بسم الله بسم الله الرحمن الرحمن الرحيمالرحيم
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREMINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE
LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MOHAMED KHIDER- BISKRAFACULTE DES SCIENCES ET SCIENCES DE L’INGENIEUR
DEPARTEMENT D’AUTOMATIQUE
DES DETECTEURS CA, OS et ML-CFAR
DANS UN CLUTTER DE DISTRIBUTION WEIBULL
ANALYSE DES PERFORMANCES
Proposé et dirigé par :
Latifa Abdou
Présenté par :
Achbi Med Said
Abadli A/Moutaleb
Plan du travailPlan du travail
Introduction
La détection Radar
La détection CFAR
Analyse des détecteurs CA, OS et ML-CFAR
Résultats et interprétation
Conclusion
IntroductionIntroduction
• Le radar est un dispositif opérationnel d'émission et de réception d'ondes électromagnétiques qui présente de nos jours un grand nombre d'applications.
• Dans les systèmes radar le signal de la cible est séparé du clutter inutile qui provient de la réflexion d’objets indésirables .
• Dans ce travail le clutter est supposé comme un clutter de mer représenté par une distribution Weibull et le paramètre de forme sera supposé soit connu à priori soit inconnu.
• La détection dans un environnement non homogène avec présence de clutter distribué de façon homogène pour trois types de détecteurs le CA, l’OS et le ML-CFAR.
La détection RadarLa détection Radar• DéfinitionDéfinition ::• Le mot radar est une abréviation de l’expression anglaiseLe mot radar est une abréviation de l’expression anglaise""RAdio Detection And Ranging RAdio Detection And Ranging ", qui signifie « détection ", qui signifie « détection et télémétrie par ondes radio ». et télémétrie par ondes radio ». • Le Le radarradar est un système qui utilise les ondes radio pour est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux…etc.que les avions, bateaux…etc.
• Application du RadarApplication du Radar::Domaine civileDomaine civile :: - en météorologie.- en météorologie. - contrôle de la navigation aérienne.- contrôle de la navigation aérienne.
Domaine militaireDomaine militaire :: - système de sécurité.- système de sécurité.
Cible détectée
La détection RadarLa détection Radar
• Principe de fonctionnement :Principe de fonctionnement :
La détection RadarLa détection Radar
• La cible du Radar :La cible du Radar :
Les caractéristiques principales des cibles sont :Les caractéristiques principales des cibles sont :
• La coupe radar La coupe radar ((SERSER:: Surface Équivalent Radar).Surface Équivalent Radar).• Paramètre de fluctuation.Paramètre de fluctuation.• Paramètre de trajectoire.Paramètre de trajectoire.
• L’environnement Radar :L’environnement Radar :
• Le Clutter.Le Clutter.• Les cibles interférentes.Les cibles interférentes.
La détection CFARLa détection CFAR• DéfinitionDéfinition ::• Le mot Le mot CFAR CFAR est un acronyme de l’anglais "est un acronyme de l’anglais "Constant FalseConstant False Alarm RateAlarm Rate " qui signifie: taux de fausse alarme constant " qui signifie: taux de fausse alarme constant (TFAC).(TFAC).
• Le CFAR est un modèle qui se place dans la partie traitement du Le CFAR est un modèle qui se place dans la partie traitement du signal du récepteur radar.signal du récepteur radar.
Signal reçu
Détecteur quadratique U qU q0 0 VV
1 …… N/2 N/2+1..… N
Processus CFAR
QQTT T.QT.Q Comparateur
Filtre
Décision
La détection CFARLa détection CFAR• Types des détecteurs CFAR:Types des détecteurs CFAR: CA-CFAR (CA-CFAR (Cell AvergingCell Averging) :) :
GO-CFAR GO-CFAR ((GreatestGreatest of of).). SO-CFAR SO-CFAR ((SmallestSmallest of of).).
OS-CFAR (OS-CFAR (Order Order Static'sStatic's ).).
ML-CFAR (ML-CFAR (Maximum Likelihood).Maximum Likelihood).
)(......)2()1( Nqqq )(......)2()1( Kqqq
QQCA-CFARCA-CFAR==1/N∑1/N∑qqii
QQOS-CFAROS-CFAR= = Q(Q(KK))
Maximum Maximum dede
VraisemblaVraisemblance nce
Analyse des détecteurs CA,OS et Analyse des détecteurs CA,OS et ML-CFARML-CFAR
• La distribution Weibull :La distribution Weibull :
0CB,0x,C
Bx
exp1C
Bx
BC
p(x)
,0
x : La variable aléatoire
B : Le paramètre d'échelle.
C : Le paramètre de forme.
Fonction densité de probabilité Weibull
Analyse des détecteurs CA,OS et Analyse des détecteurs CA,OS et ML-CFARML-CFAR
• Le détecteur CA-CFAR :Le détecteur CA-CFAR :
• La probabilité de fausse alarme :
NC
r
TPfa
2/
1
• Le seuil de détection :
N
iZ TqN
T1
.1
Analyse des détecteurs CA,OS et Analyse des détecteurs CA,OS et ML-CFARML-CFAR
NC
ow
N
CT
Pfa
2/2
1.
1
• La probabilité de fausse alarme :
• L’estimateur OW-CFAR :L’estimateur OW-CFAR :
owz TtT .
