基于差分滤波的非线性估计及校正方法

赵 博 张曰义 徐源鸿 刘小军 方广有

(中国科学院空天信息创新研究院 北京 100094 )

(中国科学院电磁辐射与探测技术重点实验室 北京 100190)

(中国科学院大学电子电气与通信工程学院 北京 100049)

1 引言

与传统的脉冲体制的雷达相比，调频连续波(Frequency Modulated Continues Waveform,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[1–3]，例如小型无人机遥感侦察以及浅层地质结构的精细探测[4,5]。

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[6]，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[7]。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[8]，严重影响测距精度以及成像质量。

非线性模型可以分为非周期性非线性模型和周期性非线性模型，目前大多研究成果主要是针对非周期性模型即多项式模型进行估计和校正。文献[9]提出利用高阶模糊函数(High-order Ambiguity Function, HAF)估计多项式系数，通过时域插值重采样对空变非线性进行校正，但是参数递进估计过程会导致误差逐渐变大的问题。……