[发明专利]一种基于车载毫米波雷达的FOD探测方法

说明书

本发明公开了一种基于车载毫米波雷达的FOD探测方法。使用本发明能够有效检测可能的异物，方法简单，成像质量好，且可适应不同的机场跑道环境。本发明首先通过距离徙动校正处理，将分散在不同距离单元的目标回波校正到同一个距离单元，从而改善了后续的成像效果；然后通过构造方位子带匹配滤波器，使用子带匹配滤波器分别进行方位压缩处理，再将各个子带匹配滤波器的输出进行非相参叠加，从而抑制了相干斑噪声，改善了成像质量；最后通过时空三维联合检测的方式，充分利用了地杂波在距离、方位、历史三个维度上的分布信息从雷达图像中检测可能的异物，从而获得更好的检测效果。

技术领域

本发明涉及雷达探测技术领域，具体涉及一种基于车载毫米波雷达的FOD探测方法。

背景技术

机场跑道上的外来物(Foreign Object Debris，FOD)对于跑道上起降的飞机是一种非常严重的威胁。许多案例都证明，机场道面上的外来物可以很容易被吸入到发动机，导致叶片及其他部件损伤，碎片也会堆积在机械装置中，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。根据民航咨询机构统计，每年机场跑道上的外来碎片造成的直接经济损失高达40亿美元。如果碎片对发动机或机身造成破坏，轻时导致跑道关闭，重则造成乘客和机组人员丧命。在2000年协和式飞机空难事件中，因为碎片击中发动机，造成飞机失事，乘客和机组人员全部遇难。

目前对于机场跑道FOD的探测主要分为基于光学图像与基于毫米波雷达的方法。基于光学图像的探测方法在夜晚及能见度低的气象条件下无法进行正常的探测。基于毫米波雷达的方式则具备全天时和全天候的探测能力。目前，大多数基于毫米波雷达的探测系统采用实孔径处理的方式进行探测。该方法的缺点是分辨率低，不容易将异物从跑道背景中分辨出来，因此特别容易造成漏警或虚警。

CN 109188437A介绍了一种使用合成孔径雷达原理的FOD探测系统。该系统利用雷达持续发射信号，并将雷达发射的信号照射至机场跑道的扫描区域；接收机场跑道因雷达的发射信号所反射回来的信号，得到回波信号；将得到的所述回波信号与雷达的发射信号进行混频处理，得到混频后的中频信号；对得到的中频信号进行距离向傅里叶变换，并对变换后的信号进行距离频域误差补偿，得到对应的距离频域信号；针对得到的距离频域信号进行方位向傅里叶变换，并利用合成孔径雷达原理，将处理后的信号进行方位向匹配滤波和反变换处理，得到对应的雷达图像；根据得到的雷达图像，识别机场跑道是否存在异物；提高了FOD探测系统对跑道微弱目标的探测能力。

CN 109188437A所阐述的方法是在获得距离维频域信号，也就是距离维压缩完立即进行方位维匹配滤波的合成孔径处理。该方法存在如下缺陷：

1)一方面，目标(即FOD)在不同方位采样间不可避免地存在距离徙动现象，该现象将会影响到匹配滤波合成孔径处理的效果，导致雷达图像质量下降，进而影响探测效果。另一方面，针对LFMCW雷达，传统的距离徙动校正方法要将接收的数据进行多次的FFT和IFFT变换，处理流程繁琐，影响实时处理效率；

2)由于雷达发射的波形是相干信号，不同散射点之间存在随机的相位叠加，导致各个散射点强度随机地增强与减弱，形成相干斑噪声。相干斑噪声对雷达图像的成像质量有不利的影响，将直接影响到对雷达图像结果的判读。

3)由于进行异物检测时，使用的信息比较单一，因此对于异物的检测能力较弱，且难以适应不同的机场跑道环境。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于车载毫米波雷达的FOD探测方法，能够有效检测可能的异物，方法简单，成像质量好，且可适应不同的机场跑道环境。

本发明的基于车载毫米波雷达的FOD探测方法，包括如下步骤：

步骤一，雷达沿机场跑道匀速运动，并在运动过程中周期发射线性调频连续波信号；

步骤二，对回波信号进行距离徙动校正；