[發明專利]一種機場跑道異物雷達監控系統、監控方法和監控裝置

在審

• 申請號: 202010609892.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111781602A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 宋千
• 申請（專利權）人: 湖南吉赫信息科技有限公司
• 主分類號: G01S13/934
• 分類號: G01S13/934;G01S13/90;G01S13/04;G01S7/02
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為

本發明涉及一種機場跑道異物雷達監控系統、監控方法和監控裝置。一種機場跑道異物雷達監控系統，包括旋轉裝置和檢測轉臂裝置；所述檢測轉臂裝置裝設在所述旋轉裝置上，由所述旋轉裝置驅動轉動；所述檢測轉臂裝置包括發射機、接收機、頻率綜合器、數據采集模塊、信號處理模塊；所述頻率綜合器分別與所述發射機、所述接收機連接；所述接收機、所述數據采集模塊、所述信號處理模塊依次連接；所述信號處理模塊與計算平臺連接。使用基于圓弧合成孔徑雷達體制的成像和檢測方法，能夠有效降低閃爍雜波的噪點干擾，有效的濾除可能的干擾項；同時，充分考慮檢測轉臂裝置與目標物之間的高度因素，可以更加快速的確定目標物的空間位置，提高檢測能力。

技術領域

本發明涉及雷達監控領域，尤其涉及一種機場跑道異物雷達監控系統、監控方法和監控裝置。

背景技術

機場跑道異物(Foreign Object Debris，簡寫FOD)，指的是不應存在跑道上的會對系統或航空器造成損傷的物體。在飛行區，任何可能危及航空器地面運行安全的物體，如石塊、金屬器件、膠帶、塑料制品、樹葉等，統稱為機場跑道異物。FOD對飛機起飛和降落的安全造成了嚴重的威脅，飛機的發動機很容易吸入機場跑道上的外來物，從而致使其失效，那些碎片也會在機械裝置中堆積，這些都會讓飛機無法正常運行，每年全世界因為FOD而造成的直接損失至少大于30-40億美元，而間接損失是直接損失的數倍。

按照國際民航組織(ICAO)的規定，跑道每天至少需要被檢查四次，人工檢查耗費的時間長，在檢查期間還要關閉跑道，降低跑道的交通流量，此外受到天氣和人為因素影響，人眼發現能力有限，無法探測全部FOD而造成的運行安全隱患。因此，需要通過配置自動化的FOD監測系統解決人工檢查的問題。

FOD自動監測系統主要采用雷達探測技術和視頻圖像處理識別技術。基于視頻圖像處理技術的監測系統容易收到雨雪霧等惡劣天候條件、以及強光、夜晚等光照條件影響，而采用雷達技術的監測系統能夠全天候和全天時工作，探測效率高，是一種具有廣闊應用前景的FOD自動監測技術手段。

目前典型的FOD監測雷達產品有英國QinetiQ公司的Tarsier(眼鏡猴)塔臺式系統、以色列Xsight公司的FODetect邊燈式系統、美國Trex公司的FOD Finder車載機動式系統、中國民航局第二研究所的邊燈式系統、中國電子科技集團第50研究所的塔臺式系統等，并已經在國內外的多個機場得到了實際使用。但是現有系統全部式采用窄波束實孔徑天線機械掃描方式對場景進行成像的，雖然技術較為成熟，但也存在原理性的局限性，具體為：

1.由于實孔徑對目標的照射時間為毫秒級，對于雨滴/雪粒、跑道上移動的樹葉/草團、偶爾停留的鳥、雨滴在跑道上濺起的水花等“閃爍”雜波，在掃描期間無法與靜止圖像區別開，因此對此類“閃爍”雜波抑制能力弱，時間上突發的雜波會在整個掃描周期內停留于圖像中。如果要進行抑制的話，必須通過多幀掃描圖像進行平均抑制，但這樣又增加了處理時間，無法滿足FOD監測對實時性的要求。“閃爍”雜波造成探測性能下降的一個典型現象就是在雨雪條件下探測距離大大縮短，如中國民用航空局機場司2016年7月1日發布了《機場道面外來物探測設備(IB-CA-2016-01)》，其附錄A給出了美國機場卓越技術中心對探測設備的評估結果，其中2007年6月至2008年3月，在普羅維登斯機場的5/23跑道，對QinetiQ公司的Tarsier系統進行了詳細的測試，《Performance Assessment of a Radar-BasedForeign Object Debris Detection System(DOT/FAA/AR-10/33)》中的測試結果表明探測效果有顯著下降，其主要原因就是空中的雨滴、以及地面濺起的水花在雷達圖像中形成雜波，造成圖像噪聲基底提高，從而降低了目標信噪比，使得相同探測性能下探測距離大大縮短；