Документация Engee

CFAR Detector

Блок CFAR-алгоритма детектирования приемника.

cfar detector

Описание

Блок CFAR Detector реализует алгоритм поддержания постоянного уровня вероятности ложной тревоги, используя оценку мощности шума.

Входная сигнальная последовательность разбивается на интервалы (анг. cells — ячейки). Обнаружение регистрируется тогда, когда значение исследуемой сигнальной ячейки (от анг. cell-under-test (CUT) — тестируемая ячейка) превышает пороговое значение. Чтобы поддерживать постоянную частоту ложных тревог, порог устанавливается кратным мощности шума изображения.

Детектор оценивает мощность шума от соседних ячеек, окружающих тестируемую ячейку (CUT), используя один из трех методов усреднения по ячейкам или метод статистики порядка (OS).

Методами усреднения по ячейкам являются:

  • Усреднение по ячейке (CA).

  • Усреднение по наибольшей ячейке (GOCA).

  • Усреднение по наименьшей ячейке (SOCA).

Для каждой тестовой ячейки детектор:

  1. Оценивает статистику шума по значениям ячеек в полосе обучения, окружающей ячейку CUT.

  2. Вычисляет порог, умножая оценку шума на пороговый коэффициент.

  3. Сравнивает значение ячейки CUT с пороговым значением, чтобы определить наличие или отсутствие цели. Если значение больше порога, то цель присутствует.

Порты

Вход

X — входной сигнал
вещественный вектор-столбец M на 1 | вещественная матрица M на N

Матрица ячеек, заданная в виде вещественного вектора-столбца M на 1 или вещественной матрицы M на N.

Количество отсчетов для первой размерности входной матрицы может меняться для имитации изменения длины сигнала. Изменение размера может происходить, например, в случае импульсной формы сигнала с переменной частотой повторения импульсов.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Idx — тестируемые ячейки
вещественный вектор длины D

Тестируемые ячейки (CUT), заданные в виде вещественного вектора длины D. Индексы указывают на входные элементы или тестируемые ячейки, на которых выполняется обработка обнаружения.

Если входной сигнал на порту X — вектор, Idx указывает элемент. Если входной сигнал на порту X — матрица, Idx указывает строку элемента. Один и тот же индекс применяется ко всем столбцам матрицы. Обнаружение выполняется независимо по каждому столбцу Xww для индексов, указанных в Idx.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

K — пороговый коэффициент обнаружения
положительный скаляр

Пороговый коэффициент, используемый для расчета порога обнаружения, задается виде положительной скалярной величины.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Threshold factor method значение Input port.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Выход

Y — результаты обнаружения
вектор D на 1 | матрица D на N | матрица 1 на L | матрица 2 на L

Результаты детектирования, формат которых зависит от свойства Output Format:

  • Если для параметра Output Format установлено значение Cut result, то Y — это вектор D на 1 или матрица D на N, содержащая логические результаты обнаружения. D — это длина Idx, а N — количество столбцов X. Строки Y соответствуют строкам Idx. Для каждой строки Y содержит 1 в столбце, если в соответствующем столбце X есть обнаружение. В ином случае Y содержит 0.

  • Если для параметра Output Format установлено значение Detection index, то Y — это вектор 1 на L или матрица 2 на L, содержащая индексы обнаружений. L — количество обнаружений, найденных во входных данных. Если X — вектор-столбец, Y содержит индекс каждого обнаружения в X. Если X — матрица, Y содержит индексы строк и столбцов каждого обнаружения в X. Каждый столбец Y имеет вид [detrow;detcol]. Если для параметра Source of number of detections установлено значение Property, то L равно значению параметра Maximum number of detections. Если количество фактических обнаружений меньше этого значения, то столбцы без обнаружений устанавливаются в NaN.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Th — вычисленный порог обнаружения
скаляр

Порог обнаружения, применяемый к тестируемым ячейкам, возвращается в виде скаляра.

  • Если для параметра Output format установлено значение CUT result, то Th возвращает порог обнаружения, если элемент Y равен 1, и NaN, если элемент Y равен 0. Выход Th имеет тот же размер, что и Y.

  • Если для параметра Output format установлено значение Detection index, то Th возвращает порог обнаружения для каждого соответствующего обнаружения в Y. Если для параметра Source of the number of detections установлено значение Property, количество обнаружений задается параметром Maximum number of detections. Если количество фактических обнаружений меньше этого значения, столбцы без обнаружений устанавливаются в NaN.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Output Detection Threshold.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

N — мощность шума
положительный скаляр

Оценка мощности шума для каждой обнаруженной тестируемой ячейки, возвращаемая в виде положительного скаляра.

