距离扩展目标的双门限恒虚警检测器及性能分析

针对普通积累检测器检测稀疏散射点目标存在坍塌损失以及依赖于散射点密度的二元积累(SDD-BI)检测器检测密集散射点目标存在信杂比损失的问题,该文充分利用目标的散射点密度及幅度信息,提出了一种距离扩展目标的双门限恒虚警检测器(DT-CFAR),在高斯杂波背景下推导了DT-CFAR虚警概率和检测概率与检测门限关系的解析表达式,并给出了最优第1门限的确定方法。仿真结果表明,DT-CFAR对不同散射点密度目标都具有较优的检测性能,并且对散射点密度估计失配具有鲁棒性。     

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。     

用于HRR雷达在非高斯杂波中进行起伏目标检测的基于Hough变换的两种算法之比较

在HRR雷达中,当目标尺寸大于雷达波长和雷达距离分辨单元时,在连续扫描过程中从目标不同散射中心返回的目标回波会产生不同的方向图,使传统杂波抑制方法无效。提出采用Hough变换来解决这个问题。Hough变换是一种在图像中识别曲线的著名变换。比较了两种基于Hough变换的雷达检测算法,一是将数据空间中的点映射到ρ-θ空间中的曲线的传统模式,另一种模式采用斜率-截距参数空间Hough变换。斜率-截距模式的效率通过仿真进行验证。与传统模式相比,Hough变换的斜率-截距模式的性能更好。针对非起伏目标及四种Swerling类目标,研究了在瑞利分布、Weibull分布、对数正态分布和K分布杂波下,Hough变换检测器的斜率-截距模式对HRR雷达信号的检测性能。还研究了目标速度和脉冲数的影响。通过Monte-Carlo仿真对Hough变换检测器的目标检测性能进行了分析。     

K 杂波背景下的距离扩展目标检测算法研究

距离高分辨体制下,目标在雷达视在径向距离上扩展成多个散射点,对其进行检测需将目标分散的能量进行积累。本文将自适应单周期径向积累检测与中心极限定理相结合,推导出了在K 分布杂波背景下的检测器结构,并详细分析了其统计特性。该检测器一方面不仅对目标强散射点分布有较强的适应性,而且在杂波参数变化时具有可以接受的检测性能,另一方面避开了滑窗处理及K 分布杂波形状因子的计算,结构简单,易于实现。仿真结果证明了该检测器的可行性和鲁棒性。     

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.     

距离扩展目标检测器的最优参数及鲁棒性分析

 研究了球不变随机向量杂波下的距离扩展目标自适应检测问题,推导了级联二进制积累检测器(CBI)的最优参数;利用辅助数据,基于迭代估计方法获得协方差矩阵结构的近似最大似然估计,设计了具有近似恒虚警率特性的自适应检测器.仿真实验表明,最优CBI在估计目标散射点个数失配情况下具有很好的鲁棒性;随着散射点个数的增加,其在失配情况下的鲁棒性越来越好,且均优于匹配情况下基于目标散射点密度的检测器和不依赖于散射点密度的检测器.     

一种基于散射中心密度的距离扩展目标检测方法

针对高分辨率雷达距离扩展目标的M/N检测器在目标空域散射中心密度较为稀疏时检测性能下降的问题,提出了一种基于散射中心密度的M/N(BSD.M/N)检测器.首先,推导出了检测器的平均虚警概率和检测概率表达式.其次,通过分析不同散射中心密度以及不同信杂比条件下检测器的检测性能与第二门限M取值的关系,给出了最佳M值的近似计算表达式.最后,仿真试验表明,这种检测器在散射中心稀疏情况下,检测性能要明显优于普通M/N检测器.     

