基于CFAR级联的SAR图像舰船目标检测算法

SAR图像舰船目标检测在军事监视和海洋环境监管等方面有着重要的意义。针对SAR图像的特点,提出了一种基于全局CFAR检测与局部CFAR检测级联的舰船目标检测算法。在全局CFAR检测中,通过海杂波特性拟合优选海杂波统计模型,以较高的虚警率筛选潜在的目标点;在局部CFAR检测中,以潜在目标点的连通区域为单位,通过检测窗口的选取、背景像素的确定和海杂波拟合等步骤以后,以较低的虚警率确定目标。最后,通过条件扩张算法和目标像素聚类完善船只细节。实验结果表明,文中算法在保证良好的检测性能的同时,具有检测效率高、舰船细节完整等优点,为舰船目标鉴别和信息提取提供了良好的保障,更加符合实际应用需求。

基于谱范数的矩阵CFAR检测器

基于信息几何的矩阵恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)检测器为雷达目标检测问题提供了新的解决思路,其主要组成部分是均值矩阵的估计和检测统计量的计算,且检测性能与矩阵流形上的几何测度有紧密关系.现有的信息几何测度都是从Frobenius范数考虑,本文则基于谱范数考虑了矩阵流形上的几何测度和均值矩阵估计问题.将均值矩阵估计问题转化为矩阵流形上的优化问题,根据目标函数的性质得到了计算简便的近似均值矩阵.利用不同方法得到的均值矩阵,提出了几种新的基于谱范数的矩阵CFAR检测器.通过检测势分析和仿真实验验证了其检测性能优于现有的其他矩阵CFAR检测器,复杂度分析也表明了其计算复杂度低于现有的其他矩阵CFAR检测器,为海杂波背景下的雷达目标检测提供了新的有效技术手段.

三种两样本非参量CFAR检测算法分析

介绍了3种两样本非参量CFAR检测算法的基本工作原理,利用实测未知统计概率分布海杂波数据对它们的检测性能进行了研究,并与参量CA-CFAR检测器进行了对比。研究表明：在强海杂波条件下,GS-CFAR检测器的检测性能最优;在弱海杂波条件下,Savage-CFAR检测器的检测性能最优;相比于CA-CFAR检测器,3种两样本非参量检测器均有更好的检测性能和杂波抑制能力。

基于实测数据的单元平均CFAR检测器性能分析

主要介绍了均值类CFAR算法中的3种经典算法在均匀杂波背景和多目标环境下采用仿真方法进行检测性能对比。在此基础上,基于导航雷达对海探测实测数据,对均值类CFAR检测器中最为经典的单元平均CFAR检测器进行性能分析与验证,为均值类CFAR检测器的使用提供参考。

基于导航雷达实测数据的CFAR检测算法分析

为提高导航雷达在复杂环境中的目标检测能力,研究了修正中值(MMD)检测器在导航雷达中的应用,并与经典非参量广义符号(GS)检测器和参量最小选择(SO)检测器的检测结果进行对比。仿真结果表明:GS检测器对海上单一目标有较好的检测性能,但是在多目标环境下的检测性能严重下降;SO检测器虽然对上述环境有较好的检测性能,但是由于杂波包络分布类型难以准确已知,杂波抑制能力较差;MMD检测器在多目标环境下有较好的检测性能和杂波抑制能力。

杂波图CFAR平面检测技术

本文提出了一种适合对海浪杂波进行恒虚警率（ＣＦＡＲ）处理和检测的新方法，它有效地改善了常规恒虚警率处理的性能。文中还给出了这种处理方法的硬件实现框图，并就检测性能作定量分析。

量化秩非参数CFAR检测器在杂波边缘中的性能分析

人们常用均匀背景、多目标和杂波边缘3种典型背景来衡量雷达目标检测器的性能,但在现有文献中缺乏量化秩(Rank Quantization,RQ)非参数检测器在杂波边缘中虚警概率的理论模型,缺乏RQ非参数检测器与经典的参量型检测器在杂波边缘中虚警控制能力的比较.本文给出了RQ检测器在杂波边缘中虚警概率的解析表达式,并比较了它与非相干积累CA(Cell Averaging),GO(Greatest Of),OS(Ordered Statistic)恒虚警方法在杂波边缘中的虚警控制能力.可以看出,采用高秩量化门限的RQ检测器的虚警控制能力要优于低秩量化门限的情况,在瑞利分布杂波边缘情况下,RQ检测器的虚警控制能力与非相干积累OS方法接近.但是当强杂波变为长拖尾分布的非高斯杂波时,非相干积累CA,GO和OS参量型检测方法的虚警概率产生了3个数量级以上的上升,且不能降回到原始设定的虚警概率.而RQ检测器显示出了非参量检测器的优势,即当杂波背景的分布类型发生变化后,它仍然可以保持虚警概率的恒定.

