[发明专利]一种线性调频连续波雷达非线性软件校正方法

权利要求书

1.一种线性调频连续波雷达非线性软件校正方法，其特征在于：压控振荡器受线性控制电压控制产生调频连续波经功率放大器放大送入发射天线，发射天线辐射电磁波到空间遇到目标后发射回电磁波，接收天线接收返回的电磁波通过低噪声放大送入混频器，混频器的本振是从VCO的输出的分路信号，混频后的差频信号经过滤波放大，模数变换形成数字信号，在数字信号处理器中完成非线性软件校正方法，在数字信号处理器中实现对差频数字信号的分数阶傅里叶变换和二维峰值搜索，对非线性参数进行估算，构建分线性补偿参考函数；应用非线性补偿参考函数与回波信号的差频信号相乘实现对非线性分量的补偿，在后续的处理中可以采用常规目标检测方法来进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种线性调频连续波雷达非线性软件校正方法，其特征在于：上述差频数字信号呈现非线性因子，其提取方法为：

①设调频非线性曲线为：f(t)=f₀+αt+βt²

其中f(t)为调频函数，α和β为调频线性和非线性参数；

②则雷达发射信号为ST(t)=A0cos[2π(f0t+αt22+βt33)];]]>

③具有时延τ的目标回波信号为

SR(t)=A1cos[2π(f0(t-τ)+α(t-τ)22+β(t-τ)33)];]]>

④则差频信号为：

其中

3.根据权利要求1所述的一种线性调频连续波雷达非线性软件校正方法，其特征在于：上述非线性软件校正方法的具体步骤为：

①将雷达照向一个已知点目标，目标与雷达的距离可以先用精密激光测距仪测得，设距离为R，这样目标到雷达的回波时延τ可以写为

τ=2R/C

其中C为光速；

②雷达发射调频信号，上述已知点目标反射雷达电磁波，经雷达接收天线接收后，经低噪声放大和本振信号进行混频后形成视频模拟差频信号，对差频信号进行滤波放大，然后进行模数变换，形成数字回波信号，将每个扫频周期内的回波作为一组数据，设扫频周期内的回波数据为：

S=[s₁ s₂…s_i…s_L]^T

式中s_i为回波信号数字采样数据，i＝1,2…L，L为数据长度，T表示矩阵转置；

③对上述数据进行分数阶傅里叶变换，获得分数阶傅里叶变换结果为：

Xp(u)=Fp[S(k)]=1-jcot(pπ2)Σk=1LS(k)exp{jπ((k2+u2)cot(pπ2)-2ukcsc(pπ2))}]]>

其中p为分数阶傅里叶变换阶数，对于实际信号来说取值范围为0-2，u为频率分量。

④对公式（6）的分数阶傅里叶变换的结果在（p，u）两维平面上按照公式（7）搜索最大峰值，峰值表明分数阶与调频信号调频率的一致性，峰值所对应的分数阶阶数和频域数据反映了调频非线性参数。

{p0,u^0}=argmax|Xp(u)|2]]>

并由此可以得到调频参数

α=2f₀/τ

⑤根据步骤三获得的调频信号的参数，构建非线性补偿函数，非线性补偿参考函数的表达式为式（7）

h(t)=exp[-j2π((βτ)t2+(ατ-βτ2)t)]·exp[-j2π(α2τ2-β3τ3)]]]>

⑥将雷达按照正常工作模式进行工作，对目标区域进行探测，获得目标回波信号后，具有时延τ的目标回波信号如公式（3），差频信号如公式（4），将（7）式与（2）式相乘即可将差频信号中的非线性因素消除，然后再进行常规的目标检测算法。至此，该基于分数阶傅里叶变换的线性调频连续波雷达非线性软件校正方法处理完毕。