• Le seuil de détection :
Analyse des détecteurs CA,OS et Analyse des détecteurs CA,OS et ML-CFARML-CFAR
• Le détecteur OS-CFAR :Le détecteur OS-CFAR :
• La probabilité de fausse alarme :
1
02/
K
iCiN
iNPfa
• La probabilité de détection :
1
0 2/
1
K
i C
SiN
iNPd
1
0 2/
1
K
i C
SiN
iNPd
• Le seuil de détection :
)(. KZ zTT
Analyse des détecteurs CA,OS et Analyse des détecteurs CA,OS et ML-CFARML-CFAR • Le détecteur OS-CFAR estimé :Le détecteur OS-CFAR estimé :
ij
ij
XX
hhC
lnln
1lnln1lnln
L’estimateur propose deux échantillons ordonnés Xi et Xj , tel que :
jii
j
iT zzz
zzZ .1
• Le seuil de détection :
Analyse des détecteurs CA,OS et Analyse des détecteurs CA,OS et ML-CFARML-CFAR
• Le détecteur ML-CFAR :Le détecteur ML-CFAR :
• La probabilité de fausse alarme :
NC
NPfa
1
C
N
j
Cj
N yPfayT
/2
1
2//1 1
• Le seuil de détection :
NC
SCRNPd
1
1
• La probabilité de détection :
Analyse des détecteurs CA,OS et Analyse des détecteurs CA,OS et ML-CFARML-CFAR
• L’estimateur de ML-CFAR :L’estimateur de ML-CFAR :
N
jjN
j
Cj
N
jj
Cj
Cx
Nx
xx
1
1
1 1ln
1ln
CN
j
jC
B
x
NB
1
1
CBT /1.
• Le seuil de détection :
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur CA-CFAR pour C=1 et Pfa=10-2.
• Le détecteur CA-CFAR :Le détecteur CA-CFAR :
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur CA-CFAR pour C=1 et Pfa=10-4.
• Le détecteur CA-CFAR :Le détecteur CA-CFAR :
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur CA-CFAR pour C=1 et Pfa=10-6.
• Le détecteur CA-CFAR :Le détecteur CA-CFAR :
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur CA-CFAR :Le détecteur CA-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur CA-CFAR pour N=16 et Pfa=10-5.
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur CA-CFAR :Le détecteur CA-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur CA-CFAR pour N=16 et C=2.
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur OW-CFAR :Le détecteur OW-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur OW-CFAR pour C=1 et Pfa=10-4.
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur OW-CFAR :Le détecteur OW-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur OW-CFAR pour C=2 et Pfa=10-4.
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur OW-CFAR :Le détecteur OW-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur OW-CFAR pour C=3 et Pfa=10-4.
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur OW-CFAR :Le détecteur OW-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur OW-CFAR pour N=16 et Pfa=10-5.
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur OW-CFAR :Le détecteur OW-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur OW-CFAR pour N=16 et C=2.
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Comparaison entre le CA et l’OW-CFAR :Comparaison entre le CA et l’OW-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Comparaison entre les détecteurs CA-CFAR et OW-CFAR .
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation • Le détecteur OS-CFAR :Le détecteur OS-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur OS-CFAR pour Pfa=10-4.
C=1
C=3
C=2
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur OS-CFAR :Le détecteur OS-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR.
N=16 et Pfa=10-5 N=16 et C=2
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur OS-CFAR. C estimé pour Pfa=10-4.
C=1
C=3
C=2
• Le détecteur OS-CFAR estimé :Le détecteur OS-CFAR estimé :
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur OS-CFAR :Le détecteur OS-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR.
N=16 et Pfa=10-5 N=16 et C=2
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Comparaison entre l’OS-CFAR et l’OS-CFAR estimé:Comparaison entre l’OS-CFAR et l’OS-CFAR estimé:
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur OS-CFAR dans le cas C connu et inconnu.
N=16, Pfa=10-5 et C=2.
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation • Le détecteur ML-CFAR :Le détecteur ML-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du détecteur OS-CFAR pour Pfa=10-4.
C=1
C=3
C=2
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Le détecteur ML-CFAR :Le détecteur ML-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR.
N=16 et Pfa=10-5 N=16 et C=2
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• L’estimateur de ML-CFAR :L’estimateur de ML-CFAR :
La probabilité de détection en fonction du SCR.
N=16 et Pfa=10-4 N=16 et C=2
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Comparaison entre le ML-CFAR et l’estimateur ML :Comparaison entre le ML-CFAR et l’estimateur ML :
La probabilité de détection en fonction du SCR Cas du l’estimateur ML-CFAR pour N=16 , C=2 et Pfa=10-4.
Résultats et Résultats et interprétationinterprétation
• Comparaison entre le CA, OS et ML-CFAR :Comparaison entre le CA, OS et ML-CFAR :
- La probabilité de détection en fonction du SCR Cas des détecteur CA,OS et ML-CFAR pour N=16 , C=2 et Pfa=10-4
ConclusionConclusion
• Ce travail propose d’étudier et de traiter le problème de la détection CFAR dans un clutter de mer représenté par une distribution Weibull.
• Pour cela nous avons choisi d’utiliser plusieurs types de détecteurs, le CA, l’OS et le ML-CFAR, afin de déterminer la performance de chacun d’entre eux dans différentes situations.
•Ces situations ont été présentées suivant la variation du nombre de cellules, la variation de la Pfa et la variation du paramètre de forme C.
ConclusionConclusion
• Cette étude nous a permis en premier lieu de constater que le modèle de distribution Weibull qui est le plus adapté pour la représentation du clutter de mer.
• Aussi le paramètre de forme C peut présenter deux situations différentes suivant que C est connu ou inconnu.
• L'estimateur du Maximum de vraisemblance a montré une amélioration de la performance par rapport l'estimateur d’OS-CFAR et OW-CFAR.
• Tous les détecteurs présentent une meilleure performance pour une Pfa égale 10-5 et un paramètre de forme C égale 2 représentant la distribution de Rayleigh.
MERCI MERCI POUR VOTRE POUR VOTRE
AIMABLE AIMABLE ATTENTIONATTENTION
Questions ?Questions ?