多传感器决策融合系统中的决策空间优化划分研究

在假定各局部检测器的决策规则已经给定以及在Ｂｈａｔａｃｈａｒｙｙａ距离最大的意义下,对多传感器融合系统中的决策空间优化划分设计进行了研究。首先基于Ｂｈａｔａｃｈａｒｙｙａ距离准则,把对整个系统决策空间的优化划分解耦为分别对各局部检测器决策空间的优化划分;然后从理论上证明了这种划分设计在最大Ｂｈａｔａｃｈａｒｙｙａ距离意义下的最优性,以及这种基于最大Ｂｈａｔａｃｈａｒｙｙａ距离准则进行优化划分设计的合理性;最后,通过对瑞利起伏环境下信号检测融合问题的数值计算表明,本文方法的性能优于基于Ｊ－散度方法的性能。     

基于Kalman滤波的高频CW电报信号自动识别

针对强噪声背景下高频CW电报信号检测算法性能严重下降、误码率较高的问题,文章提出一种基于卡尔曼滤波的高频CW电报信号同步检测识别算法。利用自同步法对CW电报信号实现位同步,进而利用卡尔曼滤波针对时变干扰噪声设置自适应阈值,对信号能量进行软判决,实现CW电报信号的自适应跟踪检测,提取有效信号进行识别。通过短波信道仿真软件和实际短波通信测试表明,该算法能够在强噪声背景下有效检测识别CW电报信号,且算法可由迭代实现。     

先验失配条件下的知识辅助检测器稳健性分析

充分利用探测环境的先验信息是提高雷达探测能力的有效途径之一。先验信息必须在雷达检测算法设计阶段确定下来,因此先验信息与当前探测环境之间可能存在不一致性。以复合高斯杂波中的、利用纹理分量先验信息的知识辅助(KA)检测器作为研究对象,首先建立了该检测器检测性能与先验分布参数失配之间的量化关系,然后根据给定的杂波探测环境模型参数,分析了先验模型失配对检测性能的影响。分析结果表明:知识辅助检测器的稳健性与当前探测环境模型参数有关。进一步给出了先验模型失配的容许区间,当先验模型参数在这个区间内,知识辅助检测器性能优于不使用先验信息的检测器性能。     

Lognormal杂波环境中基于Hough变换的目标检测

给出了基于Hough变换的信号检测结构,推导了Lognormal分布杂波背景下基于Hough 变换检测器的检测性能的解析表达式,设计了具体的仿真环境和仿真流程,对基于Hough变换检测器在非起伏目标和四种Swerling起伏环境下的目标检测性能进行了分析。     

一种限定虚警概率的PN码捕获自适应门限估计算法

提出了一种限定虚警概率的PN码捕获的自适应门限估计算法,首先在对判决变量的统计特性分析的基础上,计算出了判决门限的有偏估计量;然后分析了估计偏差对捕获系统检测概率和虚警概率的影响;最后,计算机仿真表明,在限定虚警概率的前提下,捕获系统在高斯白噪声信道和瑞利衰落信道下具有较高的检测概率,自适应门限的估计方法易于实现,且适合工程应用。     

一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法

自适应波束形成抗干扰性能受先验信息、通道幅相误差等因素影响较大,在工程应用中实现复杂,鲁棒性较差。针对这一问题,提出了一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法,该方法将信号空间分为多个子空间,通过最优分配策略选取多个子空间分别实现固定波束指向,并相应地在每个波束后配置独立的卫星捕获跟踪通道组,然后依据最高信噪比准则在所有的子空间中优选卫星进行定位解算。该方法无需先验信息辅助,在抑制干扰信号的同时对卫星信号形成接收增益,在存在工程误差的实际条件下可达到与典型自适应波束形成算法相当的抗干扰性能,且具有鲁棒性强、更易工程实现等优点。最后,通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

一种步进频率信号认知雷达波形优化设计方法

认知雷达常用于完成探测、跟踪、成像及识别等多重任务,为提高其综合性能,需兼顾多方面因素研究其波形优化设计问题。基于此,提出一种基于压缩感知（CS）RIPless准则的步进频率信号认知雷达波形优化设计方法。首先,建立了目标回波信号稀疏模型,分析了其与发射信号模糊函数之间的关系。其次,根据模型中观测矩阵的构造,基于RIPless准则,将波形设计问题转化为概率分布的互相干参数及其协方差矩阵的条件数的优化问题,从而通过自适应寻优算法,获得优化的步进频率信号脉冲重复时间间隔序列和子脉冲频率序列。相较于传统方法,所提方法在信号发射与接收之间形成了信息实时反馈和信号优化重构的闭环,在高概率准确重构目标径向一维距离像的同时,也实现了发射信号模糊函数的优化。最后,仿真计算验证了所提方法的有效性。     

