基于异常单元删除的改进CFAR检测器

雷达在大入射余角海杂波下进行检测时易受到功率突然增大的杂波异常单元影响,虚警率及误检率较高。为解决此问题,提出具有杂波抑制模块与恒虚警模块的二级检测器。杂波抑制模块通过参考单元的协方差矩阵构造正定矩阵,求解其矩阵范数用以估计杂波功率水平,根据功率水平设置一个动态门限,剔除异常单元后的杂波作为待检测信号输入恒虚警模块,恒虚警模块使用基于有序数据可变性的自动删除平均（ACCA-ODV-）CFAR检测器来改进传统变化指数恒虚警（VI-CFAR）检测器。仿真结果表明,新检测器在均匀杂波环境中检测性能与单元平均恒虚警(CA-CFAR)检测器几乎相同,在多目标环境中检测性能远远优于最大选择恒虚警(GO-CFAR)检测器、最小选择恒虚警(SO-CFAR)检测器、CA-CFAR检测器及VI-CFAR检测器,在杂波边缘环境中虚警控制能力仅次于VI-CFAR检测器与GO-CFAR检测器。综合考虑实测数据中各个检测器的检测结果,改进后的检测器在高分辨率大入射余角情况下具有最优的检测性能。     

基于雷达知识库的知识辅助恒虚警检测算法

在非均匀杂波背景下,传统的恒虚警检测算法,比如CA鄄CFAR,所选择的参考单元与待检测单元往往无法满足独立同分布的条件,导致背景杂波功率水平的估计值存在偏差,使得检测性能降低。针对上述问题,文中提出了一种基于雷达知识库的知识辅助恒虚警检测算法。首先,利用雷达环境知识来构建动态的雷达知识库;然后,利用雷达知识库中的先验信息来辅助参考单元的选择,提高背景杂波功率水平的估计准确性,从而降低非均匀背景带来的影响;最后,利用线性调频连续波雷达采集的实测数据对该算法性能进行了验证。结果表明:在非均匀杂波环境下,基于雷达知识库的知识辅助恒虚警检测算法比传统算法有更好的检测性能。     

基于改进型恒虚警的毫米波雷达检测算法

为了提高毫米波雷达在多目标环境下的检测性能,在变化指数恒虚警（Variability Index CFAR,VI-CFAR）的基础上提出了一种改进算法,即当背景环境为多目标环境时,采用KL散度单元筛选恒虚警（Kullback–Leibler Trimmed Mean CFAR,KLTM-CFAR）替换单元平均恒虚警（Cell Averaging CFAR,CA-CFAR）与最小选择恒虚警（Smallest of CFAR,SO-CFAR）进行策略选择,有效避免了毫米波雷达在多目标环境下的目标遮蔽问题,提升了检测性能。对改进后的检测算法进行了仿真分析,结果表明,多目标环境下,在其他几种检测器基本丧失检测能力的情况下,该检测器仍保持着90%以上的检测概率,并且在均匀环境和杂波边缘环境下,也有较为良好的表现。     

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。     

一种非均匀Weibull杂波背景中的CFAR检测器

针对传统恒虚警(CFAR)算法在非均匀环境下,待检测单元(CUT)与参考窗的分辨单元不具有独立同分布(IID)特性,检测器性能出现剧烈下降的问题,提出一种新的CFAR检测器。该检测器首先引入一种M-N杂波边缘二元积累实现非均匀杂波边缘提取;然后,对数据平面内相邻杂波边缘内的数据,利用一种地形特征分类算法实现对地形的分类编号;最后,根据地形编号选择与CUT相同地形的分辨单元作为参考单元实现CFAR检测,则所选择的参考单元与CUT具有IID特性。利用实测数据验证M-N杂波边缘二元积累检测算法和地形特征分类算法的有效性。计算机仿真证明:文中提出的CFAR检测器的性能,比传统CFAR检测器的性能有明显提升。     

一种基于知识辅助的CFAR检测器

针对单元平均恒虚警率（CA CFAR）检测器存在的杂波边缘效应问题,研究了一种基于知识辅助的CFAR检测器,该检测器由两部分组成：数据选择器和传统的CA CFAR检测器。数据选择器利用GIS提供的先验信息对参考单元进行筛选,尽可能地选择与待检单元（CUT）地貌相同的训练样本,也就是说选择相对CUT为均匀的参考单元,级联的CA CFAR完成检测判决。最后,通过IPIX雷达实测数据,从虚警个数和检测两个方面与传统的CFAR检测器进行了详细的比较。仿真结果表明,基于知识辅助的CFAR检测器具有更优的性能。     

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。     

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.     

