基于距离单元筛选的扩展目标检测新方法

高斯白噪声背景下,采用滑窗能量积累检测器进行扩展目标检测存在陷落损失问题.对此,提出了基于距离单元筛选的扩展目标检测方法.采用参与能量积累的距离单元所具有的等效信噪比最大化作为距离单元筛选准则,并对筛选出来的距离单元进行能量积累检测.通过距离单元筛选减少滑窗能量积累检测中参与积累的背景噪声单元数量来改善检测性能.最后,通过仿真实验验证了距离单元筛选性能以及基于距离单元筛选的扩展目标检测方法的检测性能.实验结果表明,对于散射中心稀疏分布的扩展目标,该方法能够有效改善距离像滑窗能量积累检测的检测性能.     

基于单元筛选抑噪积累的扩展目标检测方法

能量积累检测是通过对各单元功率进行积累来检测扩展目标，由于目标散射点分布具有稀疏性，能量检测器会因为陷落损失影响检测性能。本文根据广义似然比理论，提出一种基于单元筛选抑噪积累的扩展目标检测方法，该方法在筛选高回波功率单元的同时，采用抑制噪声后的功率平方进行积累。通过飞机模型的暗室实测数据进行了实验验证，并在相同的筛选准则下分析了抑噪积累与功率积累的性能差异。实验结果表明：对于散射点稀疏分布的扩展目标，单元筛选抑噪积累检测器能有效提升目标的检测性能。     

步进调频宽带雷达距离扩展目标频域检测算法

论文研究高斯杂波背景下步进调频宽带雷达的距离扩展目标检测问题。根据步进调频宽带雷达目标高分辨距离像的特点,提出一种基于回波功率谱的距离扩展目标频域检测算法。该算法无需对目标抽取形成1维距离像,直接利用目标高分辨距离像功率谱与杂波功率谱的差异,在频域实现了距离扩展目标回波能量的积累。推导了算法的检验统计量,给出了虚警概率的表达式。最后通过Monte-Carlo仿真验证了算法的检测性能。仿真结果表明该文的目标检测算法较目标抽取后的检测算法在检测性能上有明显提高,同时其检测性能也优于同条件下基于视频积累的距离扩展目标检测算法,并且具有良好的鲁棒性和工程可实现性。     

一种距离扩展目标的Hough变换检测器

针对宽带雷达信号得到的距离扩展目标在有较大运动速度时积累检测困难的问题,该文提出一种基于Hough变换的检测器(HTD)。利用距离扩展目标高分辨距离像信号的相邻回波之间信号具有较大相关系数这一特点,在互相关序号与相关时间2维平面使用Hough变换进行积累来检测目标。理论推导表明Hough变换检测器不需要目标散射中心分布的先验知识和目标的运动信息,具有恒虚警(CFAR)性能。计算机仿真实验表明Hough变换检测器具有比不依赖散射中心分布信息的广义似然比(NSDD-GLRT)检测器更好的检测能力。     

跟踪信息辅助的扩展目标检测

雷达带宽增加带来的回波信息增量,能够更准确地辅助环境感知并获取目标信息。但是,雷达带宽的提高通常会造成目标回波在距离维的扩展,进而造成目标回波能量的分散,使单个距离单元的回波信噪比下降,不利于目标的远距离探测。此时,通过融合连续多个距离单元的回波进行检测能够提升目标探测性能。为了更充分地利用目标回波信息设计融合检测器,文中结合认知探测的思想,利用跟踪状态下的目标先验信息设计了跟踪信息辅助的扩展目标检测算法。本算法首先基于扩展目标的跟踪信息预测目标位置及其回波在各距离单元的分布,再基于预测信息设计融合检测器,以此实现从跟踪到检测的闭环,更充分地挖掘和利用了历史目标回波信息。实验表明：所设计的跟踪信息辅助的扩展目标检测算法相较于传统扩展目标检测算法,能够提升目标检测性能,推远雷达对目标的有效跟踪距离。     

