[发明专利]一种机场跑道异物检测雷达系统

说明书

本发明提供一种机场跑道异物检测雷达系统，包括发射系统、接收系统、基带信号处理电路、处理机。本发明为一种调频连续波体制的多模式太赫兹雷达方案，使用220GHz作为系统的工作中心频率；采用调频连续波体制，天线前端采用收发两个波束捷变天线，分别通过收发馈源进行空间馈电，基带信号处理电路负责产生基带的FMCW信号和接收太赫兹接收前端的中频信号，并经过I/Q解调得到基带信号进行基带信号采集。本发明将雷达处理机预处理、雷达成像、目标检测、和系统控制与数据接口等功能集成一体，工作在太赫兹频段，具有较高的角度分辨率、距离分辨率，抗干扰能力强，天线尺寸相对较小、重量轻、受环境条件影响小，对非金属材料的反射率更高、检测性能更好。

技术领域

本发明涉及测量测试技术领域，具体涉及一种机场跑道异物检测雷达系统。

背景技术

对于机场安全运行来说，跑道外来物对飞行安全有着不可忽视的影响。机场跑道异物，国际上称Foreign Object Debris，简写FOD，指的是不应存在在跑道上的会对系统或航空器造成损伤的物体。常见的跑道异物主要包括道面碎块、塑料制品、动植物、金属器件等。

启用高度自动化技术监测手段辅助或替代人工巡检方式，提高机场跑道外来物排查的准确性和效率，是一个必然的趋势。FOD自动检测系统主要采用雷达探测技术和视频图像处理识别技术。基于视频图像处理技术的检测系统有如下优点：成本低、易于实现。但是光照和天气的因素都会降低其检测性能。且在夜里光线严重不足，还需要提供照明以减小对视频检测系统的性能的影响。在不良天气状况时，如存在雨雪雾等天气，检测跑道FOD的能力也会大大下降。与视频检测相比，采用雷达来检测机场跑道异物，具备全天候检测的能力，光照不会影响其检测性能，雨雪雾等不良天气状况对雷达检测跑道异物的能力影响较小。故而，机场跑道异物检测雷达系统具有较大的实际意义。

但是机场跑道异物检测雷达系统容易受环境影响，检测能力有待提高。

发明内容

本发明是为了解决机场跑道异物检测雷达系统易受环境影响、检测能力有待提高的问题，提供一种机场跑道异物检测雷达系统，探测雷达前方±45°、200米范围内的机场跑道异物，是一种调频连续波体制的多模式太赫兹雷达方案，使用220GHz作为系统的工作中心频率；采用调频连续波体制，天线前端采用收发两个波束捷变天线，分别通过收发馈源进行空间馈电，基带信号处理电路负责产生基带的FMCW信号和接收太赫兹接收前端的中频信号，并经过I/Q解调得到基带信号进行基带信号采集。本发明将雷达处理机预处理、雷达成像、目标检测、和系统控制与数据接口等功能集成一体，工作在太赫兹频段，具有较高的角度分辨率、距离分辨率，抗干扰能力强，天线尺寸相对较小、重量轻、受环境条件影响小，对非金属材料的反射率更高、检测性能更好。

本发明提供一种机场跑道异物检测雷达系统，包括发射系统，接收系统，与发射系统、接收系统均电连接的基带信号处理电路、处理机；

发射系统和接收系统均包括波束捷变天线并通过馈源进行空间馈电，基带信号处理电路产生基带FMCW信号输出至发射系统，基带信号处理电路接收接收系统输出的中频信号并经过I/Q解调得到基带信号后进行基带信号采集再同步输出至处理机，处理机通过输出指向控制信息控制波束捷变天线每个单元的开关并实时切换波束捷变天线的波束指向，处理机将接收到的回波数据进行SAR处理得到目标高分辨率图像并进行机场跑道异物的检测和识别；

波束捷变天线为工作在太赫兹频段的相控电磁表面天线阵列，机场跑道异物检测雷达系统包括快速扫描成像模式和合成孔径高分辨率成像模式。

本发明所述的一种机场跑道异物检测雷达系统，作为优选方式，快速扫描成像模式包括以下步骤：

S1、将机场跑道异物检测雷达系统设置在巡检汽车的顶端；

S2、巡检汽车在机场跑道中心匀速行驶；