一种FMCW距离测量系统中拍频信号非线性校正方法，解决了现有借助辅助干涉仪比相的非线性校正受调频非线性的影响导致信噪比低的问题，属于信号处理技术领域。本发明包括：S1、对辅助干涉仪的信号进行希尔伯特变换，获得辅助干涉仪信号的相位信息，利用该相位信息获取用于非线性校正的正交基，该正交基包含调频非线性信息；S2、对测量干涉仪信号进行采样，利用S1中的正交基对测量干涉仪信号进行变换，完成非线性校正。本发明采用辅助干涉仪对光源信号进行采样，利用辅助干涉仪的信号作为谱分析方法中使用的正交基，代替原有的线性相位正交基对测量路信号进行谱分析，可以有效的消除调频非线性以及光源跳模带来的影响。