距离像先验引导的扩展目标检测方法

扩展目标检测通常采用距离像能量积累检测的方法,由于距离像信息掌握不完备,陷落损失会降低检测性能。本文提出一种距离像先验引导的扩展目标检测方法,通过利用距离像包络模先验,对信号进行积累以提升检测性能。该方法考虑了复距离像与复高斯白噪声的相干叠加与相位预测不准的因素,采用将观测数据取模的检测模型,基于似然比检测（Likelihood Ratio Test,LRT）理论推导了低信噪比下的特征平方匹配检测器。该检测器将目标复距离像的包络模与观测数据的包络模进行平方匹配,并通过门限判决来判断目标是否存在。包络模先验的获取是通过从ISAR图像提取二维散射中心,向对应姿态角下的雷达视线方向进行投影,来获得目标近似的一维散射中心模型,再由该模型进一步生成目标距离像的包络模先验。同时,本文从理论与实验两方面分析了能量检测器和特征平方匹配检测器之间的关系,通过散射中心模型重构与暗室测量的方法获取数据进行了实验验证。实验结果表明：在低信噪比下,距离像先验引导的特征平方匹配检测器能有效提升目标的检测性能,并且对先验模型失配的情况具有良好的适应性。     

扩展目标检测的陷落损失问题与改进方法

高斯白噪声背景下,对扩展目标采用距离像能量积累检测时,陷落损失往往是造成检测性能下降的主要原因。文中详细分析了陷落损失的产生机理、概念及其与距离像稀疏度关系,并在对距离像幅度进行有序排列及散射中心个数预估的基础上,提出了一种改进的扩展目标检测算法,有效地克服了陷落损失所造成的稀疏分布目标检测性能下降问题。仿真结果表明,对于散射中心稀疏分布的扩展目标,该方法能够有效改善距离像能量积累检测的检测性能。     

一种利用距离脉冲二维局部特性的距离扩展目标的检测方法

针对传统的二进制积累检测器阈值设置的不足,提出基于距离维和脉冲维二维局部模糊阈值函数来获取精炼脉冲距离二维图像从而进行积累检测的新算法.该算法将单脉冲距离维的距离扩展目标检测问题推广为多脉冲距离脉冲二维图像的目标检测问题,并积累精炼图像的能量作为检测统计量从而实现目标检测.新方法不需要关于目标的强散射点密度信息,并且易于实现恒虚警检测.实验结果表明本文方法超越了传统的能量积累检测方法、基于散射点分布密度的广义似然比检测方法以及顺序统计检测方法.     

基于窗口参数估计的距离扩展目标CFAR检测

雷达在探测目标时,若目标尺寸远大于雷达的距离分辨率,会在距离维上呈现出距离扩展目标特性,采用传统的点目标检测方法因无法利用全部能量而造成检测性能下降。本文针对距离扩展目标检测问题,以外辐射源雷达为背景,首先建立了外辐射源雷达距离扩展目标回波模型,提出了基于最大广义信噪比准则的距离扩展窗口参数估计方法来预估距离扩展目标的位置与宽度;为进一步判断窗口内是否为目标,研究了距离扩展窗口内的模糊恒虚警率（CFAR）检测算法,仿真比较了基于不同积累准则对各类起伏目标的模糊CFAR检测性能,并与传统的二进制积累CFAR比较,表明在均匀噪声环境和多目标环境下,基于模糊代数积积累的模糊CFAR检测性能均最优。最后结合外辐射源雷达舰船目标探测实验的实测数据处理结果,证明了基于模糊代数积积累的模糊CFAR具有最优的检测性能。     

基于多普勒扩展补偿的FDA-MIMO雷达运动目标检测

频控阵-多输入多输出(FDA-MIMO)雷达在检测运动目标时,由于发射阵元间的频率偏移与目标的速度耦合,因此在慢时间维出现严重的多普勒扩展,进一步造成各接收通道的信号能量无法相干累积,极大降低了系统的检测性能。针对此问题,该文提出一种基于多普勒扩展补偿的FDA-MIMO雷达运动目标检测算法。首先建立了FDA-MIMO雷达运动目标的回波模型,分析了频偏带来的多普勒扩展问题;然后在给出最大似然接收机模型的基础上,提出一种基于插值滤波的重采样算法来补偿FDA-MIMO雷达在检测运动目标时引起的多普勒扩展。仿真结果表明:该文所提算法在抑制多普勒扩展的同时,能够补偿子目标回波在距离维的跨单元走动,实现信号能量的相参累积。      

