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。     

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。     

基于慢门限与快门限的雷达回波恒虚警处理算法研究

本文研究了慢门限恒虚警处理和快门限恒虚警处理算法,针对慢门限恒虚警电路模型使用对数减法来代替除法运算以提高效率;针对快门限恒虚警处理电路模型存在的边缘效应问题,采用双侧单元平均选大的解决方案,使雷达检测系统始终处于恒虚警状态。     

海杂波背景下的双参数单元平均恒虚警检测器

介绍了海杂波的幅度分布模型,指出了对于同一门限系数"尖锐"海杂波背景下的虚警率要明显高于噪声背景下的虚警率,提出了双参数单元平均恒虚警(CA-CFAR)检测器的结构框图,仿真分析了其检测性能.最后分别利用双参数CA-CFAR检测器和常规CA-CFAR检测方法对实测数据进行处理和比较,指出在虚警率一定的前提下前者相对于后两者在空间上可以自适应地改变门限系数以有效地抑制海杂波引起的高虚警.     

相参雷达K分布海杂波背景下非相干积累恒虚警检测方法

相参雷达系统下的非相干积累检测方法,可以提高雷达的目标检测速度,达到实时处理的要求。然而,相参雷达系统下的非相干积累检测方法对参考单元数、脉冲积累数、杂波散斑协方差矩阵以及海杂波模型的形状参数均是非恒虚警(CFAR)的。该文基于块白化的海杂波预白化方法,提出预白化单元平均恒虚警(PWCA-CFAR)检测方法和预白化单元中值恒虚警(PWCM-CFAR)检测方法,并使用了匹配于参考单元数、脉冲积累数、形状参数的自适应门限,确保提出检测方法的恒虚警特性。实验结果表明,当存在异常单元时,PWCM-CFAR检测方法的检测性能优于PWCA-CFAR检测方法。     

K—分布杂波的顺序统计恒虚警性能分析

研究 Ｋ—分布杂波背景下的顺序统计恒虚警检测器的性能,分析检测器在均匀统计独立杂波背景下的性能,给出了理论门限系数值及其仿真的门限系数值,并讨论相关杂波的恒虚警性能。分析了检测器在杂波的边缘和存在多目标及干扰时的目标检测性能。从仿真结果分析得出, Ｏ Ｓ— Ｃ Ｆ Ａ Ｒ 检测器在杂波边缘及多目标情况下具有比单元平均恒虚警（ Ｃ Ａ— Ｃ Ｆ Ａ Ｒ）好得多的性能,特别是在参考单元比较少的情况下。     

广义Pareto分布海杂波背景下非相干检测器恒虚警性能分析

该文在广义Pareto分布海杂波背景下研究了单元平均(CA)和有序统计量(OS)两种非相干检测器的恒虚警(CFAR)性质,推导了两种非相干检测器的虚警概率公式,发现了两种检测器对杂波的尺度参数是恒虚警的。然而,两种检测器对杂波的散斑协方差矩阵结构和杂波形状参数是非恒虚警的。为了实现全场景的恒虚警检测,预先通过白化方法将具有相关性的海杂波去相关,并通过查表方法使用了匹配杂波形状参数、累积脉冲数和参考单元数的检测门限。在这种情况下,实验结果表明两种非相干检测器能确保全场景恒虚警。     

广义Pareto分布海杂波背景下非相干检测器恒虚警性能分析

该文在广义Pareto分布海杂波背景下研究了单元平均(CA)和有序统计量(OS)两种非相干检测器的恒虚警(CFAR)性质,推导了两种非相干检测器的虚警概率公式,发现了两种检测器对杂波的尺度参数是恒虚警的.然而,两种检测器对杂波的散斑协方差矩阵结构和杂波形状参数是非恒虚警的.为了实现全场景的恒虚警检测,预先通过白化方法将具有相关性的海杂波去相关,并通过查表方法使用了匹配杂波形状参数、累积脉冲数和参考单元数的检测门限.在这种情况下,实验结果表明两种非相干检测器能确保全场景恒虚警.     

杂波和多目标环境中雷达恒虚警率门限判定

雷达检测过程涉及接收信号幅度与门限值的比较问题。为了获得恒虚警率,必须应用能反映局部杂波环境的自适应门限。例如,单元平均法就是一种自适应方法。本文讨论的一种恒虚警率方法利用从所谓有序统计量中选取单个值作为恒虚警率门限(这种方法与秩统计法本质上是不同的)。这种方法与单元平均恒虚警率法相比,有若干优点,特别在据以估计局部杂波环境的参考窗内存在一个以上目标,或者该参考窗跨越杂波边缘的场合尤其如此。     

恒虚警慢门限量化器的理论与应用设计

根据恒虚警慢门限的理论,讨论了量化门限间接随噪声电平变化保持恒虚警的必要性及恒虚警慢门限噪声采样区的自动有效判别问题,提出了一种新在和复杂环境下采样区的自动有效判别及门限自动调整方案。     

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.     