非高斯杂波下修正的SDD-GLRT距离 扩展目标检测器

 在球不变随机向量非高斯杂波背景下,针对SDD-GLRT方法在统计平均意义下对距离扩展目标进行最优检测所带来的检测损失,通过充分利用目标散射点的先验信息,基于有序统计检测理论,提出了修正的SDD-GLRT距离扩展目标检测方法.理论分析表明,在不存在目标的假设下,虚警概率与纹理分量的混合分布、杂波协方差矩阵以及确知信号的方向向量无关,即修正的SDD-GLRT方法具有恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)特性.仿真结果表明,随着积累脉冲数及目标散射点所占距离单元个数的增加,修正的SDD-GLRT检测性能得到提高.在散射点分布稀疏条件下,修正的SDD-GLRT的检测性能要明显好于SDD-GLRT和NSDD-GLRT,且在估计目标散射点个数存在微弱偏差和不同杂波尖峰情况下,修正的SDD-GLRT具有很好的鲁棒性.     

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.     

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。     

Duffing振子在低信噪比雷达目标微动特征提取中的应用

雷达目标部件的旋转运动引起的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径,近年来获得了广泛研究。该文以含旋转部件目标为例,提出了一种利用Duffing振子在低信噪比条件下提取雷达目标微动特征的方法。由于经参考信号共轭相乘后的旋转散射点回波信号是由多个正弦分量组成的,因此采用Duffing振子系统对回波信号中的正弦分量进行检测,并对该正弦分量频率所对应的距离单元在距离-慢时间平面上进行能量增强,最后结合Hough变换完成对雷达目标微动特征的提取。仿真实验验证了该方法的有效性。     

一种捷变频联合Hough变换的抗密集假目标干扰算法

转发式密集假目标干扰通过在距离维上产生多个虚假目标,扰乱雷达对真实目标的检测与识别。由于虚假回波信号与真实信号高度相关,雷达很难对其进行有效识别和抑制。而捷变频雷达通过随机改变发射相邻脉冲的载频,大大提高了雷达的低截获和抗干扰能力。但是捷变频雷达不能完全消除干扰,部分目标回波脉冲可能被干扰淹没,无法很好地完成相参积累和目标检测。针对上述问题,该文提出捷变频联合Hough变换的抗干扰方法,首先利用脉间频率捷变技术规避大部分窄带瞄准和欺骗式干扰;然后针对干扰信号时间上的不连续特性,通过Hough变换和峰值提取进行干扰识别与抑制;最终,针对捷变频与传统动目标检测(MTD)不兼容问题,通过稀疏重构完成目标的检测。仿真与实际雷达和干扰机对抗实验表明,该方法可以获得良好的抗干扰性能和目标检测性能。     

空管一次雷达高分辨录取技术效能分析

为了有效提升空管一次雷达对重点目标的距离分辨力指标,提出采用宽带信息处理技术实现目标高分辨录取的方法,重点研究了宽带信号检测、散射中心提取、编队航迹起始以及集群目标关联等关键技术,在仿真分析的基础上对精细化信号处理和数据处理设计进行了优化改进,最后通过实际应用对空管一次雷达的距离分辨力指标进行了测试和验证。结果表明:宽带信息处理技术显著提高了空管一次雷达的距离分辨能力,雷达能够很好地自动录取编队飞行中的个体目标,性能指标明显优于同类进口装备。     

采用目标轨迹积累的窄带雷达信号长时间积累方法

在雷达信号长时间积累过程中,点目标的位置会在多帧距离-多普勒数据之间移动并形成一条轨迹,这里提出两种积累该轨迹的方法,分别适合于距离走动较小和多普勒扩散较小的情况。所提的两种方法首先分别通过速度补偿和二次相位补偿将三维数据空间中的目标轨迹校正到分别垂直于距离轴和多普勒轴的平面中,然后通过矩阵重组将校正后的三维数据分别分解为并列的多普勒-时间和距离-时间矩阵,最后采用Hough变换对位于其中一个二维矩阵中的近似直线的目标轨迹进行积累。所提的两种方法大大增加了目标的积累时间并改善了目标的最小可检测信噪比。实测数据的实验结果证明了其有效性。     

基于PWF融合的高分辨极化雷达目标检测算法

本文研究了高分辨全极化体制下目标的检测问题.提出了串联检测的思想:首先利用极化信息进行融合增强,改善一维成像质量,然后利用高分辨特性,将目标的检测转化为目标强散射中心的检测.仿真实验验证了PWF改善了成像质量,检测性能也有明显的提高.     

