间歇采样重复转发干扰效果分析

阐述了间歇采样转发干扰和间歇重复转发干扰的原理,基于线性调频脉冲压缩雷达针对间歇重复转发干扰进行了仿真,通过改变采样重复周期和采样脉冲占空比研究其对重复转发干扰效果的影响。研究了脉冲采样重复周期、占空比、干信比、恒虚警检测保护单元和参考单元长度之间的关系并进行了分析与验证。

基于圆循环恒虚警的多雷达信号被动检测方法

低截获概率(LPI)雷达由于具有发射功率较低的特点,使得雷达侦察接收机接收到的雷达信号信噪比较低,现有的被动检测方法无法有效检测微弱信号。针对此问题,在高斯白噪声背景下,提出了一种基于圆循环恒虚警率(CFAR)的多雷达信号被动检测方法,并分别对基于圆循环的单元平均恒虚警率(CA-CFAR)、最大选择恒虚警率(GO-CFAR)、最小选择恒虚警率(SO-CFAR)、有序统计恒虚警率(OS-CFAR)4种检测器的虚警概率与检测概率进行了推导。仿真结果表明,在高斯白噪声背景下,存在一个信号时,基于圆循环的CA-CFAR检测性能最优;存在多个信号时,基于圆循环的CA-CFAR检测性能较差,OS-CFAR检测性能更佳。此外,采用多帧检测可以进一步提高检测性能。所提方法复杂度较低且实时性较高,可满足工程实际需求。

基于滑窗对比度的多源融合目标恒虚警检测方法

随着空天地跨域协同技术的快速发展,多基地雷达利用其构型的特殊性,可实现目标的多视角融合探测,从而改善检测信噪比,然而现有的恒虚警检测算法尚未提出适用于多站构型下的融合检测理论。文中提出一种基于滑窗对比度的多源融合目标恒虚警检测方法。首先,利用地面直角坐标系网格与多站距离环的映射关系,指出多站融合图像中目标区域与背景单元的特征分布差异。其次,通过构建指数型似然比融合检测量,有效增加了目标分辨单元和背景单元的对比度。最后,根据系统虚警指标要求,推导了基于指数型似然比二阶统计量的恒虚警检测门限,在保证虚警性能前提下给出了多站构型目标恒虚警融合检测理论。所提算法充分挖掘了多站融合图像中目标能量的分布特征,为多源融合目标增强检测提供了一种有效途径,仿真结果验证了所提算法的有效性。

红外点目标双门限检测方法研究

检测概率、虚警概率和信噪比是红外点目标检测系统的3个核心指标,本文在恒虚警检测准则下,分析了红外点目标单帧检测(单一门限检测)的检测概率、虚警概率和信噪比三者之间的关系。重点分析计算了采用多帧累积检测的双门限检测方法时,第二门限的选取策略,实现了在不提高对系统信噪比要求的前提下,提高检测概率、降低虚警概率的目的,解决了威胁度大、误报和漏报代价高的高价值目标的检测问题。

基于邻域法的区域模式环渤海短时强降水预报评估

利用2020年5—9月Grapes_3km、华东、华北、东北中尺度区域模式降水预报资料和中国气象局陆面数据同化系统产品数据集1 h降水资料,基于邻域法对副热带高压外围850 hPa切变线、东北冷涡、500 hPa高空槽、台风、台风外围500 hPa高空槽和850 hPa切变线5类影响系统下环渤海区域的短时强降水预报(≥20 mm·h^(-1))进行检验评估。结果表明:5 km邻域时,各区域模式在环渤海区域短时强降水预报的FSS和命中率都很低,随着邻域增大,从50 km邻域开始,检验结果给出了当预报存在位移偏差时有价值的评分结果。第5类影响系统下的短时强降水,Grapes_3km和华东区域模式分数技巧评分(FSS)分别于250 km和300 km邻域达到了最低预报技巧,其他区域模式各邻域均未达到最低预报技巧。其他影响系统下的短时强降水,4种模式各邻域FSS均未达到最低预报技巧,在各邻域华北区域模式对于第2、3、4类影响系统下的短时强降水预报FSS高于其他模式,Grapes_3km对于第1类影响系统下的短时强降水预报FSS高于其他模式。根据命中率和空报率的检验结果,Grapes_3km对于第1、3、5类影响系统下短时强降水预报,华北区域模式对于第2、3、4类影响系统下短时强降水预报,华东区域模式对于第5类影响系统下短时强降水预报效果优于其他模式。

