光子成像静止点目标的管道滤波探测方法

构建了具有单光子成像能力的光子成像系统,提出应用管道滤波方法实现对光子受限静止点目标的探测。分析了光子图像静止点目标与点状噪声特征,根据静止点目标在序列图像中位置的确定性以及噪声点的不相关性,研究了基于管道滤波的光子成像静止点目标探测方法。为降低目标探测的虚警概率,优化了管道滤波直径。以实验采集得到的多组光子图像序列为样本,获得了探测概率、虚警概率与信号光子数、噪声光子数、管道长度以及检测阈值的关系。检测结果显示,对信号与噪声的平均发生率为0.4和5.215的序列图像,当管道长度为9、检测阈值为2时,探测概率达0.9以上且虚警概率〈0.08。对比多组图像序列的检测结果表明,影响探测概率的主要参数是信号光子数,而影响虚警概率的主要参数是噪声光子数。     

面阵探测器点目标探测随机误差度量方法研究

为了提高星地光通信中捕获跟踪瞄准系统的目标探测精度,需要对面阵探测器上信标光斑位置探测的随机误差进行高精度分析评估。基于影响光斑探测的多种随机因素,建立了不依赖于目标信号点扩散函数的质心定位噪声等效角(NEA)模型,并仿真了不同因素对NEA的影响。结果显示,不同目标信号点扩散函数下的NEA的变化趋势相似:随噪声的增大而增大,随信号强度的增大而减小,随光斑半径的增大而增大。不同目标信号点扩散函数下所计算出的NEA数值不同,最大差异小于30%。研究结论为目标位置探测的随机误差提供了测量方法和理论分析依据,对远距离星地光通信链路的建立与保持具有重要意义。     

不同云雨条件下红外热成像系统作用距离评估

为求解红外热成像系统作用距离,以MODTRAN程序为基础,计算了不同云雨条件下的大气光谱透过率,并针对探测器定角度运行和定高度运行,分别运用光谱 路径等分法和光谱 角度等分法,对点源目标进行了红外热成像系统的探测距离求解。分析了卷云气象条件下,探测概率、降雨速率、云层厚度、云底高度等因素对大气光谱透过率和探测距离的影响。结果表明:探测概率的选取对热像仪探测距离计算结果影响较大,以坦克目标为例,探测概率由10%增加至90%时,探测距离降低21.7%;降雨对于大气透过率和探测距离影响也较大,降雨速率由0增加至4.0 mm/h时,探测距离降低76.8%;云底厚度和云层高度的影响与探测器和云层的几何位置关系相关,人目标的探测距离上限值达5.60 km;探测距离亦与探测器运行模式相关,最大差异3.8%左右。     

高分辨率可见光相机作用距离的估算

根据光电系统点目标探测概率、虚警概率公式,从信号和噪声的统计特性出发,推导了可见光相机对点源目标的作用距离公式.并综合考虑人眼的目标发现能力、目标的亮度对比度、观察等级和探测概率的要求,计算出面源目标的作用距离.为了便于计算,编制了相应的软件,并以高分辨率可见光相机为例,通过计算实现了对高分辨率可见光相机点源、面源目标的作用距离的估算.     

变阈噪比优化机载IRST系统的探测概率包线

基于机载红外搜索跟踪(IRST)系统噪声源的特点,建立了一种探测概率模型,分析了探测过程中阈噪比对探测概率、虚警概率的影响。基于作战背景,分析了探测距离、目标速度、作战环境对探测概率的影响。在探测过程中动态设置阈噪比,给出了具体求解方法,并对不同任务需求下的阈噪比取值范围进行仿真分析。利用求解的阈噪比值,仿真得出了变阈噪比情形下的探测概率包线。研究结果表明,与恒定阈噪比方法相比,采用变阈噪比求得的概率包线能够适应实时变化的空战条件,普适性更强,探测距离明显增大。     