基于HT-MDCFT的高速机动目标运动参数估计

针对低信噪比条件下高速机动目标运动参数估计问题,将Hough变换(HT)和修正离散线性调频傅里叶变换(MDCFT)相结合,提出一种新的雷达信号处理算法(HMDCFT)。该算法首先采用Hough变换,从距离像图像中提取目标运动轨迹特征,校正距离走动并解速度模糊;然后利用MDCFT校正多普勒频率徙动,估计目标运动参数;最后沿估计的目标运动轨迹对回波能量进行相参积累。数值实验表明,该方法具有优越的抗噪声能力和运动参数估计性能。相比于利用距离像间相关性的包络互相关法,其抗噪声能力提升了约17.6 dB;即使雷达回波输入信噪比低至-35 dB,该方法仍可精确估计目标运动参数,充分聚焦目标回波能量。     

基于非线性积累的高分辨极化目标检测

研究了毫米波高分辨雷达体制下的目标极化检测问题,提出了极化域非线性加权积累的思路,以提高雷达接收信号杂比,在此基础上提出了基于高分辨雷达目标一维距离像“位置“相关的目标检测方法,在毫米波段的实验结果表明,该方法是一种非常有效的扩展目标检测方法。     

距离-速度同步干扰环境下的目标检测

针对距离-速度同步干扰,首先基于多普勒滤波器组和恒虚警率(CFAR)检测技术得到目标检测决策,并结合目标检测决策建立雷达回波的速度-时间数据矩阵。随后分析了目标和干扰的特征差异,基于超快霍夫变换(VFHT)提取雷达回波的目标特征霍夫空间。最后根据该霍夫空间采用CFAR检测技术对目标检测,从而形成基于距离-速度同步干扰抑制的目标检测方法。与常规快速霍夫变换(FHT)相比,提出的VFHT具有更高的计算效率。同时,该方法由于在雷达数据处理层面进行目标检测,不需要改变雷达系统的信号处理结构,大大降低了雷达装备成本。理论仿真表明在同样的目标检测性能前提下,基于VHFT的目标检测算法所需的信噪比要求放宽了10 dB以上,为弱目标回波信号环境中的应用奠定了基础。     

雷达动目标变换域相参积累检测及性能分析

从雷达动目标信号变换实现相参积累的角度出发,选取4种典型的相参积累方法：短时傅里叶变换(STFT)、维格纳-威利分布(WVD)、平滑伪维格纳-威利分布(SPWVD)及分数阶傅里叶变换(FRFT),并将其应用于雷达动目标检测。重点研究了采样频率、脉冲数、输入信噪比(SNR)对相参积累性能以及动目标检测性能的影响。结果表明,FRFT运算速度相对较慢但适用范围最广,尤其在处理噪声背景较强的信号时,能够有效抑制噪声,且参数估计精确度较高,具有良好的时频聚集性,为雷达相参积累检测的工程化应用提供理论支撑。     

基于ADSP-TS101的数字信号处理机实现

介绍一种由高速数字信号处理器(DSP)ADSP TS101实现的雷达数字信号处理机。作为雷达信号处理系统的一部分,主要利用快速傅里叶变换(FFT)算法完成雷达回波中各距离单元内运动目标的积累检测,另外还包括恒虚警处理。系统在设计中较好地利用了DSP芯片的内部资源,充分发挥了DSP芯片的性能,实现高速实时处理,达到较好的系统性能。