常增益变采样率自适应滤波

作者曾给出一种跟踪飞机机动的自适应滤波,采用直角坐标系中的9维状态量,利用最优检测统计量探测目标机动,并用估计到的机动加速度修正目标的预报值。 本文将在文献[1]的基础上,提出两种简化自适应滤波。其一,采用两套直角坐标系中的9维卡尔曼滤波,其中的一套滤波用于取代最优检测统计量,完成对目标机动的探测和估计的功能;其二,采用三通道解偶的常增益变采样率自适应滤波。     

从探测概率的角度评价飞机的隐身性能

采用雷达散射截面(RCS)均值来衡量飞机的隐身性能并不能给出足够充分的信息,从信号检测概率的角度来衡量飞机的可探测性可以提供更完整的信息。本文从探测概率的角度详细分析了4种典型隐身飞机RCS起伏数据与虚警概率、探测概率、探测距离、信噪比(SNR)等参数间的关系,并给出了完整的推导过程,采用此方法可以对任意飞机目标在给定雷达参数下的可探测性进行准确计算。一般在雷达性能评估中需要用到RCS起伏模型,本文对飞机目标回波信号进行检测分析时采用数值计算方法,信号的概率密度函数(PDF)直接来源于原始回波起伏信号,避免了模型拟合带来的回波特性失真,且不会产生大的计算误差。通过对比分析计算结果发现:单脉冲检测下回波信号均值中值比越大,回波取值范围越小,则信号的检测概率越小,其中均值中值比一般相差3倍以上时可以得到明显不同的检测概率;在快起伏假设下,非相参积累检测的积累脉冲数Nin即便较小,也能得到较大的信噪比增益,此增益可能大于Nin。     

分布式接收宽带多目标信号盲检测迭代处理方法

随着软硬件技术的飞速发展和宽带接收机的广泛使用,频谱检测向着高瞬时带宽的方向发展,传统基于信道化处理的频谱检测方法存在搜索速度慢、处理效率低下的问题。文章提出了 1种新的分布式接收宽带多目标信号盲检测迭代处理方法,在无须预先知道信号数目及信号频谱位置的情况下,能够实现特定虚警概率多信号盲检测,具备较高的灵活性和稳健性。首先,在对信号特征进行分析的基础上,通过构造线性模型,将分布式接收多目标信号检测转化为线性模型求解问题进行处理;然后,基于贝叶斯多参数联合求解模型,在对未知参数先验分布进行合理假设的基础上,推导了各未知参数变分分布及信号检测门限的解析表达式,采用变分分布软信息迭代的方式实现多传感器信号、多参数联合估计,并利用每次迭代参数估计结果,对信号检测门限进行更新,通过置零操作实现预设虚警概率下的多信号盲检测;最后,通过仿真实验对所提方法性能进行了分析,并与相关方法进行了对比。仿真结果表明,所提方法能够有效利用多路接收信号信息,实现宽带未知多目标信号的盲检测,有效提升短数据下的算法处理效能,与现有方法相比,在接收单元数目较多以及信噪比较低时具有明显优势。     

Adaptive detection threshold optimization for tracking in clutter

The adaptive optimization of detection thresholds for tracking in clutter is investigated for the probabilistic data association (PDA) filter. Earlier work on this problem by T.E. Fortmann et al. (1985) involved an approximate steady-state analysis of the state error covariance and is only suitable for time-invariant systems. Furthermore, the method requires numerous assumptions and approximations about the error covariance update equation, and uses a cumbersome graphical optimization algorithm. In this work we propose two adaptive schemes for threshold optimization, namely prior and posterior optimization algorithms which minimize the mean-square state estimation error over detection thresholds which depend on data up to the previous and current time-step, respectively. These algorithm are suitable for real-time implementation in time-varying systems. Some simulation results are presented     

Optimization of waveform and detection threshold for range and range-rate tracking in clutter

We address an optimization problem to obtain the combined sequence of waveform parameters (pulse amplitudes and lengths, and FM sweep rates) and detection thresholds for optimal range and range-rate tracking in clutter. The optimal combined sequence minimizes a tracking performance index under a set of parameter constraints. The performance index includes the probability of track loss and a function of estimation error covariances. The track loss probability and the error covariances are predicted using a hybrid conditional average algorithm. The effect of the false alarms and clutter interference is taken into account in the prediction. A measurement model in explicit form is also presented which is developed based on the resolution cell in the delay-Doppler plane for a single Gaussian pulse. Numerical experiments were performed to solve the optimization problem for several examples.     

