[发明专利]一种调频连续波雷达的非线性估计以及校正方法

权利要求书

1.一种调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、选取预定长度的延迟线，对雷达系统进行闭环测试，得到延迟线差频信号；

步骤2、通过所述延迟线差频信号的频谱获得延迟线差频频率，并以此构建理想差频信号，将理想差频信号与延迟线差频信号混频，得到射频非线性与回波非线性叠加的非线性信号；

步骤3、提取所述非线性信号的相位并解缠，得到延迟线差频信号中的非线性相位；

步骤4、按照预设阈值对所述非线性相位数据进行升采样，利用升采样后的非线性相位构建差分方程，并利用z变换域方法求解所述差分方程，得到射频非线性相位初始估计；

步骤5、对所述射频非线性相位的初始估计进行降采样恢复原始数据长度，并通过滤除因离散时延与连续时延不匹配导致的“毛刺”信号，得到射频非线性相位的估计；

步骤6、将所述射频非线性相位估计应用于实际探测数据并利用匹配傅里叶变换进行非线性校正，得到非线性校正之后的探测数据。

2.根据权利要求1所述的调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，其特征在于，所述步骤2中，构建理想差频信号过程中，令所述延迟线差频频率为f_beat，则所述构建的理想差频信号为：

s_b,ideal(t)＝exp(j2πf_beat)

其中，exp为指数函数。

3.根据权利要求2所述的调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，其特征在于，所述步骤2中，将理想差频信号与延迟线差频信号混频过程中，令所述延迟线差频信号为s_b(t)，射频非线性相位为ε(t)，延迟线时延为τ，则非线性信号为：

s_e(t)＝s_b(t)·s_b,ideal(t)＝exp{j[ε(t)-ε(t-τ)]}。

4.根据权利要求1所述的调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，其特征在于，所述步骤4中，得到射频非线性相位的估计之前，还包括：

按照预设阈值即离散时延与连续时延的偏差小于Δms，对所述非线性相位数据进行升采样；

利用升采样后的非线性相位构建差分方程，并利用z变换域方法求解所述差分方程，得到射频非线性相位初始估计；

对所述射频非线性相位的初始估计进行降采样恢复原始数据长度；

滤除因离散时延与连续时延不匹配导致的“毛刺”。

5.根据权利要求4所述的调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，其特征在于，所述利用升采样后的非线性相位构建差分方程，并利用z变换域方法求解所述差分方程，令升采样后的非线性相位为φ_Δε[n]，则构建的差分方程为：

φ_Δε[n]＝ε[n]-ε[n-N_τ]

其中，n为离散时间变量，N_τ为离散参考时延。令系统响应为则可以得到射频非线性相位的初始估计的z域表示：

ε_first(z)＝H(z)·φ_Δε(z)

将所述ε_first(z)进行逆z变换，得到所述射频非线性相位的初始估计。

6.根据权利要求4所述的调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，其特征在于，所述步骤5中，滤除因离散时延与连续时延不匹配导致的“毛刺”包括：

对所述降采样之后的射频非线性相位的初始估计进行数据平滑处理，平滑窗的长度应设置在2～5个“毛刺”周期长度，避免平滑掉相位本身所具有的周期性非线性成分，得到与原始数据长度相同的射频非线性相位估计。

7.根据权利要求4所述的调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，其特征在于，所述预设阈值为0.5ms。

8.根据权利要求6所述的调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，其特征在于，所述平滑窗长度为3个采样点数长度。