雷达自动检测和CFAR处理方法综述

对雷达自动检测和恒虚警率(ConstantFalseAlarmRate,CFAR)处理方法进行了综述,介绍了研究CFAR检测的几个主要方向和发展现状。主要内容有参量检测的目标和杂波模型,高斯杂波背景中的CFAR检测和非高斯杂波背景中的CFAR检测,非参量CFAR检测。最后简单地介绍了分布式CFAR检测,阵列信号CFAR处理,极化CFAR处理等极具潜力的研究方向,以及现代信号处理技术在雷达自动检测中的应用。     

多分布类型杂波背景下恒虚警处理器性能分析

针对恒虚警(CFAR)处理器在多分布类型杂波中的应用背景,分析了杂波分布检验恒虚警(CT-CFAR)处理器的检测性能。该处理器在CFAR处理前首先进行杂波分布检验,因而较瑞利(Rayleigh)分布假设杂波背景下的CFAR(Rayleigh-CFAR)处理器取得了较小的CFAR损失。通过与Rayleigh-CFAR处理器以及利用杂波分布先验信息的CFAR(D-CFAR)处理器性能比较,揭示了三种CFAR处理器之间的内在联系。仿真结果表明,在信杂比较低时,CT-CFAR较常规的Rayleigh-CFAR取得了较大的性能改善。     

舰载雷达实时虚警仿真技术研究

虚警仿真是雷达系统建模仿真和跟踪算法测试评估中一个重要组成部分。现代舰载雷达接收机通常具有恒虚警(CFAR)检测功能，可以根据回波自适应地调整检测门限以达到恒定的虚警率。本文针对舰载雷达提出了一种通用的实时虚警仿真模型，在仿真模型中主要考虑了系统噪声和海杂波对雷达接收机的影响。最后以K分布海杂波为例，通过计算机仿真验证了虚警仿真模型的有效性。     

基于最大似然差的智能恒虚警检测器

为了增强恒虚警(constant false alarm rate, CFAR)检测器在杂波边缘环境中的鲁棒性,结合无偏非均匀杂波估计CFAR(HCE CFAR)检测器检测概率高和可变性指示CFAR(VI-CFAR)检测器虚警控制能力强的优点,提出一种基于最大似然差(maximum likelihood difference, MLD)的智能CFAR检测器MLD-CFAR。MLD-CFAR通过计算MLD和均值比判断前、后沿滑窗的杂波环境,进而选择相应参考单元和均值类CFAR算法计算检测门限。仿真结果表明,同HCE-CFAR、VI-CFAR和自动删除单元平均CFAR(ACCA-CFAR)检测器等相比,MLD-CFAR在杂波边缘环境中能够保持恒虚警率,提高目标检测概率,减少目标遮蔽现象,在均匀环境中检测损失很小。论文还在一部线性调频连续波雷达上用实测数据验证了算法的正确性和有效性。     

机载监视雷达地杂波背景中的CFAR检测方法

在充分考虑了具体雷达体制和工作环境的基础上认为,采用二维有序统计恒虚警处理方法(2D OS CFAR)适合于机载监视雷达地杂波背景中的恒虚警概率(constantfalsealarmrate,CFAR)检测。同时,对该方法在不同杂波背景、不同窗口大小、不同干扰数目时的检测性能进行了理论分析和实验仿真。仿真结果表明,该方法能有效地提高机载监视雷达对地工作方式时的CFAR检测能力。     

大入射余角CFAR检测器

雷达在大入射余角高分辨率海杂波背景下检测时,等效后向散射面积增大,大部分海杂波能量投射到少数距离单元,能量分布不均,出现功率突然增大的杂波“异常单元”,导致检测器参考窗口所处的背景环境复杂多变,传统检测器检测概率降低,虚警率及误检率增加。为解决此问题,通过参考滑窗单元的协方差矩阵构造正定矩阵,求解其矩阵范数用以估计杂波功率水平,并采用支持向量机改进传统恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测器,得到基于正定矩阵杂波功率估计训练支持向量机的改进CFAR检测器。实验结果表明,新检测器在均匀杂波、多目标环境下检测性能稳定,在杂波边缘的虚警控制能力良好。     

最佳线性无偏最大选择CFAR检测算法

为了增强恒虚警检测器对杂波边缘的保护能力,基于提出的最佳线性无偏(BLU)恒虚警检测算法,提出了最佳线性无偏选大恒虚警检测器(BLUGO-CFAR)。它的前、后沿滑窗均采用BLU算法来产生局部估计,将其中的最大值作为检测器对杂波功率水平的估计,去设置自适应检测门限。在SwerlingⅡ型目标及瑞利杂波假设下,推导出了它的P_(fa)、P_d、ADT及杂波边缘虚警尖锋的数学解析表达式。分析结果表明,它在均匀背景及多目标环境中的性能均比GOSGO或OSGO获得了改善,它对杂波边缘的虚警控制能力与控制能力强的GOSGO类似。在特殊情况下,BLUGO退化为MX-CMLD。     

