상시 거짓 경보율
Constant false alarm rate |
상시 거짓 경보율(CFAR) 검출은 레이더 시스템에서 소음, 잡음 및 간섭의 배경에 대해 표적 반환을 검출하는 데 사용되는 공통 형태의 적응 알고리즘을 말한다.[1]
원리
레이더 수신기에서 되돌아오는 메아리는 일반적으로 안테나에 의해 수신되어 증폭되고 중간 주파수로 하향 변환된 다음 비디오 신호로 알려진 신호의 엔벨롭을 추출하는 검출기 회로를 통과한다. 이 비디오 신호는 수신된 반향의 힘에 비례하며, 원하는 반향 신호뿐만 아니라 내부 수신기 노이즈와 외부 잡음 및 간섭으로부터의 원하지 않는 신호로 구성된다. 비디오라는 용어는 결과 신호가 음극선관 또는 "비디오 스크린"에 표시하기에 적합한 것을 말한다.
거짓 상시 경보 속도 회로의 역할은 위 전원 임계값을 결정하는 것이며, 위 전원 임계치는 거짓 발생원 중 하나가 아닌 목표물에서 발생한 것으로 간주될 수 있다. 이 임계값이 너무 낮으면 더 많은 실제 대상이 탐지되지만 잘못된 경보의 수가 증가하면 더 많은 대상이 탐지된다. 반대로 임계값이 너무 높으면 검출되는 대상이 적지만 허위경보 횟수도 적다. 대부분의 레이더 검출기에서, 임계값은 거짓 경보(또는 동등하게 거짓 경보 속도 또는 거짓 경보 사이의 시간)의 필요한 확률을 달성하기 위해 설정된다.
대상을 탐지해야 하는 배경이 시간 및 공간과 일정하다면, 잡음의 확률밀도함수에 의해 지배되는 거짓 경보의 특정 확률을 제공하는 고정 임계값 레벨을 선택할 수 있으며, 이는 보통 가우스라고 가정한다. 검출 확률은 목표수익의 신호 대 잡음비의 함수다. 그러나 대부분의 현장 시스템에서 원하지 않는 잡음 및 간섭원은 소음 수준이 공간적으로나 일시적으로 모두 변화한다는 것을 의미한다. 이 경우, 잘못된 경보의 일정한 확률을 유지하기 위해 임계값 레벨을 올리고 내리는 변경 임계값을 사용할 수 있다. 이를 CFAR(Constant False Alarm Rate) 검출이라고 한다.
셀 평균 CFAR
대부분의 간단한 CFAR 검출 체계에서 임계값 레벨은 시험 대상 셀(CUT) 주위의 소음 층 수준을 추정하여 계산한다. 이는 CUT 주변의 세포 블록을 채취하여 평균 전력 수준을 계산하면 알 수 있다. CUT 자체로부터의 전력으로 이 추정치가 손상되는 것을 방지하기 위해 CUT에 바로 인접한 셀은 일반적으로 무시된다(그리고 "보호 셀"이라고 한다). 표적이 모든 인접 셀보다 크고 국소 평균 전력 수준보다 클 경우 CUT에 존재하는 것으로 선언된다. 국부 출력 수준의 추정치는 때때로 표본 크기가 제한될 수 있도록 약간 증가할 수 있다. 이 간단한 접근법을 세포 평균화 CFAR(Cell-Averaging CFAR, CA-CFAR)이라고 한다.
다른 관련 접근법은 CUT의 왼쪽과 오른쪽에 있는 셀에 대한 개별 평균을 계산한 다음 이 두 가지 전력 수준 중 최대 또는 최소 전력 수준을 사용하여 국부 전력 수준을 정의한다. 이를 각각 최대 CFAR(GO-CFAR) 및 최소 CFAR(LO-CFAR)이라고 하며, 혼잡 영역과 바로 인접한 경우 검출력을 향상시킬 수 있다.
정교한 CFAR 접근 방식
보다 정교한 CFAR 알고리즘은 표적을 탐지해야 하는 배경의 통계를 엄밀하게 고려함으로써 임계값 레벨을 적응적으로 선택할 수 있다. 이것은 특히 해상 감시(레이더) 애플리케이션에서 흔히 볼 수 있는데, 바다 잡이의 배경은 특히 뾰족하고 가우스적 부가 소음으로 잘 추정되지 않는다. 해수면 복귀로 인한 스파이크와 잠수함 잠망대 등으로부터 유효한 복귀로 인한 스파이크를 구분하기 어렵기 때문에 이는 어려운 검출 문제다. K-분포는 바다 잡동사니 특성을 모델링하는 데 널리 사용되는 분포다.
참고 항목
참조
- ^ Scharf, Louis L. Statistical Signal Processing: Detection, Estimation, and Time Series Analysis. Addison Wesley, NY. ISBN 0-201-19038-9.