雷达恒虚警目标检测处理技术综述

恒虚警处理技术作为雷达自动检测系统中非常重要的一种目标自动检测方法而被广泛深入研究。首先介绍了几种高斯与非高斯背景下经典的恒虚警检测技术,分析不同应用背景的恒虚警检测器的选取;然后介绍了与背景分布无关的非参量恒虚警算法以及变换域恒虚警处理、多维信息联合、多传感器分布式检测、极化恒虚警等现代目标检测恒虚警处理技术;最后,对未来雷达恒虚警检测技术进行展望,为恒虚警技术的创新与应用提供参考方向。

基于恒虚警的高频地波雷达低速目标检测研究

海杂波背景下的高频地波雷达低速移动目标检测比较复杂,单独运用某种检测方法往往无法有效检测目标且导致很高的虚警概率。基于目标在距离多普勒谱图上的特征,提出了结合峰值检测技术、并同时在频域的多普勒向和距离向进行恒虚警检测的三级目标检测方案,进而利用不同海态等级下的模拟海杂波对该三级目标检测方案的性能进行仿真分析,仿真结果均符合理论上的整体虚警率分析并得到了较高的检测概率。最后该方法成功用于武汉大学的OSMAR高频地波雷达的目标实验数据,显示了较高的工程应用价值。

超视距雷达中的目标检测问题

工作在高频波段(3-30MHz)的超视距雷达能够探测和跟踪视距以外飞机、舰船等目标,它在民用和军事上均有重要的应用价值。但超视距雷达的目标信号会埋没在强海杂波中,使得目标信号的检测极为困难。本文先讨论了一阶和二阶Bragg海杂波特性,然后针对强海杂波中目标检测的特点,讨论了距离-频率维的目标恒虚警检测方案,并提出了一些有意义的建议。

强海杂波背景下的舰船目标检测

根据宽波束高频地波雷达用于探测海上舰船目标的要求,分析了目标的检测背景并对其中海杂波和噪声的统计特性进行了蒙特卡洛仿真,发现宽波束条件下海杂波和噪声具有类似威布尔分布的特性.利用硬目标在距离-多普勒二维平面上产生单尖峰的特点,提出了利用几种常见的恒虚警率检测并结合峰值检测,对实测数据进行二维独立双门限检测的方法.实验结果表明,几种常见的检测方法在给定虚警率为10-4的条件下检测概率均能达到80%以上,检测效果比基于相位的检测法有了很大的提高,能够较好地满足硬目标检测的要求.

基于模型相似度拟合的海杂波统计方法

本文提出一种基于模型相似度拟合的海杂波统计方法。首先根据合成孔径雷达(SAR)图像计算瑞利分布、对数正态分布、韦布尔分布、K分布、G0分布5种经典的海杂波分布的概率密度函数,然后根据模型间的相似度准则拟合得到新的海杂波分布模型。文章利用四景不同类型的真实SAR数据对算法的拟合性能进行了评价,结果显示利用该算法得到的拟合模型与真实SAR数据的平均Kullback-Leibler距离仅为0.015 84,远优于其他分布模型。基于该拟合模型的恒虚警率舰船检测算法对四景SAR数据的平均检测精度达到95.75%,在控制虚警和漏检方面均优于采用其他模型的同类方法。

海杂波环境下改进的中值矩阵检测方法

考虑到最大特征值具有较优的信号检测能力,将基于信息几何的矩阵恒虚警率检测方法与最大特征值相结合,提出了基于最大特征值的改进中值矩阵恒虚警率检测方法。利用矩阵流形上不同的几何测度估计杂波的中值矩阵;采用协方差矩阵的最大特征值作为检测统计量,将最大特征值与不同的中值矩阵估计值相结合得到6种改进的中值矩阵检测方法。通过复杂度分析和基于仿真数据和实测数据的仿真实验验证了改进算法的有效性。

