Fisher分布下基于白化滤波的极化SAR图像CFAR检测方法

在已有的极化合成孔径雷达（SAR）图像恒虚警（CFAR）检测方法中,存在着高分辨下杂波模型适用性差的难题.为此提出了一种Fisher分布下具有虚警概率解析表达形式的CFAR检测方法.首先,在乘积模型框架下,引入Fisher纹理变量,推导出了极化白化滤波（PWF）检测量的概率密度函数（PDF）.然后,对PDF积分得到了虚警概率关于检测门限的解析表达形式,并设计了相应的CFAR检测算法流程.最后,通过机载合成孔径雷达（AIRSAR）实测数据比较了新方法和双参数恒虚警（2P-CFAR）算法及已有的基于K分布、G₀分布、Wishart分布的CFAR检测方法的检测性能.结果表明新方法能有效检测出目标,且鲁棒性较强,相比于其他检测方法,品质因数平均高出32.66%.     

K分布下极化SAR图像CFAR检测新方法

在极化合成孔径雷达（PolSAR）图像杂波服从K分布下,已有的基于多视极化白化滤波器（MPWF）的恒虚警（CFAR）检测方法不适用于等效视数为非整数情形.针对此问题,提出了一种具有解析虚警概率表达式的CFAR检测方法.在乘积模型下引入Gamma分布纹理变量后,对MPWF检测量的概率密度函数（PDF）积分得到其累积分布函数（CDF）,进而得到虚警概率关于检测门限的解析形式.仿真实验结果表明新方法良好的虚警拟合效果,此外在目标杂波比（TCR）较大时,新方法检测概率更高,反之,检测概率低于已有方法.需说明的是,目前K分布下多视极化匹配滤波（MPMF）检测方法的虚警概率表达式存在错误,因此对K分布下的MPMF检测方法进行了修正并推导出了正确的虚警表达式.     

Beta分布下基于白化滤波的极化SAR图像海面舰船目标CFAR检测方法

在杂波纹理服从Beta分布的极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,POLSAR）图像目标检测中,提出了一种基于多视极化白化滤波（Multilook Polarimetric Whitening Filter,MPWF）的恒虚警（Constant False Alarm Rate,CFAR）检测解析新方法.首先,假设乘积模型中纹理变量服从Beta分布,推导得到MPWF检测量的概率密度函数（Probability Density Function,PDF）.然后,对概率密度函数积分得到虚警概率关于检测门限的解析式,并设计相应的CFAR检测流程.最后,提出了基于MPWF的对数累积量估计方法,对Beta分布纹理变量参数u和v进行估计.通过实测数据验证了新方法的有效性.实验结果表明Beta分布对某些区域的极化SAR数据有更好的拟合效果,同时新方法与已有方法相比具有更好的CFAR保持能力.     

Wishart分布情形下极化SAR图像目标CFAR检测解析方法

等效视数是影响极化合成孔径雷达（PolSAR）图像恒虚警 （CFAR）检测性能的重要参数.目前等效视数的估计大都不是整数,导致已有的基于整数等效视数的CFAR检测方法不再适用.为解决此问题,提出了一种新的PolSAR图像目标CFAR检测解析算法.首先,在Wishart分布假设下,推导出了多视极化白化滤波（MPWF）检测量的概率密度函数;然后对其积分得到了CFAR检测门限关于等效视数的解析表达式;最后通过仿真数据和AIRSAR实测数据比较了新方法与已有的适用于整数等效视数的检测方法和双参数恒虚警（2P-CFAR）检测方法的CFAR检测性能.结果表明新方法中实际虚警概率与给定的恒虚警概率最为接近,更好保证了CFAR检测的恒虚警假设.     

极化SAR图像中PNF与PWF的CFAR检测性能对比

Marino于2012年提出了一种极化凹口滤波器（polarimetric notch filter，PNF）[1]，引起了业界内的广泛关注，但至今尚未查询到公开文献将其与极化合成孔径雷达（polarimetric synthetic aperture radar，PolSAR）图像目标恒虚警率（constant false alarm rate，CFAR）检测领域内著名的极化白化滤波器（polarimetric whitening filter，PWF）进行比较.文章推导了G0-Wishart分布下PWF输出像素强度的概率密度函数（probability density functions，PDF）和虚警概率（probability of false alarm，PFA），进而给出了检测门限的解析表达式.最后利用仿真数据和来自AIRSAR的实测数据对PNF与PWF的性能进行了比较，结果表明一般情况下PWF的整体检测效能优于PNF，而PNF对不同统计模型的适应性优于PWF，在高海况情形下的检测性能比PWF要好.研究结果对极化SAR图像CFAR检测方法的选择具有理论指导意义.     