基于级联CFAR的SAR图像目标快速检测方法

针对高对比度场景下合成孔径雷达(SAR)图像的实时目标检测问题,提出一种基于级联恒虚警率(CFAR)的SAR图像目标快速检测算法,将二维图像的检测沿距离向和方位向拆分成两个一维的CFAR检测, 采用距离向-方位向级联检测器并加以分割关联方法对目标进行检测。首先,按距离向叠加后进行距离向检测,并进行分割关联以划分不同目标的区域;然后,对过检单元进行方位向检测得到目标位置;同时,进行分割关联,从而实现目标检测。文中利用仿真的SAR图像、MSTAR数据和实测数据进行实验。仿真结果表明:该算法具有速度快、检测率高的优点,满足实时处理要求。     

Lookup tables-based detection of range spread targets in compound Gaussian environment with multiple-pulse non-coherent integration

The paper deals with detection of range spread targets embedded in K-distributed clutter with unknown parameters. A two-step detection algorithm based on multiple-pulse cell-averaging scheme and using lookup tables is proposed. First, the threshold factors that maintain a constant probability of false alarm for various clutter parameters are offline computed and stored. Then, at the detection stage, the most appropriate threshold factor is selected through the estimation of actual environment parameters. We assume that the target energy is spread over a finite number of cells, according to the multiple dominant scattering (MDS) centers model. Next, an expression for the overall reflected target energy, following the multiple-pulse integration, is derived. Finally, we proposed a specific binary hypothesis test by taking into account the number of primary cells, the target energy profile and the number of pulses. The performances analysis of the proposed detector is carried out using Monte Carlo simulations for different clutter parameters and various MDS models. The obtained results are then compared to those of the order statistics-based generalized likelihood ratio test (OS-GLRT). Simulations indicate that the performances of the proposed detector are closely related to the radar resolution, the target energy profile and the number of integrated pulses.     

一种距离扩展目标的稳健检测算法

针对距离扩展目标稀疏分布的一般情况,提出了一种改进的基于有序统计的广义似然比检测的稳健算法。该算法采用“或规则”,对各种有效距离单元数量假设条件下得出的OS-GLRT检测算法的判决结果进行融合,从而克服了OS-GLRT检测算法对有效距离单元数量估计值比较敏感的问题。所得到的修正OS-GLRT检测算法无需估计有效距离单元数量。通过理论分析证明了恒虚警率性。通过Monte Carlo仿真进行性能分析,说明修正OS-GLRT检测算法的有效性和鲁棒性。由于修正OS-GLRT检测算法无需事先估计有效距离单元的数量,因此便于实际操作。      

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。     

基于时频融合的分布式目标的恒虚警率检测

从双门限检测理论出发，将时域、频域双门限检测法结合起来，推导出一种基于时频融合的分布式目标的恒虚警率检测方法。以同一目标的两个不同角域的距离像检测为例，通过仿真验证了时频融合检测法具有较好的检测性能，并将其与时域、频域双门限检测法和广义似然比检测法进行了性能比较。结果表明：时频融合检测法优于广义似然比检测法；而与时域、频域双门限检测法相比，时频融合检测法对不同角域距离像具有良好的稳健性。     

微弱目标积累检测的包络移动补偿方法

利用长时间信号积累来提高低信噪比对微弱运动目标检测的性能是一种有效方法.在积累过程中目标回波有可能越距离单元走动,因此包络时延补偿是实现信号积累的首要问题.本文利用相控阵雷达可提供的波束驻留方式,提出一种基于距离拉伸和时频分析的包络移动补偿方法.该方法利用距离拉伸将不同单元中的目标回波作为暂态信号,通过时频联合处理来进行运动补偿和匹配相参积累,适用于存在越多普勒分辨单元走动的情况.给出了检测器的实现框图并进行了性能分析.仿真结果及对实测数据的处理验证了该方法的有效性.     

基于视频积累的距离扩展目标检测

正确提取目标强散射中心,并对强散射中心的能量进行有效的积累,是高分辨率雷达距离扩展目标检测的关键.本文先根据最大信噪比原则估计出目标窗口,然后在此窗口中利用门限检测方法提取目标强散射中心,最后利用广义似然比方法推导了自适应单扫频周期径向积检测器.仿真结果表明比文献[1]提出的SSD-GLRT检测器的性能有较大的改善.     

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.