[發明專利]基于分步處理的雷達目標二維CA-CFAR檢測快速實現方法

有效

• 申請號: 202110500768.5
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113341388B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 趙會寧;賀思三;王瑞軍;田海林
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G06F17/16
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 梁寶龍

本發明公開了一種基于分步處理的雷達目標二維CA?CFAR檢測快速實現方法，具體包括以下步驟，S1：基于雷達發射相參脈沖串對目標進行探測后得到的距離?多普勒二維回波數據矩陣，對各檢測單元對應的參考單元求和矩陣進行初始化；S2：利用GPU多線程并行計算參考單元求和矩陣；S3：利用GPU多線程并行計算保護單元求和矩陣；S4：利用GPU多線程并行計算每一個檢測單元的m階統計矩；S5：進行門限檢測，得到最終的檢測結果。本發明中二維CA?CFAR檢測快速實現方法以CPU+GPU為硬件基礎，利用CUDA進行異構并行運算，將檢測任務拆分成多個獨立的小單元，分步對參考單元求和矩陣和保護單元求和矩陣進行計算，大大提高雷達回波處理的效率，實現了真實目標的正確檢測。

技術領域

本發明涉及雷達目標檢測技術領域，尤其涉及基于分步處理的雷達目標二維CA-CFAR檢測快速實現方法。

背景技術

雷達發射相參脈沖串對目標進行探測后經過信號處理可形成距離-多普勒二維回波數據，目標檢測的任務是從距離-多普勒矩陣的每個檢測單元中作出判決。單元平均恒虛警(cell?averaging?constant?false?alarm?rate,CA-CFAR)處理是雷達目標檢測的基本方法，其基本原理如附圖1所示，對于每一個檢測單元，在二維平面上取出R個參考單元，然后根據這R個單元的采樣平均值估計檢測門限。

逐點進行二維恒虛警檢測對應運算量巨大，為了降低運算復雜度，趙明波，何峻，付強等人提出逐像素點滑窗迭代方法，屬于一種典型的CPU端優化方法，該類方法通過減小參考滑窗對距離-多普勒圖像遍歷時的重復計算量提高計算效率，但是在該方法中后一個點的計算需要依托前一個點的計算結果，不具有相互獨立性，不能直接用于GPU加速。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明旨在提供一種基于分步處理的雷達目標二維CA-CFAR檢測快速實現方法，以CPU+GPU為硬件基礎，將檢測任務拆分成多個獨立的小單元，利用CUDA進行異構并行運算，大大提高雷達回波處理的效率。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

基于分步處理的雷達目標二維CA-CFAR檢測快速實現方法，其特征在于，以CPU+GPU為硬件基礎，利用CUDA進行并行運算，具體包括以下步驟，

S1：基于雷達發射相參脈沖串對目標進行探測后得到的距離-多普勒二維回波數據矩陣，對各檢測單元對應的參考單元求和矩陣進行初始化；

S2：利用GPU多線程并行計算參考單元求和矩陣；

S3：利用GPU多線程并行計算保護單元求和矩陣；

S4：利用GPU多線程并行計算每一個檢測單元的m階統計矩；

S5：進行門限檢測，得到檢測單元對應的檢測結果。

進一步的，步驟S1的具體操作包括：

基于輸入數據矩陣大小，在GPU設備端初始化兩個大小為N_r×N_f的臨時矩陣，分別用來按列存儲連續R_r個參考單元和R_P個保護單元的求和值，并將其初始化為零；其中N_r為距離單元數目，N_f為頻率單元數目；R_r為距離維的參考單元數，R_P為距離維的保護單元數。

進一步的，步驟S2的具體操作包括：