一种作用于多目标复杂环境下的CFAR检测装置及方法

本发明属于雷达信号处理，尤其涉及一种作用于多目标复杂环境下的cfar检测装置及方法。

背景技术：

1、毫米波雷达已经不断的应用于日常生活中，如自动驾驶、目标跟踪，交通感知、生命特征检测等领域。相比于传统的激光雷达、超声波等技术，毫米波雷达系统在复杂天气的适应性、分辨率和作用距离上有了很大的进展。民用毫米波雷达检测系统主要采用调频连续波，利用了其高距离分辨率和高精度的优点。毫米波雷达的目标检测主要利用cfar算法从大量噪声信号和干扰信号中检测出有效目标信号，其中最具代表的时单元平均恒虚警检测ca-cfar。

2、当检测范围内多个目标相距较近时，相邻目标的信号会成为参考单元内的干扰信号，由于目标信号的强度相对较高，会拉高参考单元的取值，从而导致门限阈值拉高，一定程度上会影响检测单元的目标检测准确率，因此，需要一种能够在存在大量相邻目标的环境下成功检测出有效目标信号的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种作用于多目标复杂环境下的cfar检测装置及方法，以解决上述的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的一种作用于多目标复杂环境下的cfar检测装置及方法的具体技术方案如下：

3、一种作用于多目标复杂环境下的cfar检测装置，包括雷达数据采集模块、相参积累模块、cfar检测模块，

4、所述雷达数据采集模块读取雷达回波信号，将发射信号和回波信号进行混频得到差频信号并进行采样得到fb(n)，n=1,2,…，n，n表示对应采样周期的采样点数，对fb(n)进行fft变换与静态滤除得到每个通道的数据radar_2dfft(trx)，trx = 1,2,…，m，m表示雷达通道数，将该数据输出到相参积累模块；

5、所述相参积累模块接收radar_2dfft(trx)数据，在该模块将每一帧数据的所有通道数据进行相参积累得到channel_acc数据，将该数据输出到cfar检测模块；

6、所述cfar检测模块对每一帧的channel_acc数据进行目标检测。

7、进一步的，所述cfar检测模块首先获取cfar参考单元数据noise，并对noise单元取均值得到noise_mean，根据虚警概率和参考单元长度求得比例系数alpha，之后将noise(1)赋值为noise_mean，判断noise(i)/ noise(i-1)是否大于参数k，若大于则判定noise(i)为干扰信号，i=2,3,…，l，l为参考单元总长度，将noise(i)赋值为noise_mean/k，最后将处理后的参考单元进行均值求取，并将该数据与alpha相乘并与检测单元进行比较，以此来判断检测单元是否为有效目标单元，重复此操作直到该帧数据channel_acc检测完，最后得到该帧内有效目标数据。

8、本发明还公开了一种作用于多目标复杂环境下的cfar检测装置的检测方法，包括如下步骤：

9、步骤1：通过对雷达收发信号进行混频、fft、静态滤波、相参积累的步骤，最终将结果输出到cfar检测模块；

10、步骤2：在cfar检测模块中对输入数据进行cfar检测，分别得到参考单元l和r、保护单元g和检测单元d；

11、步骤3：整合参考单元数据得到noise数据，对其取均值得到数据noise_mean并赋值给noise(1)，同时求取门限因子alpha；

12、步骤4：判断noise(i)/ noise(i-1)是否大于参数k，i= 2，3，…，m，m为参考单元长度，若比值大于参数k则判定当前noise(i)为干扰信号，将noise(i)赋值为noise_mean /k，否则将当前信号保持原值；

13、步骤5：将处理后的参考单元进行均值求取，并将该数据与门限因子alpha相乘得到cfar检测所需的门限检测阈值，将检测单元内的数据于该门限阈值进行比较，大于该阈值的检测单元则视为有效目标。

14、进一步的，所述步骤3：根据参考单元的特征求取均值并赋值给noise数据的初始位，作为初次比值的参考数据。

15、进一步的，所述步骤4在cfar检测中引入比值的方法，并将计算得到的噪声参考单元均值作为初次比较的参考数据，同时设置参数k，若比值大于k则判定此时的noise(i)为参考单元内干扰信号，将其重新赋值为noise_mean / k，否则保持原值。

16、进一步的，所述步骤5在经过步骤4的处理将噪声参考单元内可能存在的由于其它目标导致的干扰信号通过比值的形式滤除掉之后，将最终得到的优化后的参考单元信号作为背景噪声与门限因子alpha相乘得到cfar检测所需的门限阈值，若检测单元内信号值大于cfar检测门限阈值则视为有效目标。

17、本发明的一种作用于多目标复杂环境下的cfar检测装置及方法具有以下优点：本发明能够在存在大量相邻目标的环境下，从参考单元内通过比值的方式将由其它邻近目标生成的干扰信号剔除，得到较为准确的背景噪声信号，最终有效识别出检测单元内的目标，一定程度上缓解了目标遮蔽问题。

技术特征：

1.一种作用于多目标复杂环境下的cfar检测装置，其特征在于，包括雷达数据采集模块、相参积累模块、cfar检测模块，

2.根据权利要求1所述的作用于多目标复杂环境下的cfar检测装置，其特征在于，所述cfar检测模块首先获取cfar参考单元数据noise，并对noise单元取s均值得到noise_mean，根据虚警概率和参考单元长度求得比例系数alpha，之后将noise(1)赋值为noise_mean，判断noise(i)/ noise(i-1)是否大于参数k，若大于则判定noise(i)为干扰信号，i=2,3,…，l，l为参考单元总长度，将noise(i)赋值为noise_mean/k，最后将处理后的参考单元进行均值求取，并将该数据与alpha相乘并与检测单元进行比较，以此来判断检测单元是否为有效目标单元，重复此操作直到该帧数据channel_acc检测完，最后得到该帧内有效目标数据。

3.一种如权利要求1或2所述的作用于多目标复杂环境下的cfar检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤3：根据参考单元的特征求取均值并赋值给noise数据的初始位，作为初次比值的参考数据。

5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤4在cfar检测中引入比值的方法，并将计算得到的噪声参考单元均值作为初次比较的参考数据，同时设置参数k，若比值大于k则判定此时的noise(i)为参考单元内干扰信号，将其重新赋值为noise_mean / k，否则保持原值。

6.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤5在经过步骤4的处理将噪声参考单元内可能存在的由于其它目标导致的干扰信号通过比值的形式滤除掉之后，将最终得到的优化后的参考单元信号作为背景噪声与门限因子alpha相乘得到cfar检测所需的门限阈值，若检测单元内信号值大于cfar检测门限阈值则视为有效目标。

技术总结
本发明属于雷达信号处理技术领域，公开了一种作用于多目标复杂环境下的CFAR检测装置及方法，包括雷达数据采集模块、相参积累模块、CFAR检测模块，雷达数据采集模块读取雷达回波信号，将发射信号和回波信号进行混频得到差频信号并进行采样得到Fb(n)，对Fb(n)进行FFT变换与静态滤除得到每个通道的数据radar_2DFFT(trx)，相参积累模块接收radar_2DFFT(trx)数据，在该模块将每一帧数据的所有通道数据进行相参积累得到channel_acc数据，将该数据输出到CFAR检测模块；CFAR检测模块对每一帧的channel_acc数据进行目标检测。本发明能够有效识别出检测单元内的目标。

技术研发人员：纪晨阳,张鹏泉
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/2