專利名稱：一種線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)非線性軟件校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號處理和檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)非線性軟件校正方法。
背景技術(shù)：
近年來由于超大規(guī)模集成電路和陣列處理技術(shù)促進(jìn)了數(shù)字信號處理器的迅速發(fā)展，可利用微型數(shù)字信號處理器實現(xiàn)快速傅里葉變換(FFT)來代替模擬窄帶濾波器組結(jié)構(gòu)，從而大大減小了線性調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)的設(shè)備量；同時，固態(tài)微波和毫米波器件的發(fā)展使得線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)可采用全固態(tài)化甚至全集成化結(jié)構(gòu)。這兩方面結(jié)合起來，已使線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的工程實現(xiàn)變得容易，并具備了結(jié)構(gòu)簡單，體積小重量輕和成本低的特點。FMCW雷達(dá)系統(tǒng)的FMCW信號的線性度對于整機(jī)系統(tǒng)至關(guān)重要，由于信號接收端采用混頻器將本機(jī)與回波信號進(jìn)行混頻，從頻域上即為兩個信號的差頻，因此調(diào)頻連續(xù)波(FMCW) 雷達(dá)的距離分辨率正比于射頻輸出信號的線性度，所以發(fā)射端線性度不好，將導(dǎo)致射頻輸出與回波混頻后得到的差頻結(jié)果沒有明顯的峰值，甚至接收的完全是噪聲信號，無法進(jìn)行后期處理?，F(xiàn)在一個明顯的實現(xiàn)調(diào)頻線性的方法是使用DDS (直接數(shù)字頻率合成器)來產(chǎn)生低頻線性調(diào)頻波形，然后通過頻率相乘或上變頻來產(chǎn)生微波雷達(dá)調(diào)頻信號。但是由于壓控振蕩器(VCO)具有非線性的電壓-頻率調(diào)諧曲線，因此當(dāng)前許多應(yīng)用是基于較為低成本的模擬產(chǎn)生技術(shù)，使用線性電壓控制壓控振蕩器(VCO)實現(xiàn)調(diào)頻信號，這時VCO輸出信號就會產(chǎn)生非線性調(diào)頻信號輸出。一些方法通過分析VCO非線性調(diào)諧曲線，通過預(yù)校正VCO控制電壓來實現(xiàn)校正，這種方法受到溫度和預(yù)校正精度的影響。其他方法包括通過延時線閉環(huán)修正VCO控制電壓來達(dá)到非線性校正的目的，但是這種方法設(shè)備較為復(fù)雜，同時受到延時線的精度影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)非線性軟件校正方法，該方法能有效解決低成本應(yīng)用下線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)調(diào)頻非線性問題。如上構(gòu)思，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)非線性軟件校正方法，其特征在于壓控振蕩器受線性控制電壓控制產(chǎn)生調(diào)頻連續(xù)波經(jīng)功率放大器放大送入發(fā)射天線，發(fā)射天線輻射電磁波到空間遇到目標(biāo)后發(fā)射回電磁波，接收天線接收返回的電磁波通過低噪聲放大送入混頻器，混頻器的本振是從VCO的輸出的分路信號，混頻后的差頻信號經(jīng)過濾波放大，模數(shù)變換形成數(shù)字信號，在數(shù)字信號處理器中完成非線性軟件校正方法，在數(shù)字信號處理器中實現(xiàn)對差頻數(shù)字信號的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換和二維峰值搜索，對非線性參數(shù)進(jìn)行估算，構(gòu)建分線性補(bǔ)償參考函數(shù)；應(yīng)用非線性補(bǔ)償參考函數(shù)與回波信號的差頻信號相乘實現(xiàn)對非線性分量的補(bǔ)償，在后續(xù)的處理中可以采用常規(guī)目標(biāo)檢測方法來進(jìn)行處理。上述差頻數(shù)字信號呈現(xiàn)非線性因子，其提取方法為
①設(shè)調(diào)頻非線性曲線為f(t)=fQ+a t+β t2其中f(t)為調(diào)頻函數(shù)，α和β為調(diào)頻線性和非線性參數(shù)；

②則雷達(dá)發(fā)射f目號為
權(quán)利要求
1.一種線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)非線性軟件校正方法，其特征在于壓控振蕩器受線性控制電壓控制產(chǎn)生調(diào)頻連續(xù)波經(jīng)功率放大器放大送入發(fā)射天線，發(fā)射天線輻射電磁波到空間遇到目標(biāo)后發(fā)射回電磁波，接收天線接收返回的電磁波通過低噪聲放大送入混頻器，混頻器的本振是從VCO的輸出的分路信號，混頻后的差頻信號經(jīng)過濾波放大，模數(shù)變換形成數(shù)字信號，在數(shù)字信號處理器中完成非線性軟件校正方法，在數(shù)字信號處理器中實現(xiàn)對差頻數(shù)字信號的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換和二維峰值搜索，對非線性參數(shù)進(jìn)行估算，構(gòu)建分線性補(bǔ)償參考函數(shù)；應(yīng)用非線性補(bǔ)償參考函數(shù)與回波信號的差頻信號相乘實現(xiàn)對非線性分量的補(bǔ)償，在后續(xù)的處理中可以采用常規(guī)目標(biāo)檢測方法來進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)非線性軟件校正方法，其特征在于上述差頻數(shù)字信號呈現(xiàn)非線性因子，其提取方法為 ①設(shè)調(diào)頻非線性曲線為Jakf^+at+iU2 其中f(t)為調(diào)頻函數(shù)，a和β為調(diào)頻線性和非線性參數(shù)； ②則雷達(dá)發(fā)射 目號為\
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)非線性軟件校正方法，其特征在于上述非線性軟件校正方法的具體步驟為 ①將雷達(dá)照向一個已知點目標(biāo)，目標(biāo)與雷達(dá)的距離可以先用精密激光測距儀測得，設(shè)距離為R，這樣目標(biāo)到雷達(dá)的回波時延τ可以寫為
全文摘要
一種線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)軟件非線性校正方法，屬于信號處理與檢測技術(shù)領(lǐng)域，它具體為在線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)接收機(jī)中，對視頻回波接收信號放大濾波后進(jìn)行模數(shù)變換變?yōu)閿?shù)字信號，然后對數(shù)字回波信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換分析，對分?jǐn)?shù)傅里葉變換的結(jié)果在階數(shù)和變換頻域兩維進(jìn)行峰值搜索，峰值所對應(yīng)的分?jǐn)?shù)階數(shù)和頻率反應(yīng)了調(diào)頻非線性主要和目標(biāo)時延，通過計算可以得到調(diào)頻非線性參數(shù)，至此完成本方法處理過程。經(jīng)此方法得到的調(diào)頻非線性參數(shù)，用于構(gòu)建非線性校正參考函數(shù)，將參考函數(shù)與雷達(dá)回波信號進(jìn)行卷積可以有效的消除回波信號中非線性的影響。
文檔編號G01S7/40GK102901954SQ201210322459
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者張軍 申請人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)