基于最大值参考单元的双剔除门限恒虚警目标检测算法

针对传统恒虚警目标检测算法在非均匀噪声环境下虚警率过高的问题,提出一种基于最大值参考单元的双剔除门限恒虚警(dual censoring threshold based on maximal reference cell-constant false alarm rate,DCT-MRC-CFAR)目标检测算法.基于参考窗最大值参考单元得到剔除比较门限,通过比较,剔除极大值参考单元,根据剩余参考单元的数量选择参考窗中剔除后剩余参考单元或者参考窗中全部参考单元来估计背景噪声功率,并得到功率检测门限.与其他算法进行仿真对比,DCT-MRC-CFAR算法在均匀噪声环境下,检测性能接近于单元平均恒虚警(cell averaging-constant false alarm rate,CA-CFAR)算法;在非均匀噪声环境下,检测性能较稳定,且优于自动删除单元平均恒虚警(automatic censored cell averaging-constant false alarm rate,ACCA-CFAR)和自动双删除单元平均恒虚警(automatic dual censored cell averaging-constant false alarm rate,ADCCA-CFAR)算法.结果表明,提出的DCT-MRC-CFAR目标检测算法在均匀和非均匀噪声环境下,均具有较优和较稳定的检测性能.     

非均匀噪声下基于双剔除门限的恒虚警目标检测算法

为了解决雷达检测算法在非均匀噪声环境下目标检测性能严重下降的问题,在分析实际回波杂波分布特性的基础上,提出了一种基于双剔除门限的恒虚警目标检测算法,通过双剔除门限将极大极小干扰信号从参考窗口中剔除,实时精确估计背景噪声功率.经过与各检测算法仿真对比,该算法在多目标干扰、遮挡和杂波边缘干扰等非均匀背景噪声环境下仍具有最优的检测性能和鲁棒性.结果表明,所提出的目标检测算法在非均匀噪声环境下具有良好的检测性能.     

基于排序的自动剔除Switching-CFAR检测器

针对传统恒虚警(Constant False-Alarm Rate,CFAR)检测器在非均匀噪声环境下检测性能较差的问题,本文提出了一种基于排序的自动剔除Switching-CFAR(Automatic Censoring Switching-CFAR Detector Based on Sorting,ACS-CFAR)检测器.选择参考窗中间单元为测试单元,其余单元按照幅值升序排列,根据两个分界点位置参数,选择合适的参考单元集进行背景噪声功率估计以及结合参考单元数和目标恒虚警率计算相关系数,得到最优检测门限.经过仿真对比,ACS-CFAR检测器在均匀噪声环境下检测率为98.73%,接近于单元平均恒虚警(CA-CFAR)检测器;在非均匀噪声环境下检测率为98.16%,优于可变索引恒虚警(VI-CFAR)和自动删除平均恒虚警(ACCA-CFAR)检测器,虚警率误差均控制在0.10%以内.结果表明,本文提出的ACS-CFAR检测器在均匀噪声环境以及杂波和多目标干扰环境下均具有较好的检测性能.     

非均匀噪声环境下分布式IVI-CFAR检测算法

为了解决传统分布式VI-CFAR(variability index-constant false alarm rate)和OS-CFAR(order statistic constant false alarm rate)算法在多杂波干扰环境下检测性能严重下降的问题,提出了一种分布式IVI-CFAR(improved VI-CFAR)检测算法。在VI-CFAR的基础上,引入双参考窗和双参量,通过各子参考窗参量与对应门限的比较,判断子参考窗中参考单元的分布情况,从而选择相应的参考单元集和检测器估计背景噪声功率。经过仿真对比,在单杂波和多目标干扰环境下,分布式IVI-CFAR算法检测性能接近于分布式VI-CFAR和OS-CFAR算法;在多杂波干扰环境下,分布式IVI-CFAR算法检测性能优于分布式VI-CFAR和OS-CFAR算法,采用“OR”融合规则时,检测性能最优。结果表明,提出的分布式IVI-CFAR算法在非均匀噪声环境下,均具有较优的检测性能。     

基于Rayleigh分布杂波模型的动态目标检测算法

为了解决传统的动态目标检测算法在功率波动明显的非均匀复杂背景噪声下,检测性能严重下降的问题,基于杂波分布模型和恒虚警理论,提出一种基于Rayleigh分布杂波模型的单元最大最小平均恒虚警(CMMA-CFAR)检测算法,通过均值和均方差估计噪声平均功率并动态调整检测门限参数,在保持较低虚警率的前提下,提高目标的检测率.采用了数字滤波器组降低旁瓣功率,抑制强杂波干扰.经过与其它算法仿真对比,该算法具有最优的检测性能,检测率大于95.00%.该方法已应用于车辆开门防撞预警系统,在奇瑞G5车型上进行了标定测试,针对典型接近目标:自行车、摩托车和轿车,平均预警率大于97.50%,误警率小于3.00%.结果表明,该算法在杂波边缘干扰和非均匀噪声背景下,仍具有良好的检测性能.     

利用相位特征筛选参考单元的改进CFAR方法

在传统单元平均恒虚警的基础上，提出一种利用相位特征筛选参考单元的改进恒虚警方法：通过判断连续脉冲回波在同一参考单元时的相位线性情况，剔除相位线性度强的参考单元，形成待检测单元适应性更好的检测门限，并通过仿真与实测数据测试，对比该算法与其他均值类恒虚警算法在不同环境背景下的检测性能。结果表明：在均匀单目标背景下，改进的恒虚警算法与单元平均恒虚警检测性能相当，比其他均值类检测器检测性能更好；而在多目标环境与杂波边缘环境下，改进的恒虚警算法相比其他均值类恒虚警算法能更好地避免目标遮蔽现象，检测性能更好。     

非平稳噪声环境下LFMCW信号恒虚警检测算法研究

为了提高电子侦查系统中对非平稳噪声环境下线性调频连续波信号的实时检测能力,提出了一种对信号进行分段检测的低复杂度算法.根据假定最大调频斜率设定窗函数宽度,将截获信号均匀分割为多个序列,在每个时间序列内建立短时谐波模型,并采用多个正交窗函数对信号进行加权离散傅里叶变换.在此基础上,推导出符合F分布的检测模型.该模型与噪声功率无关,因此检测前无需统计噪声功率,可对非平稳噪声环境下的信号进行恒虚警率检测.仿真分析了影响该算法性能的参数,通过与单窗口检测算法对比,验证了该算法在非平稳噪声环境下优良的检测性能.      

基于OS和UMVE的最大选择恒虚警检测算法

为了提高恒虚警检测器在多目标环境下的检测性能及有效控制杂波边缘环境中虚警率的上升,基于结合高效的无偏最小方差估计(UMVE)算法提出了一种新的最大选择恒虚警检测算法(OSUMGO-CFAR),它的前、后沿滑窗分别采用OS和UMVE方法得到两个局部估计,将其中的最大值作为背景杂波功率水平估计,去设置自适应检测门限。在SwerlingⅡ型目标假设下,推导了该算法在均匀背景下的矩产生函数MGF、平均判决阈值ADT、多目标环境下检测概率Pd和杂波边缘环境中虚警尖峰的数学解析表达式。采用数值计算的方法,将恒虚警损失及虚警尖峰分别作为衡量算法在多目标和杂波边缘环境下性能优劣的标准。分析结果表明,该算法在多目标和杂波边缘引起的非均匀背景中的性能,均比OSTMGO和GOSGO算法得到了改善。     

一种基于灰关联分析法的语音激活检测算法

为在有色非高斯噪声背景下实时、有效地区分语音信号与各种背景噪声,提出了一种基于灰关联分析的语音激活检测(VAD)算法.该算法提取语音信号过零率、线性预测系数、倒谱系数和转移倒谱系数4种特征参数作为关联参数,通过跟踪语音与噪声灰关联度的变化确定判决门限,实现语音激活检测.仿真结果表明:该算法在无噪声背景中识别率为100%,在-5 dB噪声背景环境,识别率可达80%以上.此算法对有色非高斯背景噪声不敏感,而且计算简单、可靠性高,在语音激活检测中具有可行性.     

起伏背景噪声下地震波传感器阵列目标检测算法研究

针对起伏背景噪声下传统地震波传感器阵列检测算法虚警概率高、检测概率低的问题,提出一种基于信号相关性的阵列目标检测算法.利用传感器阵列在一个检测周期内接收到的数据建立信号检测矩阵,由检测矩阵列向量之间的相关性标记信号中目标成分的大小,进而引入相关性参数并构建检测统计量,利用信号相关消除时变的环境噪声干扰,有效克服起伏噪声对目标检测结果的影响.推导算法虚警概率与检测门限之间的定量关系,得到一定虚警率下的检测概率.基于计算机仿真和舰船目标实测试验对比本文提出算法与现有方法,结果表明本文算法可以在起伏背景噪声下有效检测出目标,且检测性能优于现有检测算法.     

基于威布尔分布杂波模型的加权有序统计模糊CFAR检测算法

为了解决有序统计恒虚警(order statistic constant false alarm rate,OS-CFAR)、有序统计最大选择恒虚警(order statistic greatest of-constant false alarm rate,OSGO-CFAR)和有序统计最小选择恒虚警(order statistic smallest of-constant false alarm rate, OSSO-CFAR)检测算法在非均匀噪声环境下检测性能严重下降的问题,基于威布尔分布模型和模糊量化的软决策方法,提出了一种加权有序统计量的模糊恒虚警(weighted order statistic and fuzzy rules constant false alarm rate, WOSF-CFAR)检测算法。通过计算 Leading和Lagging子窗口对应的模糊隶属函数值,采用代数积、代数和、最大选择和最小选择4种融合规则对2个子窗口的模糊输出量进行融合,并与比较门限进行比较判别目标有无。仿真表明,提出的检测方法与OSGO-CFAR, OSSO-CFAR算法相比,在均匀噪声、杂波边缘干扰和多目标干扰环境下均具有较好的检测性能,尤其是采用代数积融合规则时,检测性能最优,且提出的检测算法在均匀噪声环境下也具有最佳的检测性能。     

