一种阵列雷达异物探测系统及方法技术方案

本公开提供了一种阵列雷达异物探测系统及方法，系统包括：多个雷达发射单元，在多个预设发射位置，构成发射阵列，用于向机场跑道上的探测区域发射雷达探测信号；多个雷达接收单元，在多个预设接收位置，构成接收阵列，用于接收探测区域散射的雷达回波信号；雷达成像单元，用于基于接收到的多个位置的回波信号进行成像处理，生成探测区域内的雷达图像；雷达图像检测单元，用于检测探测区域的雷达图像中是否存在异物；位置形成机构，用于承载固定雷达发射单元在预设发射位置，还用于承载固定雷达接收单元在预设接收位置。本申请能够增强抑制杂波能力，提高FOD检测能力。提高FOD检测能力。提高FOD检测能力。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列雷达异物探测系统及方法


[0001]本公开涉及雷达
，具体地，涉及一种阵列雷达异物探测系统及方法。

技术介绍

[0002]FOD(Foreign Object Debris，FOD)，泛指可能损伤航空器或系统的某种外来的物质、碎屑或物体，常称为跑道异物。FOD带来的危害非常严重，许多案例都证明，机场跑道上的外来物可以很容易被吸入到发动机，导致发动机失效，碎片也会堆积在机械系统中，影响起落架、机翼等设备的正常运行，不仅会损坏飞机和夺去宝贵的生命，而且还伴随着巨大的经济损失。
[0003]早期，国内大多数机场跑道监察工作主要靠道面巡查人员进行人工完成，在道面巡查时将关闭跑道，这使得航班通行能力不仅效率低、可靠性差，而且占用了宝贵的跑道使用时间。
[0004]目前，FOD探测可以通过光学视频探测和雷达探测的方法。光学视频探测通过对采集的跑道图像进行光学图像识别，对异物的识别会受光学图像分辨率的影响。并且，光学视频检测受气候环境的影响较大，遇到雨、雾等较为恶劣天气，或者在黑夜工作时，其检测效率和可靠性将会大大降低。因此，增加了采用毫米波雷达进行FOD探测，毫米波雷达可以实现夜间探测，具有相对波束窄，信号带宽较宽、体积重量小等优势，被广泛用于FOD雷达检测设备。
[0005]然而，现有用于FOD探测的毫米波雷达依旧受天气影响较大，与微波相比，毫米波受气候的影响更为显著，在大气水气增加、以及雾天和雨天时，检测性能大幅度下降，甚至不能工作。另外，用于FOD探测的毫米波雷达采用背景对消来抑制地杂波，但地杂波随天气和季节变化，直接影响检测性能。此外，FOD检测毫米波雷达的角分辨率固定，被测地面远距和近距的雷达照射面积差异较大，造成了远近端检测性能不一致阵列雷达异物探测系统。

