背景光对恒虚警下APD探测性能影响评估方法

针对恒虚警工作方式下,噪声、信号及倍增因子之间相互作用的问题,分析了倍增因子、背景辐射对APD探测系统性能的影响以及恒虚警补偿方式的工作原理,建立了恒虚警下背景辐射与倍增因子的关系模型。通过求取有、无背景光时系统可探测到的最小信号功率,建立了APD性能的评估模型,设计实验对模型进行了验证,利用该模型分析了不同噪声对APD探测性能的影响。结果表明,随着背景光增强,其对APD的性能影响逐渐增大,且增大速率逐渐减缓;暗电流噪声较小时,背景光对APD作用较为明显,随着暗电流噪声的增大,背景光对系统影响迅速减小,最终趋于平稳;背景光对APD的影响随热噪声、放大电路噪声的增大而均匀增大。     

盖革模式APD激光雷达探测性能与虚警抑制研究

对基于盖革模式APD(GM-APD)探测器的激光雷达的探测性能和虚警抑制方法进行了研究。从系统原理与探测时序出发,研究了长死时间、回波脉宽大于时间数字转换器(TDC)分辨时间情况下目标探测概率与虚警率分布,分析了回波强度、脉宽、噪声与回波位置对目标探测概率与虚警率的影响;利用双探测器结构的探测模型,研究了双探测器结构在提高系统探测性能中的作用。研究结果表明:回波越强,脉宽越窄,噪声越低,回波位置越靠前,目标探测概率越高,虚警率越低,系统探测性能越好;对于双探测器结构,与逻辑可很好地抑制虚警;或逻辑可提高目标探测概率;使用与逻辑和或逻辑相结合的双探测器结构,可以获得更高的目标探测概率和更低的虚警率。     

APD探测系统的噪声特性及其影响因素研究

为了研究噪声对雪崩二极管（APD）探测能力的影响,采用高光谱图像计算辐射功率的方法,对APD探测系统的各类噪声的成因及特点进行了分析,在此基础上归纳了影响系统探测能力的因素,并对白天状态下背景光功率与信噪比关系、倍增因子与温度关系进行了仿真,利用高光谱图像的光谱曲线计算背景辐射经大气湍流、大气分子和气溶胶影响后的功率,进而得到经大气传输后的背景辐射与APD噪声关系。结果表明,偏置电压为340V、背景光由0.07mW增强到0.35mW时,噪声有效值由108mW增强到150mW,表明同一偏压下,APD噪声有效值会随着自然背景光功率的增强而增强;背景光为0.35mW、偏置电压由320V增强到340V时,噪声有效值由23mW增强到150mW,表明同一背景光下,噪声有效值会随偏置电压升高而升高,且增长速率逐渐加快。此研究表明通过高光谱图像可得到特定区域的背景辐射功率,并明确了背景辐射对APD噪声特性造成的影响。     

基于多元探测的机载激光测距性能分析

对多元探测的灵敏度模型进行研究,结合探测信噪比、探测概率和虚警率等推导建立了该模型,并进行实验验证,证明了该模型的准确性.在此基础上,仿真分析不同探测条件下,APD单元数、脉冲累加次数、填充因子和死时间对探测灵敏度的影响,为多元APD的选型提供理论依据.结果显示,脉冲累加次数为6时,填充因子越大,死时间越小,测距性能越...     

