随着空中非合作辐射源的种类及数量逐渐增多,如何对空中运动辐射源进行实时侦察与高精度定位跟踪成为亟待解决的问题。一种性价比高的方式是采用基于单个卫星的电子侦察手段进行探测和监视。针对空中运动辐射源的单星无源定位跟踪问题,本文着重研究了角度融合多普勒变化率的单星无源定位跟踪算法。论文的主要研究内容如下:(1)研究了基于相参分量提取的脉冲信号多普勒变化率测量算法。考虑到该参数测量问题最终可转化为相位多项式中二次项系数的估计问题,提出了一种基于相参分量提取的多普勒变化率测量方法,其主要思想为先提取相参分量的频率,以相参分量重构脉冲信号的初始时刻相位,进而从多个脉冲的相位变化中估计多普勒变化率。仿真结果表明,该多普勒变化率测量算法可适应多种信号类型,能有效提取恒定重频线性调频信号脉冲串、频率捷变信号脉冲串以及重频参差线性调频信号脉冲串等的多普勒变化率。(2)研究了二维角度融合多普勒变化率的单星无源跟踪算法。分别提出了该体制下的容积卡尔曼滤波跟踪算法以及批处理跟踪算法。首先建立了状态模型以及观测模型。然后介绍了二维瞬时测向单星无源定位方法,用以对跟踪算法进行初始化。针对所提滤波跟踪算法,其结合角度在定位上的稳定性以及多普勒变化率在速度估计上的优势,可实时给出动目标辐射源位置和速度的高精度估计值。针对所提批处理跟踪算法,其将跟踪问题转化为参数估计问题,每次估计都使用当前所有观测值,有效提高了位置与速度估计精度。仿真结果显示,所提两种算法均可实现单星对动目标的高精度跟踪。(3)研究了一维角度融合多普勒变化率的单星无源定位算法以及跟踪算法。该两种算法通过一维干涉仪和单个通道即可实现对目标的有效定位以及跟踪,降低了成本,节约了资源。首先给出了该体制下的单星无源定位模型以及跟踪模型。针对定位问题,提出了正交余弦角参数化多假设最小二乘定位算法,通过一维角度观测量以及一系列与之正交的假想角划分目标可能位于的区域,结合高斯牛顿迭代实现定位,仿真实验证明其定位效果好、且无需时间积累。针对跟踪问题,提出了角度参数化分层分裂高斯和容积卡尔曼滤波算法,其包括多个并行的滤波器以解决初始化问题。为了解决观测方程的非线性问题,在分裂阶段,将非线性度进行更精细的分层划分,减小计算量的同时增加了位置和速度估计的精度。仿真实验证明其可有效估计出动目标辐射源的位置及速度。