跟踪问题最优控制律精细积分

构成有限时间最优跟踪系统的控制律需要求解 Riccati微分方程及外部控制输入向量满足的微分方程 ,前者是非线性矩阵微分方程 ,后者是变系数线性微分方程。在结构力学与最优控制的模拟理论基础上所发展的精细积分方法借鉴了计算结构力学中的算法 ,可以精确有效地求解这些微分方程。这种方法的特点之一在于步长幅度变化较大时 ,Riccati微分方程的数值解仍可以保持很高的精度 ,并且变系数线性微分方程的求解亦可纳入其体系而不必用通常的差分方法。本文介绍了用精细积分方法求解这些方程的过程 ,并给出了数值算例。     

空域数据重排的后多普勒自适应处理方法

传统的后多普勒自适应处理方法,如因子法(FA)和扩展因子法(EFA)虽然能大大降低自适应处理时的运算量和独立同分布样本的需求量,但由于实际中均匀训练样本数目的限制,当天线阵元数进一步增大时,FA和EFA抑制杂波和检测动目标的能力会显著恶化。针对这一问题,提出了一种空域数据重排的后多普勒自适应处理方法。该方法将多普勒滤波后的空域数据重排为一行列数相近的矩阵,空域滤波器权系数也表示成可分离的形式,从而得到一双二次代价函数,利用循环迭代的思想求解权系数。实验表明该方法具有快速收敛,所需训练样本少的优点,尤其在大阵列、小样本条件下该方法抑制杂波的性能明显优于FA和EFA。     

Modeling and parameter optimization of agile beam radar tracking

In the work presented here, we address parameter optimization for agile beam radar tracking to minimize the radar resources that are required to maintain a target under track. The parameters to be optimized include the track-revisit interval as well as the sequence of pairs of target signal strengths and detection thresholds associated with successive illumination attempts in each track-revisit. The effects of false alarms and clutter interference are taken into account in the modeling of target detection and in the characterization of tracking performance. Based on the detection model and tracker characterization, the parameter optimization problem is formulated. Typical examples of the optimization problem are numerically solved. The optimal solution gives an off-line scheduling of the parameter set. It also provides insight into the selection of a near-optimal parameter set that is appropriate for real-time implementation.     

Pade approximations for detectability in K-clutter and noise

The Pade approximation (PA) method is used to analyze the detection performance of single and multiple pulse radar systems operating in K-distributed clutter and thermal noise. Simple approximations for false-alarm and detection probabilities are obtained, using lower order moments for the detection decision statistic. Both envelope and squaring detector laws are considered, with noncoherent integration, for independent and correlated K clutter. The target is assumed to be pulse-to-pulse Rayleigh fading. The methods are a substantial application of the PA methods we have previously published     

Optimal polarimetric detection of radar target in a slowlyfluctuating environment of clutter

It is shown that in a situation where a radar target is distant enough from the radar and is included in a natural or artificial clutter environment in such a manner that the conventional detection methods fail, it is possible to improve the radar detection performance by using appropriate signal processing on two orthogonal polarization states. A CFAR (constant false alarm rate) polarimetric detection system based on the study of the polarization difference between clutter and target is proposed. Since the polarization state of the clutter echoes fluctuates slowly from cell to cell, an autoregressive model can be applied to the components of the polarization vector to predict the detection thresholds needed to follow the polarization state variation. The detection thresholds are determined to maintain a false alarm probability equal to 10^-6. The presence of a target registers as a significant variation of the estimation error of the polarization vector. Results obtained from measurements of simple and canonical targets with artificial clutter are presented, and these results validate the principle of polarimetric detection     

模糊C均值算法在机载PD雷达杂波跟踪中的应用

介绍一种适用于机载PD雷达的杂波跟踪技术，结合机载PD雷达杂波分布特征和模糊C均值算法的特点，将模糊C均值算法用于杂波跟踪，给出了相应的算法流程，并提出了一种确定初始模糊隶属度的方法，经仿真数据验证，取得了满意的结果。     

STOCHASTIC NEURAL NETWORK AND ITS APPLICATION TO MULTI－MANEUVERING TARGET TRACKING

ＳＴＯＣＨＡＳＴＩＣＮＥＵＲＡＬＮＥＴＷＯＲＫＡＮＤＩＴＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＴＯＭＵＬＴＩ－ＭＡＮＥＵＶＥＲＩＮＧＴＡＲＧＥＴＴＲＡＣＫＩＮＧＪｉｎｇＺｈｏｎｇｌｉａｎｇ；ＤａｉＧｕａｎｚｈｏｎｇ；ＴｏｎｇＭｉｎｇａｎ；ＺｈｏｕＨｏｎｇｒｅｎ（Ｄ...     

复合高斯杂波中距离扩展目标的迭代近似GLRT检测器

 研究了结构化的复合高斯杂波(CGC)背景中距离扩展目标自适应检测问题。针对异质杂波背景中的近似广义似然比检验(AGLRT-HTG)检测器应用于CGC背景中时存在一定的信杂比损失问题,结构化的复合高斯杂波采用自回归过程建模,结合近似广义似然比检验(AGLRT)方法和迭代估计思想,提出了CGC背景中距离扩展目标的迭代近似广义似然比检测器(RAGLRT-CGC)。从理论上分析了极限情况下RAGLRT-CGC虚警概率与检测门限关系的解析表达式。仿真结果表明,在CGC背景中,RAGLRT-CGC对不同多主散射点目标具有较好的鲁棒性,并且检测性能明显优于AGLRT-HTG。