Fast nonparametric algorithms of weak optical signals detection
The problem of weak optical signals detection by a photon counter, which is built with a photo detector like photomultiplier tube, dissector or avalanche photodiode, is considered. The scheme and principals of a photon counter are described. For approved model of weak optical signal as a Poisson output of a photon counter the block-scheme of a powerful double channel detector mean that provides rank sequence form and improves its efficiency in comparison with a traditional rank calculation procedure is proposed. It is obtained that the pulse number equality in two treated Poisson series is the condition of the applicability. The block-schemes of dual-channel Mann - Whitney and Wald - Wolfowitz detectors, which operate in real time mode, are described. The quality indicators of these fast nonparametric detectors are derived. Our comparative analysis of nonparametric and quasi-optimal detectors demonstrates that the Mann - Whitney one, which operates with hypothetic retrievals from a rectangular distribution, is the most effective among them. The line is continued by quasi-optimal detector, which is adjusted for exponential distribution, Wald - Wolfowitz detector and Mann - Whitney one for exponential distribution. The advantage rises for low level signal-to-noise ratio and false alarm probability.
Keywords
слабый оптический сигнал,
счетчик фотонов,
непараметрические алгоритмы обнаружения,
фотоприемник,
ранговые тесты,
weak optical signal,
photon counter,
nonparametric detection algorithm,
photo detector,
rank testAuthors
| Nickitsionak Victar I. | Belarusian State University (Minsk) | nikitsvi@bsu.by |
| Vetokhin Siarhei S. | Belarusian State Technological University (Minsk) | serega49@mail.ru |
Всего: 2
References
Шереметьев А.Г. Статистическая теория лазерной связи. М.: Связь, 1971. 264 с.
Лазерная локация / И. Н. Матвеев и др. М.: Машиностроение, 1984. 272 с.
Сигналы и помехи в лазерной локации / В. Е. Зуев и др. М.: Радио и связь, 1985. 264 с.
Манин А.П. Основы теории оптических систем траекторных и навигационных комплексов. М.: МО СССР, 1989. 224 с.
Многофункциональные лидарные системы / В.И. Иванов и др. Минск.: Университетское, 1986. 286 с.
Тришенков М.А. Фотоприемные устройства и ПЗС. Обнаружение слабых оптических сигналов. М.: Радио и связь, 1992. 400 с.
Ветохин С.С. Контрастность изображения биообъектов при измерениях методом счета отдельных фотонов // Труды БГТУ. Сер. IV. 2008. Вып. XVI. С. 263-265.
Одноэлектронные фотоприемники / С.С. Ветохин и др. М.: Энергоатомиздат, 1986. 246 с.
Ветохин С.С., Резников И.В. Одноэлектронные характеристики фотоумножителей для счета фотонов // Приборы и техника эксперимента. 1977. № 7. С. 57-62.
Ветохин С.С., Резников И.В. Диссекторы - счетчики фотонов. // Оптико-механическая пром-сть. 1980. № 8. С. 46-50.
Ветохин С.С. и др. Исследование лавинных МДП-фотоприемников в режиме счета фотонов // Доклады АН БССР. 1987. T. 31. № 5. С. 141-144.
Марова С.Н. Обнаружение слабых сигналов в оптическом диапазоне волн // Теория и техника радиолокации: Труды МАИ. М.: Машиностроение, 1972. Вып. 207, С. 198-208.
Тарасенко Ф.П. Непараметрическая статистика. Томск: ТГУ, 1976. 294 с.
Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 3. 1976. 286 с.
Гаек Я., Шидак З. Теория ранговых критериев. М.: Наука, 1971. 376 с.
Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория: справ. / Я.Д. Ширман и др. М.: Радиотехника, 2007. 512 с.
Коваленко И.Н., Филиппова А.А. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1973. 368 с.
ВентцельЕ.С. Теория вероятностей: учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 2001. 575 с.
Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981, 416 с.
Никитенок В.И. Быстрые непараметрические алгоритмы обнаружения сигналов. Минск: БГУ, 2010. 131 с.
Flom T. Spacebome laser radar // Appl. Dpt. 1972. V. 11. No. 2. P. 291.
FlomT, Coombes D. Multiple target tracking with scanning laser radar // Navigation. 19741975. V. 21. No. 4. P. 298.
Ташкун А.П. и др. Световые характеристики диссектора, работающего в одноэлектрон-ном режиме // Приборы и техника эксперимента. 1973. № 3. С. 258-260.
Ветохин С.С. Влияние контраста изображения на отношение сигнал/шум одноэлек-тронного диссектора // Оптико-механическая промышленность. 1978. № 6. С. 65-66.
Ветохин С.С., Холондырев С.А. Двухпороговый метод измерения сверхслабых световых потоков // Вестник БГУ. Сер. 1. 1986. № 1. С 64-65.
Прикладная статистика: Классификация и снижение размерности / С.А. Айвазян и др. М.: Финансы и статистика, 1989. 607 с.
Mann N.B., Whitney D.R. One test of whether one two random variables is stochastically larger than other // Annals of Mathematical Statistics. 1947. No. 18. P. 50-60.
Уилкс С. Математическая статистика. М.: Наука. 1967. 632 с.
Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 2. М.: Сов. радио, 1975. 392 с.
Гуткин Л.С. Теория оптимальных методов радиоприема при флюктуационных помехах. М.: Сов. радио, 1972. 448 с.
