现代检测导论(基础知识).ppt

现代检测理论与技术
陈刚


教授/博导

******@cqu.
重庆大学自动化学院
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. VanTrees (范特里斯)
“检测、估计与调制理论”,
毛士艺、周荫清、张其善译,

国防工业出版社。
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课程介绍
本课程是信号与信息系统工程中重要的一门专业基础学科
基本任务:从被噪声及其它干扰污染的信号中提取、恢复所需要的
信息。
一类问题→检测→判断信号有无复现
例如:
地震仪接收到的信号→有无地震?
地震的强度,方位?
另一类问题→估计→信号包含的参数提取
信号的波形→调制理论滤波
波形估计或过程估计
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跟踪雷达
首先判断目标是否存在(检测问题),计算目标的距离、速度和位置(参数估计问题),预测目标的轨迹,跟踪目标的运动(波形估计问题)
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学科形成
相关课程:数理统计、统计推断、概率随机、信息论
信源
信道
信宿
r(t)
干扰
接收机噪声
检测估计
处理
判决
估计
s(t)
n(t)
r(t)
有无目标
参数
波形
本课程是用概率与数理统计为工具,综合系统理论与通讯工程,解决接收端信号与数据处理中的信息恢复与获取的一门科学。
应用:通信、雷达、声纳、自控、辨识、射电天文、地震学、医学等
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发展史:
18世纪中叶 判决问题
19世纪初 Gauss 星体运行轨迹,最小二乘
20世纪40年代 Kolmogorov
20世纪50年代香农信息论
60年代初 Kalman滤波理论
70年代后
Robust检测,自适应滤波,多维联合估计,融合、智能处理
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当 1 sin (ω1t) 发FSK [0,T]
当 0 sin (ω0t)
当 1 sin (ω1t) +n(t) 收 r(t) : H1 0<t<T
当 0 sin (ω0t) +n(t) : H0
源
发射机
信道
接收机
研究领域
一、检测——判决有无信号
数字通讯:
r(t)
n(t)
s(t)
信号序列
1001
数字序列
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接收机的任务:
按在[0,T]内的观测r(t),判断S1(t)、S0 (t) ,使错误概率最小(更严格地,是使风险最小),设计和计算这种处理器问题——称为检测问题。
(1) 如果没有噪声,发射信号已知,则接收信号确知,判决不会出错;
如果有噪声,——噪声中已知信号的检测问题,最简单
噪声,干扰是造成错误的来源
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如果每个信号都有相应的相移θ1,θ0在[0,T]中不变,但事先不知道,这时即使没有噪声,在测量之前,输入是未知的,不能完全知道。
S1(t) = sin (ω1t +θ1) , S0(t) =sin (ω0t+θ0)
再如雷达回波:
r(t) = Vr sin [(ωc+ωd )( t -τ)+θr ]+n (t) : H1
r(t) = n(t) : H0
此类检测问题——噪声中具有未知参数信号(信号形式已知)的检测问题
还有一类问题,不仅参数未知,信号本身也不确定,它是随机过程的一个样本函数。
如水下声纳:敌舰噪声,敌舰发动机,推进器及其它噪声,只有通过统计特性的差异来判决——噪声中随机信号的检测问题
(2)
(3)
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二、估计——信号参数测量
源
采样
发射机
接收
Ai
AM
FM
n(t)
r(t)
在每个T 区间包括一个参数和 Ai 对应,可为振幅、频率。接收机的
任务是要估计出 Ai 多大(在T 时间内) 
即由r(t) = S(t, Ai) + n(t) 估计Âi ,经过低通滤波器后即得â(t)。
若参数已知,没有噪声,估计完全准确;
若参数已知,有噪声——噪声中已知信号的估计问题
(1)
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