雷达极化检测器性能对比分析

该文在建立极化雷达杂波和目标回波模型基础上,采用蒙特卡洛仿真方法,对比分析了最佳极化检测器(OPD)、极化白化滤波器(PWF)、最佳张成检测器(OSD)、极化匹配滤波器(PMF)、功率最大综合检测器(PMSD)和单通道检测器(SCD)的理想检测性能,同时,结合各极化检测器的检验统计量,分析了各自的实现难易度.分析结果表明,PWF、OSD和PMSD理想检测性能较好,且较易实现.考虑到工程应用中,PWF、OSD需要杂波协方差先验信息,基于杂波协方差及其关键参数估计,文章进一步对比分析了PWF、OSD和PMSD的自适应检测性能.结果表明,当观测次数大于64时,PWF自适应检测性能最好.     

基于对角加载的机载MIMO雷达自适应匹配滤波检测器

研究了基于自适应匹配滤波(Adaptive Matched Filter, AMF)的机载MIMO雷达目标检测问题。针对参考单元数据不足对MIMO\|AMF检测器性能的影响,提出了基于对角加载的MIMO雷达AMF(MIMO\|LAMF)检测器,并对其检测性能进行分析,给出虚警概率和检测概率的闭合表达式。该检测器利用机载MIMO雷达杂波子空间低秩的特点和对角加载技术,解决了因参考数据不足所引起的矩阵病态问题。为了减少MIMO\|LAMF检测器的运算量,在分析杂波协方差矩阵块对角化特性的基础上,给出一种简化MIMO\|LAMF检测器。理论分析和仿真结果都表明,上述两种检测器相对于杂波协方差矩阵都具有恒虚警特性,检测性能优于MIMO\|AMF检测器。
     

机载MIMO雷达自适应匹配滤波检测器

针对机载MIMO雷达在未知统计特性杂波时的目标检测问题,首先提出自适应匹配滤波检测器(MI-MO Adaptive matched filter,MIMO-AMF),利用MIMO雷达的空间分集特性提高检测性能,并推导出检测概率和虚警概率表达式.然后,基于MIMO雷达杂波协方差矩阵的块对角特性,给出一种简化MIMO-AMF检测器,大大减小MIMO-AMF的计算复杂度,同时降低对参考单元数目的要求,并在只有两个接收雷达单元的情形下,推导出简化AMF检测性能的表达式.结果表明,上述两种检测器相对于杂波协方差矩阵都具有恒虚警特性,能够在未知杂波背景下有效的检测目标.     

一种基于滤波响应损失的多通道合成孔径雷达地面动目标检测方法

针对在非均匀杂波背景下,杂波抑制后孤立强杂波剩余能量导致动目标检测虚警率升高的问题,提出了一种基于滤波响应损失的多通道合成孔径雷达地面动目标检测(SAR-GMTI)方法。对多通道的合成孔径雷达(SAR)图像进行维纳匹配滤波处理,在杂波抑制残差图检测的基础上,根据滤波前后信号的能量差异设计了滤波响应损失检测量,对潜在目标进行二次检测,以剔除虚警。仿真与机载实测数据表明:该方法能在非均匀杂波背景下有效改善动目标的检测性能,可应用于运动平台雷达对地监视预警。     

基于ResNet的智能恒虚警目标检测方法

传统恒虚警检测方法通常假设待测单元的杂波与训练杂波满足独立同分布,然而在实际雷达工作环境中,强杂波呈现出非均匀特性,沿距离单元的杂波统计特性差异变化较大,使得传统恒虚警目标检测方法在复杂环境下的检测性能下降。为解决该问题,本文从杂波统计特征提取分类出发,通过深度学习方法对杂波进行分类,提出了一种基于残差神经网络(ResNet)的智能恒虚警目标检测方法。首先,根据雷达实测杂波数据建立ResNet的训练集和测试集;其次,构建ResNet对数据进行智能特征提取,得到杂波的统计特征,并用训练好的网络对测试集进行测试;最后,以阈值可设的Softmax分类器对所得统计特征进行分类,根据分类结果实现智能恒虚警目标检测。实验结果表明:相比传统恒虚警检测方法,本文提出的方法具有自适应能力更强、检测性能更好等优点。     