基于OPM的光信道性能监测系统的设计

随着光纤传输容量的提升和传输带宽的扩展,光纤传输信道的间隔不断变小、数目不断增加、速率不断提高。在多信道和高速率情况下,为保持光传输系统的稳定和可靠运行,对光传输系统中信道的波长、功率、光信噪比性能参数的监测显得尤其重要。为此,设计了基于OPM的信道性能参数监测系统,文中详细阐述了设计与实现的方法,介绍了监测系统的基本原理,给出了监测系统的整体设计方案,并对该系统的控制系统和管理系统的进行了软硬设计。该系统实现了对光传输系统部分性能参数的监测和管理,通过实时监控的数据来显示光传输系统运行的状况,若数据异常就进行告警上报,根据告警数据定位故障。

基于SPRT的水合物生成风险评价方法——应用于火驱尾气集输管道

火驱尾气集输过程中极易引发水合物冻堵事故,科学评价集输管线水合物生成风险对于保障安全生产和制定防治策略具有重要意义。采用Chen-Guo模型和SRK方程预测水合物生成条件,并编制了水合物预测软件;引入基于可靠性的水合物生成极限状态方程,参考行业报警技术规范,提出基于序贯概率比检验法(SPRT)的水合物生成风险定量评价方法和报警机制,并将其应用于尾气集输管线。采用拉丁超立方抽样法(LHS)抽取尾气管道入口随机变量样本,使用HYSYS软件完成水力热力计算,对该评价方法进行了仿真与验证。结果表明:注入入口压力、温度及流量上、下行波动后,该方法对入口参数波动的响应机制良好,评价结果符合客观规律,可为火驱尾气集输管线水合物的生成风险评价提供理论支持。

基于平方根分解的干扰加噪声背景下距离扩展目标子空间检测器

研究了子空间干扰加未知噪声背景下的距离扩展目标检测问题.将目标和干扰均建模为已知子空间内具有未知坐标的信号,且目标信号子空间包含在干扰信号子空间内.利用一组包含干扰和噪声的辅助数据估计干扰协方差矩阵,采用平方根分解方法变换干扰矩阵结构,进而求解干扰坐标协方差矩阵、噪声功率和目标信号坐标的最大似然估计,基于一步法设计策略建立广义似然比检验检测器.理论分析表明,所提出的检测器对干扰加噪声的协方差矩阵具有恒虚警率特性.仿真分析表明,在与目标信号相关的干扰加未知噪声背景下,所提出的距离扩展目标子空间检测器的检测性能优于已有对比检测器,且能有效抑制不同功率的子空间干扰信号.

宽带数字信道化接收机自适应门限检测算法实现

在现代电子侦察中,信号检测依然是最受关注的课题。传统的固定门限的检测方法已经不适用于现在复杂信号环境。为了解决宽带数字信道化接收机等多通道信号检测的应用场景,提出了一种基于自相关能量比值与恒虚警率相结合的方法。基于自相关能量比值,智能判断信号的起始时刻,再通过恒虚警率方法来确定自适应检测门限,进一步提高信号的检测性能。该方法通过现场可编程门阵列(FPGA)硬件实现验证,检测性能好,实时性高,表明该算法在工程应用中具有一定的可行性。

基于迭代距离分类与轨迹关联检测空间弱小目标

为了实现高效自动目标检测,提出了一种可用于低信噪比条件下的空间可见光弱小目标检测算法。首先,建立空间光学图像模型,利用恒虚警率(CFAR)方法确定分割系数对单帧图像背景进行分割;然后,基于恒星结构稳定特性构建距离特征空间,并针对特征空间构造分类准则函数,使用迭代最优化分类方法提取出候选目标点;最后,依据目标运动轨迹的连续性建立空间目标轨迹关联、合并以及虚假目标轨迹删除规则,进行轨迹处理,实现空间可见光弱小目标的检测。文中还提出了单帧检测率、虚警率与序列检测率、虚警率相结合的评价方法。实验结果表明:在低信噪比条件下(SNR≤3),得到的序列检测率达到96.02%以上,序列虚警率达到4.4%以下。该方法在低信噪比条件下显著提高了目标检测率,并有效抑制了虚警。

