[发明专利]基于杂波图的机场跑道异物检测方法

摘要

本发明涉及一种基于杂波图的机场跑道异物检测方法，首先给定线性调频连续波雷达的参数，并给定无FOD跑道回波；然后，根据性能要求对回波进行下变频、混频、低通滤波、放大快速傅里叶变换后得到频率‑幅度谱，建立相应杂波图；检测时先根据杂波图特性生成相应阀值；再以波束为单位进行信号处理将处理，得到检测单元回波频谱特性强度；根据GO‑CFAR检测判断是否存在异物，如果存在异物输出该检测单元的坐标，如果没有异物则更新杂波图。本发明不会因杂物而影响杂波图的刷新，保证了杂波图的完整性，提高了雨天雾天等气象条件的适应性。

主权项

1.一种基于杂波图的机场跑道异物检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，给定跑道扇形检测区域范围，采用线性调频连续波雷达对扇形检测区域进行异物检测，通过混频、低通滤波、频率灵敏控制和快速傅里叶变换，提取回波信号中的频率‑幅度谱，即距离‑幅度谱；步骤2，根据步骤1给定扇形检测区域范围内无异物的回波频率幅度谱，得到各个位置的雷达回波幅度值，建立雷达杂波图；设定波束单元有N个，杂波图距离单元有M个，则位于(m,n)的杂波图单元的估计值为1≤m≤M，1≤n≤N，l_m为杂波图单元距离发射天线的距离，为发射天线的转动角度；步骤3，根据杂波图的距离‑幅度谱选取杂波图的分布模型，对于给定的虚警率，由公式得到GO‑CFAR门限因子；具体过程为：M个样本数据组成的矢量的联合概率密度函数为：xi为第i个相邻单元的观测值，β2为噪声功率；设观测数据x的似然函数，记为ν，则有：关于β2的导数为零，得得到最大似然估计为：得到GO‑CFAR门限因子：步骤4，检测时连续波雷达回波采用步骤1方式提取频率‑幅度谱，读取位于(m,n)的杂波图观测值为采用步骤3得到的GO‑CFAR门限因子，结合GO‑CFAR判决法判定当前检测的杂波图单元中是否存在目标，如果有目标则其位置为转到步骤3继续检测下一个波束宽度，若没有目标则转到步骤5；判定当前检测的杂波图单元中是否存在目标的具体过程为：若检测信号的相应单元的回波强度X₁,X₂分别为检测单元左侧的门限估计和检测单元右侧的门限估计，则认为相应单元对应位置含有目标，检测单元以极坐标表示，转化为直角坐标后FOD坐标为转到步骤3继续检测下一个波束宽度；否则，认为相应检测单元中无目标，执行步骤5；步骤5，根据第x次检测的杂波图观测值和第x‑1次杂波图的估计值对相应检测单元的遗忘因子进行动态更新；所述遗忘因子为：式中Λ为遗忘因子的上限，α为GO‑CFAR门限因子，步骤6，根据相应检测单元的遗忘因子、第x次检测的杂波图观测值和第x‑1次杂波图的估计值对相应检测单元的杂波图进行更新。