一种新的鲁棒CFAR检测器设计方法

针对先验环境信息未知或先验环境信息不准确导致的检测性能损失问题，设计了一种复杂背景下鲁棒CFAR检测器。在检测器设计中，通过利用样本的统计直方图和均值比判断观测窗所属杂波类型，在存在干扰目标或杂波边缘环境时使用新的干扰加权算法对观测样本进行筛选，根据筛选后的样本得到相应的检测门限。分析了所设计检测器在均匀杂波、存在干扰目标及杂波边缘环境下的检测性能。研究结果表明，在各种先验信息未知的复杂杂波环境中，所设计的CFAR检测器可以得到较好的检测性能，对天基预警雷达系统的检测器设计具有一定的参考价值。仿真结果验证了方法的有效性和正确性。     

基于变参数广义结构的距离扩展目标检测方法

针对特定杂波背景下的最优或次优检测器结构难以适应过渡杂波环境的问题，首先，给出基于变参数广义结构的距离扩展目标检测器，通过调整参数来适应杂波特性。其次，确定检测器最佳参数的经验公式，经验公式符合数值结果。最后，利用仿真试验分析检测器的检测性能。仿真结果表明，在介于高斯和复合高斯杂波之间的过渡环境中，提出的检测器比现有检测器具有更加优异的目标检测性能，对杂波非高斯程度时空渐变性具有较强的适应能力。     

非高斯杂波背景中的两个距离扩展目标检测器

针对采用球不变随机向量(SIRV)建模的非高斯杂波背景中检测具有稀疏散射点的距离扩展目标问题,先假设目标强散射点的位置信息已知,采用广义似然比检验(GLRT)理论,提出了基于散射点位置的GLRT (SL-GLRT) 检测器。然后,采用门限法估计散射点的位置信息,提出了双门限恒虚警率(DT-CFAR)检测器,推导了虚警概率与检测门限关系的解析表达式,并给出门限的确定方法。与现有方法相比,散射点位置信息已知时, SL-GLRT 具有最佳的检测性能,散射点位置信息未知时,DT-CFAR具有较好的鲁棒性。     

自适应三维极化滤波

三维极化滤波能够更好地利用空域信息,在极化域-空域联合滤波,因此能够抑制二维正交极化滤波不能滤除的干扰,达到更好的滤波效果.实际应用中,信号通常是未知的或者变化的,要达到好的滤波效果,必须实时更新滤波参数.针对未知的或缓变的信号环境,提出了一种自适应三维极化滤波算法,利用历史杂波数据来估计杂波的极化信息,据此对天线进行调整,以对接收信号滤波.最后通过Matlab仿真验证了该算法的有效性.     

一种基于全变分理论的红外背景杂波抑制算法

针对复杂背景下的小目标检测问题,提出基于全变分理论的单帧红外图像空域背景杂波抑制算法.分析红外图像背景抑制的最大后验概率模型,引入全变分的概念作为背景图像的先验信息,描述估计背景的平滑度约束,从而转化为泛函极值问题进行求解.估计背景在满足对观测图像数据依赖的同时,能够保留背景图像的边缘信息,有效降低复杂背景灰度值起伏较大处的虚警.通过仿真实验验证了算法的可行性和有效性,分析结果表明其背景抑制性能较传统算法有较大提高,算法架构适用于大数据图像并行处理的工程实现.     

基于自适应波形设计的天基雷达目标检测方法

针对天基雷达检测海面目标时杂波特性复杂、场景变化迅速和信杂比低的问题,文中提出一种基于波形自适应设计的目标检测方法。这种方法将每个驻留时间分拆为若干个子驻留,在第1个子驻留上发射线性调频脉冲,并进行预检测和杂波协方差估计。在后续子驻留中采用多粒子滤波技术对杂波协方差进行动态更新,以适应天基雷达杂波的快速变化。进而在后续子驻留中利用平均平方优化技术自适应的设计波形,并进行主成分分析和广义似然比检验,以提高信杂比和实现恒虚警率检测。最后,文中将海杂波建模为复合高斯过程、将目标建模为若干个具有确定但未知散射幅值的散射体,并进行仿真实验。结果表明,在尖峰性海杂波环境和天基监视雷达配置条件下,用这种目标检测方法实现可靠检测所需的信杂比降低约9dB,可有效改善对弱小目标的检测效果。     

