基于特征的海面低速小目标检测工程算法

为了提高海面雷达对海漂浮小目标检测能力,提出了一种基于目标时频特征的检测算法。首先,验证了从接收的时间序列中提取的相对多普勒峰高、相对多普勒偏移、相对多普勒熵等特征在时间维度上可以有效地区分海杂波和小目标;其次,构造了特征检测器,给定虚警概率下的判决区域由凸包算法确定;最后,根据实测数据对算法进行了检验。结果表明：当虚警概率为0.01时,采用双特征检测器可在512个脉冲下完全区分海杂波和实测小目标,双特征检测算法优于传统动目标检测算法。     

非高斯海杂波背景最优相干检测性能分析

非高斯海杂波背景下雷达目标检测一直是研究的重点。海杂波分布参数形式的多样化使得检测器对杂波平均功率的恒虚警特性无法保证,因此文中对描述非高斯海杂波的K分布、广义Pareto分布和逆高斯纹理复合高斯分布的参数形式进行了规范化,得到了规范化后的三种杂波分布对应的最优相干检测器。理论分析和实验验证了三个自适应检测器分别对杂波平均功率、目标多普勒频率和散斑协方差矩阵具有恒虚警特性。仿真实验表明:散斑协方差矩阵估计方法和辅助数据的数量均影响着自适应检测器的检测概率和虚警概率。     

利用北斗反射信号探测目标的初步实验

通过实测海杂波数据,研究了海杂波的统计特性,实测数据拟合结果表明,弱海杂波的概率密度分布函数服从瑞利分布;强海杂波概率密度分布呈现较强的非高斯特性,该试验实测数据拟合结果为对数正态分布,因此强海杂波背景下小目标检测,常规恒虚警检测器性能受到限制。同时采用了常规单元平均恒虚警与自适应匹配滤波两种方法进行目标检测,通过结果对比可以得出,对于强杂波背景下小目标,自适应匹配滤波的方法能检测出更多的目标点迹,检测性能较常规单元平均恒虚警好。     

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.     

飞机尾流的频域CFAR检测性能分析

飞机尾流探测是一个崭新的研究方向,飞机尾流回波经过傅里叶变换后,其多普勒谱是展宽的.对微弱的尾流目标回波,对展宽的多普勒单元进行分布目标的恒虚警(CFAR)处理有利于充分利用频谱能量,提高检测概率.文中利用矩母函数的定义得到了Г分布杂波背景下分布目标检测器的虚警概率和检测概率的解析表达式,并提出了检测单元个数选择的依据.针对不同的杂波功率,算法可以自适应地选择合适的检测单元个数.文中的分析可以用于频域检测器设计,并对检测性能进行分析.     

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。     

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.     

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.     

韦布尔杂波下非参数量化秩检测器的性能

 非参数量化秩(RQ)恒虚警率检测器在雷达目标检测中占据着重要的地位,本文采用解析的方法分析了量化秩检测器在韦布尔分布中的检测性能,并考虑了均匀杂波背景和多目标环境情形,目标模型为Swerling II型.本文给出了非参数量化秩检测器在韦布尔杂波背景中的虚警概率和检测概率的解析计算表达式,并与参量型单元平均(CA)检测器的检测性能进行了对比.     

海杂波中非参量恒虚警检测器性能分析

主要研究四种非参量恒虚警检测器在实测海杂波数据中对起伏目标的检测性能,给出了不同检测器的检测性能曲线并得到了有意义的结论。目前绝大多数雷达系统的恒虚警处理都是采用参量的方法,而非参量的方法由于其运算的复杂性导致其很难应用于实际的雷达系统。随着高速计算机在现代雷达系统中的应用,使得用非参量的方法实现雷达目标检测成为可能。文中采用X波段雷达实测海杂波数据作为背景杂波,雷达目标采用Swerling起伏目标模型。     

