[发明专利]机场跑道异物二维探测系统及方法

权利要求书

1.一种机场跑道异物二维探测系统，包括转台和雷达，其特征在于还包括一雷达臂，臂长至少为2米，以保证雷达在不同的角度位置到目标能够有相位的变化从而实现对二维的分辨，所述雷达臂的一端固定有雷达，另一端固定在所述转台上以使所述雷达能够随所述转台而转动；其中

所述转台，用于承载雷达进行转动，其每次旋转的步进角度为α，α≤0.2度，每个角度上停留一段时间以便雷达在该角度位置发射和接收雷达信号；

所述雷达，采用频率步进体制，雷达中心频率采用16GHz，发射信号带宽为4GHz，步进频率为3MHz，在每一个角度位置发射频率步进体制的宽频信号。

2.如权利要求1所述的系统，所述转台的转动的角度范围为60°，所述步进角度为0.01度，每个角度上停留0.5ms。

3.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括一显示单元，用于将跑道异物的二维信息显示在所述显示单元上。

4.如权利要求1所述的系统，所述雷达在频带内从低频到高频依次发射/接收多个单频信号，并将接收到的单频信号与发射的基准信号混频到固定的中频频率上，然后进行正交解调以获得接收信号的幅度和相位，当积累一定的角度范围数据之后，进行合成孔径成像。

5.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括一红外热成像摄像头，当雷达发现跑道异物后，所述红外热成像摄像头根据雷达探测的二维位置信息对发现的所述跑道异物进行拍照，以确认其威胁等级。

6.一种使用如权利要求1所述的机场跑道异物二维探测系统进行探测的方法，包括：

所述转台通过雷达臂使雷达旋转，所述雷达臂长为r；以雷达旋转中心O为坐标原点建立静止的x-y坐标系，同时以雷达旋转中心O为坐标原点建立旋转的u-v坐标系，其中v轴由雷达旋转中心O指向雷达，v轴绕O点顺时针旋转90°得到u轴；对任一点，其在x-y坐标系的坐标为(x,y)，在u-v坐标系中的坐标为(u,v)，在两组坐标系中的坐标存在如下关系：

u=x·cosθ-y·sinθv=x·sinθ+y·cosθ]]>

其中θ为u-v坐标系与x-y坐标系之间的旋转角度，并且该点与雷达的距离为R=(v-r)2+u2;]]>

在每一个测试角度θ上，所述雷达以频率步进的形式从低频到高频依次发射/接收单频信号，当雷达随转台积累一定的角度之后，得到来自目标区域的总的回波信号G(k,θ)，其中k=2(f-f_min)/c，c为光速，f为雷达发射的单频信号的频率，按照下述的公式

Pθ(l)=∫0Kb(k+kmin)G(k+kmin,θ)exp(j2πkl)dk]]>

g^(x,y)=∫θminθmaxPθ(l)exp(j2πkminl)dθ]]>

即可得到目标的二维信息其中l=R且是x,y的函数，k_min=2f_min/c，f_min为雷达发射的单频信号的最小频率，K_b=2B/c，B为雷达的带宽。