海杂波中非参量恒虚警检测器性能分析

主要研究四种非参量恒虚警检测器在实测海杂波数据中对起伏目标的检测性能,给出了不同检测器的检测性能曲线并得到了有意义的结论。目前绝大多数雷达系统的恒虚警处理都是采用参量的方法,而非参量的方法由于其运算的复杂性导致其很难应用于实际的雷达系统。随着高速计算机在现代雷达系统中的应用,使得用非参量的方法实现雷达目标检测成为可能。文中采用X波段雷达实测海杂波数据作为背景杂波,雷达目标采用Swerling起伏目标模型。

在强海杂波背景下的潜望镜检测

分析了目标特性和海杂波特性 ,介绍了在强海杂波干扰背景下检测潜望镜的一种方法 ,着重叙述了三维滤波器——检测前跟踪的处理方法和抑制海杂波的原理 ,给出了仿真及试验结论。

利用逆正态得分函数修正秩的非参量检测器

提出了2种新型基于修正秩检验的非参量检测器:广义符号修正秩检测器和Mann-Whitney修正秩检测器。通过Monte-Carlo仿真分析了这2种检测器对起伏雷达目标的检测性能,并分别与4种经典的非参量检测器:广义符号检测器、Mann-Whitney检测器、修正秩方检测器和Savage检测器的检测性能进行了比较。广义符号修正秩和Mann-Whitney修正秩检测器是通过设计秩统计量的逆正态得分函数来获得检验统计量,通过Monte-Carlo仿真实验得出比修正前的非参量检测器有更好的检测性能。这2种新型修正秩检测器对积累分布函数连续且概率密度函数服从对称分布的数据具有恒虚警性能。

帧间积累抑制海杂波算法研究

复杂海杂波中的目标检测一直是一个探索性强、难度大的研究领域[1],在非相参对海雷达检测领域,单帧恒虚警、多帧的TBD技术均会带来较大的虚警,文章提出一种多帧数据相关性积累算法,利用海杂波的帧间非相关性进行海杂波抑制与目标检测,解决了快速目标帧间跨距离单元、方位单元的帧间数据相关积累问题。经实际采集数据验证,比单帧恒虚警检测有较好的处理效果。

修正秩非参量检测器在K分布海杂波中的应用

研究了广义符号修正秩检测器和M ann-W h itney修正秩检测器在K分布海杂波中对起伏雷达目标的检测性能,并分别与广义符号检测器和M ann-W h itney检测器的检测性能进行了比较。前两种修正秩检测器是通过设计秩统计量的逆正态得分函数来获得检验统计量,对积累分布函数连续且概率密度函数服从对称分布的数据具有恒虚警性能。

杂波背景下机载雷达信号参数的射频隐身优化

面对对方先进的无源探测系统,射频(radio frequency,RF)隐身是机载雷达抗干扰的一种重要手段。本文首先分析了杂波条件下机载雷达目标探测的RF隐身目标模型,然后分别针对地杂波与海杂波背景,以截获因子作为RF隐身性能评估指标,分析了基于脉冲对消滤波与恒虚警(constant false alarm rate,CFAR)检测技术的机载雷达RF隐身设计方法,并建立了相应的机载雷达信号参数RF隐身优化模型。仿真利用遗传算法对模型中的辐射功率、驻留时间与脉冲累积个数等机载雷达信号的关键参数进行求解,仿真结果表明,两种杂波背景下的信号参数优化模型均能有效地改善机载雷达的RF隐身性能。

基于累积量随机学习算法的高分辨率SAR图像舰船检测方法研究

基于SAR图像的舰船目标检测是海洋遥感应用的重要内容,恒虚警率(CFAR)是应用最为广泛的SAR图像舰船检测算法之一。由于CFAR算法的性能主要依赖于对海杂波概率密度的准确估计,本文提出一种基于累积量随机学习的海杂波概率密度估计方法,并采用两级CFAR级联的方法提高检测效率,通过对像素点聚类解决了高分辨率SAR图像舰船区域不连通的问题。实验结果表明,累积量随机学习算法能够更精确地估计海杂波概率密度,相比经典方法,本文提出的检测方法性能较好且检测效率较高。