機場跑道異物監(jiān)測雷達關(guān)鍵技術(shù)(編輯修改稿)
2024-09-05 11:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 雷達要求探測的物體大小相同 ,但探測距離最低為183 m ,車速能達到 50 km/ h 。2 國內(nèi)外的 FOD 監(jiān)測系統(tǒng)從報道的幾種 FOD 監(jiān)測系統(tǒng)[ 3 8 ] 來看 ,主要采 用 FMCW 雷達 ,FAA 對已投入機場試用的 4 種產(chǎn)品 進行了測試 ,于 2009 年 9 月發(fā)布了 FOD 監(jiān)測設備的 標準 AC 150/ 5220 24 。2 . 1 英國的 Tarsier英國 Qinetiq 公司研究開發(fā)的 FOD 探測系統(tǒng)為 為連續(xù)波調(diào)頻雷達[ 3 ] ,工作頻率為 94 . 5 GHz 。其核 心技術(shù) 是“切 割 邊 沿 傳 感 ”( Cutting Edge Sensor) 技 術(shù) ,可檢測最小雷達散射截面為 0 . 01 m2的雜物 。系 統(tǒng)安裝有視頻監(jiān)控設備 ,監(jiān)控人員可以通過視頻圖 像觀察判斷探測結(jié)果是否屬實并作提取處理 。2007 年 ,在溫哥華機場安裝了 4 部雷達 ,可以探測南北跑8 第 2 期王洪 等 :機場跑道異物監(jiān)測雷達關(guān)鍵技術(shù)總第 267 期波時延分別為 τi , 且τi ν T , i = 1 , 2 ,號為N, N , 則接收信2 . 5 中國的 FOD 監(jiān)測雷達中國成都賽英公司于 2010 年研發(fā)出了 FOD 監(jiān) 測雷達的樣機 , 該雷達為 FMCW 體 制 毫 米 波 雷 達 , 采用了收發(fā)雙天線同步掃描和創(chuàng)新的信號處理和數(shù) 據(jù)處理算法 ,具有低虛警 、高檢測能力 。據(jù)報道 ,其 雷達檢測 FOD 的能力完全達到美國航空聯(lián)邦局 AC150/ 5220 24 咨詢通告的要求 ?！艫icos2π( f 0 ( t τi ) + 1/ 2α( t τi ) 2) + φi ]sr =i = 1(3) 經(jīng)過差拍后 ,混頻去掉了信號載頻 ,而濾波抑制了高 頻信號 ,最后得到的中頻信號為N= ∑bicos2π( f 0τi + ατit 1/ 2ατi2) + φ0 φi ]s IFFOD 監(jiān)測雷達的原理FOD 雷達 工 作 頻 率 的 選 擇 需 綜 合 考 慮 多 種 因 素 ,同時不能干擾機場的現(xiàn)有電子設備 。國外報道 的主要頻率集中在 60～220 GHz 頻段 ,實踐證明該 頻段適用于 FOD 監(jiān)測的需求 。為了檢測跑道距離 內(nèi) RCS 為 20 dBsm 的小目標 , 雷達的靈敏度遠高 于常規(guī)雷達 ,信號處理帶寬一般在幾百兆赫 。射頻 前端體積較小 ,其尺寸不足 100 mm ,而且發(fā)射機功 率也很低 。FOD 監(jiān)測雷達的基本組成如圖 1 所示 。FMCW雷達的作用距離受限于收發(fā)組件的隔離度 ,為了提 高作用距離 , 一般采用收發(fā)天線分離的方式 。DDS 模塊產(chǎn)生中頻調(diào)頻信號 ,經(jīng)驅(qū)動電路多級倍頻 、濾波 至毫米波頻段 ,發(fā)射信號同時耦合到接收機中 。接 收天線的信號經(jīng)低噪聲放大后與耦合的發(fā)射信號差拍 ,對差拍的信號做頻譜分析 、雜波抑制和去動目標 處理 ,檢測出 FOD 。由于信號帶寬高達數(shù)百兆赫 ,接 收信號也可用于高分辨成像 。文獻 4 中對 6 種材 質(zhì)的 25 個小目標 ISAR 成像 ,獲得了很好的效果 。3i = 1( 4)回波的時延與目標的距離 、徑向速度和加速度有關(guān) := 2 ( Ri + vit + 0. 5 ait2) / cτi(5)式中 , Ri 、vi 、ai 分別為第 i 個目標的距離 、徑向速度和加速度 。當目標靜止時 , 時延僅與距離有關(guān) , 式(4) 是多分量的正弦信號 ,僅通過正弦信號的頻率估 計就可以得到回波延時的估計 ,并進而求出目標的距離 ,而目標的方位則通過天線掃描的方位碼可以獲得 。當目標勻速運動時 ,時延與目標位置和速度 有關(guān) ,導致距離 速度的耦合問題 。若目標作加速度運動 ,式 (4) 為多分量的多項式信號處理 。在 FOD監(jiān)測雷達中 ,主要檢測靜止目標 ,動目標是要抑制的 對象 ,通過多普勒濾波器可以抑制動目標 。上述過程是信號處理的簡單過程 ,沒有考慮地雜波的影響 。FOD 監(jiān)測雷達的關(guān)鍵技術(shù)44 . 1 天線及天線罩FOD 監(jiān)測雷達發(fā)射機功率低 ,探測目標的 RCS 小 ,要求天線具有高的增益和效率 ,由于安裝在跑道 附近 ,其體積也要很小 。天線波束一般為 1176。左右的 筆形波束 。文獻 6 報 道 了 一 種 準 光 學 天 線 , 采 用156 mm 的菲涅爾反射器 ,在 74～81 GHz
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