[发明专利]一种基于前缀和算法的雷达CFAR目标检测方法

说明书

本发明公开了一种基于前缀和算法的雷达CFAR目标检测方法。该方法将雷达的回波信号进行傅里叶变换和平方率检波后得到距离‑多普勒矩阵A，对距离‑多普勒矩阵A进行恒虚警(CFAR)处理判断目标是否存在。进行CFAR检测时采用矩形参考滑窗，首先用前缀和算法求得距离‑多普勒矩阵A的前缀和矩阵SUM，然后通过前缀和矩阵计算待测单元a_i,j周围参考单元数据的平均值，平均值与系数相乘得背景杂波的估计值，与待检测单元进行比较从而确定待检测单元是否为目标。本发明的方法在保证了检测的精确性的同时，降低了算法的复杂度，减少了原有CFAR检测的计算量，提高了检测效率。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于前缀和算法的雷达CFAR目标检测方法。

背景技术

随着公路交通运输量日益增大，交通监测以及交通安全愈发受到人们的高度重视。毫米波雷达具有体积小、重量轻、成本低、受天气和环境因素影响小、分辨率高等优点，能够大大降低恶劣天气和环境的事故发生率，在车载防撞雷达、自动导航控制等领域具有广泛的应用前景。在毫米波雷达监测过程中存在杂波和各种噪声干扰，在这些复杂的背景环境中检测目标的存在并且要保持一个恒定的虚警概率是雷达目标检测的一个重要环节。恒虚警率(CFAR)处理是指雷达系统在保持虚警概率恒定条件下对接收机输出的信号与噪声作判别以确定目标信号是否存在的技术，包括均值类CFAR、统计有序CFAR等经典CFAR算法，其中均值类CFAR中的CA-CFAR(Cell Average-Constant False Alarm Rate)是工程应用中常用的一种损失率最少的算法。

回波信号经过傅里叶变换和平方率检波后进行CFAR检测，判断待检单元是否存在目标。一般的雷达系统在进行判决时考虑距离-多普勒二维信息，CFAR检测原理如图1所示，其中参考单元、保护单元和待检单元被称为CFAR处理窗。待检单元位于中间，参考单元数据均值用来估计背景杂波，紧邻待检单元的为保护单元，在平均处理时不包括保护单元的数据样本，这样处理的原因在于当存在跨越多个单元的目标，目标的功率可能泄露到相邻的单元中。将杂波的估计值与系数相乘后确定门限，将该值与待检单元的值相比，若超过了此门限，则判为有目标，否则，判为无目标。传统的CFAR检测中参考单元均值的运算的步骤是重复运算且复杂度高，每一次待检单元的判决都需要对二维的参考单元进行遍历计算均值，因此时间复杂度为O(n⁴)，复杂度较高，运算时间长。

为了提高CFAR算法处理效率，专利“一种快速二维CFAR目标检测系统及检测方法”(申请号：CN201811267196.5)先对距离维进行一维CFAR检测，提取过门限的点，再对这些点进行二维CFAR处理。专利“一种二维缩比快速恒虚警检测方法”(申请号：CN201811344417.4)将雷达的二维检测平面进行等比分块，先提取有目标的子块，再对其进行二维CFAR检测。专利“一种改进的二维恒虚警方法”(申请号：CN201210288754.2)找到每个距离单元下多普勒单元中的最大值，保存该最大值对应的多普勒单元地址，然后在对应的多普勒单元上沿距离维进行一维CFAR检测。上述方法虽然降低了算法的处理时间，但是牺牲了性能，容易出现漏警和虚警的问题。

发明内容

针对现有雷达使用CA-CFAR目标检测方法时间复杂度高的现象，本发明提出一种基于前缀和算法的CFAR目标检测方法，能够大大节约计算时间。

本发明采用的技术方案为：

一种基于前缀和算法的雷达CFAR目标检测方法，包括以下步骤：

S1，利用雷达发射毫米波信号对运动目标进行检测；

S2，判断目标是否存在，具体步骤如下：

S21，对雷达接收到的回波信号进行二维傅里叶变换和平方率检波后得到距离-多普勒矩阵A；