بهبود عملكرد آشكار‌ساز‌هاي هشدار غلط ثابت مبتني بر ميانگين هارمونيكي در كلاتر گوسي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

در آشكارسازهاي راداري، فرآيند آشكارسازي اهداف وابستگي زيادي به داده‌هاي اندازه‌گيري‌شده دارد؛ به همين دليل، حضور داده‌هاي پرت همواره به‌عنوان يك عامل مخرب عمل مي‌كند. ورود اين مقادير پرت و ناهنجار به الگوريتم‌هاي آشكارسازي، سبب انحراف آماري و افزايش كاذب آستانه تصميم‌گيري مي‌شود كه در نهايت، منجر به عدم تشخيص اهداف مي‌گردد. مواجهه با اين داده‌ها در مباحث مرتبط با آشكارسازهاي با نرخ هشدار غلط ثابت (CFAR) نيز، كه مبحثي كليدي و مهم در زمينه آشكارسازهاي راداري است، از اين قاعده مستثنا نيست. بيشتر الگوريتم‌هاي توسعه‌يافته در آشكارسازهاي هشدار غلط ثابت، بر مبناي همگن بودن محيط طراحي شده‌اند؛ و همين ويژگي كافي است تا عملكرد آن‌ها در مواجهه با محيط‌هايي كه آلوده به داده‌هاي پرت هستند، به‌شدت كاهش يابد. شيوه معمول و مرسوم مورد استفاده در آشكارسازهاي با نرخ هشدار غلط ثابت، به ‌منظور رسيدن به احتمال هشدار غلط ثابت مطلوب و دستيابي به ويژگي و خاصيت CFAR بودن به اين صورت است كه در مرحله اول ابتدا توان كلاتر و تداخل در سلول تحت آزمون با استفاده از انرژي سيگنال دريافتي در سلولهاي برد مجاور آن سلول تخمين زده مي‌شود. در مرحله دوم براي آشكارسازي در هر سلول تحت آزمون، انرژي آن با يك سطح آستانه وفقي مقايسه مي شود. اين آستانه وفقي ضريبي از تخمين توان كلاتر است كه از روي انرژي سلولهاي برد مجاور در مرحله اول محاسبه شد . به ‌طور معمول، در اين دسته از آشكارسازها، فرض بر اين است كه داده‌هاي سلول‌هاي تفكيك مجاور، داراي توزيع آماري مشابه با كلاتر در داده‌هاي تحت آزمون هستند؛ فرضي كه به‌ طور نظري و دقيق، معادل يك محيط همگن است. اما همواره اين فرض، با يكسان نبودن آماره كلاتر سلول‌هاي مجاور و سلول تحت آزمون، و همچنين وجود چالش‌هايي از جمله لبه كلاتر، اهداف تداخلي واختلال الكترومغناطيسي كه همگي منجر به ايجاد داده‌هاي پرت و ناهمگني محيط مي‌شوند،نقض مي‌شود. بر همين مبنا، بسياري از پژوهش‌ها در تلاش هستند تا با معرفي الگوريتم‌هايي مقاوم در برابر داده‌هاي پرت، عملكرد آشكارسازها را بهبود بخشند. اما بسياري از اين آشكارسازهاي مقاوم، به‌منظور شناسايي و حذف داده‌هاي پرت، از روش‌هاي مبتني بر مرتب‌سازي داده‌هاي موجود در پنجره مرجع بهره مي‌برند. اگرچه اين رويكرد مي‌تواند در جداسازي داده‌هاي ناهمگون مؤثر باشد، اما فرآيند مرتب‌سازي كه نيازمند مقايسه‌هاي مكرر بين نمونه‌هاي داده است، منجر به افزايش پيچيدگي محاسباتي مي‌شود. اين افزايش پيچيدگي، به‌ويژه در كاربردهايي كه سرعت پردازش سريع يك پارامتر مهم است، يك محدوديت جدي محسوب مي‌شود. نو‌‌آوري‌هاي اين پايان‌نامه در دوگام مطرح شده‌‌اند. در گام نخست، يك رويكرد ابتكاري با هدف كاهش پيچيدگي محاسباتي فرآيند مرتب‌سازي داده‌ها در آشكارساز «سانسور هارمونيك»، ارائه شده است. ويژگي برجسته‌ي اين رويكرد، قابليت تعميم و به‌كارگيري آن در كليه‌ي آشكارسازهاي مبتني بر مرتب‌سازي داده مي‌باشد. سپس عملكرد آشكار‌ساز‌هاي پيشنهادي را علاوه بر كلاتر گوسي، در كلاتر غيرگوسي كه شامل حالت‌هايي با توزيع دم‌سنگين مي‌شود را نيز با در نظر گرفتن دو شيوه متفاوت، به بحث خواهيم گذاشت. در ادامه عملكرد آشكار‌ساز‌هاي پيشنهادي را با آشكار‌ساز دو پارامتري مختص به كلاتر غير‌گوسي كه ساختاري پيچيده دارد مقايسه مي‌كنيم و برتري آن را نشان مي‌دهيم. در گام دوم به عنوان بخش پاياني اين پايان‌نامه، تلاشي مؤثر با در نظر گرفتن ويژگي‌هايي چون سرعت، كارايي و پرهيز از پيچيدگي بيش از حد كه براي طراحي يك الگوريتم ضروري‌اند، صورت پذيرفته است تا آشكار‌سازي جديد مبتني بر Norm-P معرفي شود كه توانايي كنترل و كاهش اثرات داده‌هاي پرت را داشته باشد. در انتها برتري الگوريتم پيشنهادي را در مقايسه با شيوه قبلي، با استفاده از معيارهاي ارزيابي استاندارد،مورد بحث قرار خواهيم داد.

236959

مخابرات-سيستم

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان