CA_CFAR 单元平均恒虚警处理在毫米波测距中的应用

最近的一个任务，在24MHZ毫米波测距的程序里 加入恒虚警处理。
毫米波测距原理网上有很多资料，其中程序里用到的是调频连续波雷达(FMCW)。
相关原理在博客有介绍。

主要依据是测量发射波和回波的时间差，根据光速计算距离。
实际应用中要考虑多普勒频移对回波的影响。

图中发射波为正负调频FMCW信号，可以见到由于多普勒效应，运动目标的回波和静止目标的回波发生不同。
可以看到对于正调频信号 Chirp1的回波输出频率与发射频率的频差在零频附近，在去直流处理的的过程中会将该频率滤除。
而负频率信号就不存在多普勒频移相互抵消的问题，实际应用中，可以使用不同斜率的负调频信号作为发射波。
如下图所示

目标径向距离引起的多普勒频移与Chirp的调频斜率有关，由于chirp1 和chirp2负调频波的斜率不同，所以回波所对应的多普勒频移也不同。
目标速度引起的多普勒频移，只与目标速度和波长有关。
两者的多普勒频移相同。

两者的多普勒频移做差，即可消去由目标移动速度引起的多普勒频移，差值只与斜率和波长用关。可得下式

其结果为目标距离所对应的回波延迟，由

C为光速，即可求解距离R。

接下来是应用的恒虚警处理
常见的恒虚警处理（CFAR）有
均值类CFAR，例如 单元平均CA_CFAR，单元平均取大GO_CFAR，单元平均取小SO_CFAR。
有序统计类CFAR，例如 有序统计OS_CFAR。
杂波图法。

其中有序统计类需要排序，当选通窗口越大，计算量越大，不利于程序的实时性，因此没有选择。
CA_CFAR简单利于实现，效果好坏受到噪声类型的影响。

本系统中的恒虚警处理为CA_CFAR 单元平均恒虚警处理，对于CA_CFAR，平均虚警概率和噪声功率Paf大小无关，只与判决单元附近的样本数N及门限系数a有关，判决门限T表示为：


CA_CFAR的检测框图如下：

图中D为被测目标单元，因为目标的功率可能泄露到相邻的单元中，所以和目标相邻的数个单元不作为背景杂波的估计，作为保护单元P。
如此选定窗口大小N，设定的虚警概率Paf，即可求得门限系数a。

如有不对的地方欢迎指正，共同学习。

如果需要相关参考论文见个人主页。