机场跑道异物检测系统研究.pdf

2012年10月1日
现代电子技术
Oct.2012
第35卷第19期
Modern Electronics Technique
ol.35No.19
机场跑道异物检测系统硏究
赵锦华,张军
中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)
摘要:为了解决机场跑道上的异物对飞机安全造成的极大威胁,在研究了国外现有的跑道异物检测技术的基础上,提
出了易于实现的组合式毫米波探测系统及机场布局方法,分析了地杂波对跑道异物检测的影响,采用高距离与方位分探
测技术实现对地面杂波的抑制,提出了超宽带毫米波线性调频探测单元的构成方法并对高分辨测距的基本原理和实现算法
进行了理论分析。针对探测单元以及环境杂波的分布模型进行了仿真研究,仿真结果表明组合式毫米波探测系统对小目标
具有較好的分辨能力。
关键词:跑道异物; LFMCW;高分辨;地面杂波
中图分类号:TN911.7-34;V351.11
文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2012)19-0120-03
Research on detection system for foreign objects debris on airport runway
ZHAO Jin-hua, ZHANG Jun
( No 54 Research Institute of CETC, Shijiazhuang 050081, China)
Abstract: Foreign objects debris(FOD) on airport runways would potentially pose a great threat to aviation safety. On
the basis of the research on the current FOD detection technologies in the world, a combined millimeter-wave radar detection
system which is easy to achieve is presented and the composition of the system and its Layout in the airport are deseribed. The
impact of ground clutter on the detection of FOD is analyzed and high resolution detection technology of range and azimuth are
adopted to suppress the ground clutter, the configuration of Ultra Wide Band(UWB) linear frequency modulation(LFM) de
tection unit is presented and the basic principles of and algorithms for high resolution ranging is analyzed theoretically. A
simulation research on detection unit and the environmental clutter distribution model is madc and the simulation results show
that the combined millimeter-wave system has the capability of high resolution for small objects
Keywords: runway FOD; LFMCW; high resolution; ground clutter
0引言
该系统采用线性调频连续波体制实现机场跑道碎
片检测,为了实现极高的距离分辨率,系统采用了
机场跑道上可能存在各类外来遗留物体碎片(包括600MHz的扫频带宽,测距分辨率达到0.2m,同时采
塑料、纸袋、行李箱轮、木制品、金属小件等各种各样的用了较大的天线实现较高的方位分辦能力2:。
废品),这些遗留物对跑道上飞机的安全是严重的威胁,
光学检测方法包括数码相机、摄像机、红外热像仪等
无论军用飞机和民用飞机,每年由于机场跑道上的碎片几种高淸晰视频监视设备以及激光雷达。这些设备在近
引起的飞机故障都造成了巨大的损失。当前机场人年来得到较为广泛的应用,但是由于数码相机、摄像机受
员每隔几小时对机场跑道进行一次检査,但是由于机场
天气的影响比较大,地面物体的不同颜色和照度使实现
飞行密度越来越大,人工非实时检测不能满足机场的需
自动分辨难度增加,扫描的范围和分辨率之间存在矛盾,
求。近年来,各军用和民用航空机场对跑道异物检测的
需求日益强烈。机场跑道上多数异物碎片一般尺寸较使其使用在机场跑道外来物监视方面受到一定的限制。
毫米波扫描裝置能够在白昼、丽雾等气候条件下工
小,比如一个螺钉。要实现对跑道上这些小物体自动检
测是非常困难的。近年来,国外针对机场跑道碎片自动作,具有全天候检测能力,在机场跑道外来物检测方面
检测的研究逐渐开展起来,采用的方法主要分为光学检应用最多。毫米波扫描装賢要实现对机场跑道上小到
测方法和电磁波检测方法,以及炳种方法的结合。
几厘米大小的物体的检测,要求扫描装置的距离、方位
英国研制的 Tarsier T1100外来物检测系统为了分辦率足够高,以提高在地杂波中的检测小目标的能
实现极高的方位分辨率,选择工作在94GHz的毫米波力。由于毫米波探测所成的跑道图像并非可见光影像,
因此无法确切判定外来物种类,需要配备光学成像设备
收稿日期:2012-05-08
来拍摄外来物。这样当雷达探测到外来物时,可通过光
甚金项目:国家自然科学基金(61071204)
学影像,清晰地辨认出外来物