[發明專利]一種機場跑道異物檢測系統

有效

• 申請號: 201210506514.5
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN103048694B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 張軍
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12;G01S13/88
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 董一寧

技術領域:

本發明屬于機場安全檢測領域，特別涉及一種機場跑道異物檢測系統，該系統主要采用具有旋轉天線的合成孔徑連續波調頻雷達顯現，來實現對機場跑道表面目標的高分辨檢測，可降低地面雜波干擾。

背景技術:

機場跑道表面外來遺留物碎片的自動檢測是關系到航空安全的重要課題。當飛機在跑道上高速滑行時，跑道上這些遺撒物對飛機和周圍人員車輛的安全都是嚴重威脅，據估計每年跑道碎片引起的事故造成航空工業40億美元的損失。一般考慮小尺寸碎片的雷達截面積只有-20dBm²以下，這些小物體在跑道上靜止，回波信雜比極低，碎片的雷達回波和地面雷達雜散回波混在一起，雷達地面雜波的強度與雷達對地照射入射角、照射地面單元的面積以及地面的屬性等因素相關，其中地面雜波單元面積(由雷達距離和方位分辨率決定)是一個重要因素。如果雷達的在距離和方位上的分辨率不夠高，那么地面雜波單元的面積大，其回波強度就可能會比要檢測的碎片回波強很多，也不能采用動目標檢測的方法消除地面雜散回波。現在國外采用的方法是光學成像方法和3mm波段的雷達探測方法，采用光學探測的方法受到光線、陰影、紙屑等因素的干擾影響較大，而采用3mm波段的雷達價格昂貴，維護成本較高。

發明內容：

本發明的目的是為了提供一種價格相對低廉的、能夠對機場碎片實現可靠檢測的旋轉天線合成孔徑雷達檢測系統。該系統針對線性調頻連續波系統，通過寬帶線性調頻實現高的距離分辨率，通過實現天線半圓弧軌跡旋轉構建合成孔徑，從而實現高的方位分辨，減少地面雜波單元的面積，實現對跑道碎片小目標的檢測。

如上構思，本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

一種機場跑道異物檢測系統，其特征在于：由雷達發射與接收天線、雷達收發前端、懸臂、旋轉機構、信號處理器以及顯示控制終端組成；其中：雷達發射與接收天線與雷達收發前端通過波導相連，雷達收發前端通過旋轉機構與信號處理器相連，信號處理器與顯示控制終端相連。上述信號處理器包括距離壓縮處理模塊、數據緩存、方位壓縮處理模塊、極化信息處理模塊、VCO非線性校正、方位信息讀取以及多視變化檢測組成；距離壓縮處理模塊通過接口接收上述旋轉機構中匯流環端口傳輸下來的前端信號，并進行快速傅里葉變換分析實現距離壓縮，距離壓縮處理模塊輸出與數據緩存相連接，數據緩存按照接收的方位角度數據進行排列，形成方位-距離兩維矩陣，數據緩存與方位壓縮處理模塊相連接，方位壓縮模塊中將對數據緩沖中形成的方位-距離數據矩陣沿著方位方向與方位核函數進行卷積處理，經過方位壓縮后得到了在距離和方位兩個方向上的壓縮處理結果；方位壓縮處理模塊與極化信息處理模塊相連接，在極化信息處理模塊中將利用回波的不同極化信息區分地面雜波和人為異物，極化信息處理模塊與多視變化檢測模塊相連接，在多視變化檢測模塊中通過對多次方位掃描扇區的數據進行對比，消除固定不變的地面反射因素，保留變化的異物因素；通過極化信息處理和多視變化檢測處理實現對機場異物的可靠檢測。

上述雷達發射與接收天線采用寬方位波束天線。

本發明的有益效果是：

本發明針對線性調頻連續波系統，通過寬帶線性調頻實現高的距離分辨率，通過實現天線半圓弧軌跡旋轉構建合成孔徑，從而實現高的方位分辨，減少地面雜波單元的面積，實現對跑道碎片小目標的檢測。

本發明的工作過程是：