Combining Radon-ambiguity transform with second-order difference to improve detection probability of LFM signals in low SNR

The Radon-ambiguity transform （RAT）, although efficient for detecting the linear frequency modulated signals （LFMs）, is troubled by the energy accumulation of noise in low signal-to-noise ratio （SNR）. A secondorder difference （SOD） method is proposed to treat with this problem. In the SOD method, the optimal search step and difference step are derived from the LFM rate resolution formula. The sharpness of the peaks of RAT is measured by curvature, and the sharpness, but not the magnitude of the peaks, is used to detect the LFMs. The SOD method removes the noise energy accumulation and reserves the drastically changing components integrally; thus, it improves the detection probability of LFMs in low SNR. The expected performance of the new method is verified by 100 Monte Carlo simulations.

基于FrFT-FH架构LPD通信波形设计与性能分析

针对Chirp基调制信号在分数阶傅里叶变换域特征明显,信号周期易被检测等问题,提出一种能够实现多域隐蔽的低检测概率(low probability of detection,LPD)波形构造方法。该方法采用分数阶傅里叶变换跳频(fractional Fourier transform-frequency hopping,FrFT-FH)架构,在不改变Chirp信号扩频增益的前提下,通过时宽分割和重组(time width division and reorganization,TDR),降低信号在分数阶傅里叶变换域和周期域的能量聚敛特性。仿真结果表明,相较于现有LPD波形只能实现单一特征域隐蔽的问题,所提波形在不影响系统通信性能的前提下,面对频域检测、分数阶傅里叶变换域检测、周期域检测多种检测手段,在10 dB信噪比条件下的信号检测概率均低于0.2,满足系统在不同特征域下的LPD需求。

LPI radar signal detection based on the combination of FFT and segmented autocorrelation plus PAHT

This paper proposes a desirable method to detect different kinds of low probability of intercept (LPI) radar signals, targeted at the main intra-pulse modulation method of LPI radar signals including the signals of linear frequency modulation, phase code, and frequency code. Firstly, it improves the coherent integration of LPI radar signals by adding the periodicity of the ambiguity function. Then, it develops a frequency domain detection method based on fast Fourier transform (FFT) and segmented autocorrelation function to detect signals without features of linear frequency modulation by virtue of the distribution characteristics of noise signals in the frequency domain. Finally, this paper gives a verification of the performance of the method for different signal-to-noise ratios by conducting simulation experiments, and compares the method with existing ones. Additionally, this method is characterized by the straightforward calculation and high real-time performance, which is conducive to better detecting all kinds of LPI radar signals.

LPD通信波形设计方案及其性能分析

针对现有以直扩或猝发或跳频技术为基础的隐蔽通信系统抗检测能力有限的问题,提出一种可有效对抗现有信号检测技术的新型低检测概率(low probability of detection,LPD)通信波形设计方案。在保证信号带宽不变的前提下,通过引入伪随机序列控制的不同时宽和不同调频率的Chirp扩频波形组合,实现隐蔽通信。仿真结果表明:相比于传统BPSK/DS波形,所设计LPD波形可有效对抗循环谱检测、倒谱检测等信号检测手段;即使波形被截获,由于时宽和调频率的随机变化性,信息也难以被破译。

时宽-波形基联合捷变的LPD通信波形

为了提升通信信号的低检测概率(low probability of detection,LPD)性能,从降低通信波形各域能量聚敛性的角度,提出时宽-波形基联合捷变(joint agility of time width and waveform bases,JATW)的波形构架。基于此构架,以切普扩频(chirp spread spectrum,CSS)和正弦扩频(sinusoidal frequency spread spectrum,SFSS)为波形基,采用变时宽(varied of time width,VTW)参数配置方法,提出基于VTW-CSS/SFSS混合波形的LPD通信波形。采用数学推导辅以数值仿真分析的方法,分析所提出波形的各域能量聚敛特征。理论分析和数值仿真结果表明,相较于CSS和SFSS,所提波形的各域能量聚敛性明显较弱,JATW的波形构架有助于提升通信波形的LPD性能。

Wigner-Hough transform based on slice's entropy and its application to multi-LFM signal detection

To enhance the capacity of the radar-reconnaissance interception receiver recognizing linear frequency modulated (LFM) at a low signal-noise ratio, this paper presents WignerHough transform (WHT) of the LFM signal and its corresponding characteristics, derives the probability density functions of the LFM signal and Gaussian white noise within WHT based on entropy (WHTE), dimension under different assumptions and puts forward a WHT algorithm based on entropy of slice to improve the capacity of detecting the LFM signal. Entropy of the WHT domain slice is adopted to assess the information size of polar radius or angle slice, which is converted into the weight factor to weight every slice. Double-deck weight is used to weaken the influences of noise and disturbance terms and WHTE treatment and signal detection procedure are also summarized. The rationality of the algorithm is demonstrated through theoretical analysis and formula derivation, the efficiency of the algorithm is verified by simulation comparison between WHT, fractional Fourier transform and periodic WHT, and it is highlighted that the WHTE algorithm has better detection accuracy and range of application against strong noise background.

