非瑞利杂波中雷达检测性能的模拟研究

本文论述非瑞利杂波中雷达检测概率和虚警概率的计算机蒙特卡洛模拟方法。用查表法快速产生模拟雷达目标信号和环境杂波的随机数序列,对这些随机数进行了统计检验;采用重要抽样技术导出雷达非参量秩值量化器的变形概率分布列和加权函数表达式,可模拟多种雷达非参量检测的虚警概率。文中给出详细的模拟框图和计算结果,列出广义符号法非参量检测器在对数正态杂波和韦伯杂波中对常值目标、SwerlingⅡ目标和对数正态目标的检测性能曲线。对这些模拟结果进行了对比讨论,得出一些重要结论。     

采用收发极化联合优化的极化雷达目标检测新算法

针对极化雷达在非高斯杂波背景下的未知目标检测问题,建立了一种收发极化可变的全极化雷达测量模型,提出了一种基于广义似然比检测的收发极化优化目标检测器,并得到了检测判决量的闭环形式。在性能分析环节,推导得到了该检测器检测性能的解析表达式,指出了它的恒虚警性质,明确了收发极化矢量与检测性能之间的对应关系。在性能验证环节,首先设计了非高斯杂波背景下的目标检测实验,结果表明,在相同的实验条件下,本文检测算法的抗杂波非高斯性能和检测性能优于现有典型目标先验信息未知的极化检测器,性能接近目标和杂波先验信息已知的最优极化检测器。接着对比了收发极化联合优化、发射极化优化和收发极化固定3种极化雷达的目标检测性能,结果表明,在相同的实验条件下,收发极化联合优化的极化雷达具有最优的目标检测性能。     

杂波环境下面向扩展目标检测的自适应波形设计方法

为了提高杂波环境下的扩展目标检测性能,提出了一种雷达发射波形的自适应设计方法。建立了参数化模型来表征雷达接收端的观测。根据对回波统计特性的分析,提出了目标冲激响应和杂波协方差的估计方法,并构建了一种广义似然比检测器。为了充分发挥雷达发射机的功率极限,进一步提出了一种相位调制波形的自适应设计方法,使所设计的波形应用在下一次发射时能够抑制杂波的影响,提高目标检测性能。仿真实验结果表明:相比传统雷达系统中广泛采用的固定波形,该自适应波形设计算法能够获得更高的回波信杂噪比,改善了扩展目标的检测性能。     

非瑞利杂波中两种非参量检测器的渐近性能

选择韦伯分布和对数正态分布为两种非瑞利杂波模型,推导广义符号(GS)和Mann-Whitney(MW)检测器相对于最佳线性参量检测器的渐近相对效率(ARE)的计算公式.采用Monte Carlo和Simpson数值积分方法对ARE进行仿真.结果表明,GS和MW的渐近相对效率随着杂波偏离瑞利分布程度的加强而增加;检测器在对数正态分布杂波中的渐近性能优于韦伯杂波;在相同条件下,MW检测器的渐近性能优于GS检测器.     

一种非均匀背景下的多策略CFAR检测器

为了提高非均匀背景下的雷达目标恒虚警(CFAR)检测性能,该文基于变化指数CFAR(VI-CFAR)检测器,提出一种多策略CFAR(MS-CFAR)检测器。该检测器通过对参考窗中的杂波背景进行估计,自适应选择单元平均CFAR(CA-CFAR)、逼近CFAR(AC-CFAR)和交互式CFAR(S-CFAR)中的一种作为最优检测策略。仿真结果表明,MS-CFAR在继承了VI-CFAR优点的基础上,在均匀背景、杂波边缘和多目标干扰等背景下都表现出更好的检测性能,且具有更稳健的抗杂波边缘和抗多目标干扰性能。     

两种基于局部广义符号统计量的融合准则

为提高基于二元局部判决的分布式广义符号检测器的检测性能,研究了基于广义符号统计量的分布式检测,提出了直接求和与删除求和两种融合准则。在W e ibu ll杂波和Sw erlingII目标下,直接求和融合具有比某参数化的分布式恒虚警检测更好的检测性能,并能达到集中式广义符号检测相同的性能。某些传感器信杂比极低时,采用删除求和融合能获得比直接求和融合更好的检测性能。给出了在多雷达分布式检测中应用各种融合准则的方法。     

