无源协同定位系统利用调频广播,数字电视,手机基站等第三方信号作为外辐射源,通过对直达波信号和目标回波信号进行相干处理,实现目标的定位与跟踪。该系统具有探测范围广、成本低、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点,对提升我方军事防御系统的探测性能具有重要意义。但该系统俯仰角信息通常质量不高,导致目标高度估计不准确。当目标与接收站相距较远时,地球曲率进一步恶化了目标的估计精度。针对这个问题,本文开展了考虑地球曲率的三维无源协同定位技术研究。主要工作如下:1.针对杂波环境下使用距离差,方位角等二维量测实现双基站三维无源协同定位的问题,提出一种概率数据关联高度参数化方法。首先将目标可能出现的高度范围划分成若干高度子区间并赋予相等的权重,在每个高度子区间内使用概率数据关联滤波得到目标状态估计。之后,通过每个高度子区间的似然函数更新该区间权重,将不同高度子区间的状态估计加权融合得到目标的最终三维估计。仿真结果表明,所提方法能够有效地进行三维无源协同定位。2.针对远距离探测时传统方法忽略地球曲率导致定位精度急剧下降的问题,提出一种考虑地球曲率的三维航迹起始与维持方法。首先,建立目标在地球大圆坐标系内的运动状态,通过坐标转换将地球大圆坐标系转换到地心地固坐标系中,并建立包含地球曲率的目标运动模型和测量模型。其次,利用多帧测量构建对数似然比函数,并通过遗传算法求解该函数极值,实现目标的三维航迹起始。最后,利用概率数据关联滤波对杂波环境下的目标进行航迹维持。仿真结果表明,所提方法比不考虑地球曲率的传统方法能获得更好的位置精度。3.针对低检测概率下双基站系统估计精度下降和航迹连续性降低的问题,提出一种多基站三维无源协同定位方法。首先,建立包含地球曲率的目标运动模型,在各接收站实现目标航迹起始与维持,生成局部航迹。其次,利用最小化上限准则构建互协方差矩阵的相关项,近似求解接收站间的互协方差。最后使用最小方差融合将上传的局部航迹进行融合,得到最终的目标状态。仿真结果表明,在低检测概率下,所提方法能够有效提高目标估计精度与航迹连续性。