[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

说明书

本发明涉及一种调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，包括：选取预定长度的延迟线，进行闭环测试，得到延迟线差频信号；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；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；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；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，得到射频非线性相位的估计；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。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种调频连续波雷达的非线性估计以及校正方法。

背景技术

传统的脉冲体制的雷达相比，调频连续波(Frequency Modulated ContinuesWaveform,FMCW)雷达具有低成本、更高的距离分辨率、更强的穿透能力、能够消除距离盲区等优势，因此，调频连续波雷达在高精度测距和成像领域得到广泛应用。

影响调频连续波雷达测距成像精度最关键的因素是线性调频信号的线性度，调频连续波信号具有大带宽，且信号持续整个发射周期，因此保持信号调频斜率的线性具有很大的难度。由于雷达系统各个器件的非理想特性，或多或少地会引入信号调频的畸变—调频非线性。线性调频信号中的这种非线性分量，经过去调频处理(Dechirp)之后，会引入空变的相位误差，降低信号质量，这会对信号频谱产生一定的影响，例如主瓣展宽、主瓣偏移、非对称畸变、成对回波以及旁瓣能量过高等问题，严重影响测距精度以及成像质量。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，以提高调频连续波雷达的测距精度或成像质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种调频连续波雷达的非线性估计及校正方法，包括：

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。

进一步地，所述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)

进一步地，所述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)]}

进一步地，所述得到射频非线性相位的估计之前，包括：