www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Fundamentos Radar

Tasa de falsas alarmas

objetivos reales

Figura 1: Variación del umbral de detección que modifica la tasa de falsas alarmas

objetivos reales

Figura 1: Variación del umbral de detección que modifica la tasa de falsas alarmas

Tasa de falsas alarmas

Una falsa alarma es una falsa detección de objetivos de radar causada por ruido o interferencias que superan el umbral de detección. Esto resulta en la presencia de objetivos ficticios en la pantalla. El índice de falsas alarmas (FAR) se calcula por:

FAR = Tasa de detección falsa por PRF (1)
Número de células de resolución en el rango

Las falsas detecciones se producen cuando el ruido térmico supera el umbral de filtrado utilizado, cuando el ruido interno o externo del circuito se mezcla con la señal, o cuando hay un problema de equipo. Aparece como un „blip” en una pantalla CRT, una señal a la salida del procesamiento digital del radar, una señal de audio, o por todos estos eventos a la vez.

Si el filtro de ecos falsos en el receptor está configurado demasiado alto, habrá pocas falsas alarmas, pero la relación señal/ruido seleccionada eliminará muchos ecos verdaderos. Por el contrario, si el umbral es demasiado bajo, un gran número de falsos ecos enmascararán las verdaderas detecciones.

  1. Umbral demasiado alto con un 66% de probabilidad de detección;
  2. Umbral óptimo con un 83% de probabilidad de detección;
    Todavía tenemos un falso eco, lo que nos da
    tasa de falsas alarmas = 1 / 666 = 1,5 ·10-3    ¹);
  3. Un umbral demasiado bajo conduce a un gran número de falsas alarmas;
  4. Umbral de filtro variable (en decibelios) para mantener constante la tasa de falsas alarmas.

La tasa de falsas alarmas depende de la fuerza de la señal de interferencia, el ruido ambiental, los ecos falsos y las interferencias electrónicas. Cerca del radar, los ecos fijos, como los ecos terrestres o los transmisores de radio, suelen ser más fuertes que el ruido de fondo. A mayores distancias, el ruido de fondo ambiental se convierte en el mayor contribuyente. Por lo tanto, la tasa de falsas alarmas puede variar con el alcance del radar, con la intensidad relativa de las fuentes, si se utiliza un umbral fijo.

Como la ecuación no tiene en cuenta esta dependencia, un filtro bien ajustado a largo plazo puede dar una alta tasa de falsas alarmas a corta distancia del radar.

Tasa constante de falsas alarmas (CFAR)
RUT: célula de resolución probada
Línea de retardo digital
Línea de retardo digital
RUT
Umbral
muestra de
salida de video
Salida con una
tasa constante
de falsas alarmas

Figura 2: Diagrama del circuito electrónico para obtener el „promedio celular” de la tasa constante de falsas alarmas.

RUT: célula de resolución probada
Línea de retardo digital
Línea de retardo digital
RUT
Umbral
muestra de
salida de video
Salida con una
tasa constante
de falsas alarmas

Figura 2: Diagrama del circuito electrónico para obtener el „promedio celular” de la tasa constante de falsas alarmas.

RUT: célula de resolución probada
Línea de retardo digital
Línea de retardo digital
RUT
Umbral
muestra de
salida de video
Salida con una
tasa constante
de falsas alarmas

Figura 2: Diagrama del circuito electrónico para obtener el „promedio celular” de la tasa constante de falsas alarmas.

Hay varias soluciones a este problema, agrupadas bajo el término Tasa de Falsa Alarma Constante. Esto implica variar el umbral del filtro según el ruido ambiental tomando un promedio del ruido de fondo (los dispositivos utilizados se denominan a veces „circuitos de promediación celular” como en la figura 2). El circuito electrónico estima la interferencia presente en las células de resolución a ambos lados de la célula de interés y luego aplica el umbral del filtro encontrado a la célula de interés. El proceso se repite para cada célula en un rango determinado y en cada rango.

Este circuito estima el nivel de interferencia (ruido o desorden) en las células de alcance del radar a ambos lados de una célula de alcance y utiliza esta estimación para decidir si hay un objetivo en la célula de interés en el centro. El proceso sale de una célula en el rango y se repite hasta que todas las células del rango hayan sido investigadas.

El principio de este tratamiento es que cuando hay ruido, éste será bastante homogéneo espacial y temporalmente en la región de interés. En teoría, el circuito dará una tasa constante de falsas alarmas, independientemente del nivel de ruido o de los falsos ecos, siempre que el ruido tenga una distribución de Rayleigh en el rango.

¹) Para un radar con un alcance máximo de 100 km y un ancho de pulso de 1,5 microsegundos, esto da 666 células de resolución.