红外搜索跟踪系统的探测概率研究

文章讨论了红外搜索跟踪系统中探测概率、虚警概率和信噪比三者之间的关系,给出了一个在此模型基础之上的实际地面告警系统的探测概率计算实例。     

采用低发射率红外材料对探测距离和概率的影响

为研究双机空战中目标机采用低发射率红外材料后对攻击机机载红外搜索跟踪系统探测距离和概率的影响,建立了飞机运动过程和机载红外搜索跟踪系统探测距离计算模型,得到了相向飞行、同向飞行和侧向飞行三种典型的双机空战过程中探测距离和概率随飞行时间、速度、轨迹的变化规律。计算中考虑了目标的光谱辐射特征、大气透过率和探测器性能等因素对探测距离和概率的影响。结果表明目标机采用低发射率红外材料抑制红外特征后,在相同探测概率的情况下,探测距离明显减小;在攻击机与目标机相同距离的情况下,探测概率明显下降。     

红外系统协同探测性能分析

探测概率、虚警概率和作用距离是衡量红外探测系统最核心的性能指标。传统的分析方法只针对单个红外探测系统,随着多个红外系统协同探测的应用不断增多,迫切需要建立红外系统协同探测的性能分析方法。本文从单个红外探测系统出发,结合经典探测概率、虚警概率和作用距离的计算公式,基于二次累积探测原理分析协同探测时各性能指标提升的根本原因,并通过两个红外系统协同探测的示例直观展示了协同探测的性能提升效果,为红外探测系统的综合论证、协同样式分析等提供了重要依据。     

红外成像系统对点目标动态探测概率分析

分析了红外成像系统对点目标动态探测概率的主要影响因素,特别提出了光学系统衍射、像差、色差以及跟踪系统跟踪误差、红外探测器件填充系数对动态探测概率的影响,并提出提高探测概率的措施。     

IRST牵引机载预警雷达的探测效能评估与仿真

为定量分析和评估机载红外搜索跟踪系统（IRST）牵引探测模式对雷达探测效能的影响,以雷达探测效能概率作为评估指标,模拟IRST牵引雷达探测的过程,建立基于多波位搜索的牵引成功概率模型,确定满足一定牵引成功概率下的雷达搜索范围,并根据特定的目标特性推导雷达探测效能概率表达式。仿真结果表明,该模式利用红外的高精度角度信息进行牵引,极大缩小了雷达的搜索区域和搜索时间,加快雷达对目标的截获过程,并利用波束驻留时间的增加提高了雷达的发现概率,提升了雷达的探测效能。     

一种改进的噪声门限检测方法

本文基于雷达目标回波信噪比与距离的四次方成反比的物理原理,提出了一种检测门限系数随距离减小而增加的噪声电平恒虚警检测方法。该检测方法可以实现在保证目标检测概率变化不大的条件下进一步降低雷达检测区域的平均虚警概率,或者在保证雷达探测区域内平均虚警概率满足需要的条件下进一步降低雷达远区检测门限,增加雷达远程探测能力,从而提高雷达全区域综合检测性能。     

机载红外搜索跟踪系统有效探测区域研究

针对机载红外搜索跟踪(IRST)系统在实际空战中发现概率过低的问题,论文尝试将作用距离与发现概率相结合,提出了有效探测区域的概念,并分别建立了水平、俯仰两种探测方式下有效探测区域模型;接着讨论了在复杂作战环境下,所建立的模型随发现概率、作用距离、大气透过率、目标飞行速度的变化情况。仿真结果表明,探测区域范围是随着上四种因素的变化而实时变化的,并且在两机相距百公里以上,气象恶劣、目标低速飞行时,有效探测区域仅仅是目标尾后上方很小的一块区域。机载IRST系统可以依据论文给出的变化关系,在探测过程中,动态建立信号视场中检测阈值与复杂因素的函数关系,以提高发现概率。论文为充分发挥机载IRST系统的作战使用性能提供了理论参考。     

一种基于兴趣区提取的红外搜索系统目标实时检测算法

针对周扫红外搜索系统对空目标探测面临的图像数据量大、弱目标检测概率低、虚警率高等难点问题,提出了一种基于兴趣区(ROI)提取的目标实时检测算法。算法分析了周扫红外搜索系统获取的图像中目标与背景的特性,根据目标运动特性与灰度特性,在周扫红外搜索系统获取的整幅全景图像中快速提取目标可能存在的兴趣区;针对兴趣区内的局部目标图像切片,进一步精细检测识别,剔除虚假目标干扰。外场试验获取的实测数据目标检测结果表明,算法针对复杂低空背景下弱目标能够实现低虚警率稳健检测,已应用到了周扫红外搜索跟踪系统的工程样机研制中。     

利用硅雪崩二极管检测激光脉冲信号

研究了用雪崩二极管 (SiAPD)检测激光脉冲回波信号的统计特性 ,分析了激光测距系统的探测概率、虚警概率和漏探测概率与系统参数及检测电路所设阈值的关系。阈值的选取对系统的探测性能有很大影响 ,对实际系统的计算表明 ,回波产生的初级光电子数和SiAPD的平均增益决定了阈值的选取区间。     

