非参数CFAR检测理论及应用

由于成像、高分辨等新体制雷达的采用，在非高斯、非均匀背景中对目标进行检测的场合越来越多。当背景杂波的分布与假定的分布类型失配时，参量型CFAR检测器的检测性能会退化，非参数检测器就会显示出优势。非参数检测理论的研究历史悠久，但相对Rohling教授提出的衡量检测器性能的三种典型模型（均匀背景、多目标和杂波边缘）下的理论分析不充分、不完整或是欠缺的。本课题拟基于有序统计量理论、重要采样技术和广义极值理论研究非参数检测器在高斯和非高斯分布时均匀背景、多目标和杂波边缘三种背景中的性能，得出其理论模型和闭式解；提出对非均匀背景具有鲁棒性的改进的非参数检测方案，检验非参数检测器与典型参量型CFAR检测算法在多目标和杂波边缘环境中的性能差别；探究非参数检测方法对SAR图像中目标检测的应用。通过这几方面的研究，力求在非参数检测理论和应用上争取突破。

由于成像、高分辨等新体制雷达的采用，在非高斯、非均匀背景中对目标进行检测的场合越来越多。当背景杂波的分布与假定的分布类型失配时，参量型CFAR检测器的检测性能会退化，非参数检测器就会显示出优势。非参数检测理论的研究历史悠久，但相对Rohling教授提出的衡量检测器性能的三种典型模型（均匀背景、多目标和杂波边缘）下的理论分析不充分、不完整或是欠缺的。针对非参数检测器在多目标和杂波边缘背景中理论分析和改进工作的不足，本课题基于有序统计量理论建立了典型的非参数检测器――秩和（RS）检测器和量化秩（RQ）检测器在高斯分布中均匀背景、多目标和杂波边缘三种情况下的数学模型，得出了检测概率和虚警概率的闭式解。建立了典型的非参数检测器――秩和（RS）检测器和（RQ）量化秩检测器在韦布尔分布中均匀背景、多目标和杂波边缘三种情况下的数学模型，得出了检测概率和虚警概率的闭式解，并对其性能进行了分析。为改善传统非参数检测器在非均匀背景中的性能，基于均值比提出了修正的秩和（MRS）检测器和修正的量化秩（MRQ）检测器，并建立了它们在韦布尔分布中均匀背景、多目标和杂波边缘三种情况下的数学模型，并对其性能进行了分析。分析结论表明，修正的秩和（MRS）检测器和修正的量化秩（MRQ）检测器相比秩和和量化秩检测器在杂波边缘中的虚警控制能力改善了两个数量级，且在均匀背景和多目标情况下与秩和和量化秩检测器的检测性能相近。同时，研究了参量型恒虚警检测器OS-CFAR、OSGO-CFAR、OSSO-CFAR在韦布尔分布多脉冲场合时均匀背景、多目标和杂波边缘三种情况下的性能，给出了它们的检测概率和虚警概率的闭式解，比较了它们与秩和和量化秩检测器的性能差别。本项目研究了秩和RS检测器和量化秩RQ检测器对于SAR图像中舰船目标的检测，并与Novak提出的双参数检测器等典型方法进行了对比，表明了非参数检测方法的有效性。