雷达恒虚警率技术的实用分析
雷达信号的恒虚警率检测
雷达信号的恒虚警率检测
张鹏洲;龙腾
【期刊名称】《测试技术学报》
【年(卷),期】1997(011)003
【摘要】雷达信号的恒虚警率检测是雷达信号处理的重要组成部分。
本文首先论述了雷达信号恒虚警率检测的设计原理，分析了评价其性能的准则，在此基础上介绍了恒虚警率技术在雷达信号处理中的发展和应用。
最后概述了恒虚警率技术的研究动态。
【总页数】6页(P7-12)
【作者】张鹏洲;龙腾
【作者单位】北京理工大学;北京理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.523
【相关文献】
1.雷达信号恒虚警率处理方法分析 [J], 赵立志;张富强
2.双门限检测在宽带雷达恒虚警率检测中的应用 [J], 徐晖;郭启俊;刘宏伟
3.机场跑道异物监测雷达的杂波图恒虚警率检测 [J], 吴静;王洪;汪学刚
4.一种双参数雷达恒虚警率检测算法 [J], 杨安东;刘艳苹;林鹏
5.雷达恒虚警率检测算法综述 [J], 邹成晓;张海霞;程玉堃
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雷达原理笔记之恒虚警概率检测
雷达原理笔记——恒虚警概率检测H1恒虚警概率检测技术是雷达设计过程中经常涉及到的问题。
由于噪声的存在，雷达在探测目标时不可避免地会出现虚警情况。
而这种虚警概率的高低则是反应雷达探测性能的重要指标。
“恒虚警检测”顾名思义就是在保证虚警概率一定的情况下，尽可能高的提高发现概率。
上图是，雷达设计过程经常用到的一个概率分布图。
一般来说，噪声都是服从0均值的高斯分布，其包络服从瑞利分布。
目标和噪声的包络服从莱斯分布（Rice分布）或者广义瑞利分布。
横坐标是对噪声电平归一化的回波信号电平（目标和噪声的包络电压）。
图中与纵坐标平行的虚线是雷达接收机的信号检测门限值，高于门限电平接收机认为接收到的是目标信号，判为有目标存在。
因此在图中可以直观看到，在虚线右边，信号和噪声的包络电压概率分布曲线和横坐标轴所围成的面积是对应的发现概率；而在虚线右边，噪声的包络电压概率分布曲线和横坐标轴所围成的面积是对应的虚警概率。
因此，提高检测门限，发现概率P d减小；降低检测门限，虚警概率P fa 增大。
因此，在实际设计过程中，需要根据具体使用情景权衡考虑。
需要注意的是：1. 噪声电平的包络的概率密度曲线是对噪声电平归一化后的，对所有的雷达设计均适用。
2. 图像的横坐标不是实际的雷达接收机检测信号所设置的信号电平。
而是在确定虚警概率和检测信噪比门限U R/σ后，再根据雷达实际的噪声电平得到信号检测对应的实际信号电平门限。
设信噪比检测门限实际雷达的噪声电平则信号电平门限值为：实际设计中雷达接收机的噪声基底不同，造成不同的原因主要有：1. 接收机带宽不同2. 接收机内部噪声温度不同易混淆点：提高雷达的检测门限，不影响接收机前端的噪声系数。
（这两个是毫不相关的概念）。
利用单元平均恒虚警检测器检测雷达信号
利用单元平均恒虚警检测器检测雷达信号摘要：恒虚警方法就是采用自适应门限代替固定门限，而且此自适应门限能随着被检测点的背景噪声、杂波和干扰的大小自适应地调整。
在杂波背景下，由于信号是非同态的，有时还是时变的，所以采用单元平均恒虚警检测器检测雷达信号。
关键字：雷达信号检测恒虚警概率检测概率0 引言在现代雷达信号处理中，为了提高雷达的性能，首先需要提高检测器输入端的信噪比及信干比，其措施是降低接收机的噪声系数，采用各种抑制杂波和抗干扰的措施等。
但是即使采用了上述方法，检测器输入端还会有噪声、杂波和干扰的剩余分量。
由于接收机内部噪声电平因模拟器件的影响而缓慢时变，杂波和干扰剩余也是时变的，且在空间非均匀分布，所以仍需要采用各种恒虚警方法来保证雷达信号检测具有恒虚警特性。
杂波在空间的分布是非同态的，有些还是时变的，不同区间的杂波强度也有大的区别。
因而杂波背景下的恒虚警检测器与噪声背景下的恒虚警检测器有着明显的差别，其杂波的平均值只能通过被检测点的邻近单元计算得到。
所以采用单元平均恒虚警检测器。
1 恒虚警检测的概述目前常用的雷达信号的恒虚警处理分为两大类，即噪声环境的恒虚警处理和杂波环境的恒虚警处理。
噪声环境的恒虚警处理适用于热噪声环境。
杂波环境的恒虚警处理既适用于热噪声环境，也适用于杂波干扰环境。