成像激光雷达系统性能的研究

如何合理而有效地设计成像激光雷达系统 ,是进行成像激光雷达系统研究的关键 ,设计时必须充分考虑各种参数之间的相互关系 ,根据所提出的指标 ,选择激光器和探测器及其它元器件。以二极管泵浦固体Nd∶YAG激光器为光源 ,以探测的统计学为基础 ,从作用距离、探测概率、虚警概率、信噪比等方面研究了成像激光雷达系统的性能 ,探讨了成像中实际影响成像像素数的因素 ,为成像激光雷达系统的研究提供必要的理论依据。     

激光目标指示器的信噪比和最小可探测信号的分析

对激光目标指示器的工作原理及遇到的噪声进行了阐述,使用阈值、探测器概率及平均虚警等激光目标指标的信噪比和最小可探测信号的功率进行了分析并给出了计算公式。     

近海面异常折射对光电探测目标特征的影响分析

由于可见光和红外等光电设备对近海面(50 m范围内)的低空目标如海上舰船、掠海导弹和低空飞机进行跟踪探测时,受到大气折射效应影响显著,可导致探测距离的增大或者缩短,尤其是出现的蜃影现象,将增加系统的虚警概率,干扰对目标的跟踪.基于近海面海气通量算法与射线跟踪算法建立海上光电传输特征评估模型,并利用2009年11～12月...     

变阈值检测对无扫描距离选通激光雷达探测概率的影响

根据无扫描成像激光雷达光电阴极输出光电子计数分布满足泊松统计的特点,由极大似然估计方法,给出判定是否接收到回波的似然比判据阈值的计算方法。并针对典型无扫描距离选通成像激光雷达情况,给出了系统探测概率、虚警概率和漏警概率的近似计算方法,并采用蒙特-卡罗模拟方法进行验证。分析了系统阈值对探测概率的影响,并提出变阈值的方法提高探测系统探测概率。而受系统硬件的限制,在满足探测要求的情况下,尽量缩短探测距离和减少探测器像素数,增加接收目标的有用信号光子数,并同时根据极大似然估计法来确定阈值,达到提高探测概率的目的。     

“猫眼”目标的激光主动探测距离分析

激光对光电传感器主动探测的基本原理是基于光学系统的"猫眼"效应的。最大探测距离是探测系统的重要参数之一。对影响探测距离的几个重要因素如激光发射束散角、CCD灵敏度、大气能见度等进行了分析,给出了最大探测距离的数学模型,并在此基础上运用MATLAB进行了模拟仿真。分析结果表明,最大探测距离随激光发射束散角的减小、CCD灵敏度的提高而增大,随大气能见度的增强而增大。     

基于随机矩阵最大特征值分布的频谱感知算法

现有频谱感知算法在低信噪比时检测性能较低且受虚警概率影响大,针对此问题,提出了一种基于wishart矩阵样本协方差矩阵最大特征值的分布特性的频谱感知算法。该算法利用最大特征值与几何平均特征值的比值,不需要主用户的先验知识,不敏感于噪声,对相关信号和独立同分布信号均具有较高的检测性能。仿真结果表明,所提算法受虚警概率的影响较小,检测性能高,并且在采样点数、协作用户数、信噪比及虚警概率较小的情况下,也能获得较好的检测性能。     

Improved passive acoustic band-limited energy detection for cetaceans

Acoustic detection of cetaceans is challenged by the variability of calls and the presence of variable background noise. One detection method is to start with frequency band-limited signal and noise estimates, and apply a likelihood ratio test (LRT). These detectors suffer from false alarms when broadband signals overlap the band of interest, triggering detection. Some detectors only consider previous samples, causing further false alarms. The authors propose a method of reducing false alarms by defining a guard band that is not expected to contain energy from the species of interest. A second LRT is performed by testing the ratio of the signal estimate in the signal band with the signal estimate of the guard band. This method is shown to reduce false alarms with a small reduction in detection performance. A detection method is also presented that can be optimized for high processing efficiency, while improving false-alarm rejection from signals that are longer in duration than the signal of interest. Performance is demonstrated on real cetacean recordings and ocean noise. The detection algorithm is implemented in PAMGUARD, an open source Java application designed for passive acoustic monitoring (PAM) of cetaceans.     

