CA CFAR C语言实现

CA-CFAR（Cellular Automaton-Constant False Alarm Rate）是一种常用的雷达信号检测算法，可以在保持一定虚警率的情况下，有效地检测多目标信号。下面给出一个简单的C语言实现。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

#define PI 3.14159265358979323846

// 计算高斯分布函数的值
double gaussian(double x, double mean, double sigma) {
    return exp(-pow((x-mean)/sigma, 2)/2) / (sigma * sqrt(2*PI));
}

// CA-CFAR算法实现
void cacf(double *data, int data_len, int guard_len, int train_len, double pfa) {
    int i, j;
    double threshold, noise_power, sum;
    int start, end, cell_num;

    // 计算噪声功率
    noise_power = 0.0;
    for (i = 0; i < guard_len; i++) {
        noise_power += data[i];
    }
    noise_power /= guard_len;

    // 计算训练窗口内的加权和
    sum = 0.0;
    for (i = guard_len; i < guard_len+train_len; i++) {
        sum += gaussian(data[i], 0.0, 1.0);
    }

    // 计算阈值
    threshold = noise_power + (2.0*sum/train_len) * pow(-log(pfa), 0.5);

    // 对每个单元进行检测
    for (i = guard_len+train_len; i < data_len-guard_len; i++) {
        sum = 0.0;

        // 计算观测窗口内的加权和
        start = i - train_len/2;
        end = i + train_len/2;
        for (j = start; j < end; j++) {
            if (j == i) {
                continue;
            }
            sum += gaussian(data[j], 0.0, 1.0);
        }

        // 计算阈值
        threshold = noise_power + (2.0*sum/train_len) * pow(-log(pfa), 0.5);

        // 判断是否检测到信号
        if (data[i] > threshold) {
            printf("Detect signal at cell %d\n", i);
        }
    }
}

int main() {
    double data[1000];
    int i;

    // 生成随机数据
    for (i = 0; i < 1000; i++) {
        data[i] = rand() / (double)RAND_MAX;
    }

    // 运行CA-CFAR算法
    cacf(data, 1000, 10, 50, 1e-6);

    return 0;
}

其中，`data`表示输入的信号序列，`data_len`表示序列长度，`guard_len`表示保护窗口大小，`train_len`表示训练窗口大小，`pfa`表示虚警概率。在函数中，首先计算噪声功率，然后在训练窗口内计算高斯分布函数的加权和，从而计算阈值。接着，对每个单元进行检测，计算观测窗口内的高斯分布函数的加权和，重新计算阈值，判断是否检测到信号。