In this paper, we solve the optimal target detection problem employing the thoughts and methodologies of Shannon's information theory. Introducing a target state variable into a general radar system model, an equivalent detection channel is derived, and the a posteriori probability distribution is given accordingly. Detection information (DI) is proposed for measuring system performance, which holds for any specific detection method. Moreover, we provide an analytic expression for the false alarm probability concerning the a priori probability. In particular, for a sufficiently large observation interval, the false alarm probability equals the a priori probability of the existing state. A stochastic detection method, the sampling a posteriori probability, is also proposed. The target detection theorem is proved mathematically, which indicates that DI is an achievable theoretical limit of target detection. Specifically, when empirical DI is gained from the sampling a posteriori detection method approaches the DI, the probability of failed decisions tends to be zero. Conversely, there is no detector whose empirical DI is more than DI. Numerical simulations are performed to verify the correctness of the theorems. The results demonstrate that the maximum a posteriori and the Neyman-Pearson detection methods are upper bounded by the theoretical limit.


翻译:在本文中,我们用香农信息理论的思想和方法解决最佳目标探测问题。在将目标状态变量引入一般雷达系统模型时,将产生一个等效的探测信道,并相应给出后继概率分布。为测量系统性能建议了检测信息(DI),这对任何具体的检测方法都具有一定的特性。此外,我们为与先验概率有关的假警报概率提供了一个分析表达方式。特别是,对于足够大的观测间隔,假警报概率等于现有状态的先验概率。还提议了一种随机检测方法,即对后继概率进行取样。用数学方法证明了目标检测的标本体,这表明,从取样中获取实验性识别数据是目标检测的一个可实现的理论限制。具体地说,当通过事后检测方法获得实验性识别数据时,失败决定的概率往往为零。相反,没有检测者其实证的DI比DI的先验概率要高。进行数值模拟,以核实这些原体的正确性能。对后继概率进行取样。通过数学检验结果显示,最高测算为最高限度。

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