自适应门限恒虚警检测的研究

雷达根据单个接收脉冲进行检测是不常见的，通常都要采用积累技术，积累分为相参积累和非相参积累。本文讨论的是非相参积累后的自适应门限恒虚警检测问题。幅度为瑞利分布的噪声，经非相参积累后的噪声分布已发生了变化，幅度不再服从瑞利分布，本文讨论了非相参积累后的噪声分布，并对恒虚警检测方案进行了研究。     

一种双模式双参数杂波图恒虚警检测器的实现

介绍了一种双模式双参数杂波图恒虚警 (constantfalsealarmrate ,CFAR)检测器的系统设计和硬件实现。该检测器采用静态杂波图和动态杂波图两种工作模式 ,分别处理时域平稳和非平稳的杂波环境 ,并且引入双参数恒虚警的工作原理 ,从而显著提高了恒虚警检测单元的检测性能 ,有效地抑制了虚警。同时 ,在硬件设计上采用一种以DSP芯片作为数据处理核心、以EPLD(embeddedprogrammablelogicdevice)作为流程控制中心的结构 ,提高了整个模块的可编程性和设计灵活性 ,并能够满足系统实时处理的要求。     

一种基于二维Gamma分布的SAR图像变化检测方法

对于隐藏在强杂波环境中的人造目标,传统的恒虚警率（constant false alarm rate, CFAR）目标检测算法受到较大程度的制约。为了改善检测性能,提出了一种基于二维Gamma分布的变化检测算法,并给出了参数估计、变化分析、CFAR归一化、目标聚类等关键步骤的实现方法。该算法在拟合精度较高的二维Gamma分布的基础上,充分利用图像间的相关性抑制强杂波。对实际数据的处理表明,该算法具有较好的检测性能,能在低虚警率的基础上实现较高的检测率。     

复合高斯杂波中极化MIMO雷达的自适应检测

基于复合高斯杂波纹理分量服从逆伽马分布的假设和分布式极化多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达阵元特点,建立了雷达极化信号模型,提出了一种基于最大后验概率（maximum a posteriori, MAP）估计和广义似然比检验(generalized likelihood ratio test, GLRT)的MIMO雷达极化检测器(MAP-GLRT),该检测器利用了辅助数据估计杂波协方差矩阵以实现自适应性。通过推导检测器的虚警概率表达式,表明其相对于杂波能量具有恒虚警特性。仿真结果表明,杂波形状参数和雷达信道数量会对MAP-GLRT检测器的检测性能产生影响;相比于其他检测器,MAP-GLRT检测器在检测性能上更有优势。     

高斯杂波中距离扩展目标的模糊CFAR检测

为提高高分辨雷达的检测性能,提出了一种高斯杂波背景下距离扩展目标的模糊检测方法。该方法采用模糊恒虚警率(constant false alarm rate, CFAR)检测器代替传统的二进制CFAR检测器,将距离单元值转换成映射到虚警空间的模糊隶属函数值,然后采用模糊积累准则进行积累,得到检测统计量。研究了模糊代数积、模糊代数和两种积累准则,推导出这两种方法虚警概率的数学解析式。仿真结果表明,高斯杂波背景下模糊代数积积累较双门限二进制积累可获得近2 dB的性能改善。同时,模糊检测方法只采用单个检测门限,具有易于调节的优点。     

海杂波尖峰特性研究及仿真分析

介绍了基于海尖峰的复合海杂波雷达截面积(RCS)模型,根据浪涌稳态性原理从时间、幅度和频率三个方面对海尖峰进行了定义;对C波段实测雷达海杂波数据进行了统计分析,并为分析杂波“拖尾”特性构造了修正的均方差检验法;以K分布为模型,研究了在指定雷达虚警概率下海尖峰发生次数的统计特性。仿真分析表明,二项分布和泊松分布均可以在低虚警概率下较好地描述海尖峰的统计特性。     

基于毫米波LFMCW雷达散射计的地杂波测量方法

研究毫米波雷达的地杂波特性对提高毫米波雷达的目标探测性能和大地遥感具有重要的作用.针对毫米波雷达地杂波测量问题,讨论了地杂波散射系数测量方法,对毫米波线性调频连续波(linear frequency modula-tion continuous wave,LFMCW)雷达散射计的系统校准、有效独立采样数、数据处理中软件门的应用以及减少测量误差等相关技术进行了研究;给出了Ka波段散射计测量灌木丛杂波特性的结果,结果表明在入射角小于15°范围内灌木丛的杂波幅度分布服从瑞利分布.     