Performance Analysis of the Clutter Map CFAR Detector with Noncoherent Integration

Nitzberg has analyzed the detection performance of the clutter map constant false alarm rate (CFAR) detector using single pulse. In this paper, we extend the detection analysis to the clutter map CFAR detector that employs M-pulse noncoherent integration. Detection and false alarm probabilities for Swerling target models are derived. The analytical results show that the larger the number of integrated pulses M, the higher the detection probability. On the other hand, the analytical results for Swerling target models show that the detection performance of the completely decorrelated target signal is better than that of the completely correlated target.     

基于网络流量预测模型的CFAR入侵检测方法研究

论文提出了一种基于网络流量预测模型的CFAR入侵检测系统。采用AR模型对网络流量进行预测,并运用雷达信号处理中的恒误警CFAR技术,选取检测阀值以判定是否存在入侵信号。利用林肯实验室DARPA数据对系统进千亍试验,通过对不同的CFAR检测进行比较分析,最后提出三种CFAR联合检测,使得系统具有更高的检测率和更低的误警率。     

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.     

GPS接收机的自适应门限设定方法

针对GPS接收机中的信号捕获问题提出了一种新颖的判决门限的自适应设定方法,它在接收信号的信噪比大幅度变化的情况下也可同时保证捕获的虚警概率和检测概率在一定范围内稳定不变.与以往自适应门限设定方法不同的是,它不是基于传统的恒虚警概率判决准则,而是基于一种新颖的恒等效信噪比准则.因为只有当输出信噪比恒定时,才有可能在虚警概率恒定的同时也保证检测概率稳定,所以这个门限监测器的目的就是要通过非相干累加来实现累加后的等效信噪比的恒定.一方面,将自适应门限设置成实时估计的噪声能量的函数,从而保证超过门限的累加输出值一定能达到指定的等效信噪比.另一方面,检测样本数也是在自适应的调整,即累加时间会不断增加直到输出的非相干累加结果超过当时的门限值.所以,一旦判决为检测到信号时,这时的输出等效信噪比都是恒定的,因此检测概率和虚警概率都可保持稳定而无论当时的输入信噪比如何变化.     

Log-normal分布杂波背景下有序统计恒虚警检测器性能分析

该文证明了在形状参数已知的均匀对数-正态(Log-normal)杂波背景下有序统计恒虚警(OS-CFAR)检测器能保持恒虚警的特性,导出了该背景下OS-CFAR检测器对非起伏目标的检测性能表达式和平均判决阈值(ADT)表达式。最后用数值方法讨论了最佳序值的选取以及OS-CFAR检测器在取不同参考单元数时相对于理想CFAR的信杂比损失。     

New formulation of GNSS acquisition with CFAR detection

This paper deals with the analysis of the acquisition process performed by a global navigation satellite system (GNSS) receiver with a pilot and data channel or in case of GNSS hybrid receiver. Signal acquisition decides the presence or absence of GNSS signal by comparing signal under test with a fixed threshold and provides a code delay and a Doppler frequency estimation, but in low signal conditions or in a noisy environment; acquisition systems are vulnerable and can give a high false alarm and low detection probability. Firstly, we introduce a cell‐averaging‐constant false alarm rate (CFAR) then a data‐pilot cell‐averaging‐CFAR detector fusion based to deal with these situations. In this context, we use a new mathematical derivation to develop a closed‐form analytic expressions for the probabilities of detection and false alarm. The performances of the proposed detector are evaluated and compared with a non‐CFAR case through an analytical and numerical results validated by Mont Carlo simulations. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

分布式CFAR检测系统的最优门限求取新方法

针对并行分布式检测网络结构局部采用CFAR检测器的情形,提出了一种在融合规则给定时,局部CFAR检测器最优门限的求取方法。给出了在任意融合规则下融合中心的检测概率和虚警概率关于局部门限的一阶导数的数值计算公式,并利用Broyden方法求取最优的局部门限。该方法避免了传统方法需要计算二阶导数的复杂性,并且更容易推广到局部采用多类CFAR检测器的情形。实验分析表明了算法的有效性。