激光主动探测系统中APD的探测性能分析

根据“猫眼”目标和漫反射目标的回波能量公式及高斯概率分布,推导了APD用于“猫眼”目标探测的虚警概率和探测概率公式,以此为基础,通过数值分析的方法研究了“猫眼”目标离焦量、探测距离对APD信噪比的影响;仿真了阈噪比对APD虚警概率的影响曲线,选定了合适的阈噪比。在选定阈噪比的基础上,分析了不同探测阈值下APD的探测性能,同时研究了离焦量、激光发散角对探测概率的影响。结果表明：APD的信噪比和探测概率随离焦量和探测距离的增大而减小,压缩激光发散角可提高APD探测概率,对不同距离上的目标进行探测时选择不同的探测阈值可有效提高APD探测性能。     

激光测高仪中APD探测器的接收性能分析

提出了一种激光测高仪光电探测器的接收性能分析算法,对APD探测器接收特性进行分析。该算法使用近似分布函数来模拟APD的输出,推导出虚警率与阈值门限和倍增因子三者之间的函数关系,找出虚警率、阈值和增益之间的最佳结合点。实验结果表明：根据该方法设计的激光测高仪APD接收电路,使得探测概率有很大提高,探测器信噪比达到最大值。     

雷达恒虚警性能分析

用蒙特卡罗方法，结合某炮位侦察雷达的恒虚警检测器，对雷达的恒虚警检测性能进行了定量分析，给出了线性接收机和对数接收机在不同恒虚警处理时的门限因子及相应的虚警概率，并分析了对数起点变化对虚警率的影响。     

脉冲多普勒雷达信号处理机中CFAR检测的仿真研究

CFAR检测器是雷达信号处理机中的重要组成部分。本文对脉冲多普勒雷达信号处理机中的CFAR检测器进行了仿真研究。给出了信号处理机中CFAR检测器的设计方案,对邻近单元平均恒虚警处理中的虚警概率、发现概率和恒虚警处理损失等问题进行了研究。分析了有限的参考单元数对虚警性能的影响,并给出了修正的门限系数。得出了不同参考单元数下的恒虚警损失,及恒虚警损失与相对门限系数之间的关系。得到了一定发现概率下所要求的信号处理机的输入信噪比。研究了信号处理机中其它部分对恒虚警处理性能的影响,如脉冲压缩对虚警率的影响等。     

混合背景下雷达导引头检测性能分析

以低空雷达导引头目标检测为背景,综合分析了杂波与热噪声对雷达导引头目标检测性能的影响效果.假定雷达导引头检测阶段依次采用匹配滤波、平方律检波、非相参积累、单元平均恒虚警率检测以及双门限检测,理论推导得到了K分布杂波与瑞利分布热噪声环境下雷达导引头虚警概率和检测概率数学表达式.在此基础上,仿真给出了多种场景下的雷达导引头检测性能,分析了杂波与热噪声对雷达检测性能的综合影响效果.分析结果表明:杂波形状参数越小、杂噪比越大,雷达导引头检测概率越低;雷达导引头检测概率下降速度随着杂波形状参数和杂噪比的减小逐渐加快;检测概率一定时,雷达导引头检测不同起伏类型目标所需的信杂噪比差异受混合背景起伏度的影响较小.     

红外目标恒虚警率探测算法研究

依据非制冷红外成像探测系统噪声分析结果建立噪声数学模型,以二元假设与极大似然比检验为基础,提出了应用于非平稳高斯噪声下的目标恒虚警率(CFAR)探测算法.该算法的目的是在无先验知识、不稳定的噪声环境中寻找已知外形的目标.经过与固定门限方法以及高斯模型二元假设恒虚警率探测算法比较之后得出,文中的算法在探测低信噪比小目标时有较高的探测概率,并且对噪声具有自适应性能,仿真实验验证了该方法的正确性和可行性.     

基于辛算法的二维电磁场散射问题的研究

辛算法是保持Hamilton系统辛结构的一种新的数值方法,由于 Maxwell方程是一无穷维Hamilton系统,因此可将辛算法用于电磁场模拟中.本文提出一种基于辛分块Runge-Kutta(PRK)方法的显式辛算法,并将它成功应用于二维电磁散射问题的计算中.通过对金属方柱散射场的数值模拟,比较了FDTD法和低阶辛算法(一阶和二阶),结果表明低阶辛算法不仅与FDTD法精度相当,而且可以减少存储空间和计算时间,尤其是一阶辛算法节省了大约的CPU时间,提高了计算速度,体现了该算法的优越性.     