Research on LPI radar signal detection and parameter estimation technology

Modern radar signals mostly use low probability of intercept(LPI)waveforms,which have short pulses in the time domain,multicomponent properties,frequency hopping,combined modulation waveforms and other characteristics,making the detection and estimation of LPI radar signals extremely difficult,and leading to highly required significant research on perception technology in the battlefield environment.This paper proposes a visibility graphs(VG)-based multicomponent signals detection method and a modulation waveforms parameter estimation algorithm based on the time-frequency representation(TFR).On the one hand,the frequency domain VG is used to set the dynamic threshold for detecting the multicomponent LPI radar waveforms.On the other hand,the signal is projected into the time and frequency domains by the TFR method for estimating its symbol width and instantaneous frequency(IF).Simulation performance shows that,compared with the most advanced methods,the algorithm proposed in this paper has a valuable advantage.Meanwhile,the calculation cost of the algorithm is quite low,and it is achievable in the future battlefield.

一种改进的LPD高光谱图像异常检测算法

在低概率检测(LPD)算法中,当选取的特征向量数目等于背景地物种类时,算法的检测效果比较理想,然而背景地物的种类数通常不知道,因此难以确定特征向量的数量。针对这一问题,对LPD算法进行了改进:首先用迭代误差分析(IEA)方法提取端元,然后在提取的端元中选择出与背景地物光谱相近的端元,并用它们构成背景矩阵,进而用该矩阵构造出正交投影算子,最后将该投影算子代入到LPD算法中进行目标检测。实验结果表明,该方法可以更有效地抑制背景,降低虚警率,提高检测性能。

基于照度图引导的低照度图像增强网络

在低照度环境下采集的图像,由于光照的不均匀性,存在能见度差、对比度低和颜色失真等问题.现有的大多数低照度图像增强方法存在过增强或欠增强的现象,影响视觉感知和后续目标检测任务.针对上述问题,提出一种基于照度图引导的低照度图像增强网络.首先根据低照度图像的灰度分布特点构造对应的照度图,度量低照度图像不同区域块的明暗程度;然后利用照度图作为网络增强的引导图,与低照度图像一起送入图像增强网络来获得增强后的图像.为了解决训练数据不足的问题,提出一种基于内循环和概率旋转的数据增强方法来扩充训练数据样本的数量和多样性;同时,针对目前图像增强方法中普遍存在照度不均匀的问题,基于直方图匹配的思想构建一种直方图损失函数,约束并指导网络的训练.在合成数据集LOL和真实图像上的实验结果表明,所提网络在低照度图像增强方面获得了更好的主观视觉效果;与经典的RetinexNet方法相比,所提方法在PSNR和SSIM客观定量指标上分别提高了7.905 dB和0.328;该网络对后续目标检测任务的检测率可提高10.17%~17.19%.

基于DL-MPWFRFT的低概率检测波形设计研究

隐蔽通信技术能够隐藏通信的存在,实现信号的低概率检测,在军事等需要高保密性的领域中应用广泛。为了实现低概率检测通信,提出了一种低概率检测信号的设计方案,该方案将符号扩频和双层多参数加权分数傅里叶变换相结合起来,生成了具有强隐蔽性的信号。仿真实验证明,所提出方案生成的隐蔽信号无论是在时域频域还是统计域都具有很强的隐蔽性,并且在低信噪比下也具有良好的可靠性。

基于最小二乘的极低频微弱信号实时检测方法

极低频信号由于对金属介质具有良好的穿透性,现被应用于管道机器人的示踪定位系统中。实现极低频信号的可靠检测是保证示踪定位系统正常工作的关键,现有检测系统中使用的检测方法易受噪声干扰,经常出现误报与漏报,可靠性低。根据实际工程中极低频信号动态范围大、观测时间有限的特点,提出了一种基于最小二乘的极低频信号实时检测方法,构造了检验统计量并通过MATLAB仿真分析了窄带高斯噪声情况下的检测性能。以DSP为核心设计实现了基于最小二乘的极低频磁场信号检测系统,通过仿真与工程实验验证了所提出方法的优越性。在信噪比为3 dB,恒虚警概率为1%的条件下,检测概率可达90%,完全满足管道机器人示踪定位系统中极低频信号实时检测的要求。

基于特征层融合的高光谱图像异常检测算法研究

介绍了一种基于特征层融合的异常检测算法。目前 ,其他的目标检测算法都需要知道有确定类别标记的样本 ,而一般的异常检测则是利用统计特征差异分割出图像中不同于背景的点。此方法减少了对先验信息的依赖 ,但是其结果存在较大虚警。提出的异常检测算法是利用低概率检测算法对高光谱数据先进行特征层融合 ,再进行分割、提取异常点 ,其结果降低了虚警和漏警。用这一方法对OMIS系统产生的数据进行了处理 ,取得了较好的结果。

