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。     

非高斯背景下基于ODV的距离扩展目标检测器

 本文研究了球不变随机向量杂波背景下的距离扩展目标检测问题.给出了修正的距离扩展目标检测器MSDD,推导了相应的虚警概率与检测阈值的解析表达式.MSDD需要事先估计目标散射点个数,而散射点个数估计失配时会出现严重的信杂比损失,针对这一问题,利用有序数据方差估计散射点个数,提出了ODV-MSDD检测器.仿真结果表明,ODV-MSDD对目标所占距离窗的大小具有很好的鲁棒性,并且其检测性能随着目标散射点个数、阵元数以及杂波尖峰的增加而提高.与MSDD相比,ODV-MSDD能根据实际观测数据自适应地估计散射点个数,有效提高检测器性能,增强系统的鲁棒性.     

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.     

非高斯背景下基于动态阈值的距离扩展目标检测器

本文研究了球不变随机向量杂波背景下的距离扩展目标检测问题.给出了修正的距离扩展目标检测器MSDD,推导了相应的虚警概率与检测阈值的解析表达式.性能分析表明,目标能量均匀分布时,MSDD能获得最佳的检测性能,并且其对目标所占距离窗的不同大小具有很好的鲁棒性;但当估计目标散射点个数小于实际值时.MSDD存在一定的检测损失....     

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.     

SIRV杂波下距离扩展目标CFAR检测器

在球不变随机向量(SIRV,Spherically Invariant Random Vector)的非高斯杂波背景下,提出了一种新的距离扩展目标检测器.给出了检测参数的简易确定方法,推导了虚警概率与检测阈值的解析表达式,证明了所提检测器的恒虚警率特性.仿真实验表明,在参数设置合理情况下,所提出的检测器性能远好于已有的两种距离扩展目标检测器.另外,随着阵元数、目标散射点个数及杂波尖峰的增加,检测器的性能得到提高;且该检测器对第三门限的选取和不同的杂波相关性均具有很好的鲁棒性.     

一种针对失配信号的可调自适应检测器

针对有用信号存在失配条件下的自适应检测问题,该文提出了一种新的参数化自适应检测器.对失配信号稳健的自适应匹配滤波器,或对失配信号敏感的双归一化自适应匹配滤波器都可以作为该检测器的一种特例,并可以利用参数控制检测器对失配信号的检测能力和对干扰信号的抑制能力.推导了该检测器的虚警概率和对失配信号的检测概率.计算机仿真分析表明,通过选择合适的参数,可以保证该检测器对少许失配的有用信号的检测性能,以及对严重失配的干扰信号的抑制性能.      

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.     

非高斯杂波下知识辅助检测的认知方法

先验信息的使用是提高雷达目标检测性能的有效途径之一,然而先验信息与当前探测环境的失配会严重影响到检测器的性能.本文考虑逆伽马分布纹理、复合高斯杂波下的知识辅助检测算法,推导了先验模型失配条件下(逆伽马分布参数失配)检测器的虚警率和Swerling I型目标的检测概率计算公式,获得了检测性能与模型参数失配之间的量化关系.利用两组不同参数的知识辅助检测器对当前杂波环境进行探测,通过评估检测器的性能,实现了当前杂波环境模型参数的估计.计算机仿真和实测数据的分析结果表明,采用认知方法的知识辅助检测器较常规检测器而言,能够获得更好的检测性能.     

适用于子空间信号失配的参数可调多通道自适应检测器

针对存在信号失配时的子空间信号检测问题,该文提出一种具有恒虚警特性的参数可调检测器。根据系统设计需要,通过调节参数,参数可调检测器可实现对失配信号的灵活检测。与现有检测器相比,当不存在信号失配时,提出的可调检测器能提供更高的检测概率。该文推导了可调检测器解析的检测概率和虚警概率,并通过蒙特卡洛仿真进行了验证。     

一种基于恒虚警检测量的双判决帧同步方法

帧同步是突发无线通信系统中的重要技术环节,其虚警概率、检测概率对系统的整体性能有重大影响。文中针对能量检测算法在强干扰条件下虚警概率过高的问题,构造了一种具有恒虚警特性的随机变量,并推导了该变量的检测概率、虚警概率的解析表达式。该变量对干扰功率的变化不敏感,具有区分同步信号与突发强干扰信号的特点。基于所构造的新的随机变量提出了一种双重判决低虚警率帧同步算法,仿真结果表明该算法可有效降低系统的虚警概率,为帧同步信号的设计提供了参考。     

低信噪比S模式应答信号相关检测方法

针对低信噪比条件下S模式应答信号检测概率低、虚警概率高的问题,提出一种基于数据包检测、单脉冲匹配滤波和报头多脉冲检测等三次相关检测的增强识别方法。该方法首先利用数据包相关检测得到数据包位置,从而确定报头脉冲的检测门限;然后利用单脉冲匹配滤波对信号进行降噪处理,确定脉冲位置;最后估计脉冲幅度和噪声功率,利用多脉冲相关检测识别信号报头。通过这三次相关处理,该识别算法可提高S模式应答信号的准确识别率。理论推导了检测概率的数学表达式,通过计算机仿真,在期望虚警概率下,本文方法基本达到了理论检测概率,同时对比了本文方法与传统的直接匹配滤波法、脉冲前沿检测法、基带归一化互相关法的识别性能,验证了本文算法性能的优越性。      

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。     

Detection of radar signals in conditions of full prior information when using stochastic signals for probing

Probabilistic characteristics of coherent detection of reflected signals with the fully known parameters when using stochastic soundings radio signals are determined. Analytical expression for probability density of decision statistics for the cases of presence at detector??s input of reflected signal only, interference only, and both signal and interference is obtained. Dependency of false alarm probability on threshold ratio and dependency of hit probability on signal-to-interference ratio for different values of bandwidth-duration product of stochastic signal are computed. A family of radar detection performances characteristics for fixed bandwidth-duration product and different values of false alarm probability is calculated.     