适应多杂波模型的CFAR检测方法

机载雷达通常面临的杂波环境非常复杂，针对一种杂波分布类型所设计的恒虚警(CFAR)检测器将面临严重的恒虚警损失或高的虚警概率提出了一种适应多杂波类型的恒虚警检测方法。首先用x^2检验判断杂波序列的分布类型，然后根据检验后确知的杂波分布类型选择相应的恒虚警处理器，以使雷达实时保持良好的恒虚警检测性能。     

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。     

分布式目标的子空间双门限GLRT CFAR检测

 研究了分布式目标在球不变随机变量杂波中的检测问题,提出了一种具有恒虚警特性的双门限广义似然比检测器。分布式目标建模为子空间信号,在距离维和多普勒频率维同时扩展.第一门限的作用是筛选信杂比高的待检测距离单元.将选出的距离单元进行能量积累并与第二门限进行比较做出判决.假设杂波协方差矩阵已知,构造了双门限检测器,并通过推导检测器虚警概率说明其具有恒虚警特性.将基于辅助通道数据的杂波协方差矩阵的估计值替换假设已知的杂波协方差矩阵,得到一个自适应检测器.通过Monte Carlo仿真进行性能分析,说明检测器的有效性和鲁棒性.     

OSGO-和OSSO-CFAR在K分布杂波背景下的性能分析

该文证明了形状因子已知条件下OSGO-CFAR和OSSO-CFAR检测器在均匀统计独立的K分布杂波背景下具有恒虚警性能,分析了两种检测器在均匀杂波背景、杂波边缘和存在强干扰目标情况下的检测性能。并与OS-CFAR进行了比较,结果表明OSGO-CFAR在均匀杂波背景和存在强干扰目标情况下带来的附加检测损失很小, 在杂波边缘具有更好的虚警控制能力。所以,OSGO-CFAR是K分布杂波背景下一种性能比较好的恒虚警检测器。     

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.     

UWB SAR非均匀区域目标检测方法

在超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)图像目标检测中不仅会遇到均匀杂波区域，还会遇到叶簇区域、空旷区域及干扰目标等组成的非均匀杂波区域。恒虚警率(CFAR)目标检测是雷达目标检测的重要方法，而传统的CFAR检测对UWB SAR非均匀杂波区域目标检测效果较差。首先分析了叶簇区域、空旷区域及二者混合区域的杂波分布。然后针对UWB SAR的实际情况，运用智能索引变量的CFAR检测技术(VI—CFAR)，使得均匀杂波和非均匀杂波背景中目标检测都取得了较好的效果。最后，利用实际UWB SAR目标检测结果验证了VI—CFAR的有效性。     

一种简便的MIMO阵列雷达CFAR检测器

本文提出了一种适用于MIMO阵列雷达的简便的CFAR检测器,它利用了MIMO阵列雷达观测空间维数高的特点,通过直接滤除杂波干扰子空间的方式抑制杂波和干扰。该检测器的简便性在于杂波子空间可以离线估计与存储,而干扰子空间的估计也只需在低维空间上进行,而其原因是在估计杂波和干扰子空间时没有利用距离参考单元观测样本,而是利用了已知的系统参数、杂波子空间结构以及干扰协方差矩阵的模块对角性质。仿真结果表明,在杂波的理想模型条件下,选择适当的估计方法可以获得较高的杂波子空间估计精度,由此得到的CFAR检测器的性能也非常接近于已知杂波干扰子空间条件下的检测性能。      

