复合高斯杂波加热噪声中基于Rao检验的分布式目标检测

随着雷达分辨率的不断提高,每个距离单元中分布的杂波能量逐渐减少,当杂噪比低于10dB时,热噪声对检测性能的影响是不可以忽略的。针对低杂噪比的情况,在复合高斯杂波加热噪声的背景中研究了分布式目标的检测问题。首先假设内部热噪声和外部杂波统计独立,在给定杂波纹理分量τ的前提下,将白高斯热噪声加上由球不变随机向量表示的复合高斯杂波之后的总干扰近似等效处理成一个新的复合高斯杂波,只是将其参数做了适当调整。然后将分布式目标建模为在距离维和Doppler频率维同时扩展的子空间模型,基于Rao检验构造了N-Rao检测器。通过对N-Rao检测器虚警概率的计算表明,在不存在目标的假设下,虚警概率只由脉冲重复数N、分布式目标占据的实际距离单元数H、每个距离单元内目标散射点总数目Nt来决定,即N-RAO检测器具有恒虚警率特性。最后通过Monte Carlo仿真实验表明,杂波形状参数v的减少与CNR的增加都会使N-RAO检测器的检测性能有所提高,且在低杂噪比的情况下,N-RAO检测器有很好的检测性能。      

轮廓杂波图恒虚警处理中面杂波性能分析

研究了雷达轮廓杂波图的形成原理及其相应的算法,并对杂波包络服从瑞利分布情况下轮廓杂波图的虚警和检测性能进行了具体的分析;同时在给定有关系统参数的情况下,研究了扫描圈数、叠代因子和在不同的虚警概率下平均杂噪比对检测概率的影响,从而为低杂噪比建图提供了理论根据.     

K分布和高斯杂波复合背景下的相干雷达目标检测

本文介绍了一种由相干Ｋ分布和高斯分布杂波源混合产生的雷达回波的数学模型。并在似然比检验基础上，提出了检测上述干扰和热噪声背景下一事先已知目标的最佳对策。为评估接收机工作特性（ＲＯＣ），进行了ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟。还计算出了作为下列参数的对给定虚警概率的检测概率：信噪比、Ｋ分布杂波与噪声比、高斯分布杂波与噪声比、积分脉冲数、阶参数ｖ、Ｋ杂波和高斯干扰的相关长度等。另外，把这种检测器的性能与仅考虑Ｋ分布杂波或是高斯杂波中一种类型干扰所设计的检测器的性能作了比较。     

低空雷达导引头海面目标检测性能分析

该文以雷达导引头低空检测海面目标为背景,综合分析了多径环境和海杂波环境对雷达导引头目标检测的影响。通过对目标回波、多径散射的镜反射、漫反射以及海杂波进行建模,结合具体场景,仿真分析了镜反射、漫反射以及海杂波对雷达导引头接收信号的影响,进而分析了多径散射和海杂波对雷达导引头检测不同大小目标时检测性能的影响效果。仿真结果表明:雷达导引头检测RCS低于1 m2的小目标时,海杂波是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于10 m2的目标时,多径效应是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于104 m2的目标时,雷达导引头的检测性能不受海杂波和多径效应影响。     

一种简单的相干雷达极化恒虚警检测算法

该文提出了高斯杂波背景下一种结构简单的相干雷达极化恒虚警检测算法。利用雷达回波的极化信息来提高检测性能,推导出了虚警概率表达式。研究结果表明,该相干雷达极化恒虚警检测算法相对于杂波协方差矩阵有恒虚警的性质。该检测算法比极化广义似然比检测算法计算量小,易于工程实现,适合于强信杂比和目标信号导向矢量未知的情况。同时仿真分析了不同极化状态时的检测性能。     

K杂波下基于Bootstrap的分布式检测

传统雷达目标检测算法在相关K分布杂波下虚警概率过高,为此提出了一种基于Bootstrap 的分布式检测(BBDD)算法.仿真数据表明,BBDD在相关K分布杂波中的虚警控制能力优于分布式广义符号检测器(DGSD),且K分布杂波形状参数变化对BBDD的虚警概率影响不大,适当增加BBDD脉冲参考单元数可更好地控制虚警概率.同时,为定量控制BBDD虚警概率,分块数据长度选择应根据杂波相关长度与脉冲累积单元数之间大小关系谨慎选择.最后,仿真结果证明了所述方法和相关结论的正确性.     

单元平均检测器的性能研究

本文研究了在窄带稳态高斯杂波背景和X~2分布目标模型下的测检器性能,导出了检测概率的通用公式和便于计算的递推算法表示式。计算结果表明,当参考单元中存在目标信号时,虚警概率随着信杂比的增加而迅速降低,检测概率也明显下降。当目标的起伏程度不同时,检测器的性能也不同。文中还提出了减小参考单元中目标信号对检测性能影响的基本自适应方案。     

均匀分布地杂波中检测目标的统计分析

简要叙述了常规雷达在高斯噪声环境下检测目标时的发现概率、虚警概率和信噪比的关系，并在此基础上，结合目前很多雷达采用杂波单元平均法进行目标检测的情况，分析了均匀分布杂渡的统计特性，得出了在杂波分量远大于噪声分量的检测过程中发现概率、虚警概率和信杂比三者的关系。对于常规雷达的检测理论，这是一个新的补充。     

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.     

