赛英公司FOD监测雷达系统 - 图文

统”、“SIN1130X小型数字化雷达综合测试仪”等数个项目，均获得省部级科技成果鉴定

（3）软件与信号处理——吴义华、崔明雷

吴义华，赛英公司软件部负责人，主持赛英产品中软件与数字技术的研发工作。中国科学技术大学电子信息科学少年班学员、中科大物理电子学博士，2009年获得国家自然科学基金。

崔明雷，电子科技大学硕士，赛英公司信号处理组负责人 1993.7--2002.9 在山东康威电子有限公司从事语音通信系统的硬件开发。2005年后从事 雷达信号处理，雷达信号模拟方面的研究，赛英公司机场场面监视雷达的主要研发人之一。

四、赛英产品技术特点

1、雷达总体技术方案和指标

赛英公司机场跑道异物（FOD）监测雷达采用FMCW体制的毫米波雷达，总体框图如下：

射频模块中频模块信号处理模块 数据处理综合显示 伺服 系统 电源模块 雷达系统组成

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项目考核技术指标：

（1）最大作用距离≥250m，条件：RCS=-30dBm2 （2）信号带宽：800MHz （3）发射功率≥10dBm （4）天线波束宽度：0.4oΧ2.4o （5）信号处理增益≥80dB

2、雷达创新内容

FOD监测雷达只有美英等少数国家能够研制生产，而且查不到任何相关的的技术资料。在我国，这个项目还是空白。因此该项目的启动和研制本身就是创新。下面3点仅是理论和技术创新的要点。

（1）雷达体制创新——采用高距离分辨率和高方位分辨率的毫米波FMCW(线性调频连续波)雷达体制，在理论上解决了强地杂波背景下的目标检测难题。 （2）天线设计创新——收发双天线同步扫描。用极化相异设计来解决CW雷达的收发隔离问题。

（3）信号处理算法创新——采用新的CFAR（恒虚警处理）算法、新的扫描自适应滤波算法、新的脉冲压缩与相参积累算法。这些软件技术是FOD监测雷达的核心技术。

3、雷达主要技术难点：

（1）毫米波收发前端技术——包括毫米波大功率发射技术和大动态低噪声接收技术两方面。

（2）毫米波天线技术——这包括高性能毫米波天线设计、精密加工、调测和天线的收发隔离等问题的解决。

（3）中频接收技术——包括低相位噪声低杂散线性调频频率合成器的研制、高增益大动态线性中频放大链和强干扰抑制滤波技术等问题的解决。

（4）数字信号处理技术——它包括：大带宽高分辨脉冲压缩技术、扫描自适应滤波技术、低信噪比和低信杂比环境下的目标检测技术、适应机场条件的CFAR技术。

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4、与雷达配套的光学设备

当探测雷达发现FOD存在后，需要用光学设备识别和确认。由于要求光学设备具有全天候识别的能力，这套设备包括：满足需要的宽视角摄像机；用于白天的高变焦彩色摄像机；在夜间使用高变焦低光相机，在亮度非常低或零光条件下使用红外线照明灯。这套设施在国内有配套厂家，赛英公司通过向国内相关厂家订购来获得。

五、赛英产品与国外同内产品的比较

赛英公司研发的FOD雷达检测系统主要综合了以下两种国外最先进雷达的特点，降低了成本，但性能相当。介绍如下：

以色列的Xsight公司开发的FODetect系统由77GHz毫米波雷达和摄像设备所组成，多个道面监测单元（SDU）分别安装在不同位置的跑道边灯上，每个SDU都对跑道中线附近的区域进行扫描，发现FOD后，可以立即向机场管理人员发出报警信息，告知FOD的准确位置以及发现时间。而后，设备会拉近镜头，提供FOD的视频图像，发现FOD之后，传感器会锁定FOD的位置，以帮助机场管理人员将FOD取走，在夜间，还可使用激光指示器协助将FOD取走。此系统可在30秒内完成对整条跑道的扫描，采用视频识别系统可以在毫米波雷达探测到FOD后，对探测结果进行视频确认，从而使虚警率大大降低。

英国Qinetiq公司研究开发Tarsier1100(T1100)FOD探测系统。T1100工作频率为94.5GHz，雷达体制为连续波调频（FMCW），具有雷达探测距离长、波束窄和分辨率高的特点，能够对目标位置准确地定位。FMCW技术具有探测灵敏度高、成本低和峰值功率低等特点；同时结合实时数字信号处理技术，可对目标进行实时自动探测和识别，能及时、可靠地探测到跑道上最大雷达散射截面为0.01m2杂物并予以定位。美国FAA关于FOD的咨询通告指明，FODetect系统性能最好，但它需要大量（100个）安置在跑道灯旁，不但每一个装置都是一部雷达，成本高，且对现有机场改造安装难度大。Tarsier1100系统数量很少（2-3个），安装塔台远离跑道，但发射功率较大，成本也高。

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赛英公司研发的FOD监测雷达结合了上述两部雷达的优点。每个装置的频率和功率与FODetect系统相当，但其数量仅为FODetect系统的五分之一以下。雷达不是装在跑道灯旁，而是装在稍远离跑道的塔台上，使覆盖面积加大，雷达数量减少。由于不受跑道旁设施对高度的限制，对旧机场的改造较为方便。由于实施方案考虑了节约成本，除了毫米波前端采用合法进口的组件外，绝大部分部件由公司研发生产，整部雷达的售价可望较进口产品降低50%。

六、赛英产品的工作流程

安装在稍远离跑道的每部雷达能够覆盖约200米的扇形区域，对于3600米跑道而言，可以交叉或单侧安装18部雷达来实现全部覆盖。局部示意图如下： 每部雷达的检测信息都传送至控制塔监控室。可使用4套光学设备来实现对整个跑道表面目标的识别和确认。光学设备的控制也由监控室完成。

赛英FOD雷达检测系统的工作流程：

? 雷达不间断对跑道扫描，发现FOD时触发报警； ? 监控室对发现目标的的位置显示高亮；

? 监控室操作光学设备云台使其对准目标，使用目视确认FOD现场画面； ? 借助全球定位系统获得FOD目标的精确定位；

? 判断FOD目标的危害性，告知清除车辆，迅速清除FOD。

? 监控室的“工具箱”自动记录时间、气候、FOD特性、FOD位置等信息。 工作流程示意图：

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