基于有序数据可变索引的SAR图像目标检测方法

该文提出了一种基于有序数据可变索引(Ordered Data Variability Index, ODVI)的SAR图像目标恒虚警检测算法,该算法首先对待测像素的参考窗进行基于ODVI的自适应筛选处理(Automatic Censoring, AC),以去除窗内的强杂波和干扰像素,并以窗内保留的均匀像素对背景的统计特性进行建模,估计其概率密度函数的参量,同时构建双参数恒虚警检测(CFAR)的检验统计量,计算检测的自适应阈值,实现检测的判决。论文给出了该算法的检测性能曲线,并利用实测的X波段SAR图像进行实验验证,与其它检测方法进行比较,结果显示该文算法具有较好的检测性能和较低的虚警概率。     

基于正交投影的海面小目标检测技术

强烈的海杂波将海面低速运动小目标的回波信号淹没,导致雷达难以检测到目标。针对这一问题,该文提出了基于正交投影的恒虚警率(CFAR)检测方法。该方法利用邻近距离单元杂波的相关性,通过正交投影方法实现对杂波的抑制,进而实现CFAR检测。同时,该文给出了基于正交投影的CFAR检测器实现结构图,对比分析了正交投影方法与奇异值分解方法的杂波抑制效果和计算量。理论分析与实测数据处理结果验证了该文所提方法的优越性。     

OSCA-CFAR在K分布杂波背景下的性能分析

本文证明了形状因子已知条件下有序统计平均（OSCA）恒虚警检测器在K分布杂波背景下具有恒虚警性能，分析了均匀K分布杂波背景和多目标情况下该检测器的性能，并与OS和OSGO-CFAR进行了比较，仿真结果表明OSCA在两种环境下均具有最好的检测性能。     

融合极化旋转域特征和超像素技术的极化SAR舰船检测

对海监视是极化SAR的重要应用,密集区域的舰船目标检测是当前面临的主要挑战之一。舰船密集区域受多目标串扰,传统的恒虚警率(CFAR)检测滑窗难以选取纯净的海杂波样本用于确定检测门限,将导致检测性能下降。针对这一问题,该文从特征提取和检测器设计两方面出发,提出一种融合极化旋转域特征和超像素技术的极化SAR舰船检测方法。在特征提取方面,雷达目标的后向散射敏感于目标姿态与雷达视线的相对几何关系,由此带来的散射多样性隐含信息可通过极化旋转域分析进行挖掘。该文利用极化相关方向图及导出的一系列极化旋转域特征,根据目标杂波比(TCR)分析,优选TCR最高的3个极化特征量用于构建目标检测器。在此基础上,该文在检测器设计方面提出了一种基于K均值聚类的杂波超像素筛选方法,有效避免了密集区域舰船目标对邻近杂波的影响,基于筛选的杂波像素点得到舰船目标CFAR检测结果。基于Radarsat-2和高分三号星载全极化SAR数据的对比实验表明,所提方法能有效实现密集区域舰船目标检测,检测品质因数达到95%。      

量化秩非参数CFAR检测器在杂波边缘中的性能分析

人们常用均匀背景、多目标和杂波边缘3种典型背景来衡量雷达目标检测器的性能,但在现有文献中缺乏量化秩（Rank Quantization,RQ）非参数检测器在杂波边缘中虚警概率的理论模型,缺乏RQ非参数检测器与经典的参量型检测器在杂波边缘中虚警控制能力的比较.本文给出了RQ检测器在杂波边缘中虚警概率的解析表达式,并比较了它与非相干积累CA （Cell Averaging）,GO （Greatest Of）,OS （Ordered Statistic）恒虚警方法在杂波边缘中的虚警控制能力.可以看出,采用高秩量化门限的RQ检测器的虚警控制能力要优于低秩量化门限的情况,在瑞利分布杂波边缘情况下,RQ检测器的虚警控制能力与非相干积累OS方法接近.但是当强杂波变为长拖尾分布的非高斯杂波时,非相干积累CA,GO和OS参量型检测方法的虚警概率产生了3个数量级以上的上升,且不能降回到原始设定的虚警概率.而RQ检测器显示出了非参量检测器的优势,即当杂波背景的分布类型发生变化后,它仍然可以保持虚警概率的恒定.