毫米波雷达对直升机旋翼回波检测研究

 针对毫米波雷达直升机旋翼回波信号能量低以至检测困难的问题,本文根据旋翼回波数学模型分析了旋翼回波、地杂波和目标杂波的时域及频域特性,提出频域杂波滤除后时域检测的思路.针对直升机识别应用的现状,提出通过旋翼回波恒虚警检测保证直升机检测和识别结果信度的思想,研究了频域杂波滤除后杂波剩余和噪声的统计分布,引入滑窗检测将观测向量分为检测单元和杂波干扰参考单元以完成旋翼回波的恒虚警检测.仿真结果表明杂波滤除方法可以有效滤除地杂波和目标杂波,提高检测时的旋翼回波信杂噪比.本文设计的旋翼回波时域检测器可以在信杂噪比较低的情况下完成旋翼回波检测.     

地面RCS起伏特性模拟及对ATI检测性能的影响

在假定目标RCS起伏为高斯形状频谱特性的前提下,将高斯白噪声通过一个高斯谱特性的低通滤波器来模拟目标RCS起伏特性。首先用康斯坦尼兹法设计了低通滤波器,并根据地杂波等效速度的不同,得到一组不同的滤波器响应,进而实现了背景RCS起伏程度不同的地杂波的模拟。然后以该地杂波为背景,采用ATI方法进行动目标检测,分析了地面背景RCS起伏特性对动目标检测性能的影响。计算机仿真结果表明：在一定的虚警概率下,当不考虑接收机噪声时,随着RCS起伏加剧,动目标径向最小可检测速度增大。最后得到结论：用基于ATI方法进行动目标检测时,若不考虑雷达接收机噪声,则地面背景RCS起伏特性是影响最小径向可检测速度的主要因素。     

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.     

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.     

Log-normal分布杂波背景下有序统计恒虚警检测器性能分析

该文证明了在形状参数已知的均匀对数-正态(Log-normal)杂波背景下有序统计恒虚警(OS-CFAR)检测器能保持恒虚警的特性,导出了该背景下OS-CFAR检测器对非起伏目标的检测性能表达式和平均判决阈值(ADT)表达式。最后用数值方法讨论了最佳序值的选取以及OS-CFAR检测器在取不同参考单元数时相对于理想CFAR的信杂比损失。     

一种基于有序统计的MIMO雷达CFAR检测器

针对多输入多输出(MIMO)雷达的体制特点,提出了一种基于有序统计的MIMO雷达CFAR检测器(LCIOSOS-CFAR),给出了虚警概率与检测概率的表达式;然后在各种杂波背景下对检测器性能进行了仿真分析,并与经典的CA-CFAR检测器进行比较.仿真结果表明,LCIOSOS-CFAR检测器在均匀杂波背景下较CA-CFAR有较小损失,在多目标干扰环境下较CA-CFAR性能改善明显,在杂波边缘背景下虚警峰值小于CA-CFAR,实际应用中具有较强的鲁棒性.文中还分析了序值选取对LCIOSOS-CFAR检测性能的影响.     

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。     

水面杂波背景的统计MIMO雷达检测方法研究

传统雷达的检测性能受到雷达目标闪烁特性的影响,而多输入多输出(MIMO)雷达能够利用雷达目标的起伏特性,提高对感兴趣目标的检测性能。针对两种(K分布和IG-CG分布)水面杂波背景下的MIMO雷达检测算法,综合阐述了算法的实现过程,并对检测效果进行了仿真分析,结果表明:MIMO检测对不同情况的水面杂波背景具有良好的检测性能;K分布或IG-CG分布杂波背景中,当天线数目较少时,增加发射天线数的检测器性能比增加接收天线数的性能好。上述结论为MIMO雷达对水面背景中目标检测的工程化应用提供了参考。     

海杂波背景下目标的联合特征差异检测

针对低信噪比海情下的小目标检测效果不理想的问题,利用消除趋势波动分析法提取海杂波分形参数,分析了海杂波的功率谱及其熵特征,提出了海杂波背景下的联合特征目标检测方法.在雷达回波中提取海杂波的分形参数和功率谱熵特征组成二维向量,利用凸包训练算法获得纯海杂波判别区域,同样对先验知识下的待测海杂波提取这两个特征参量,以此特征参量所对应的点是否在此判别区域内来判别是否存在目标.利用加拿大IPIX雷达数据,证明了所提算法优于用单个特征差异作为统计量的方法,在相同虚警概率下检测效果明显提高,为雷达目标检测提供了新的检测方案.     

MIMO雷达中单元平均恒虚警检测性能分析

针对高斯杂波背景,导出了MIMO雷达中CA-CFAR的虚警概率与检测概率的解析表达式,分析了CA-CFAR检测器在均匀杂波、多目标干扰及杂波边缘三种典型杂波背景中的检测性能。结果表明,CA-CFAR检测器在均匀杂波中性能较好,但在多目标干扰环境中性能严重下降。     

制导雷达检测性能影响因素分析研究

制导雷达准确检测目标是实现其对目标识别和跟踪的前提。影响制导雷达检测性能的因素很多,主要包括与雷达相关的因素(如频率稳定性、雷达平台稳定性、雷达平台运动特性等)、与目标相关的因素(如目标结构、目标运动特性、RCS大小、RCS起伏等)、与环境相关的因素(如杂波特性、传输特性等)。针对制导雷达检测性能评估这一目的,将影响因素分为内部、外部和中间三个层面,主要从目标特性、杂波特性和制导雷达平台运动特性三个方面分析研究了制导雷达目标检测性能的影响因素。首先从信号角度推导了制导雷达目标检测的流程,然后详细分析了影响制导雷达目标检测性能的各项因素,得出了在通常制导雷达系统参数条件下,径向加速度的影响可以忽略;RCS无起伏、散射中心分布越稠密、散射中心分布越均匀目标的检测性能更优;杂波反射越强、幅度起伏越大、相关性越强对检测性能影响越大的结论,并通过仿真实验验证了结论的正确性。