基于地形融合分类的分区二维恒虚警检测器

在非均匀杂波背景下,由于恒虚警( CFAR)检测器与杂波背景幅度分布不匹配,导致检测器性能出现剧烈下降。针对此问题,提出了一种基于地形融合分类的分区二维CFAR检测器。首先提出一种基于拟合优度( GoF)的地形融合分类算法来对非均匀杂波背景下的地形进行分类编号,同时记录各地形的幅度分布及幅度分布参数;再根据地形编号及记录的幅度分布选择相匹配的CFAR处理窗实现分区二维CFAR;最后利用实测数据验证了该地形融合分类算法的有效性,并用半实测、实测数据对所提出CFAR检测器性能进行了仿真验证,结果表明相比传统二维CFAR检测器,所提出的CFAR检测器在非均匀背景下性能有明显提高。     

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AR模型的矩阵CFAR检测器

矩阵恒虚警（Constant False Alarm Rate,CFAR）检测器是根据信息几何理论利用检测单元相关矩阵与参考单元矩阵黎曼均值间的测地线距离作为检测统计量进行检测.本文根据尤尔-沃克方程中相关矩阵与自回归（Auto-Regressive,AR）谱之间的一一对应关系,将矩阵CFAR检测器中两矩阵间的距离转化为两AR谱之间的距离,提出了一种基于AR模型的矩阵CFAR检测器,该检测器能利用分辨率更高的AR模型进行谱估计,并将功率谱整体进行检测,能充分利用回波的多普勒信息,非常适用于频域扩展目标的检测,通过利用具有频域扩展特性的尾流实测数据对该方法和传统方法的检测性能进行比较分析,验证了本文所提检测器的有效性.     

基于子带矩阵CFAR的海面慢速小目标检测算法

对于K分布海杂波环境下的目标检测,基于信息几何理论的矩阵CFAR检测器是一种有效的目标检测方法。但矩阵CFAR方法计算复杂度高且当目标多普勒频率严重偏离杂波频谱中心时,其检测性能不如自适应归一化匹配滤波器(ANMF)方法,影响其实际应用。为此,该文以滤波器组对接收信号进行滤波处理,提出一种基于滤波器组子带分解最大特征值的矩阵CFAR检测方法(FD-MEMD),通过双杂波抑制来解决目标多普勒频率偏离杂波频谱中心时矩阵CFAR方法失效的难题。最后,仿真实验验证了所提FD-MEMD具有较好的检测性能。     

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。     

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.     

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。     

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.     

机载雷达多杂波分布类型的恒虚警检测方法

本文提出了一种检验杂波分布类型的有效方法,该方法首先通过概率密度变换方法对被检验的杂波序列进行变换,再应用简单的正态分布检验方法检验变换后的序列,以此来检验原杂波序列的分布类型.针对常用的瑞利、韦布尔、对数正态杂波类型,与χ²和KS拟合检验方法进行了仿真比较,结果表明该方法检验精度高,计算简单,并且通用性强,克服了经典检验方法受区间划分影响大,对参数估计精度要求高,计算复杂的缺点.在杂波检验的基础上,根据OS-CFAR和log-t CFAR检测方法设计了适应于多杂波分布类型的CFAR处理器,对特定杂波类型CFAR检测器与背景杂波类型失配的各种情况的检测性能进行了仿真和分析.     

复合高斯杂波中距离扩展目标的参数化Wald检测

本文研究复合高斯杂波环境中的距离扩展目标的自适应检测问题。有色杂波采用参数未知的自回归（AR）过程描述。结合Wald检测准则,仅需对H1假设条件下的未知参数进行最大似然估计,给出了一种新的基于参数化模型的扩展目标检测器——参数化Wald检测器。该检测器的检验统计量可解释为首先针对各个待测单元分别计算检验统计量,然后将所有待测单元的输出进行非相参累加,其对杂波的随机功率起伏具有恒虚警率(CFAR)特性。相比于常规的基于协方差矩阵的检测方法,参数化检测算法的执行过程不需要依赖辅助数据,仅利用待测扩展目标数据即可实现自适应处理,有效缓解了训练压力并降低了计算量。仿真实验表明,所提出的参数化Wald检测器的检测性能优于之前提出的参数化广义似然比检测器的性能。