由于杂波环境的恒虚警处理存在恒虚警损失，所以目前的雷达信号恒虚警处理一般都有两种处理方式，根据干扰性质自动转换。
横虚警率处理器主要有两个性能指标：（1）恒虚警率性能，表明了恒虚警率处理器在相应的环境中实际所能达到的恒虚警率情况；（2）恒虚警率损失，雷达信号经过恒虚警率处理后，为了达到原信号的检测能力所需的信噪比的增加量。
2 单元平均恒虚警检测器的原理将输入信号i x 送到由()21L +个延迟单元构成的延迟线上，检测单元D 的两侧各L 个单元为参考单元。
将所有参考单元中的x 值求和后再除以2L 就可以得到被检测单元处杂波背景的均值估计ˆμ。
雷达恒虚警研究1.
雷达恒虚警研究摘要：本文对雷达CFAR处理方法进行了综述 ,讨论了CFAR检测方法的方向:参量和非参量的 CFAR方法。
明确了空域 CFAR 处理的概念，并着重讨论了空域 CFAR 处理研究中 ML类、OS 类和自适应 CFAR 算法。
也简单介绍了时域CFAR处理和非参量CFAR处理的方法。
并且提到了分布式CFAR检测 ,阵列信号 CFAR处理 ,极化 CFAR处理等极具潜力的研究方向。
最后针对几种典型的恒虚警检测算法的性能、优缺点进行了讨论。
关键字：参量和非参量CFAR 空域CFAR 时域CFAR ML-CFAR OS-CFAR 自适应CFAR 性能分析Title：Method and Principle of Radar signal CFARAbstract：This paper reviews on the radar CFAR processing method, the direction of CFAR method for detection: parametric and non-parametric CFAR method. Make a clear concept of the spatial CFAR processing. And discusses the class ML, class OS and adaptive CFAR algorithm of the spatial CFAR. Also simply introduced the time domain CFAR processing method and non-parameteric CFAR processing. And mentioned the distributed CFAR detection, array signal processing of CFAR, research direction of polarization CFAR processing potential. Finally, the performance and advantages and disadvantages of several typical CFAR detection algorithm are discussed.Keywords：parametric and non-parametric CFAR spatial CFAR time domain CFAR ML-CFAR OS-CFAR adaptive CFAR performance analysis目次1 引言 (1)2 恒虚警处理方法的分类 (2)3 均值类（ML）CFAR处理 (3)3.1 单元平均（CA-CFAR）检测算法 (3)3.2 最大选择（GO-CFRA）检测算法 (4)3.3 最小选择（SO-CFAR）检测算法 (5)4 有序统计量（OS-CFAR）处理 (6)4.1 顺序统计量检测算法 (6)4.2 删除均值（CMLD-CFAR）有序统计量算法 (6)4.3 削减平均（TM-CFAR）有序统计量算法 (7)4.4 其他有序统计量算法 (7)5 自适应CFRA处理 (8)6 时域CFAR处理——杂波图CFAR检测 (9)7 非参量CFAR处理 (10)7.1 符号检测器 (10)7.2 Wilcox on检测器 (10)8 其他CFAR处理的研究 (11)8.1 频域 CFAR检测 (11)8.2 分布式 CFAR检测 (11)8.3 阵列信号CFAR检测 (11)8.4 极化CFAR检测 (11)8.5 多分层CFAR处理 (12)9 对均值类及有序统计量类算法的性能分析 (13)9.1 均匀杂波背景下的检测性能 (13)9.2 五种恒虚警方法的ADT (13)9.3 强干扰目标下的检测性能 (14)9.4 均值类（ML）的优缺点 (14)9.5 有序统计量类（OS）的优缺点 (15)结论 (16)致谢 (17)参考文献 (18)1 引言雷达是军事和民用领域主要的目标探测工具，它的主要目的是在各种干扰存在的杂波背景下检测出有用目标。