基于恒虚警率的门限判决系数寻优研究

在雷达信号检测系统中,对于一定的检测门限,如果噪声或杂波电平增大一点,虚警率便会大大增加,同时使发现概率降低,这样便降低了雷达系统发现目标的能力,因此在现代雷达信号检测系统中,为了保证一定的发现概率,一般采取恒虚警率(CFAR)处理,在雷达系统进行恒虚警处理时,由于杂波强度可能偏离统计平均值而产生起伏,此时采用理论的门限判决系数将使虚警率大大增加。通过对雷达信号检测恒虚警性能的研究,分析了有限参考单元数对虚警率及发现概率的影响,同时提出一种有效的寻优算法在恒虚警检测中对实际的门限判决系数进行实时的动态寻优,使检测系统始终保持在恒虚警的工作状态中。     

激光测距应用中雪崩光电二极管最佳工作状态的再研究

回顾了雪崩光电二极管最佳工作状态的确定方法。根据R.J.McIntyre给出的关于达通型雪崩光电二极管的噪声谱密度结果,分析了不同背景下,确定最佳工作状态的最佳噪声分配比的特性,并给出了实验结果。给出了不但能确定和保持雪崩光电二极管的最佳工作状态,而且可以保持恒定的虚警率的实用方法。     

基于FPGA的激光雷达恒虚警率控制技术研究

研究了激光雷达中的雪崩光电二极管恒虚警率控制技术,提出了一种基于FPGA的恒虚警率控制电路,通过噪声检测能够有效地根据背景辐射进行自适应调整,保持恒定的虚警率,并使雪崩二极管处于最佳工作偏压.实验结果表明其良好地实现了恒虚警率控制.     

Robust spectrum sensing under noise uncertainty for spectrum sharing

Spectrum sensing plays an important role in spectrum sharing. Energy detection is generally used because it does not require a priori knowledge of primary user, (PU) signals; however, it is sensitive to noise uncertainty. An order statistics (OS) detector provides inherent protection against nonhomogeneous background signals. However, no analysis has been conducted yet to apply OS detection to spectrum sensing in a wireless channel to solve noise uncertainty. In this paper, we propose a robust spectrum sensing scheme based on generalized order statistics (GOS) and analyze the exact false alarm and detection probabilities under noise uncertainty. From the equation of the exact false alarm probability, the threshold value is calculated to maintain a constant false alarm rate. The detection probability is obtained from the calculated threshold under noise uncertainty. As a fusion rule for cooperative spectrum sensing, we adopt an OR rule, that is, a 1‐out‐of‐N rule, and we call the proposed scheme GOS‐OR. The analytical results show that the GOS‐OR scheme can achieve optimum performance and maintain the desired false alarm rates if the coefficients of the GOS‐OR detector can be correctly selected.     

Performance degradation of APD-optical receivers due to darkcurrent generated within the multiplication region

General expressions for the effective gain and effective excess noise factor associated with dark current generated within the high-field region of an avalanche photodiode (APD) are given. The influence of this background current on the performance of a uniformly multiplying APD receiver is evaluated and compared with that due to a dark current component generated outside the multiplication region (diffusion current). The results indicate clearly that the former dark current component has less effect on receiver performance than the latter, especially when hole and electron ionization rates are very different     

一种基于FPGA的慢门限恒虚警处理电路设计

雷达信号的检测多是在干扰背景下进行,如何从干扰中提取目标信号,不仅要求有一定的信噪比,而且必需有恒虚警处理设备。恒虚警处理是雷达信号处理的重要组成部分,慢门限恒虚警处理主要是针对接收机热噪声,文中介绍一种基于FPGA嵌入式设计的慢门限恒虚警处理电路,给出了仿真模型及仿真结果,并已将其用于某检测器中,取得了良好的经济效益。