准最佳加权有序统计恒虚警检测器

为了提高恒虚警检测器在均匀背景中的检测性能及增强对干扰的鲁棒性,本文提出了一种准最佳加权有序统计恒虚警检测器,并应用了文献[3]提出的自动筛选技术。在Swerling Ⅰ型目标及瑞利杂皮假设下,本文推导出了它的P_(fa)、P_d及ADT的数学解析表达式。分析结果表明,它在均匀背景和杂波边缘背景中的性能均比TM获得了改善,同时对多目标也呈现了较好的鲁棒性。在特殊情况下,QBW退化为CMLD。     

基于自动筛选技术的分布式CFAR检测算法

针对多传感器分布式恒虚警率(CFAR)检测技术在杂波环境下的应用,基于广义有序统计(OS)和自动筛选技术,提出了一种新的分布式多传感器目标检测算法。首先利用广义有序统计(OS)恒虚警算法来得到各传感器的杂波/噪声电平估计,然后将检测单元电平与估计得到的杂波/噪声电平比较,得到各传感器的局部判决。采用"OR"或者"AND"融合准则在融合中心形成全局判决,得到有无目标的判决。多目标引起的非均匀背景中,采用了自动筛选技术,使得干扰目标进入后沿滑窗的机会变小,对于干扰目标有较好的鲁棒性。在假定目标服从Swerling II起伏的情况下,导出了相应的检测概率与虚警概率闭式解。最后,给出了多种检测器数值和图表分析的比较结果,表明了该方法的有效性和优越性。     

求解探测概率门限因子的一种重要度抽样方法

在不同探测环境下确定探测概率时 ,首先需要根据给定的虚警率来确定相应的探测概率门限因子 ,这时需要在杂波和被检测单元的概率分布密度函数已知条件下 ,对其进行积分 .实际应用中 ,概率分布密度函数非常复杂 ,这时直接积分法很难奏效 ,必须用数值模拟法来解决 .但常规的 Monte Carlo方法在模拟像虚警概率这类小概率事件时既耗费机时 ,精度又差 ,目前国际上正在研究应用重要度抽样法(Importance Sampling)来解决该问题 .本文在前人研究成果的基础上 ,针对两大类雷达探测处理器——单元平均恒虚警 (CA-CFAR)和修整平均恒虚警处理器 (TM-CFAR) ,对相应的重要度抽样方法进行了研究和推导 ,结果表明方法高效可靠.     

AR320远距离防空雷达

Plessey公司生产的AR320是一种远距离的三维防空雷达,它工作在E/F波段。收发采用笔形扫描波束,在脉内频率扫描期间,能在每个发射脉冲宽度内提供整个仰角范围的覆盖。这种波束由频扫或相扫的低旁瓣单平面阵列天线形成。在保持高数据的同时,在仰角和方位角上提供了两种杂波抑制的方法。该雷达具有以下主要特性:高平均功率两级发射机、高增益笔形波束天线、短压缩脉冲、宽动态范围恒虚警率(CFAR)接收机、频率捷变和多普勒处理。这些特性进行组合,可在天线每次扫描期间,以高的抗干扰能力,提供远距离检测和高精度、高分辨的三维数据信息。与车载的二次监视雷达相结合,能输出一次、二次或一次和二次组合式数据信息。一独立的电子干扰(ECM)接收机可以连续地监测ECM环境,并为操作员提供数据,实现电子抗干扰(ECCM)功能的自动控制。     

基于DSP的二维CFAR检测快速实现

雷达信号的恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测技术是雷达目标检测的有效方法,二维CFAR检测利用了频域信息,增加了参考单元,能有效地降低虚警。为了降低传统方法因频繁数据寻址引入的时间开销,提出以空间换时间的策略,通过合理调度数字信号处理器(digital signal processing,DSP)资源,配合优化措施,有效地把传统CFAR检测的逐点实现方法改进为数据块矩阵操作,减少了数据管理复杂度。实测数据实现结果表明处理效率提高8倍以上,验证了方法的有效性。     

机载线性调频-捷变频雷达地海杂波特性

为了模拟脉内线性调频、脉间频率捷变体制下某型号雷达的地海杂波,在利用距离多普勒网格法计算常规PD(pulse-Doppler)雷达地海杂波功率谱的基础上,从脉内子脉冲叠加的观点分析线性调频信号对常规雷达杂波功率谱和幅度分布特性的影响,进而分析频率捷变所引起的脉间相关性减弱和时间随机序列方差的减小。得出的结论有:线性调频-频率捷变体制雷达杂波的功率谱与对应常规雷达的形状基本吻合,而幅值的变化与脉压比有关;该体制雷达的杂波随机序列服从瑞利分布,雷达参数变化导致杂波随机序列的方差变化。最后给出某攻击状态下的仿真实例。