  • Если для параметра Output format установлено значение CUT result, то N возвращает мощность шума, когда Y равен 1, и NaN, если Y равен 0. Выходной сигнал из порта N имеет тот же размер, что и Y.

  • Если для параметра Output format установлено значение Detection index, то N возвращает мощность шума для каждого соответствующего обнаружения в Y. Если для параметра Source of the number of detections установлено значение Property, то L равно значению параметра Maximum number of detections. Если количество фактических обнаружений меньше этого значения, то столбцы без обнаружений устанавливаются в NaN.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Output estimated noise power.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Параметры

CFAR algorithm — алгоритм оценки мощности шума
CA (по умолчанию) | GOCA | SOCA | OS

Алгоритм оценки мощности шума, задаваемый как CA, GOCA, SOCA или OS.

  • CA — усреднение по ячейке.

  • GOCA — усреднение по наибольшей ячейке.

  • SOCA — усреднение по наименьшей ячейке.

  • OS — статистика порядка.

Number of guard cells — количество защитных ячеек
2 (по умолчанию) | целое положительное число

Укажите количество защитных ячеек, используемых при обучении, в виде четного целого числа. Этот параметр определяет общее количество ячеек с обеих сторон от тестируемой ячейки.

Number of training cells — количество обучающих ячеек
2 (по умолчанию) | целое положительное число

Укажите количество обучающих ячеек, используемых при обучении, в виде четного целого числа. По возможности обучающие ячейки разделяются поровну до и после тестируемой ячейки.

Rank of order statistic — ранг порядковой статистики
1 (по умолчанию) | целое положительное число

Задайте ранг порядковой статистики, используемой в алгоритме CFAR, в виде целого положительного числа. Значение этого параметра должно лежать в диапазоне от 1 до значения параметра Number of training cells.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра CFAR Algorithm значение OS.

Threshold factor method — метод определения порогового коэффициента
Auto (по умолчанию) | Input port | Custom

Метод определения порогового коэффициента, задается как Auto, Input port или Custom.

  • Auto — приложение автоматически рассчитывает пороговый коэффициент на основе желаемой вероятности ложной тревоги, указанной в параметре Probability of false alarm. При расчете предполагается, что каждый независимый сигнал на входе — это одиночный импульс, поступающий из детектора с квадратичным порядком без интегрирования импульсов. При расчете также предполагается, что шум является белым гауссовским.

  • Input port — пороговый коэффициент задается с помощью входного порта K.

  • Custom — пороговый коэффициент задается с помощью параметра Custom threshold factor.

Probability of false alarm — вероятность ложной тревоги
0.1 (по умолчанию)

Вероятность ложной тревоги, задаваемая в виде вещественного скаляра в диапазоне от 0 до 1(не включительно).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Threshold factor method значение Auto.

Custom threshold factor — настраиваемый пороговый коэффициент
1 (по умолчанию)

Настраиваемый пороговый коэффициент, задаваемый в виде положительного скаляра.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Threshold factor method значение Custom.

Output format — формат результатов обнаружения
CUT result (по умолчанию) | Detection index

Формат результатов обнаружения,возвращаемых в выходной порт Y, задается как CUT result или Detection index.

  • CUT result — результаты обнаружения представляют собой логические значения обнаружения (1 или 0) для каждой тестируемой ячейки. 1 означает, что значение проверяемой ячейки превышает порог обнаружения.

  • Detection index — результаты представляют собой вектор или матрицу, содержащую индексы тестируемых ячеек, превышающих порог обнаружения.

Output threshold detection — вывод порогового коэффициента
выключено (по умолчанию) | включено

Установите этот флажок, чтобы включить вывод пороговых значений обнаружения через выходной порт Th.

Output estimated noise power — вывод мощности шума
выключено (по умолчанию) | включено

Установите этот флажок, чтобы включить вывод мощности шума через выходной порт N.

Source of the number of detections — источник числа обнаружений для отчета
Auto (по умолчанию) | Property

Источник числа обнаружений, задается как Auto или Property.

  • Auto — количество регистрируемых индексов обнаружения равно общему количеству тестируемых ячеек, в которых обнаружены индексы.

  • Property — количество сообщаемых обнаружений определяется значением параметра Maximum number of detections.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output format значение Detection index.

Maximum number of detections — максимальное количество индексов обнаружений на выходе
1 (по умолчанию) | целое положительное число

Максимальное количество индексов обнаружений, которое необходимо получить на выходе, задается в виде целого положительного числа.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output format значение Detection index и для параметра Source of the number of detections значение Property.

Примеры