基于粒子滤波的MIMO雷达目标似然比检测方法

针对多输入多输出（MIMO）雷达在非高斯杂波背景、信号参数随机或未知的情况下,难以建立目标统计检测模型的问题,基于粒子滤波方法,根据参数的概率分布函数抽取粒子,将复杂积分运算转化为求和运算求取似然函数,给出了一种MIMO雷达目标似然比检测的通用模型,解决了非高斯杂波条件下无法得到检测统计量的问题．以复SG-Alpha联合稳定分布作为MIMO雷达非高斯杂波分布模型,给出了基于粒子滤波的似然比检测方法．最后通过仿真实验给出了该方法在不同条件下的检测性能,并与传统MIMO雷达目标检测方法进行了比较,结果表明在非高斯杂波背景下该方法的检测性能要明显优于传统方法的．     

船舶交通管理系统雷达双重自适应门限CFAR检测器设计与分析

分析了删除式恒虚警(ECA—CFAR)检测器存在的问题，提出了根据杂波强度自适应调整ECA—CFAR检测器第一门限——双重自适应门限CEAR处理方法，较好地解决了ECA—CFAR检测器由于第一门限选择不当造成的虚警概率升高和目标检测概率下降的问题．对利用计算机产生的雷达杂波和目标进行了模拟实验，实验结果表明，提出的CFAR方案在多目标环境下的检测性能优于ECA—CFAR检测器。     

CMCAM恒虚警率检测器性能分析

分析了CMCAM恒虚警率(CFAR)检测器在杂波边缘中的性能.在斯威林Ⅱ型目标假设下给出了它在杂波边缘情形中虚警尖峰的数学解析表达式,并与经典的有序统计(OS)恒虚警率检测器进行了比较.分析结果表明在杂波边缘环境中CMCAM检测器的虚警控制能力比OS检测器有效,当r≤7时它的虚警尖峰比OS检测器的虚警尖峰要低1-2个数量级,当7相似文献   

基于限带参数模型的距离扩展目标检测

针对高距离分辨率雷达应用背景,提出了一种距离扩展目标检测的新方法.首先建立了基于目标最大最小径向长度约束的限带参数模型,然后提出了模型参数的最大似然估计方法,最后设计出了一种新的恒虚警检测器并对其性能进行了分析和比较.理论分析和仿真计算结果表明:在未知目标径向长度情况下,该检测器具有较好的检测性能,其稳健性优于现有的距离滑窗检测器.     

空天混合双基地雷达杂波建模

为了研究空天混合双基地雷达中的杂波特性和杂波抑制算法,提高对慢速目标的检测性能,该文分析了空天混合双基地雷达的几何关系,获得杂波等距离环的解析解并建立了杂波模型。同时基于该模型,对几种特定空间几何配置下的杂波等距离环和杂波角度Doppler线进行了仿真分析。结果表明混合模式的杂波特性对卫星平台速度和位置更加敏感,合理的双基地几何配置可以提高空时二维信号处理的性能,达到更好的最小可检测速度。     

采用子阵多输入多输出的天基预警雷达强杂波抑制方法

针对天基预警雷达因其高速平台运动带来严重的距离模糊和多普勒模糊,导致杂波背景强进而降低雷达目标检测性能的问题,提出一种基于子阵级多输入多输出天基预警雷达强杂波抑制方法。构建基于子阵级多输入多输出天基雷达模型并分析远距离机动目标相参性,确定目标出现线性距离徙动和不出现多普勒频率扩散时的最大相参积累时间,以保证长时间相参积累可行性;针对多输入多输出雷达长驻留的特点采用长时间积累提高多普勒分辨率,降低一个距离-多普勒单元的杂波功率,在保证搜索效率的情况下降低该单元杂噪比,并采用3/5准则检测盲区图评估天基雷达检测性能;在强杂波背景下改善了信杂噪比,提高了目标检测概率。实验仿真表明,所提方法相比相控阵雷达可有效降低杂波背景,在单脉冲重复频率下即可达到很好的检测效果,比相控阵雷达检测性能提高约20.48%。     

高分辨率雷达近距离下的海杂波建模与仿真

作为一种具有统计特性的随机变量,海杂波的特性可以用幅度分布特性和谱特性来描述。文章以韦伯分布、具有高斯谱的海杂波为例,介绍一种海杂波的模拟模型;之后进行海杂波信号仿真并验证了仿真结果。仿真得到的海杂波数据可以直接用于雷达目标模拟器中的输入信号。     