一种双通道雷达恒虚警率处理方法
瓣进 入时 ， 它们 往 往 与主瓣 进入 的 目标 信号 混淆 ， 形 成假 目标 或虚 警 。采 用超低 副瓣 天线 来 降低 雷达 对
位于 天线 主瓣 以外 信 号 的敏 感性 是一 条 最有 效 的抗
２ 双通道检测的原理及数 学模 型
２ １ 双通 道检 测 的原理源自 ．脉 冲干扰 和分 立强 杂 波 的方 法 ， 但是 实 现成本 太 高 ， 并且要 以主瓣 的展 宽 为 代 价 。在 许 多 情况 下 ， 用 采
个三元检测的数学模型 ， 推导 出线性检波下双通道 Ｃ Ａ Ｆ Ｒ检 测器的虚警概率表 达式。结合公式利用 Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ仿真， 定量分析 了影响虚警概率的因素， 并将其与单通道情况进行 了比较 ， 出双通道的虚 得 警概 率是 归 一化 门限与 消 隐门限 的 函数 的 结论 。
关键词 ： 雷达信 号检 测 ； 通道 雷达 ； 双 恒虚 警 率检 测 ； 消隐 门限 ； 警概 率 虚
第４ ８卷 第 １ 期 ２ ２０ ０ ８年 １ ２月
国讥 技
Ｔｅｅ ｏ ｌ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｉｎ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｃ ｔｏ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ２ １４ ．１
Ｄｅ ． ００ ｅ２ ８
文章编 号 ：０ １ ９ Ｘ（ ０ ８ １ ０ ６ ０ ｉ０ —８ ３ ２ ０ ）２— ０ ３— ４
中图 分类 号 ：Ｎ ０ Ｔ ８２ 文 献标识 码 ： Ａ
Ａ ａ — ｃ ａ ｎ ｌＲａ ａ Ｄｕ ｌ — ｈ ｎ ｅ ｄ ｒ ＣＦＡＲ ｔ ｃ ｉ ｎ Ｍ ｅ ｈｏ Ｄｅ ｅ ｔｏ ｔ ｄ
Ｓ ＨＥＮ ，ＴＯＮＧ Ｄｉ 一ｎ ｎ ｉｇ，ＧＵＯ ｉ—ｄ ｏ Ｙ ｕ
（ ｈ ｓｉ ｎｔｕ ， ｉ Ｆ ｒｅＥ ｇｎ ｅｉ ｎｖｒ ｔ，Ｓｎ ｕ ｎＳ ａｘ ， ８ ０， ｈｎ ） Ｔ ｅＭｉ ｌ Ｉｓ ｔｔ Ａ ｒ ｏｃ ｎ ｉｅｒ ｇＵ ｉｅ ｉ ｓｅ ｉｅ ｎ ｓ ｙ ａｙ ａ ｈ ｎ ｉ ７ ３ ０ Ｃ ｉａ １
雷达信号处理恒虚警算法
雷达信号处理恒虚警算法
雷达信号处理中的恒虚警算法是一种用于抑制卫星雷达系统中出现的虚假报警的方法。
在雷达系统中，由于一些干扰或者系统误差的影响，可能会导致虚假目标信号的出现，这对系统的可靠性和实用性都会造成一定的影响。
恒虚警算法通过对观测数据进行统计分析和处理，能够有效地抑制虚假目标信号，并提高系统的抗干扰能力。
该算法的主要步骤如下：
1. 数据采集：首先，系统需要对信号进行采集，获取雷达接收到的实际数据。
2. 数据预处理：对采集到的数据进行预处理，包括信号滤波、去噪等操作，以消除干扰和噪声的影响。
3. 特征提取：通过对预处理后的数据进行分析和处理，提取出信号的特征信息，例如目标的速度、距离、强度等。
4. 虚警检测：基于特征提取的结果，设计一定的判决机制或者阈值判断方法，用于检测信号中是否存在虚假目标。
5. 抑制虚警：如果检测到了虚假目标信号，系统需要进行相应的抑制处理，可以是通过滤波、差分处理等方法。
6. 目标跟踪：如果虚警检测没有触发，系统可以进行目标的跟踪，并根据目标的轨迹进行进一步的分析和处理。
通过恒虚警算法的应用，可以提高雷达系统的工作效果，减少系统误报警的概率，提高系统的可靠性和实用性。
该算法在雷达信号处理领域有着广泛的应用。
基于实际采集海杂波数据的雷达恒虚警检测方法分析
ｏｎ ｒｅａｌ ｓｅａ ｃｌｕｔｔｅｒ ｄａｔａ
Ｗ ＡＮＧ Ｙｕ—ｙａｎｇ ，Ｗ ＥＩ Ｍｉｎｇ—ｚｈｕ ，ＸＵ Ｘｉｕ—ｆｅｎｇ