AMTD系统频域双参数恒虚警性能分析

在机载雷达动目标检测系统中 ,用于目标检测的Doppler通道中的杂波剩余严重影响着系统检测性能。为在一定的虚警概率下提高系统的检测概率 ,针对抑制杂波后目标检测 Doppler通道存在 Rice分布干扰的情况 ,提出一种频域双参数恒虚警 (bi- parameter constant false alarm rate,BP- CFAR)处理方法。BP- CFAR处理方法分别在频域与距离域估计干扰的均方差与均值 ,取其线性组合作为各通道的检测判决门限。在频域存在杂波剩余的情况下 ,BP- CFAR与干扰的双参数分布相匹配 ,是统计意义下的最优检测器 ;与传统的单参数恒虚警处理方法相比 ,明显改善了系统的适应性和检测性能。     

一种毫米波防撞雷达频域恒虚警处理新方法

针对毫米波防撞雷达中目标信号检测虚警率高的问题,提出一种基于有序统计量在瑞利分布杂波背景下的频域恒虚警检测(OS-CFAR)的方法。该方法通过对雷达差频信号的频谱进行检测,对检测后的信号进行杂波对消,使系统从雷达中频信号的频谱中检测出目标信号的谱线并滤除杂波。准确检测目标的同时去除干扰,从而降低目标信号检测虚警率。仿真结果证实了该方法适用于多目标干扰环境,能有效对抗杂波干扰,具有良好的虚警控制能力,提高了雷达系统的有效性。     

基于FPGA的二维双向CFAR处理器的设计与实现

在雷达自适应检测中,一维恒虚警率（CFAR）处理器只能在单一维度进行目标检测.因此基于一维CFAR算法提出一种在现场可编程门阵列（FPGA）上实现的二维双向CFAR处理器结构.该结构同时考虑了距离维和多普勒维的检测信息,提高了检测精确度.该处理器支持CA、GO、SO、OSCA、OSGO、OSSO等6种CFAR检测算法可选,支持参考单元数量、保护单元数量、排序值、门限因子可配置,可在多种杂波环境下应用.实验结果表明,当信噪比为12 dB时,6种检测算法检测概率均在80%以上;该处理器的最大综合时钟频率为137 MHz,使用的逻辑单元远小于FPGA资源,可以满足工程实际应用要求.      

基于局部观测信噪比的新分布式CFAR检测

为了提高基于二元局部判决的分布式ＣＦＡＲ检测的性能,提出一类新的基于局部观测信噪比的分布式ＣＦＡＲ检测方案（称为Ｒ类方案）。其特点是以ＣＦＡＲ算法做局部处理以形成局部观测的信噪比估值,然后将其传送给数据融合中心。相对于Ｓ＋ＯＳ,Ｒ类方案不仅使局部处理器和数据融合中心间的通信量减少了一半,而且对局部观测的要求也比Ｓ＋ＯＳ宽松。在三种典型背景环境中和两个局部处理器的条件下,分析了其中一种方案：ＯＳ－Ｒ－ＣＡ,推导出了它的检测和虚警性能的闭形解,并将其与ＣＯＳ,Ｓ＋ＯＳ等分布式ＣＦＡＲ检测进行了性能比较。结果表明,ＯＳ－Ｒ－ＣＡ的检测性能和虚警控制能力保持在了与Ｓ＋ＯＳ接近的水平。     

有源干扰背景下基于CFAR的信号检测方法改进

针对瑞利噪声分布的回波信号,单元平均CFAR算法是一种简单有效的信号检测方法。当回波背景中加入有源噪声干扰时,该检测方法受到限制。首次以噪声调幅干扰为信号杂波背景,建立数学模型。基于CFAR算法,分析该有源噪声干扰对信号检测概率的影响。对CFAR算法进行改进,使得信号检测方法适用于信号杂波背景的变化。最后通过仿真验证了此改进的CFAR算法提高了噪声干扰背景下信号的检测概率,并达到抗干扰的目的。     

一种动态可配置二维CFAR处理器的设计与实现

为实现多场景下二维恒虚警（CFAR）算法的硬件加速,提出了一种基于FPGA平台的动态可配置二维CFAR处理器实现结构.该处理器实现了单元平均（CA）、最大选择（GO）、最小选择（SO）及有序统计（OS）4种二维矩形窗检测器的流水运算.通过参数的控制,该处理器支持参考窗尺寸、保护窗尺寸及检测器类型等可配置.对于256×512点二维检测数据,该处理器各检测器的运算时间均小于3 ms,检测门限相对误差不超过0.1%.验证结果表明该处理器能较好地完成雷达二维检测数据的恒虚警检测工作.