未知杂波背景下恒虚警检测门限获取方法

针对未知杂波背景下的雷达恒虚警检测问题,提出了一种基于核密度估计的CFAR(K-CFAR)检测方法。该方法利用核密度估计方法处理参考单元数据,实时准确地估计杂波背景的概率密度函数,进而根据分布函数与上分位点之间的关系确定检测门限。该方法不仅成功地解决了未知杂波背景下检测性能下降、检测器失去恒虚警特性的问题,而且相比已有的单样本非参量CFAR检测器,检测性能大幅提升。且对各种未知背景的杂波具有通用性的特点。最后,利用计算机仿真数据验证了文中所提方法的有效性。     

一种改进的高分辨率SAR图像超像素CFAR舰船检测算法

合成孔径雷达(SAR)图像舰船目标检测一直受到学者广泛关注,恒虚警率(CFAR)检测算法作为雷达图像经典目标检测算法被广泛应用于SAR图像舰船目标检测中。然而经典CFAR检测性能容易受到相干斑噪声影响,基于滑窗的检测结果对滑窗的尺寸选择非常敏感,难以保证杂波背景中不存在目标像素,并且计算效率较低。针对上述问题,该文提出了一种新的基于超像素无窗快速CFAR的SAR图像舰船目标检测算法。首先,利用基于密度的快速噪声空间聚类(DBSCAN)超像素生成方法生成SAR图像的超像素。在SAR数据服从混合瑞利分布的假设下,定义了超像素相异度。然后利用超像素精确估计每个像素的杂波参数,即使在多目标情况下,也可以克服传统CFAR滑动窗口的缺点。此外,基于SAR图像变异系数,提出了一种基于变异系数的局部超像素对比度来优化CFAR检测,以此消除大量杂波虚警,如陆地区域人造目标。对5幅SAR图像的实验结果表明,与其他方法相比,该文方法对不同场景SAR图像海面舰船目标检测都十分稳健。      

基于反射对称性的极化SAR舰船目标CFAR检测

反射对称性是极化散射中十分重要的一种性质。反射对称性检测量刻画了共极化通道和交叉极化通道间的相关性,在极化合成孔径雷达(Pol SAR)目标检测中有重要应用。在复Wishart分布的基础上,结合乘积模型,推导出反射对称性检测量统计模型服从K分布,利用实测数据证实该模型对杂波数据具有很好的拟合效果。最后基于K分布模型,用恒虚警率(CFAR)方法进行了舰船目标的检测,实验结果验证了该方法的有效性。     

基于掩膜投影和双参数CFAR的圆周扫描GBSAR三维点云提取方法

圆周扫描地基合成孔径雷达（Ground based Synthetic Aperture Radar, GBSAR）通过在竖直面做圆周旋转扫描，具备三维成像的重要优势。但是其圆周观测几何会产生强旁瓣，造成目标点云提取困难。目前未见圆周扫描GBSAR三维点云提取方法的相关研究，经典的双参数恒虚警率（Constant False Alarm Rate,CFAR）算法虽然能够提取三维点云，但需要对三维像不同高度逐层进行检测，由于强旁瓣的影响，无法准确提取三维点云。针对上述问题，本文提出基于掩膜投影和双参数CFAR的圆周扫描GBSAR三维点云提取方法，该方法利用掩膜投影和两次双参数CFAR实现强旁瓣影响下的点云精确提取。该方法首先对SAR三维图像应用最大值投影获取三视图，然后对三视图进行第一次双参数CFAR获取三视图掩膜；然后利用三视图掩膜投影，通过SAR三维像取交集去掉空间位置旁瓣，得到潜在目标区域数据；最后对潜在目标区域的数据应用第二次双参数CFAR实现点云提取。该方法利用实际数据进行实验，结果表明，所提方法与经典的双参数CFAR逐层检测算法相比，可更准确地提取出三维SAR图像目标点云。     

