老干部工作汇报

非相参积累的最佳加权检测器起伏目标的非相参检测第三讲主要内容§1非相参脉冲串的似然比检测NP准则：在允许一定虚警概率条件下，使漏警概率达到最小，或使检测概率达到最大。falPP常数最小优化函数（总错误函数）：001()elfadfaPPPPPH1H0观察空间的划分观察信号x(t)10()()()xtstnt如果输入为：则x(t)的概率分布密度函数为：(/)pxs()nt如果输入为：则x(t)的概率分布密度函数为：(/0)px则根据观测空间的划分，虚警概率为：(1)(/0)faHPpxdx检测概率为：(1)(/)dHPpxsdx则总错误概率为：(1)01[(/)(/0)]eHPpxspxdx0(/)(/0)0pxspx则划分到H1的点应该满足：0(/)(/0)0pxspx则划分到H0的点应该满足：即：00(/)()(/0)pxsxpx判为有信号判为无信号基于似然比的最佳检测系统似然比计算器门限判决器X(t)门限判决结果§1非相参脉冲串的似然比检测一、单次信号的似然比检测回波中频信号0000()()()()()()cos(())()cos(())Re[()]Re[()]snsnjtjtjtjtvtstntAtttNtttAteeNtee000()Re[()]Re[()]()cos(())jtjtvvtStenteVttt§1非相参脉冲串的似然比检测一、单次信号的似然比检测回波复包络信号)()()(~tjSetAtS)()()(~tjnetNtn)()()(~tjvetVtv}SijiieASnijiieNnvijiieVv离散化§1非相参脉冲串的似然比检测一、单次信号的似然比检测噪声cossiniiiiiIQininnnjnNjN2,0iiIQnn为（，）高斯分布，相互独立2221()(,)exp22iiiiIQNPnPnn§1非相参脉冲串的似然比检测:iv对于目标不存在2222exp21)0(iivvP22222222)Re(2exp212exp21)(iiiiiiiiSvSvSvSvP目标存在§1非相参脉冲串的似然比检测）（似然比：12)Re(2exp)0()()(22iiiiiiiSvSvPSvPv无有判决2)Re(2exp0022iiiSvS门限无有取对数得：2ln)Re(2201112iiiSSv§1非相参脉冲串的似然比检测(1)式可转变为另一形式，这是因，为随机相位，0~2均匀分布iSjiieASiS222)Re(2exp)(iSijiiiSieAvSv无有2exp)(21)(22202220iiiSSiSiVAIAdvviiiiiiivVSA§1非相参脉冲串的似然比检测二、脉冲串的似然比检测,1,2,,,SijiiSAeiN相互独立随机相位脉冲串11222200120221111()(/,,,)22()1exp2NNiSSSSSSNiSiNNiiiiivdddvAVAIV§1非相参脉冲串的似然比检测二、脉冲串的似然比检测无有有归入门限把21exp00120122NiiiNiiVAIA无有取对数：lnlnln00120NiiiVAI§1非相参脉冲串的似然比检测二、脉冲串的似然比检测iiiiuVaA,令无有则lnln)(ln1000NiiiuaI§1非相参脉冲串的似然比检测1、当较小时，22041)(lniiiiuauaI判决式变为：无有ln4ln41010122Niiiua为天线方向图四次方调制，所以为接收机平方律检波输出包络进行天线方向图四次方加权，达到最优性能。实际波束方向图3dB波束宽度信号幅度A受方向图双程调制A=G*G§1非相参脉冲串的似然比检测2、当1时，iiiiuauaI)(ln0为线性检波输出经天线二次方加权判决式变为：无有lnln001Niiiua§1非相参脉冲串的似然比检测3、实现：1ia1iaViV2V2iViiiuaiiiua220ln40ln§2双极点滤波器滤波器使输出信噪比最大信号回波X(t)匹配滤波器H(t)＝X*(-t)一、原理：该滤波器的脉冲响应时间函数近似为最佳加权§2双极点滤波器§2双极点滤波器差分方程Z变换双极点为：§2双极点滤波器取，且，Z1,Z2为一对共轭极点，其响应最接近天线四次方加权传递函数为：§2双极点滤波器由K1和K2得到：§2双极点滤波器H(Z)的反变换为滤波器的脉冲响应：§2双极点滤波器二、最佳K1，K2代0入K1，K2中由输出S/N最大，得K1和K2之最佳值§2双极点滤波器二、最佳K1，K2§2双极点滤波器搜索得(S/N)max时，=0.63，ndTr=2.2；令3dB波束内脉冲数为n，则：§2双极点滤波器nK1K2(S/N)o(S/N)opt51.2638210.4907184.784.99101.6293710.6978557.838.00151.7536190.7860289.609.70201.8157020.83451410.8611.01251.8530010.86527311.8311.98301.8776550.88627712.6212.771001.96287170.9637064117.8518.00表一、n，K1，K2，(S/N)o，(S/N)opt值§2双极点滤波器•这里(S/N)o与(S/N)opt仅差0.15dB，这是由于h(j)和有微小差异造成。•双极点滤波器可在模拟进行，省去A/D，但精确的K1、K2难实现。