[實用新型]一種基于合成孔徑雷達的機場跑道異物檢測系統

有效

• 申請號: 201520224580.2
• 申請日: 2015-04-15
• 公開（公告）號: CN204515166U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 董鵬曙;孟藏珍;向龍;金加根
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00;G01S13/90
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

技術領域

本實用新型涉及雷達信號處理領域，具體是一種基于合成孔徑雷達的機場跑道異物檢測系統。

背景技術

2000年法航協和號飛機空難，此次空難一共造成機上109人，地面4人，共113人遇難，后續調查表明，空難的起因是上一個航班飛機上掉落在跑道上的金屬碎片，扎破隨起飛滑行中的協和飛機輪胎，輪胎爆破產生的碎片擊中多個油箱，導致飛機左機翼起火并很快墜毀。據資料顯示，在航空損傷事件中，跑道異物導致的占73.4％。因此，跑道異物檢測對保障飛機安全意義重大。

機場跑道異物指的是任何出現在機場運作區域，并可能對機場造成損失或者飛行器造成損害的外來物品，國際通稱為Foreign?Object?Debris(FOD)。自協和空難之后，世界各國都在研制相關檢測系統。如英國的Tarsier系統，探測傳感器使用工作頻率為94.5Hz，體制為連續波調頻(FMCW)的毫米波雷達，能可靠地探測到跑道上雷達散射截面積為0.01m²的雜物并定位，可進行實時地自動探測和識別。在隨后的系統升級中又加裝了視頻監控設備，工作人員可對探測結果進行確認，提高了探測準確率。以色列的FODetect系統，由120個覆蓋整條機場跑道的道面檢測單元SDU組成，這些單元安裝在跑道邊燈上，每個SDU都包含體積相對較小的77GHz毫米波雷達和光學攝像機。此系統工作效率很高，僅需30秒即可完成對跑道的掃描并給出探測結果。美國的FODFinder系統，探測傳感器包括毫米波雷達和光學攝像機，安裝于車輛頂部。此系統最大的特點是可以移動，探測時車輛行駛速度50km/h，不僅可以探測跑道上的FOD，而且可以檢測滑行道、停機坪等幾乎所有區域。一旦探測到FOD，工作人員可立即下車回收FOD并進行記錄。新加坡的iFerret系統，裝備了先進的高分辨率攝像機，實時對機場跑道進行掃描，可以自動檢測和識別跑道上的異物，智能圖像處理軟件可以針對不同光照條件做出調整。國內也在此領域做了不少工作。成都賽英公司曾研制過FOD檢測雷達的樣機，中科院上海高等研究院針對FOD應用場景，已進行過單站雷達原理性測試。

但是，根據目前的現有異物探測系統的資料顯示，對于微型異物的探測能力有限。最好的是英國Tarsier系統中的毫米波雷達，所檢測異物也只能在10cm以上，難以檢測機場跑道上更小的異物。

實用新型內容

本實用新型提供一種基于合成孔徑雷達的機場跑道異物檢測系統，利用合成孔徑雷達在方位向通過孔徑綜合提高方位分辨率，在距離向通過寬帶脈沖壓縮提高距離分辨率，有效減小雜波單元面積，與常規體制雷達相比，雜波單元面積減小2-3個數量級，極大提高機場跑道微小金屬異物的檢測能力。

一種基于合成孔徑雷達的機場跑道異物檢測系統，包括設置于機場跑道附近的移動平臺、固定于移動平臺上的合成孔徑雷達、與合成孔徑雷達通信連接的控制中心，移動平臺由驅動裝置驅動沿著機場跑道移動，驅動裝置與控制中心連接，所述控制中心用于發出雷達運動控制命令給驅動裝置，驅動裝置根據雷達運動控制命令驅動移動平臺沿著跑道移動，完成對機場跑道的掃描，以獲得高分辨二維機場跑道SAR圖像，所述控制中心還用于根據合成孔徑雷達掃描獲得的高分辨二維機場跑道SAR圖像進行跑道異物檢測。

進一步的，所述檢測系統還包括與所述控制中心連接的報警裝置，在所述控制中心檢測到跑道異物時，所述控制中心控制所述報警裝置進行報警處理。

進一步的，所述合成孔徑雷達包括依次連接的頻率綜合器、發射分系統、天饋分系統、接收分系統、信號處理分系統、通信分系統，頻率綜合器的信號輸出端與發射分系統和接收分系統的信號輸入端連接。

進一步的，所述信號處理分系統包括距離向聚焦模塊、方位向聚焦模塊、與距離向聚焦模塊和方位向聚焦模塊連接的緩存模塊；

所述距離向聚焦模塊用于接收所述接收分系統轉換后的數字中頻信號，通過脈沖壓縮技術實現距離向聚焦處理；

所述方位向聚焦模塊用于處理距離向聚焦處理后的數據，先進行運動補償，然后通過匹配濾波實現方位向的聚焦，從而獲得高分辨率機場跑道的二維SAR圖像；

所述緩存模塊用于存儲距離向聚焦模塊和方位向聚焦模塊處理過程中的臨時數據。

本實用新型利用了合成孔徑雷達距離上脈沖壓縮實現距離高分辨，方位上通過孔徑合成提高方位分辨率的技術體制優勢，可減小雜波檢測單元面積，從而提高了對跑道微小異物的檢測能力。該實用新型的推廣應用，將能進一步保障飛機在跑道運行階段的安全。

附圖說明