基于LPI的相控阵雷达辐射控制方法

相控阵雷达可通过合理配置工作参数优化其性能。针对雷达在电子对抗环境中需要具备低截获概率(low probability of intercept,LPI)的要求,从低截获原理出发,对两种辐射能量控制策略:最小功率策略和最小驻留策略的实现方法进行了理论推导。在此基础上,建立以检测概率为目标的探测性能优化模型,并给出了两种能量控制策略下的最优辐射控制方案。

基于冲突概率的低空自由飞行冲突检测算法

针对低空自由飞行的临时机动性,基于Paielli算法中冲突概率的思想,提出一种适用于低空飞行的飞机冲突探测算法。算法考虑空间精度要求,加入时间维度,使Paielli算法中的扩展冲突域在相对运动方向上的不定积分变成与冲突时间相对应的有确定上下限的定积分,冲突的概率转化为对应于某一时刻的冲突域与联合航迹误差的交叉体积的积分。通过Cholesky分解和矩阵旋转等方式,实现了冲突概率模型的量化求解,能更准确地预测冲突发生的概率。

对低截获概率相位编码信号检测的有限多循环检测器

文中提出了对低截获概率相位编码信号检测的有限多循环检测器 ,该检测器较易实现 ,且充分利用信号多处主要循环频率的特性 ,提高检测性能 ;针对噪声功率固定和随机变化情况 ,给出了相应的检测器表达式 ;还对有限多循环检测器的偏差作了分析 ,并与其它检测器的偏差进行了比较 ;通过仿真实验对检测器性能进行了评估 .

基于滑窗批处理的低检测概率无源定位

针对低检测概率下的无源定位问题,提出一种基于滑窗批处理的多传感器融合跟踪算法。通过将多个低检测概率的无源传感器组网,实现目标信息的空间积累,有效提高目标的检测概率。利用伪线性估计技术将非线性测量转换为伪线性测量,再对多传感器的伪线性测量进行基于滑窗批处理的最小二乘估计,得到目标局部最优解。仿真验证了算法的有效性和分析了参数的影响。结果表明,该算法能大幅提高无源定位系统对目标的检测概率,且能满足系统对跟踪精度及实时性的要求。

基于低概率检测的高光谱图像有损压缩方法研究

高光谱图像海量数据的不断增加迫切需要实现大比例的有损压缩,现有方法往往不能满足重要信息准确保留的要求。文中提出结合区域分割和低概率异常检测(LPD)算法的数据有损压缩方法,用空间聚类实现区域分割从而提取大块区域包含的背景光谱,LPD算法用于检测场景中低概率出现的奇异目标,接着对背景光谱和奇异目标光谱进行无损压缩,最后对整个数据立方体进行大比例有损压缩。AVIRIS高光谱图像的仿真结果表明,压缩比得到大幅度提高,同时准确保留了重要和主要信息。

低截获概率雷达信号检测方法的优化及应用

针对利用循环谱理论检测低截获概率(LPI)雷达信号存在计算量大的问题,提出了一种优化的快速傅里叶变换(FFT)累积算法来更新信号处理设备的软件程序。分析了原软件中信号处理的过程,提出了采用并行流水型结构的优化方法;利用前一个滑动窗口内采样信号的FFT,推导出下一时刻采样信号序列的FFT;通过减少重复采样点,减少计算量。然后,利用循环谱检测中4个象限的循环谱的对称性,减少计算象限数,并采用一维搜索进行峰值检测,从而进一步减少计算量。理论推导显示,改进方法减少了计算复杂度和计算量。最后,利用提出的方法对常用的线性调频(LFM)和二进制相移键控(BPSK)信号进行了分析。结果表明,在相同条件下,利用改进的算法及一维搜索,计算时间可缩短为原算法的1/25左右。另外,算法改进后检测信号的幅度值仅减小了不到10%,不影响后续处理对循环谱参数的估计。

基于低概率检测的高光谱异常目标检测算法研究

在深入分析高光谱数据特点的基础上,系统研究了基于低概率检测的高光谱图像异常检测方法。首先针对高光谱图像数据维数高的特点研究高光谱图像降维方法,重点研究自适应子空间分解(ASD)算法对高光谱图像进行降维;然后研究高光谱图像异常目标检测算法,异常检测算法能够在没有先验光谱信息的情况下检测到与周围环境存在光谱差异的目标,具有较强的实用性,成为一个重要的研究热点,重点研究低概率检测(LPD)算法,并用此算法对高光谱图像进行异常检测。此外,还研究了其它算法如RX算法,并与LPD算法进行比较,在此基础上对LPD算法进行改进,寻求以较高的鲁棒性进行高光谱异常目标检测,最终用基于特征融合的低概率检测算法对LPD算法进行改进。

基于MSP430的水声值更引信的设计

介绍了一种基于低功耗处理器MSP430F5438的被动声值更引信,由处理器内部AD模块实现高速采样,采用双梯度动声引信结合声压变化率的方法检测舰船辐射的声场信号,初步检测目标,检测结果送入战斗DSP确认。经实验室测试,值更引信系统检测概率90%,虚警概率10%,均达到设计指标。由于编程实现了低功耗模式,系统功耗低于30 mA,满足引信服务期的低功耗要求。