非均匀杂波背景下雷达恒虚警检测技术研究

摘要

雷达信号的恒虚警率(Constant False Alarm Rate，CFAR)处理技术是现代雷达信号处理的重要研究内容之一，在雷达目标自动检测中占有不可或缺的重要地位。CFAR处理技术的理论研究虽然已取得丰硕成果但现有的经典恒虚警检测算法一般难以在不同环境中得到了性能的平衡，而大多恒虚警检测器都面对在非均匀杂波环境下的杂波边缘和多干扰目标环境中检测性能下降的问题。本文在分析了几种典型杂波模型的基础上，针对非均匀杂波背景下的雷达恒虚警检测技术进行了研究。
　　本研究主要内容包括：⑴在讨论了瑞利分布、对数正态分布及韦布尔分布等经典杂波分布模型的基础上，以韦布尔分布杂波为例，采用零记忆非线性变换(ZMNL)方法进行了非相干及相关杂波模拟仿真，为后续研究工作奠定基础。⑵分析了传统的均值(ML，Mean Level)类和有序统计量(OS，Order Statistics)类的CFAR检测器，仿真比较了其在均匀杂波背景、多干扰目标杂波背景及存在杂波边缘背景下的性能，为后续CFAR检测器的设计讨论提供了性能评估依据。⑶针对存在杂波边缘的非均匀杂波背景下，仿真分析了MLC-CFAR、VI-CFAR等CFAR检测算法，针对VI-CFAR在杂波边缘漏警概率增大和在多干扰目标环境检测性能下降的缺点，提出了一种多策略CFAR检测器(ACSVI-CFAR)。仿真分析表明ACSVI-CFAR检测器既改善了VI-CFAR在均匀背景的恒虚警损失及杂波边缘环境下的虚警概率控制能力，同时具有S-CFAR检测器在多干扰目标背景下的优异性能。⑷针对未知数目的多干扰目标杂波背景环境，在研究了排序数据方差(ODV)删除算法的基础上，仿真分析了基于排序数据方差的自适应删除最大似然恒虚警(ACMLH-CFAR)检测器，针对ACMLH-CFAR检测器在杂波边缘背景检测性能的不足，采用VI-CFAR算法的均值比对其进行改进，仿真结果表明，改进后的ACMLH-CFAR在杂波边缘性能得到了改善。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外的研究发展及动态

1．3 论文的主要工作及章节安排

2 雷达杂波信号模型与分析

2．1 雷达杂波幅度模型

2．1．1 Rayleigh分布

2．1．2 Lognormal分布

2．1．3 Weibull分布

2．2 雷达杂波功率谱模型

2．2．1 高斯模型

2．2．2 全极点模型

2．2．3 指数模型

2．3 weibull分布杂波模拟与仿真方法

2．3．1 ZMNL方法

2．3．2 线性滤波器的设计

2．3．3 非相干相关Weibull分布杂波建模

2．3．4 相干相关Weibull分布杂波建模与仿真

2．3．5 Weibull分布杂波的最优线性无偏估计准则参数估计方法

2．4 本章小结

3 恒虚警检测技术基础

3．1 恒虚警检测技术的基本知识

3．1．1 Neyman-Pearson最优检测

3．1．2 恒虚警检测器的基本原理

3．1．3 恒虚警性能与损失

3．1．4 杂波边缘效应与目标遮蔽效应

3．1．5 Monte Carlo方法

3．2 几种经典CFAR检测方法

3．2．1 ML类CFAR检测器

3．2．2 有序OS-CFAR检测算法

3．3 几种传统横虚警检测器的性能比较

3．3．1 CFAR检测器在均匀背景中的性能

3．3．2 CFAR检测器在杂波边缘背景中的性能

3．3．3 CFAR检测器在多干扰目标背景中的性能

3．3．4 CFAR检测算法的对比总结

3．4 本章小结

4 杂波边缘处理算法研究

4．1 MLC-CFAR检测器

4．2 VI-CFAR检测器

4．2．1 VI-CFAR检测原理

4．2．2 VI-CFAR仿真结果分析

4．3 ACSVI-CFAR检测器

4．3．1 S-CFAR检测器原理

4．3．2 AC-CFAR检测器原理

4．3．3 ACSVI-CFAR检测器

4．4 本章小结

5 多干扰目标杂波背景ACMLH-CFAR处理算法研究

5．1 基于排序数据方差(ODV)的删除算法

5．1．1 ODV统计量

5．1．2 ODV删除法则

5．1．3 ODV算法检测门限的选取原则

5．2 针对Weibull杂波背景的ACMLH-CFAR检测器模型

5．3 Weibull杂波背景下ACMLH-CFAR检测器

5．3．1 ODV删除算法门限计算

5．3．2 Weibull杂波背景的参数估计

5．3．3 ACMLH-CFAR检测器性能分析

5．4 本章小结

6 总结

致谢

参考文献

攻读硕士期间的研究成果和参与的科研项目