基于多核DSP芯片的CFAR实现文献综述

 2022-11-13 11:11

文 献 综 述

一、课题背景

二次世界大战后,特别是近二十年来雷达技术有了迅速的发展,它己广泛用于预警、搜索、警戒、侦察、防空、指挥、控制、制导、火控等系统。这些技术成果同时也在民用雷达方面发挥日益增长的作用。鉴于雷达在军事和民用中所起的重要作用,各国纷纷投入大量的人力物力,借助现代电子科技的不断进步来发展自己的雷达技术,使雷达技术和理论得到迅猛发展。

雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置的,它是基于军事目的设计生产的,即要通过其工作实现对军事目标,例如空中的飞机、导弹、海面舰艇的探测,从而对上述目标进行定位或跟踪。目标周围通常存在着各种干扰背景,这些干扰包括接收机内部热噪声、地物、雨雪、海浪等杂波干扰和电子对抗措施(ECM)、人工有源和无源干扰以及与有用目标混杂在一起的邻近干扰目标和它的旁瓣。因此可以看出,雷达接收信号包括三个组成部分:(1)有用的雷达目标回波;(2)由于电干扰和雷达设备本身等形成的噪声;(3)地面,海面以及空中的云雨,干扰箔条等背景形成的杂波。可见杂波是雷达信号检测和处理的固有环境,在杂波背景下进行信号处理是雷达的基本任务之一。雷达信号恒虚警(CFAR,constant false alarm rate)检测的目的就是杂波背景中区分出有用的目标回波。

早期的雷达系统是把所有得到的视频信息直接送到显示器,将杂波和噪声以及目标回波的幅度变化同时显示出来,对目标的检测能力由操作手对显示器的监视决定。现代雷达系统已经能够完成自动检测和跟踪。在不考虑人的干预的情况下,把统计决策理论应用到目标检测问题中便形成了雷达自动检测理论。在雷达自动检测系统中需要提供一个检测阈值,再根据判决准则做出目标是否存在的判决。

在非平稳杂波中,对于固定阈值检测,如果杂波平均功率水平增加几分贝,虚警概率将急剧增加,以至于显示器画面饱和或数据处理设备过载。这时即使信噪比很大,也不能做出正确的判决。因此在强干扰中提取信号,不仅要求有一定的信噪比,而且要求检测器具有恒虚警性能。

因此,雷达自动检测中的恒虚警问题是每个雷达系统研究和设计人员不可回避的重要问题之一。

二、国内外研究现状

恒虚警处理技术是在雷达自动检测系统中给检测策略提供检测阈值并且使杂波和干扰对系统的虚警概率影响最小化的信号处理算法。Nitzberg将雷达自动检测按照检测阂值的形成方法归纳为:(1)固定阈值;(2)根据外部干扰的平均幅度形成的阈值;(3)在获得了干扰统计分布的部分先验信息基础上形成的阈值;(4)在没有干扰统计分布的先验信息时,为分布自由的统计假设检验所形成的闽值。第一种情况就是固定阈值检测。第二种和第三种情况是自适应阈值的CFAR检测。第四种情况是非参量CFAR检测。

在确知恒定的白色高斯噪声中,对(最优)固定阈值检测的研究在过去的几十年里已经得到了大量和非常有价值的结果。而对恒虚警的研究只是在近三十年才发展起来的,现在,恒虚警研究已经出现了多个研究方向。根据模拟杂波背景所使用的杂波分布模型分为:瑞利分布、韦布尔分布、对数正态分布、K分布和莱斯分布模型中的CFAR研究;按照数据处理方式分为:参量和非参量CFAR技术;按处理所在的数域分为:时域和频域CFAR研究方法;根据数据的形式分为:标量和向量CFAR技术;根据信号的相关程度分为:相关和不相关信号以及部分相关信号的CFAR方法。此外,还可分为单参数和多参数CFAR技术,单传感器和多传感器分布式CFAR技术,以及其它的一些研究方法。

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