Systematic experiments for proof of Poisson statistics on direct-detection laser radar using Geiger mode avalanche photodiode

The single pulse detection and false-alarm probability in measuring time of flight (TOF) of laser pulse are caused by the creation of primary electrons in Geiger mode avalanche photodiode (APD). Measuring the detection and false-alarm probabilities with longer laser pulse than time bin and artificial noise source, we have experimentally proved that the creations of primary electrons in Geiger mode APD is Poisson distributed. It is also shown theoretically that there is little difference between smaller and larger laser pulse width than time bin cases on measurements of both detection and false-alarm probability.     

基于数学形态学的弱点状运动目标的检测

提出了一种新的基于数学形态学的红外图像序列中弱点状运动目标的非参数检测算法。采用数学形态学抑制背景杂波干扰和增强目标,用沿时间轴投影和二维空域搜索代替复杂的时空三维搜索形成组合帧,然后在每条可能的轨迹上将进行目标能量累加,实现了一种快速检测前跟踪(TBD)检测算法。仿真实验表明:在恒虚警概率条件下,该检测算法能高效地检测信噪比约为2的弱点状运动目标,检测性能对噪声分布不敏感,能精确地得到目标的即时位置和速度信息,适合于实时图像处理和目标探测,具有很高的实用价值。     

Detection of nuclear resonance signals: modification of the receiver operating characteristics using feedback

The performance of a nuclear resonance detection system can be quantified using binary detection theory. Within this framework, signal averaging increases the probability of a correct detection and decreases the probability of a false alarm by reducing the variance of the noise in the average signal. In conjunction with signal averaging, we propose another method based on feedback control concepts that further improves detection performance. By maximizing the nuclear resonance signal amplitude, feedback raises the probability of correct detection. Furthermore, information generated by the feedback algorithm can be used to reduce the probability of false alarm. We discuss the advantages afforded by feedback that cannot be obtained using signal averaging. As an example, we show how this method is applicable to the detection of explosives using nuclear quadrupole resonance.     

基于运动方向估计的管道滤波算法

管道滤波算法提出了从时域角度解决弱小目标检测问题的思路,对于红外强起伏天空背景中弱点目标的检测问题,管道内强噪音的干扰以及低信噪比的条件会导致检测概率降低的情况出现.本文提出了一种运动方向估计的管道滤波算法,分析了红外弱点目标的运动特性,依据弱点目标在相邻帧间位置具有连贯性的特征,建立了弱点目标的运动方向估计模型.在模型中利用弱点目标逐帧检测的先验位置信息,估计弱点目标的运动方向和轨迹,根据估计结果去除管道内噪音对弱点目标的干扰.仿真结果表明,该方法能够很好地抑制管道内噪音的影响,提高弱点目标的检测概率,增强弱点目标抗管道内噪音干扰的能力.     

外差探测系统中马卡望远镜离轴使用的研究

鉴于马卡望远镜离轴能够减小因副镜遮挡引起的光能量损失,分析了马卡望远镜离轴使用时,合作目标和非合作目标发射和接收光路的区别。讨论了马卡望远镜在外差探测系统离轴使用时,发射能量提高,但外差效率下降的原因;在合作目标外差探测系统离轴使用时发射能量提高30%以上,外差效率也有很大提高;通过对散射体目标物和平面镜的测量,分别得到了17%和85%的外差效率,验证了马卡望远镜在合作目标外差探测系统中可以离轴使用。     

脉冲激光探测的最大探测距离的研究

脉冲激光探测的最大探测距离与发射信号功率有关,根据系统发射端瞬时功率的形式,通过计算得出了脉冲激光平均发射功率和最大瞬时功率分别与驱动电流的脉冲上升沿时间、脉冲宽度、脉冲重复周期的关系.结合传输衰减、弱信号检测和信号预处理过程中的信号功率变化,得出了最大探测距离与激励电流波形参数、光电探测器参数、信号预处理电路噪声、信...