[發明專利]一種差分干涉雙站同步掃描高分辨成像的雷達系統及方法

有效

• 申請號: 201911257693.1
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN112946637B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張祥坤;高卓妍;李迎松;姜景山
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;武玥

本發明屬于雷達檢測飛機場跑道形變技術領域，具體涉及一種差分干涉雙站同步掃描高分辨成像的雷達系統，所述系統包括：主相干毫米波雷達、輔助相干毫米波雷達、主架高軌道和輔助架高軌道；主相干毫米波雷達安裝在主架高軌道上，輔助相干毫米波雷達安裝在輔助架高軌道上；主相干毫米波雷達和輔助相干毫米波雷達可分別對應地在主架高軌道和輔助架高軌道上同步滑動，且主架高軌道和輔助架高軌道相互平行地放置在機場跑道的兩端或兩側；所述主相干毫米波雷達、主相干毫米波雷達上均安裝雙拋物面天線或喇叭或波導縫隙陣，用于發射和接收信號；此系統利用兩臺套雷達設備實現每條機場跑道的高分辨外來物檢測及機場跑道形變檢測，易于實現。

技術領域

本發明屬于雷達檢測飛機場跑道形變技術領域，具體涉及一種差分干涉雙站同步掃描高分辨成像的雷達系統及方法。

背景技術

飛機的起飛和降落是飛行安全最需要關注的階段，機場跑道是飛機起飛和著陸的重要設施，其安全是機場飛行區管理中的重中之重，在跑道上不能有任何異物或跑道形變，以免影響飛行安全。

2009年9月30日，FAA正式發布了“機場異物探測設備”的咨詢通告(AC?No：150/5220—24)。在咨詢通告中，明確了機場異物即可能損傷航空器或系統的外來的物質、碎屑或物體?？赡軗p傷航空器的外來物，如金屬零件、塑料布、碎石塊、紙屑、樹葉、動物飛禽的尸體等都可稱為機場異物。

航空器對于外來物非常脆弱，發動機吸入異物可能引起空中停車，螺釘、金屬石子等可能導致輪胎損傷甚至爆裂，異物崩起可能打傷飛機機身、發動機或油箱、液壓管等重要部件，造成經濟損失，嚴重時引發安全事故。2000年，法航協和飛機墜毀就是由于從另一架飛機上掉落的金屬碎片所導致的，此次事故共造成113人遇難。協和飛機因此事故在2003年10月全部退役。

目前，機場跑道外來物及跑道形變檢測主要采用人工目視巡場檢、紅外和可見光以及雷達探測技術。但是，人工目視巡場會存在一些弊端，如有時需關閉跑道，降低機場容量；巡場人員自身原因或天氣條件較差未發現機場異物及形變；無法進行機場異物事件及跑道形變分析及追溯管理等，存在效率低、檢測率低以及機場調度復雜的不利因素。紅外和可見光受天氣影響大，對微小目標檢測困難等不利因素。

與紅外和可見光不同，毫米波對云雨大氣有一定的穿透作用，受天氣的影響小，能夠全天時全天候工作，而且雷達掃描覆蓋范圍大、成像分辨率高、對弱小目標檢測率高、掃描效率高等優點。當前，國際上主要的跑道異物自動檢測與識別系統有4個,分別是英國開發的Tarsier系統、以色列開發的FODetect系統、美國開發的FODFinder系統和新加坡開發的IFerret系統，這些公司的系統分別或綜合采用了紅外/可見光和微波雷達技術。

其中，英國QinetiQ公司研發的Tarsier1100(T1100)是全球第一個機場異物自動雷達檢測系統。Tarsier系統采用FMCW(調頻連續波)體制雷達，工作在W頻段(94.5GHz)。此系統采用塔架結構，對機場跑道進行扇面或360°掃描，系統中雷達數量少，掃描效率高；但是，該系統中，方位向分辨率受雷達波束寬度限制，分辨率較低。

以色列的Xsight公司開發了FODdetect系統。該系統由多個沿跑道布設的檢測單元組成。每個檢測單元由毫米波雷達(77GHz)及攝像設備組成，所有單元協同工作完成對整條機場跑道異物的監測。采用視頻識別技術可以在毫米波雷達探測到機場異物后，對探測結果進行確認，從而使虛警概率大大降低。此系統可借用跑道燈位，無需特別進行基建，掃描效率高；但是，方位向分辨率受雷達波束寬度限制，分辨率較低。

美國Trex?Enterprises公司開發了FOD?Finder系統。其獨特之處就是它可車載移動，系統包括雷達、攝像系統和GPS定位系統。雷達安裝在車頂的雷達罩里，采用毫米波波段，工作頻率在78到81GHz之間。此系統可移動，但是，使用時需關閉跑道，降低機場起飛降落效率。