基于自适应阈值的粒子滤波非线性系统故障诊断

针对实际非线性系统传统方法难以实现可靠故障诊断的问题,采用粒子滤波算法,利用对数似然函数和作为评价指标,并借助自适应阈值的设计,研究了非线性非高斯系统的故障检测和故障隔离。阈值的选取,是准确判别系统是否发生故障的标准,本文通过分析非线性系统残差的统计特性,在判定残差统计特性成正态分布的基础上,设计了一种基于粒子滤波故障诊断的自适应阈值方法,减少了故障诊断的漏报和误报。通过非恒温连续搅拌水箱式反应堆的仿真实例,验证了该方法在故障诊断中的准确性和有效性。

一种距离扩展目标的Hough变换检测器

针对宽带雷达信号得到的距离扩展目标在有较大运动速度时积累检测困难的问题,该文提出一种基于Hough变换的检测器(HTD)。利用距离扩展目标高分辨距离像信号的相邻回波之间信号具有较大相关系数这一特点,在互相关序号与相关时间2维平面使用Hough变换进行积累来检测目标。理论推导表明Hough变换检测器不需要目标散射中心分布的先验知识和目标的运动信息,具有恒虚警(CFAR)性能。计算机仿真实验表明Hough变换检测器具有比不依赖散射中心分布信息的广义似然比(NSDD-GLRT)检测器更好的检测能力。

一种精确估计恒虚警检测器阈值因子的方法

针对恒虚警检测器在利用求解阈值因子方法时需要大量样本且搜索耗时较长的问题,提出了一种基于仿生微粒群的精确估计雷达恒虚警检测器阈值因子的方法.将指定虚警概率下的求解阈值因子问题转化为一个最小化问题,再利用微粒群方法对其进行求解,而微粒群优化采用基于种群的搜索方式.惯性因子可以随着迭代数的变化自适应调整,从而线性地减少了惯性因子的数值,致使算法具有平衡全局搜索、局部搜索的能力和较高的搜索效率.仿真结果表明,所提方法可在指定的精度下快速实现单雷达或者雷达组网等多种恒虚警检测器阈值因子的精确估计,节省了近50%的时间,提高了解的检测精度,并具有良好的鲁棒性和快速收敛等特点.

基于局部灰度熵的人体检测方法

针对造成低对比度环境下运动人体检测困难的两个主要因素:拍摄时光线昏暗和拍摄时距离较远,引入局部灰度熵概念,根据局部灰度熵可以准确地反映样本的离散程度且与样本的灰度均值无关这一原理,提出基于局部灰度熵的人体目标检测算法。建立背景模型,运用泰勒展开式简化局部灰度熵计算公式,计算邻域窗口内运动物体与背景模型的局部灰度熵值之差,通过检测率与虚警率对算法进行的评价,得到两种低对比度情况下可以获取运动人体目标的局部灰度熵差值的最佳阈值。实验结果表明,在低对比度环境下,基于局部灰度熵的人体检测算法能够有效地检测出运动人体目标。

SAR图像局部自适应ACCA-CFAR检测算法

该文在ACCA-CFAR(Automatic Censored Cell Averaging-CFAR)的基础上提出了一种以K分布对SAR图像杂波建模的局部自适应ACCA-CFAR目标检测算法。该算法首先估计局部窗口的K分布参数,然后根据参数确定局部ODV(Ordered Data Variability)门限,进而完成背景像素筛选,最后做出检测判决。文中证明了ODV门限与局部统计模型的参数有关,给出了采用局部自适应门限的理论依据。该文以海面舰船SAR图像为例,证明该算法在海面杂波背景中具有较少的虚警,可以完整地检测出舰船目标,保留更精细的结构特征。

