析 282 5.6.1 可观测性 282 5.6.2 噪声扰动分析 284 5.6.3 可观测度 285 5.6.4 低可观测度下系统误差估计方法 287 5.7 空间配准性能评价 299 5.7.1 配准方法收敛性分析 300 5.7.2 系统误差估计的下界 300 5.7.3 系统误差估计收敛性分析 301 5.7.4 空间配准性能在线评价 304 5.8 小结 306 参考文献 307 第6章 时空配准的应用与发展 310 6.1 概述 310 6.2 网格锁定系统 311 6.2.1 源自半自动地面环境防空系统 311 6.2.2 成形于海军战术数据系统 319 6.2.3 成为构建舰队协调交战能力的基石 325 6.3 弹性PNT体系结构 331 6.3.1 源起导航战 332 6.3.2 弹性PNT体系结构设计 333 6.4 全源定位导航技术 343 6.4.1 PNT传感器技术 344 6.4.2 协同导航 346 6.4.3 全源传感器定位导航 347 6.5 总结与发展 358 参考文献 359 附录A 常用坐标系及其相互转换 363 A.1 坐标系 363 A.2 坐标系转换 364 附录B 误差、方差及协方差传播原理 367 B.1 误差传播原理 367 B.2 方差传播原理 368 B.3 协方差传播原理 372 参考文献 374