最大似然准则下的随机信号非重构压缩检测与分析

压缩采样能够较好的保持原信号的结构和信息,可以在不重构原信号条件下,直接处理采样值实现对原信号的检测。已有的信号压缩检测技术只对确知信号有效,而实际中信号多为随机信号。本文在建立基于非重构压缩采样的信号检测模型的基础上,详细推导了随机信号的最大似然检测算法,并在此基础上分析了算法的检测性能。理论分析与仿真结果表明:在虚警概率一定的条件下,检测概率随压缩比的减小呈对数增加,并且能够在获得高检测概率的同时保持较低的虚警概率;最后进一步验证了算法适用于宽带信号的检测。      

适用于多模接收机的RAIM算法

为保证接收机工作在多系统环境时仍具有完好性检测性能,针对传统算法在不同测距标准差时,较小测距标准差对应卫星的虚警率上升,且出现故障时对其正确检测能力下降的问题,在传统最优奇偶矢量法的基础上提出一种改进算法—加权最优奇偶矢量法.经蒙特卡罗仿真证明:该算法在有效抑制低测距标准差对应卫星虚警率的同时,也有效地提高了对此类卫星发生故障时的正确检测能力.     

红外成像系统作用距离的估算

在红外成像系统中,任何虚假和不需要的信号统称为噪声。噪声的存在干扰了有用信号的探测,减少了系统的作用距离。从信号和噪声和统计特性出发。文中详细推导了虚警概率与门限信噪比、探测概率与信噪比的关系,基于此推导了红外成像系统对点源目标的作用距离公式。对面源目标,重新确定了温差的概念,综合考虑目标的面形尺寸、观察等级和探测概率的要求,以MRTD为基准计算作用距离。编制了相应的软件,可以快速计算出不同探测概率下的作用距离。最后给出了计算实例。     

基于瑞利多径衰落信道的信号包络频谱感知

为提高信号采样值之间的相关性和降低噪声对感知性能的影响,该文提出基于信号包络自相关矩阵的频谱感知算法。首先对采样信号等间隔时长截取,以相邻间隔的采样值计算信号自相关性,并构造出近似自相关矩阵。其次依据矩阵次对角线元素性质构造了统计量。分别计算了该统计量的检测概率分布函数与虚警概率分布函数,分析了频谱感知算法的检测性能,算法优化了信号相关性的计算,降低了噪声对感知性能的影响。最后通过仿真验证了不同参数对检测概率和虚警概率的影响,并提出了进一步提高检测性能的措施。     

基于Duffing振子的机场异物自动判决算法

基于毫米波雷达的机场异物(FOD)检测技术具有高分辨率和低功耗的特点,但是传统恒虚警(CFAR)类检测算法在低信杂比(SCR)情况下虚警过高。该文提出一种基于Duffing振子的FOD检测算法。该算法首先利用杂波图CFAR检测算法将雷达接收机接收回波中的背景杂波初步分离,获得目标(包含虚警)的距离信息,并利用该信息构造Duffing方程,之后将此方程作为系统检测模型,输入接收回波信号,求解输出信号方差,采用方差极值法区分目标和虚警。仿真结果表明,在低信杂比情况下,即使虚警概率为10–3,该文检测算法也可以降低虚警率,实现目标与虚警的自动判决。与传统CFAR检测算法相比,该算法的检测概率高于传统检测算法且随信杂比的下降减小速度缓慢,即使在信杂比–30 dB的情况下所提算法仍然可以保持84%的检测概率。     

Degree of polarization detection: a dual‐polarized antenna based spectrum sensing algorithm for cognitive radio

A new spectrum sensing algorithm‐degree of polarization (DoP) sensing algorithm is proposed in this paper. By exploiting a pair of dual‐polarized antenna at the receiver, DoP of the received vector signal is estimated and utilized to detect the presence of primary users based on the polarization characteristics of electromagnetic waves. The dual‐polarized narrowband and broadband systems are both considered for DoP detection. In theoretical analysis, we derive the probability of detection, the probability of false and detection threshold of the proposed algorithm. It is shown that our algorithm overcomes the noise uncertainty problem. Considering the polarization‐sensitive channel impairments, the impact of polarization mode dispersion on DoP detector is discussed. This method can be utilized for various signal detection applications without requiring the knowledge of signal, transmission channel, and noise power. In simulations based on wireless microphone signals, by applying polarization information signal carries, DoP achieves a better detection performance than arithmetic‐to‐geometric mean detector, the maximum‐to‐minimum ratio eigenvalue detector, and energy detector with noise uncertainty. The simulations based on digital video broadcasting‐terrestrial signals are also presented, which may show the detection performance of the proposed method may be affected by polarization mode dispersion. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.