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纯方位目标运动分析(Bearings-Only Target Motion Analysis，BOTMA)仅利用方位信息实现对目标状态参数的估计，是一种有效的无源被动定位跟踪方法。纯方位系统中的可观测性条件、目标跟踪与估计策略、观测器最优机动轨迹构成了BOTMA的核心研究内容。其中，可观测性分析为后续目标定位跟踪及观测器机动轨迹的研究奠定了理论基础。尽管可观测性研究已经积累了丰富的成果，但其理论体系仍需进一步完善，工程实用性也有待提高。本研究主要内容包括： ⑴在不考虑量测噪声的条件下，以线性系统的可观测性Gram矩阵判据为依据，给出了纯方位系统静止目标的可观测性充要条件;针对匀加速直线运动目标，对前人提出的可观测性充要条件的猜想给出了证明过程，使已有的仅依赖方位量测的可观测性判据推广到了二阶情形。首先，对非线性纯方位系统方程进行伪线性化处理，将其化为线性形式。然后，计算Gram矩阵行列式，经过行列式展开、合并同类项等步骤，并运用三角函数与有限项求和运算的性质进行归纳整理，最终将Gram矩阵行列式化为有限项平方和的形式。最后，由Gram矩阵判据即可得到仅依赖方位量测的纯方位系统可观测性充要条件。 ⑵在有噪量测条件下，将纯方位系统可观测性判别Gram矩阵行列式视为随机变量，建立了概率统计意义下的可观测性分析方法。首先，证明了Gram矩阵行列式与系统可观测性能的关系;然后根据量测噪声的概率分布，推导了Gram矩阵行列式的概率密度函数;最后基于一定的置信水平，得到Gram矩阵行列式的值随方位角的变化曲线，并以此将纯方位系统可观测性划分为“优”、“良”、“中”、“差”等不同等级，给出了有噪条件下的可观测性判别方法。 ⑶在有噪量测下，基于纯方位系统可观测性判别性能指标，给出了纯方位定位系统和纯方位跟踪系统观测器的单步最优机动轨迹算法。基于贪婪法思想，考虑当前一步最优的观测器机动策略，将有噪条件下的系统可观测性能作为优化指标，根据目标与观测器当前时刻的运动状态分析观测器的机动方式，建立了考虑量测噪声的观测器单步最优机动轨迹的迭代算法。该研究结果可为实际工程中纯方位系统中观测器的有效机动提供有益参考。