[其他]自适应局部最佳检测器

说明书

自适应局部最佳检测器是一个信号检测系统。

在雷达、声纳、电报、数字电话、数据传输、遥控、遥感、地震勘探等等系统中，已有四类检测器，即参数检测器、非参数检测器（它包括最佳检测器与局部最佳检测器）、罗巴斯特（Robust）检测器及自适应检测器。参数检测器不能很好地在大强度、时变、非高斯噪波环境中检测弱信号;非参数检测器一般是不具有最佳性的;罗巴斯特检测器的结构参数仍然依赖于环境噪波统计特性，而且其性能指标难于满足某些要求;一般的自适应检测器，虽能调节检测器的结构和参数;使其适应环境噪波的变化，但它需要足够的学习期或训练时间，并且一般说来它的构造是很复杂的，难于在大强度、时变、非高斯环境噪波中最佳地检测信号。现有的这四类检测器，都不可能同时具有自适应、局部最佳、设计不利、恒虚警、动态范围压缩等属性。

自适应局部最佳检测器不同于已有的四类检测器中的任何一类，它同时具有自适应、局部最佳、设计不利、恒虚警、动态范围压缩等属性，解决了从大强度、时变、非高斯噪波中最好地检测弱确知信号的重大课题。

自适应局部最佳检测器的设计方法不同于已有的四类检测器中的任何一类，它是根据在雷达、声纳、电报、数字电话、数据传输、遥控、遥感、地震勘探等系统中噪波概率密度函数的特点，即其尾部高于高斯函数尾部而低于拉普拉斯密度函数尾部以及实际环境噪波的概率分布函数F（X），来构造一个所谓不利密度函数，并记为f_R（X），它不是根据一类噪波找出的，而是每一个实际输入噪波都有一个f_R（X）与之对应。还要指出，本检测器在设计时，没有直接利用输入噪波概率密度f（X），而是间接利用了f（X）（用F（X）构造f_R（X））。用这种方法设计出来的检测器，就是自适应局部最佳检测器。

图1：是自适应局部最佳检测器原理方框图。

图2：是可供采用的自适应局部最佳检测器电路图。

图3：是自适应局部最佳检测器中局部最佳非线性变换实现流程图。

由图1可见自适应局部最佳检测器由三个部分组成：第一部分是非线性环节〔1〕，与其它检测器有区别的是，它能够根据环境噪波而自动地变化。更重要的是，它不是按照环境噪波概率密度函数f（X）来设计，而是根据环境噪波概率分布函数F（X）来构造一个不利密度函数f_R（X），再按f_R（X）来设计非线性环节，因此具有自适应性、恒虚警性等。输入信号经过非线性变换环节后，馈入第二部分。第二部分是信号的相关器〔2〕，其实现方法很多。第三部分是判决装置，在这里把相关器的输出与门限电压V_T进行比较，确定信号是否存在，并根据信号存在的条件，估计出信号的参数，从而得到所需的信息。门限电压V_T由要求的虚警率P_f决定。

图2所示为可供采用的自适应局部最佳检测器实现电路。其中，乘法器〔5〕与求和器〔6〕构成了信号相关环节，判决装置采用一个比较器来实现。被接收的信号、噪波混合波形的抽样序列值X_i，i＝1，2……经过自适应局部最佳非线性变换器〔4〕后，输出经过变换的序列Z_i，Z_i与有用信号S_i在乘法器〔5〕相乘后再在求和器〔6〕进行求和，其输出与门限电压在比较器〔7〕进行比较后，其输出就是自适应局部最佳检测器的输出。

图3是自适应局部最佳检测器中的非线性环节实现电路图。被接收的信号、噪波混合波形的抽样值序列X_i，i＝1，2……存储在抽头延迟线〔8〕中，抽头延迟线共有奇数级（如9、17、33、65等），正中一级抽样值为X_j，它是被检验的单元，其余各抽头的抽样值，分别经过平方装置〔9〕，每一个平方装置的输出分为两路，其中一路进入加法电路〔10〕，它将各平方装置的输出相加，从而估计出参考单元噪波的二阶矩M₂，（由于在接收机中，噪波的直流成份被电容隔断，所以一阶矩为零。因此，即是二阶中心矩，也是二阶原点矩，以下同）。平方装置的另一路输出，再经过平方装置〔11〕，然后进入另一个求和的加法电路〔12〕，从而估计出参考单元噪波的四阶矩M₄。由于在接收机中的噪波是均值为零的对称分布，所以M₂、M₄代表了前五阶矩。