如用数字实现，K1、K2应为12位精度较好§2双极点滤波器三、角精度•过门限估计器测角法•最大值估计器：Amax为输出幅度最大值时之角度§3各种检测其性能比较类型检测性能角精度最佳（似然比）0dB(Cramer-Rao界)大滑窗多分层天线四次方加权0db大滑窗多分层矩形加权-0.5dB(1+0.15)双极点-0.3dB1.1二分层大滑窗(-1~-2)dB(2~2.5)二分层成组双门限检测器(-1.5~-2)dB天线步进角§4影响积累检测器性能的因素一、幅度分层数的影响A/D位数分层数量化损失12(1.5~2.5)dB240.5dB380.06dB4160.02dB当A/D位数大于4位后，损失很小§4影响积累检测器性能的因素一、幅度分层数的影响a为信噪比,为分层后信号中信息量与全部信息量之比；可见A/D4bits，损失极小。§4影响积累检测器性能的因素二、天线波束形状的影响天线方向图函数G()，高斯形，3dB夹角为0信号：§4影响积累检测器性能的因素三、目标起伏的影响1、起伏分类（一）SwerlingI型（scantoscan）§4影响积累检测器性能的因素三、目标起伏的影响1、起伏分类（二）SwerlingII型（pulsetopulse）§4影响积累检测器性能的因素三、目标起伏的影响1、起伏分类（三）SwerlingIII型（scantoscan）§4影响积累检测器性能的因素三、目标起伏的影响1、起伏分类（四）SwerlingIV型（pulsetopulse）§4影响积累检测器性能的因素2、对PD的影响非起伏单次检测概率•SwerlingI和III：慢起伏，波束内脉冲相关，PD计算相同；多次scan，而计算平均§4影响积累检测器性能的因素2、对PD的影响非起伏单次检测概率•SwerlingII和IV：快起伏，单次检测的平均检测概率：§4影响积累检测器性能的因素结论：1)S/N高时，I,III比II,IV差4dB2)起伏比非起伏差2~8dB信噪比§5起伏目标的非相参检测一、引言•目标分类非起伏—信号回波包络S=const.，噪声为Random起伏—信号回波包络S和N均为Random•起伏原因RCS起伏：视角变1°，RCS变化10dB；机头、机尾差30~40dB.RCS随机S随机FAS随机目标RCS变化§5起伏目标的非相参检测一、引言•起伏损失：达相同性能，起伏比非起伏所需增加的信噪比，Lf例：•注：此处不考虑天线方向图调制§5起伏目标的非相参检测二、目标起伏类型Swerling四种起伏模型慢快指数模型III²模型IIIIVP0为输入信号噪声功率比无起伏Swerling0型——理想模型§5起伏目标的非相参检测三、起伏目标条件下非相参积累器的检测性能模型采用直接相加的线性积累器§5起伏目标的非相参检测1、Swerling0型（不起伏）•v的分布§5起伏目标的非相参检测1、Serling0型•v的分布§5起伏目标的非相参检测§5起伏目标的非相参检测v的特征函数v(t)为§5起伏目标的非相参检测v的特征函数v(t)为代入v的表达式如果是非独立的随机变量，这里应该是什么？§5起伏目标的非相参检测v的特征函数v(t)为§5起伏目标的非相参检测vN的分布§5起伏目标的非相参检测2、当起伏时P起伏x起伏（相同）SwerlingI型：同一扫描(波束内),N个信号非起伏,VN(t)满足(3-1)式。扫描间起伏，则计算特征函数的平均值：§5起伏目标的非相参检测2、当起伏时P起伏x起伏（相同）•SwerlingI型：则v的概率密度函数为：不完全Gamma函数§5起伏目标的非相参检测§5起伏目标的非相参检测SwerlingI型目标的检测概率和信噪比、非相参积累脉冲数N的关系，Pf=10-6。§5起伏目标的非相参检测SwerlingII型（快起伏）单脉冲检波输出的平均特征函数波束内N个脉冲的特征函数单次检测的特征函数§5起伏目标的非相参检测•SwerlingII型（快起伏）反变换得：§5起伏目标的非相参检测•SwerlingIII型（慢起伏）扫描间平均特征函数：§5起伏目标的非相参检测•SwerlingIV型（快起伏）脉冲间平均特征函数：§5起伏目标的非相参检测•SwerlingIV型§5起伏目标的非相参检测§5起伏目标的非相参检测§5起伏目标的非相参检测1、对单次检测性能pd0.3起伏性能恶化pd0.3起伏性能更好2、Lf与PF关系不大，当PF=10-2～10-14时，Lf值不超过2dB四、某些结论§5起伏目标的非相参检测3、各种起伏的比较•PD0.3时，I,III损失比II,IV大；•PD0.3时，III比I好，IV比II好•PD0.3时，情况反之n=10,Pf=10-8§5起伏目标的非相参检测•随N的增加，快起伏性能上升，当N100后，快起伏与0型几乎相同。§5起伏目标的非相参检测积累后，快起伏比慢起伏好的原因§5起伏目标的非相参检测积累后，快起伏比慢起伏好的原因•起伏回波等效于非起伏目标加有色噪声•积累器相当于低通滤波器（虚线）•慢起伏噪声部分频谱为低频分量，不能被积累消除•快起伏噪声部分频谱多为高频分量，积累可消除大部分•因此，将回波从慢起伏快起伏（如捷变频），可改善检测性能§5起伏目标的非相参检测五、起伏目标的双门限检测（一）PD1、Swerling0型§5起伏目标的非相参检测五、起伏目标的双门限检测（一）PD2、SwerlingI型§5起伏目标的非相参检测五、起伏目标的双门限检测（一）PD3、SwerlingII型*同样可得SwerlingIII,IV型的PD。§5起伏目标的非相参检测五、起伏目标的双门限检测（二