基于局部累积概率密度函数估计的CFAR检测门限获取新方法

在恒虚警率（CFAR）检测中,传统基于全局概率密度函数（GPDF）估计获得门限的方法,受模型失配或参数估计误差的影响可能致使恒虚警率性能恶化。为解决该问题提出了基于局部累积概率密度函数（LCDF）估计的非模型化CFAR检测门限获取方法,对影响虚警的杂波幅值较大部分采用简单多项式逼近,根据检测门限、虚警概率、LCDF之间的关系计算门限,最后利用仿真数据和实测数据验证了该方法的有效性。实验结果表明,该方法不仅能保持较好的恒虚警率性能,而且克服了传统方法基于模型假设的局限性。      

相参雷达时频域CFAR检测门限获取方法研究

相参雷达体制下采用时频域处理的CFAR检测器面临的一个共性问题就是由于时频域杂波模型与实际不匹配,以及数据样本有限导致的模型参数无法准确估计,进而导致实际检测器性能总是与理论设计有较大差距.为此,本文通过分析相参雷达时频域恒虚警(CFAR)检测门限与虚警概率的函数关系,提出一种基于最小二乘拟合的检测门限获取方法,并给出了其工程实现途径.最后,采用实测数据对该方法进行检测性能仿真实验,实验结果表明,提出的检测门限获取方法有效可行,具有很好的工程应用前景.     

一种CFAR检测雷达的可控干扰新方法

针对目前常见恒虚警（CFAR）检测雷达干扰方法所产生干扰效果单一的问题,提出一种基于多相位分段调制的干扰方法。对该方法的基本原理进行说明,推导干扰信号的脉压输出结果,基于单元平均恒虚警检测方法,分析了该方法对CFAR检测雷达的干扰效果。最后进行仿真与分析,说明该干扰不仅可以形成压制干扰,还能够形成假目标欺骗干扰,并且通过对分路数、调制相位数以及调制相位值三个参数的变化,可以实现对假目标数与假目标幅值的控制,是一种灵活可控的干扰方法。     

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.     

基于GIS信息的CFAR检测器

在雷达信号检测过程中,为了实现恒虚警处理,必须采用动态门限。恒虚警检测器的门限设置通常是利用待检测单元附近的距离单元杂波数据进行计算得到的。然而,杂波环境的非均匀性导致了杂波功率随着距离变化剧烈,常规的恒虚警检测器性能会显著下降。文中给出了基于地理信息系统的恒虚警检测算法,利用对杂波环境的了解程度,可以显著提高CFAR检测器的性能。利用IPIX雷达实测数据,验证了该算法性能优于常规的其他CFAR处理器。     

外源雷达空时联合恒虚警检测分析与实验

外辐射源雷达杂波呈现复杂形态,其中在距离多普勒谱中固定分布的剩余杂波（简称固定杂波）局部强度较高,采用空域恒虚警检测方法会造成连续的虚警,严重影响目标检测性能。本文通过实测数据分析发现,固定杂波强度在时域变化平稳,可采用时域杂波图检测方法减少该类杂波造成的虚警。然而,非理想信号波形导致外辐射源雷达目标回波具有较高的副峰和旁瓣,仅采用杂波图检测方法会导致重复检测和虚假航迹。通过分析空域和时域恒虚警检测方法面临的问题,本文提出了针对外辐射源雷达的空时联合恒虚警检测方法。该方法在不影响检测概率的前提下,减少了单一恒虚警检测方法造成的虚警。实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。     

海杂波下的双门限恒虚警目标检测新方法

 相参雷达海杂波实测数据拟合结果表明,其能量在多普勒域的分布是变化的.各多普勒频率分量的幅度可分别用瑞利分布和威布尔分布来描述其分布规律.据此提出一种双门限恒虚警(CFAR)检测器,其采用级联结构实现,具有恒虚警性能,运算量与列窗检测器相当,但检测性能得到大大提升.采用实测海杂波与仿真目标信号进行蒙特卡洛实验,在保持虚警概率10^-5,检测概率大于90%的条件下,相对列窗检测器,信噪比改善大于9dB,具有很好的工程应用前景.