[发明专利]一种机场跑道异物检测系统

说明书

技术领域:

本发明属于机场安全检测领域，特别涉及一种机场跑道异物检测系统，该系统主要采用具有旋转天线的合成孔径连续波调频雷达显现，来实现对机场跑道表面目标的高分辨检测，可降低地面杂波干扰。

背景技术:

机场跑道表面外来遗留物碎片的自动检测是关系到航空安全的重要课题。当飞机在跑道上高速滑行时，跑道上这些遗撒物对飞机和周围人员车辆的安全都是严重威胁，据估计每年跑道碎片引起的事故造成航空工业40亿美元的损失。一般考虑小尺寸碎片的雷达截面积只有-20dBm²以下，这些小物体在跑道上静止，回波信杂比极低，碎片的雷达回波和地面雷达杂散回波混在一起，雷达地面杂波的强度与雷达对地照射入射角、照射地面单元的面积以及地面的属性等因素相关，其中地面杂波单元面积(由雷达距离和方位分辨率决定)是一个重要因素。如果雷达的在距离和方位上的分辨率不够高，那么地面杂波单元的面积大，其回波强度就可能会比要检测的碎片回波强很多，也不能采用动目标检测的方法消除地面杂散回波。现在国外采用的方法是光学成像方法和3mm波段的雷达探测方法，采用光学探测的方法受到光线、阴影、纸屑等因素的干扰影响较大，而采用3mm波段的雷达价格昂贵，维护成本较高。

发明内容：

本发明的目的是为了提供一种价格相对低廉的、能够对机场碎片实现可靠检测的旋转天线合成孔径雷达检测系统。该系统针对线性调频连续波系统，通过宽带线性调频实现高的距离分辨率，通过实现天线半圆弧轨迹旋转构建合成孔径，从而实现高的方位分辨，减少地面杂波单元的面积，实现对跑道碎片小目标的检测。

如上构思，本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种机场跑道异物检测系统，其特征在于：由雷达发射与接收天线、雷达收发前端、悬臂、旋转机构、信号处理器以及显示控制终端组成；其中：雷达发射与接收天线与雷达收发前端通过波导相连，雷达收发前端通过旋转机构与信号处理器相连，信号处理器与显示控制终端相连。上述信号处理器包括距离压缩处理模块、数据缓存、方位压缩处理模块、极化信息处理模块、VCO非线性校正、方位信息读取以及多视变化检测组成；距离压缩处理模块通过接口接收上述旋转机构中汇流环端口传输下来的前端信号，并进行快速傅里叶变换分析实现距离压缩，距离压缩处理模块输出与数据缓存相连接，数据缓存按照接收的方位角度数据进行排列，形成方位-距离两维矩阵，数据缓存与方位压缩处理模块相连接，方位压缩模块中将对数据缓冲中形成的方位-距离数据矩阵沿着方位方向与方位核函数进行卷积处理，经过方位压缩后得到了在距离和方位两个方向上的压缩处理结果；方位压缩处理模块与极化信息处理模块相连接，在极化信息处理模块中将利用回波的不同极化信息区分地面杂波和人为异物，极化信息处理模块与多视变化检测模块相连接，在多视变化检测模块中通过对多次方位扫描扇区的数据进行对比，消除固定不变的地面反射因素，保留变化的异物因素；通过极化信息处理和多视变化检测处理实现对机场异物的可靠检测。

上述雷达发射与接收天线采用宽方位波束天线。

本发明的有益效果是：

本发明针对线性调频连续波系统，通过宽带线性调频实现高的距离分辨率，通过实现天线半圆弧轨迹旋转构建合成孔径，从而实现高的方位分辨，减少地面杂波单元的面积，实现对跑道碎片小目标的检测。

本发明的工作过程是：