温变环境下优化机载IRST系统探测包线研究

基于目前温度变化对机载红外搜索跟踪(IRST)系统探测距离的影响,建模分析了系统探测流程中目标与背景辐射对比度、大气透过率、光学系统、探测器性能随温度的变化情况,基于此提出了依据温度变化设置探测系统阈噪比的思想,且给出了具体设置算法。进一步仿真对比了优化阈噪比与传统恒定阈噪比条件下的探测概率包线,结果表明,前者的探测包线明显增大,说明依据温度设置阈噪比的方法可以显著提高IRST的探测性能。     

盖革模式APD激光雷达探测性能与虚警抑制研究

对基于盖革模式APD(GM-APD)探测器的激光雷达的探测性能和虚警抑制方法进行了研究。从系统原理与探测时序出发,研究了长死时间、回波脉宽大于时间数字转换器(TDC)分辨时间情况下目标探测概率与虚警率分布,分析了回波强度、脉宽、噪声与回波位置对目标探测概率与虚警率的影响;利用双探测器结构的探测模型,研究了双探测器结构在提高系统探测性能中的作用。研究结果表明:回波越强,脉宽越窄,噪声越低,回波位置越靠前,目标探测概率越高,虚警率越低,系统探测性能越好;对于双探测器结构,与逻辑可很好地抑制虚警;或逻辑可提高目标探测概率;使用与逻辑和或逻辑相结合的双探测器结构,可以获得更高的目标探测概率和更低的虚警率。     

CFAR处理中检测门限系数的研究

雷达系统在进行恒虚警处理时,通常采用的参考单元数是有限的。此时若采用理论的检测门限,将使虚警率大大增加。本文中我们通过仿真的方法确定CFAR中的实际门限系数,研究有限的参考单元数对虚警性能的影响。给出邻近单元平均恒虚警,选大恒虚警,选小恒虚警与加权单元平均恒虚警等四种检测器在不同参考单元数下的门限系数值。同时得出了不同恒虚警率下的门限系数。     

温度对恒虚警补偿下APD倍增因子的影响

雪崩光电二极管倍增因子、噪声都会受到温度影响,在恒虚警下APD倍增因子、噪声之间会相互作用,为了研究温度变化对APD性能造成的影响并对其进行评估,分析了温度对暗电流、热噪声、倍增因子的影响及恒虚警补偿方式工作原理。建立了恒虚警下温度与倍增因子的关系模型,对模型进行了实验验证,利用模型对不同背景光、不同虚警概率下温度对倍增因子的影响进行了分析,提出了温度对恒虚警下APD性能影响的评估方法。结果表明:恒虚警下,倍增因子随温度的升高而降低;同一温度下,背景光越强或倍增因子越小时,虚警概率低,倍增因子较小;且背景光越弱、虚警概率越低时,温度对倍增因子的影响越明显。     

用CMOS探测脉冲激光中的虚警抑制技术研究

如何在保证激光探测距离的基础上保持低的探测虚警,一直是激光探测系统的核心问题.以CMOS成像型激光探测系统为技术背景,分析了引起虚警的主要因素是场景噪声和强光干扰等,对此提出从三个方面来抑制系统虚警:光谱滤波技术;提高图像采集帧频,减少积分时间;帧相减技术.实验表明,在采用相同的探测阈值时,它们使虚警概率得到大大的降低,达到了较好的虚警抑制效果.     

多用户跳时超宽带系统串行码捕获性能分析

根据超宽带系统多径延迟的特点,该文给出一种易于实现的超宽带跳时串行捕获方法;并在此基础上,着重分析了该系统在多用户环境下的系统捕获性能;最后通过理论推导和数值仿真分析了用户数量、检测概率、虚警概率、判决门限以及平均捕获时间之间的相互制约关系。从结果中看到,随着用户数的增加,检测概率将降低,而判决门限及虚警概率提高,串行捕获时间也将从微秒级增加到毫秒级。     

数据融合与双基地声呐性能

根据被动声呐窄带检测理论,在给定虚警概率PF的前提下推导出了单部被动声呐的检测概率PD,并利用数据关联算法对2部被动声呐组成的双基地声呐系统的性能,如检测概率、作用距离进行了分析计算.计算机仿真结果表明,融合后系统的检测概率及作用距离有明显提高.     

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。     

光子雷达探测性能与测距精度的理论研究

为了研究基于盖革模式雪崩光电二极管探测器的光子雷达的探测性能与测距精度,采用数学建模的方法,从系统原理与探测时序出发,分析了长死时间、回波脉宽大于时间数字转换器分辨时间情况下目标探测概率的分布;由统计原理与质心法,建立了测距精度的理论模型。利用系统设计参量,分析了回波强度、回波脉宽、噪声和回波位置等参量对探测性能和测距精度的影响。结果表明,回波越强,噪声越低,回波位置越靠前,目标探测概率越高,虚警率越低,探测性能越好;回波强度和脉宽是影响测距精度的主要因素,回波强度越强,脉宽越窄,测距精度越高。     

A constant false alarm rate frame detector for satellite‐based automatic identification system

Frame detection is an important step in satellite‐based automatic identification system for its contributions in verifying the presence of automatic identification system signal before frame synchronization. In this paper, a constant false alarm rate frame detector is proposed, which exploits the feature implied in the training sequence, to realize frame detection in the presence of additive white Gaussian noise and frequency offset. False alarm probability is related with a threshold, which is independent of the signal and noise. For fixed false alarm probability, the relationship between detection performance and E_b/N₀ is analyzed. Simulations prove that the proposed detector outperforms the detector based on cyclic autocorrelation when message collisions exist. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.