协方差矩阵结构的广义近似最大似然估计

针对相关复合高斯杂波背景下相邻杂波纹理分量可能相同的情况,将杂波均匀分组进行推广,结合归一化采样协方差矩阵估计,提出了广义杂波分组的归一化采样协方差矩阵估计方法(generalized normalized sample covariance matrix,GNSCM).利用最大似然估计方法,进一步推导了广义杂波分组背景下协方差矩阵结构最大似然估计的迭代过程,以GNSCM为初始化矩阵进行迭代,得到协方差矩阵结构的广义近似最大似然(generalized approximate maximum likelihood,GAML)估计.GAML是对现有方法近似最大似然(approximate maximum likelihood,AML)估计和约束迭代杂波分组估计(constrained recursive clutter-clustered estimator,CRCCE)的推广,具有更强的杂波适应能力.仿真结果表明,针对非均匀分组杂波环境,与AML估计和CRCCE相比,GAML具有更高的估计精度,且相应的自适应检测器具有更好的恒虚警率特性和检测性能.

基于NSCT分解系数的SAR图像目标检测算法

恒虚警率(constant false alarm ratio,CFAR)目标检测法用于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像时,通常要求图像有强的对比度,而实际上此条件很难满足。为提高SAR图像目标的检测率,特别是低信噪比图像,从SAR成像机理入手,结合非下采样Contourlet变换(nonsubsampled Contourlet transform,NSCT)理论的多尺度、多方向和平移不变性等特点,提出了一种新的SAR图像目标提取算法,即TD-NSCT(target detection based on NSCT)算法。该方法融合了CFAR检测器和NSCT的优点,通过对分解系数特征的选取和组合,达到改善SAR图像信噪比、提高SAR目标检测率的目的。用不同实际SAR图像数据和不同方法进行了比较实验,实验结果表明TD-NSCT算法能有效提高SAR目标的检测率,特别是对于那些隐藏地物目标的低信噪比SAR图像,证明TD-NSCT算法是一种可行和有效的SAR图像目标检测算法。

噪声功率不确定模型下基于CFAR准则的能量检测门限优化算法

针对频谱感知中能量检测器在噪声功率不确定模型下存在门限失配问题,提出一种基于CFAR准则的能量检测门限优化算法(TO-ED),证明存在唯一最优的修正因子可以优化稳健统计方案(RSA)的判决门限;基于RSA的平均虚警概率是关于修正因子的单调函数,利用牛顿二分法实现最优修正因子的快速迭代求解并修正RSA的判决门限。仿真表明:TO-ED算法满足CFAR意义下最优,其理论性能和仿真结果一致;实现鲁棒检测所需信噪比比RSA更低。

基于GIS信息的CFAR检测器

在雷达信号检测过程中,为了实现恒虚警处理,必须采用动态门限。恒虚警检测器的门限设置通常是利用待检测单元附近的距离单元杂波数据进行计算得到的。然而,杂波环境的非均匀性导致了杂波功率随着距离变化剧烈,常规的恒虚警检测器性能会显著下降。文中给出了基于地理信息系统的恒虚警检测算法,利用对杂波环境的了解程度,可以显著提高CFAR检测器的性能。利用IPIX雷达实测数据,验证了该算法性能优于常规的其他CFAR处理器。

多角度极化SAR图像中的非各向同性散射估计与消除方法研究

通过对不同角度子孔径相干累加,多角度观测SAR可以提供高分辨率影像及多角度散射特征。然而,现有的累加成像方法存在非各向同性散射中心混叠问题。混叠将造成极化特征参数估计无法反映实际的目标物理特征,从而难以支撑分类及变化检测应用。为了去除不同散射中心间的相互干扰并利用不同类型的信息,该文提出了一种多角度极化SAR图像中的非各向同性散射估计与消除方法。该方法给出了基于两类目标假设的最大似然比检验统计量,分析了相干斑影响以及非各向同性散射消除机理,证明了恒虚警判决函数的单调性。通过机载P波段极化SAR进行了360°观测试验,分析了非各向同性散射消除前后极化熵的变化,验证了算法的有效性并揭示出在目标特征提取方面的应用潜力。