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。     

改进的MUSIC算法用于雷达海上目标检测

海杂波的存在严重影响了雷达检测海上目标的性能,海杂波的建模与抑制方法是其研究的重要方面。首先介绍了高频雷达海杂波的产生机理,然后建立海杂波的信号模型。在信号模型的基础上,研究抑制海杂波以及提取目标信号的方法,主要研究对比了SVD和MUSIC方法。利用海杂波信号模型产生满足条件的模拟杂波以及目标信号,仿真出抑制海杂波以及提取目标信号的过程,仿真结果可以验证方法的有效性。     

复合高斯海杂波模型下最优相干检测进展

 不同于噪声背景下的目标检测,增加雷达发射功率对海杂波背景下的目标检测性能并不能带来重大的改善,因此海杂波的精细化建模和海杂波特性的充分利用成为改善目标检测性能的最重要途径。复合高斯模型是目前广泛使用的海杂波模型,为海杂波特性的精细描述提供了有力工具,而相应的最优检测理论和方法为目标检测性能改善提供了技术支持。本文综述复合高斯海杂波模型下最优及近最优相干检测理论和方法。首先,对K分布、广义Pareto分布及逆高斯纹理3种复合高斯模型进行了概述,并介绍了3种模型下已有的最优及近最优检测方法;然后,对目前复合高斯杂波加噪声混合模型下相干检测方法的进展和应用瓶颈进行了分析;最后,针对未来该方面研究的进一步完善,探讨了几种计算可实现近最优检测方法的研究思路。     

基于微波多普勒雷达的海杂波区小目标特征联合检测

针对海杂波区小目标回波能量较弱,多普勒域与海杂波接近甚至重叠的特点,采用特征联合检测算法提高目标检测性能。首先,对雷达回波进行中位数自适应杂波抑制预处理;然后,对待检测单元提取多普勒峰值、峭度和熵值特征,形成特征向量,对残余杂波训练单元采用凸包算法获得判别区域;最后,以判别区域是否包括待检测特征向量对应点初步判断目标有无,再根据凸包混合积分布设定恒虚警门限滤除虚警。实测微波多普勒雷达数据处理结果表明,目标检测结果和实际情况一致。采用蒙特卡洛仿真对算法性能进行分析,表明该算法的检测性能优于对比算法,为雷达海杂波区目标检测提供了新方案。     

用于扩展目标检测的OFDM-MIMO雷达波形设计

为了检测扩展目标,该文提出一种已知统计特性的杂波和噪声背景下提高正交频率分集复用-多输入多输出(OFDM-MIMO)雷达检测性能的波形设计方法.利用扩展目标一维距离像的频率特性,基于匹配照射理论给出了雷达回波向量模型,在此基础上建立最大化检测信杂噪比的目标函数;通过交替迭代搜索获得优化发射波形和最优接收滤波器.仿真结果表明,经调制的OFDM-MIMO雷达发射波形具有稳健的抗杂波性能,可提高检测信杂噪比,改善OFDM-MIMO雷达检测性能.     

基于小波变换的天波雷达舰船目标检测方案

针对天波超视距雷达(OTHR)舰船目标自适应检测的难题,提出一种基于修正的峰值信噪比(MPSNR)-离散小波变换(DWT)的方案.首先在预处理过程中拼接接收数据各通道中当前监视区域的距离多普勒谱,然后通过令MPSNR最大化实现海杂波的自适应抑制,最后利用排序统计-恒虚警率检测器进行舰船目标检测.理论上本方案中的MPSNR较已有方案中的峰值信噪比对海杂波被抑制的程度更为敏感,因此本方案较已有方案对海杂波的抑制更为充分,进而可以改善目标检测性能.仿真数据和实测数据的结果表明本方案对舰船目标的信杂噪比提升了2.6 dB.     

基于杂波距离方位谱的机载非正侧MIMO雷达STAP方法

在机载非正侧MIMO雷达系统中,传统统计类空时自适应处理方法难以获得足量的独立同分布训练单元,无法准确估计待测单元杂波特性,杂波抑制性能严重下降。为了减少所需训练单元数,在分析机载非正侧MIMO雷达杂波在距离-方位域上分布的基础上,给出了杂波距离方位谱的概念;然后,利用稀疏恢复方法和距离滤波器估计杂波距离方位谱;根据杂波距离方位谱估计杂波协方差矩阵、构造空时滤波器,滤除杂波、检测目标。由于利用了雷达和载机参数等飞行配置先验信息以及杂波空时耦合关系构造,基于杂波距离方位谱的STAP方法可以在少量训练单元的情况下准确估计杂波协方差矩阵,有效抑制杂波、检测慢速目标,仿真实验证明了方法的有效性。