（１．Ｎｏ．３８ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｈｅｆｅｉ ２３００８８； ２．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１ １８１６）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ－ｔｏ—ｐｕｌｓｅ ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ａｇｉｌｉｔｙ ｏｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅａ ｃｌｕｔｔｅｒｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ＣＦＡＲ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ａｎａ— ｌｙｚｅｄ ｉｎ ｆｏｕｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｅａ ｃｌｕｔｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ＣＦＡＲ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｅａ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｎ—ｃｏｈｅｒｅｎｔ ａｃｃｕ— ｍｕｌａｔｉｏｎ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＣＯＡ—ＣＦＡＲ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ａｄｖｉｃｅ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ． Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅａ ｃｌｕｔｔｅｒ；ＣＦＡＲ ；ｐｕｌｓｅ—ｔｏ－ｐｕｌｓｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｇｉｌｉｔｙ；ｎｏｎ—ｃｏｈｅｒｅｎｔ ａｃｃｕｍ ｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｈｅｒ－ ｅｎｔ ａＣＣＵｍ ｕｌａｔｉ０ｎ
一种毫米波防撞雷达频域恒虚警处理新方法
Ｂ
域 已有 部分 成果 ， 后成 功 研 制 了 多种 频 率 的 Ｆ ． 先 Ｍ Ｃ 汽 车防撞 雷达 系统 Ｊ Ｗ 。在 毫米 波 汽车 防撞 雷 达 信号 处 理领域 ， 有 固定 的方 法 可 循 。 目前 常 用 的 没 方 法 是 对 原 始 信 号 进 行 平 均 、 波 及 频 谱 分 析 滤 等 Ｊ 。在 实 际使 用 中 ， 于 道 路 环 境 的千 变 万 化 ， 由 信号往 往会 淹没 在 噪声 中。在 信 号检 测 时 ， 免 出 难
现虚 警现 象 。针对 这个 问题 ， 文 提 出 一 种基 于 本
有 序统计 量 的频 域 恒 虚 警 检 测 （ ＳＣ Ａ 和杂 波 Ｏ —Ｆ Ｒ）
对 消 的方 法 。该 方 法 可 以 对 目标 进 行 比较 准确 的
图 １ Ｆ Ｗ 原 理 不 意 图 ＭＣ
图 １中， 为调制信号的中心频率 ， Ｂ为调制带
门 限因子 。
况下较为准确地计算 出 目标 信号在正负调 频段 的 频率。
本文 假设 车载 雷达 工 作 的杂 波 环境 （ 收机 热 接 噪声 、 大气 噪声 、 雨 杂波 等 ） 从 高 斯 分 布 ， 云 服 即其 包 络服 从瑞 利 分 布 。 时域 Ｏ Ｆ Ｒ检 测 器 首 先 对 ＳＣ Ａ 参 考单 元采 样值 作排 序处理 ， 取 Ｚ＝ （ 选 ）作为 总
第１ ２卷
第２期 ｌ
２ １ ７月 ０２年
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ． ２ Ｎｏ ２ Ｊ １ ０ ２ １１ ．１ ｕ ．２ １
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Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ
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பைடு நூலகம்
量型 恒虚 警率 检 测器 ，须 考虑 三 种环 境 因数 杂 波类 型 、雷达 杂 波 幅 度的 统 计特 性 、 杂波 的均 匀性 。 出现 在杂 波边 缘剧 烈 的幅 度 变化 、多 目标 干扰 估 计 出的 门限偏 高 ，造 成 多个 目标 互相 “ 掩 盖 ” 。其 中杂波 类 型是 最 主要 的 因素 ，如果 实 际杂 波类 型 与恒 虚警 率 检测 器杂 波模 型 不 匹配 ，将会 引起 较 大的恒 虚警 损失 。 ２ ． １慢 门 限恒 虚警 率检 测 器 本系统 正 常通 道采 用 的慢 门 限恒 虚 警率 检 测 器 ，是 针 对 窄带接 收机 噪 声 的。 窄带噪 声是 各态 历经 的平 稳随 机过 程 ，包 络 的概 率 密度 函数 为瑞利 分 布 ，即满 足 ：
Ｘｉ ｅ Ｔｉ ｎ ｇ ｂ ｏ
摘
要
针对 某三 坐标雷达部 队使 用的实际情况 ，从理 论上仔细 分析 其信号处理 系统 采用的若干恒虚 警率技术 ，在肯 定其恒虚 警率 效果的基础上 ，
探 讨其存在 的问题 ，进而预测 恒虚 警率 技术的
前景方向。 关键 词 匹配杂波模型 ；单／ 双 参量估值 ；智能应 用
ｅ ｓ ｔ ｉ ｍ ａ ｔ ｅ ； ａ ｐ ｔ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
一
其 中ｙ 为 检 测 门 限 。瑞 利 分 布 的 均 值
１问题的提出
某 三坐 标 警戒 引导 目标 雷达 ，信号 处理 模 式 为 ：正常 通道 采 用 “ 慢 门 限恒 虚警 ” 、 相参通道采用 “ 时 变 权双 凹 口的 ７ 阶 ＭＴ Ｉ 滤 波 器 ”＋ “ 快 门限恒 虚 警 ”支 路 、 “ 杂 波 图 估 值双 参 量恒 虚 警” 支路 合成 。在 海拔 １ ０ ０ ０ 米 左右 的 高 山上服 役部 队 ，春秋 季节 晴 朗天 气 ，白天 画面 干净 满足 虚警 概率 下 的发 现概 率 ；晚 上 到次 日凌 晨 ，空 气 中相 对 湿度 较大 时 ， 当 山脉 的水 蒸 气 （ 暂且 认 为 是 ａ ｎ ｇ ｅ ｌ 杂 波 ）出现 时 ，正 常通 道 、相参 通道 合成 后处 理 的 画面 虚警 很大 ，甚 至发 现 不 了 目标 ；只 选 相 参 通 道 ，加 上 自适 应 图后 ， 由于ａ ｎ ｇ ｅ ｌ 杂 波 帧间相 关性 差 ，画面改 善 不大 ，增加 自 适 应 图固 定门 限 ，满足 虚警 概率 ，但 发现 概 率 损失 大 ，航 迹 点不连 续 。 雷 达 回波 先 经过滤 波 器 ，再 送 入恒 虚警 率 处理 器 。雷 达不 同环 境 回波 的特性 和 滤波 方式 决 定 了杂 波的特 性 也决 定 了恒 虚警率 方 式。 该 雷达 信 号处 理采 用 了以 下几 种恒 虚警 率 处理 技 术 ：窄带 接收 机噪 声环 境 下的 “ 慢 门限恒 虚 警率 处理 ” ， 杂波 环境 下 的 “ 快 门 限恒 虚警 率处 理 ” ，结 合 杂波 图的 双参 量估 值 “ 超 杂波 检 测 ”、 “ 快慢 自适 应 图” 等 。 均 属参 量 型恒 虚警 率检 测 器。 可 见这 一 系列 的恒 虚警 率技 术在 发挥 作 用 的 同时 ，也 存在 局 限性 ，下 面就 从恒 虚警 率 检测 器 原理 出发 ，分 析上 述现 象 。
：
。 … ｆ ｖ １ ： 。 ｆ ｌ 一 ］
幅 度 ，虚警 概率
２／ ，其 中ｙ 为 归一化 包络
ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ．ｉ ｔ ｍ ｏ ｒ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｏ ｆ
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雷达恒虚警率技术的实用分析
谢庭波
中 国 电 子科 技 集 团 电子 第三 十 八 研 究所 ，安 徽 合 肥 ２ ３ ０ ０ ３ Ｉ
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