基于对比度和梯度分布的红外弱小目标检测

红外弱小目标检测技术是目标自动检测系统中的核心技术之一。在复杂背景以及强杂波存在的情形下,红外弱小目标检测往往会有高虚警率的问题。对于这一问题,提出了一种基于多尺度局部对比度与局部梯度分布的红外弱小目标检测算法,具有重要意义。相比于以前的算法,该方法利用多尺度局部对比度机制增强红外图像中的疑似红外弱小目标的区域,再利用红外图像的局部梯度分布信息对这些疑似红外弱小目标的区域进行判别,剔除其中的虚警区域,得到有低虚警率红外弱小目标检测结果。实验结果表明:该算法结果可靠,检测准确率高。可见,新算法可以有效地提高在复杂背景以及存在强杂波情形下红外图像中弱小目标的检测准确率。     

3D传感器检测和跟踪的联合优化

在杂波环境下实现检测－跟踪的联合优化是目标跟踪中的一个重要研究课题。对3D传感器使用PDAF进行目标跟踪的情况，本文以先验检测门限优化准则为设计准则，通过用解析近似表示拟事修正Riccati方程中的参数，给出了瑞利起伏环境下实现检测和跟踪联合优化的方法。研究和仿真表明：（1）这种检测和跟踪联合化化方法的跟踪性能优于固定虚警率方法的跟踪性能，但这种性能的改善主要体现在滤波稳定阶段；（2）基于先验检测门限优化准则实现检测－跟踪的联合优化要求信噪比要大于一定的门限，在瑞利起伏环境下，三维测量所要求的信噪比门限为2．157。     

日盲紫外探测技术在空间预警中的应用

天基紫外预警是反弹道导弹武器的重要手段。文章从地球日盲紫外空间背景和导弹紫外辐射特性两方面进行分析,论证天基紫外空间预警系统可以获得较高的信噪比和信杂比,能够实现低虚警率的空间预警。同时提出了天基紫外空间预警系统可能的3种工作体制：单一基于紫外波段的天基预警系统存在发现目标较晚的问题;紫外—红外双波段天基预警系统可以实现更低的空间预警虚警率;红外—紫外光谱复合天基预警系统可通过紫外光谱观测辨别导弹种类。最后,文章对现有紫外探测技术进行分析,论证了AlGaN和SiC探测器用于天基紫外预警的可行性,并对其工作模式进行了分析。     

基于参数可调随机共振的微弱单方波脉冲检测方法

利用langevin方程构成的双稳态随机共振系统，本文提出了一种非线性检测器。利用Fokker-Planck方程的稳态概率密度函数，推导了该非线性检测器的检测概率、虚警概率和偏移系数，分析单方波脉冲在该检测器下的性能。实验结果表明，在低信噪比（-10dB）的情况下，随机共振检测器优于匹配滤波检测方法。     

实测数据的降秩空时自适应处理方法

在实际非均匀环境中，机载雷达数据的非均匀性会恶化杂波协方差矩阵的估计，严重地降低了空时自适应处理器的性能。本文首先用非均匀检测器在非均匀环境下选择辅助距离门，来估计样本协方差矩阵。而后讨论了基于广义旁瓣相消器结构上的两种降秩空时自适应处理方法：主分量法和互谱法，这两种方法都是利用杂波和干扰的低秩属性，用依赖于采样数据的转换矩阵来构造空时自适应滤波器。最后对从Mountain Top计划测得的数据，应用上述两种降秩方法对其进行了分析。仿真实验表明了这两种方法的可行性，减少了计算量，并提高了有效可测收敛性，可有效地提高空时自适应处理器的性能。     

一种基于优化设计的动目标检测方法及其运用

提出一种新的动目标检测(MTD)滤波器组设计方法,即通过设置目标处理通道和气象处理通道,其中目标通道采用自适应动目标检测(AMTD)处理方式,实时检测杂波的存在,根据杂波的强弱自动产生或选择滤波器加权因子,以保证抑制地杂波的同时,减少信噪比损失,提高对弱小目标的检测性能。仿真结果证明该方法是有效的,且在工程上有一定的实用价值。