专利名称：一种线性调频连续波雷达非线性软件校正方法
技术领域：
本发明属于信号处理和检测技术领域，特别涉及一种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。
背景技术：
近年来由于超大规模集成电路和阵列处理技术促进了数字信号处理器的迅速发展，可利用微型数字信号处理器实现快速傅里叶变换(FFT)来代替模拟窄带滤波器组结构，从而大大减小了线性调频连续波(FMCW)雷达的设备量；同时，固态微波和毫米波器件的发展使得线性调频连续波雷达可采用全固态化甚至全集成化结构。这两方面结合起来，已使线性调频连续波雷达的工程实现变得容易，并具备了结构简单，体积小重量轻和成本低的特点。FMCW雷达系统的FMCW信号的线性度对于整机系统至关重要，由于信号接收端采用混频器将本机与回波信号进行混频，从频域上即为两个信号的差频，因此调频连续波(FMCW) 雷达的距离分辨率正比于射频输出信号的线性度，所以发射端线性度不好，将导致射频输出与回波混频后得到的差频结果没有明显的峰值，甚至接收的完全是噪声信号，无法进行后期处理。现在一个明显的实现调频线性的方法是使用DDS (直接数字频率合成器)来产生低频线性调频波形，然后通过频率相乘或上变频来产生微波雷达调频信号。但是由于压控振荡器(VCO)具有非线性的电压-频率调谐曲线，因此当前许多应用是基于较为低成本的模拟产生技术，使用线性电压控制压控振荡器(VCO)实现调频信号，这时VCO输出信号就会产生非线性调频信号输出。一些方法通过分析VCO非线性调谐曲线，通过预校正VCO控制电压来实现校正，这种方法受到温度和预校正精度的影响。其他方法包括通过延时线闭环修正VCO控制电压来达到非线性校正的目的，但是这种方法设备较为复杂，同时受到延时线的精度影响。

发明内容
本发明的目的在于提供一种线性调频连续波雷达非线性软件校正方法，该方法能有效解决低成本应用下线性调频连续波雷达调频非线性问题。如上构思，本发明的技术方案是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。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)=fQ+a t+β t2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f目号为
权利要求
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I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Jakf^+at+iU2 其中f(t)为调频函数，a和β为调频线性和非线性参数； ②则雷达发射 目号为\
3.根据权利要求I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
全文摘要
一种线性调频连续波雷达软件非线性校正方法，属于信号处理与检测技术领域，它具体为在线性调频连续波雷达接收机中，对视频回波接收信号放大滤波后进行模数变换变为数字信号，然后对数字回波信号进行分数阶傅里叶变换分析，对分数傅里叶变换的结果在阶数和变换频域两维进行峰值搜索，峰值所对应的分数阶数和频率反应了调频非线性主要和目标时延，通过计算可以得到调频非线性参数，至此完成本方法处理过程。经此方法得到的调频非线性参数，用于构建非线性校正参考函数，将参考函数与雷达回波信号进行卷积可以有效的消除回波信号中非线性的影响。
文档编号G01S7/40GK102901954SQ201210322459
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者张军 申请人:天津职业技术师范大学