技术实现思路

[0006]本公开提供一种阵列雷达异物探测系统及方法。本公开第一方面提供一种阵列雷达异物探测系统，所述阵列雷达异物探测系统，包括雷达和位置形成机构，所述雷达包括：多个雷达发射单元，分别设置在每个发射单元的预设位置，构成发射阵列，用于向探测区域发射雷达探测信号；多个雷达接收单元，分别设置在每个接收单元的预设位置，构成接收阵列，用于接收所述探测信号被目标或杂波散射和/或反射得到的回波信号；雷达成像单元，用于基于接收到的多个位置的回波信号进行成像处理，生成所述探测区域的雷达图像；雷达图像检测单元，用于检测所述探测区域的雷达图像中是否存在异物；位置形成机构，用于承载所述雷达发射单元，将所述雷达发射单元固定在机场跑道一侧的预设发射位置；其中，所述位置形成机构使所述雷达发射单元在固定的预设发射位置发射雷达信号；所述位置形成机构，还用于承载所述雷达接收单元，将雷达接收单元固定在机场跑道一侧的预设接收位置；其中，所述位置形成机构使所述雷达接收单元在固定的预设接收位置接收雷达回波
信号。可选地，所述雷达发射单元和所述雷达接收单元在结构上是属于同一个结构体，或是属于不同结构体。
[0007]可选地，所述雷达发射单元包括雷达发射机和雷达发射天线，所述雷达接收单元包括雷达接收天线、雷达接收机、雷达数据采集单元和雷达数据记录单元。
[0008]可选地，所述位置形成机构包括多个结构单元，每个结构单元包括连接与转动机构、运动姿态测量单元、支撑结构。
[0009]可选地，所述雷达发射单元预设位置和雷达接收单元预设位置的一种方式是：位于所述探测区域的同一侧；其中，任意两个所述雷达发射单元之间的间距小于或等于成像分辨率，或/和任意两个所述雷达接收单元之间的间距小于或等于成像分辨率。
[0010]可选地，所述雷达发射单元预设位置和雷达接收单元预设位置的另一种方式是：分布在所述探测区域的相对两侧；其中，任意两个所述雷达发射单元之间的间距小于或等于成像分辨率，或/和任意两个所述雷达发射单元之间的间距小于或等于成像分辨率。
[0011]可选地，所述雷达接收单元预设位置的另一种方式是：满足任意两个所述雷达发射单元之间的间距小于或等于成像分辨率时，相邻两个所述雷达接收单元之间的间距，大于相邻两个所述雷达发射单元之间的间距，相邻两个所述雷达接收单元之间的间距，小于或等于所述雷达接收单元的波束所对应的探测区域的近距端宽度。
[0012]可选地，所述雷达发射单元的数量满足雷达发射单元数量乘以相邻两个所述雷达发射单元之间的间距大于相邻两个所述雷达接收单元的波束所对应的探测区域的远距端宽度。
[0013]可选地，所述雷达发射单元预设位置的另一种方式是：满足任意两个所述雷达接收单元之间的间距小于或等于成像分辨率时，相邻两个所述雷达发射单元之间的间距，大于相邻两个所述雷达接收单元之间的间距，相邻两个所述雷达发射单元之间的间距，小于或等于相邻两个所述雷达发射单元发射的波束所对应的照射探测区域的近距端宽度。
[0014]可选地，所述雷达接收单元的数量满足雷达接收单元的数量乘以相邻两个所述雷达接收单元之间的间距大于相邻两个所述雷达发射单元发射的波束所对应的照射探测区域的远距端宽度。
[0015]本公开第二方面提供了一种阵列雷达异物探测方法，所述方法包括：雷达发射单元和雷达接收单元沿机场跑道一侧或两侧的预设位置排列放置；雷达发射单元在多个预设发射位置，向机场跑道上的探测区域发射雷达探测信号；雷达接收单元在多个预设接收位置，接收所述雷达探测信号作用在所述探测区域散射的回波信号；雷达成像单元利用不同预设发射位置和预设接收位置的收发组合所对应的回波信号进行成像处理，得到探测区域的雷达图像；雷达图像检测单元利用雷达图像进行异物检测，检测探测区域是否存在异物。
[0016]可选地，所述向机场跑道上的探测区域发射雷达探测信号，是利用运动位置形成机构的连接与转动机构调整雷达发射单元的雷达发射天线的雷达发射波束指向，使雷达发射波束照射到所述机场跑道上的探测区域。
[0017]可选地，当所述预设发射位置位于机场跑道两侧中的任一侧时，所述预设发射位置是所述位置形成机构的支撑结构所在的固定位置；当所述预设接收位置位于机场跑道两侧中的任一侧时，所述预设接收位置是所述位置形成机构的支撑结构所在的固定位置。
[0018]可选地，所述固定位置，与相邻的固定位置之间的连线位于机场跑道两侧中的任
一侧，所述连线组合成直线或折线。
[0019]本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0020]本公开实施例公开了一种阵列雷达异物探测系统和方法，能够获取探测区域内的雷达图像，并根据所述探测区域内的雷达图像进行异物检测，确定所述探测区域内是否存在异物。通过获取雷达图像进行异物检测，相对于现有技术中采用毫米波雷达探测和/或光学视频结合的方式而言，能够有效降低雷达分辨单元面积，进而大幅度降低背景杂波强度，提高信杂比，增强抑制杂波能力，提高FOD检测能力。另外，由于是采用成像方法来降低分辨单元面积，而不是通过窄波束降低分辨单元面积，这样就无需采用易于实现窄波束的毫米波波段，可以采用大气衰减和雨衰都较低的微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阵列雷达异物探测系统，其特征在于，包括雷达和位置形成机构，所述雷达包括：多个雷达发射单元，分别设置在每个发射单元的预设位置，构成发射阵列，用于向探测区域发射雷达探测信号；多个雷达接收单元，分别设置在每个接收单元的预设位置，构成接收阵列，用于接收所述探测信号被目标或杂波散射和/或反射得到的回波信号；雷达成像单元，用于基于接收到的多个位置的回波信号进行成像处理，生成所述探测区域的雷达图像；雷达图像检测单元，用于检测所述探测区域的雷达图像中是否存在异物；位置形成机构，用于承载所述雷达发射单元，将所述雷达发射单元固定在机场跑道一侧的预设发射位置；其中，所述位置形成机构使所述雷达发射单元在固定的预设发射位置发射雷达信号；所述位置形成机构，还用于承载所述雷达接收单元，将雷达接收单元固定在机场跑道一侧的预设接收位置；其中，所述位置形成机构使所述雷达接收单元在固定的预设接收位置接收雷达回波信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雷达发射单元和所述雷达接收单元在结构上是属于同一个结构体，或是属于不同结构体。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雷达发射单元包括雷达发射机和雷达发射天线，所述雷达接收单元包括雷达接收天线、雷达接收机、雷达数据采集单元和雷达数据记录单元。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位置形成机构包括多个结构单元，每个结构单元包括连接与转动机构、运动姿态测量单元、支撑结构。5.根据权利要求1所述的阵列雷达异物探测系统，其特征在于，所述雷达发射单元预设位置和雷达接收单元预设位置的一种方式是：位于所述探测区域的同一侧；其中，任意两个所述雷达发射单元之间的间距小于或等于成像分辨率，或/和任意两个所述雷达接收单元之间的间距小于或等于成像分辨率。6.根据权利要求1所述的阵列雷达异物探测系统，其特征在于，所述雷达发射单元预设位置和雷达接收单元预设位置的另一种方式是：分布在所述探测区域的相对两侧；其中，任意两个所述雷达发射单元之间的间距小于或等于成像分辨率，或/和任意两个所述雷达发射单元之间的间距小于或等于成像分辨率。7.根据权利要求1所述的阵列雷达异物探测系统，其特征在于，所述雷达接收单元预设位置的另一种方式是：满足任意两个所述雷达发射单元之间的间距小于或等于成像分辨率时，相邻两个所述雷达接收单元之间的间距，大于相邻两个所述雷达发射单元之间的间距，相邻两个所述雷达接收单元之间的间距，小于或等于所述雷达接收单元的波束所对应的探测区域的近距端宽度。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：韩松，牛晓丽，王岩飞，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：