高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，包括雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元和固定單元，在所述雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元上設(shè)置毫米波收發(fā)模塊以及發(fā)射天線和接收天線，所述毫米波收發(fā)模塊發(fā)射毫米波信號(hào)并通過發(fā)射天線發(fā)射出去，接收天線接收目標(biāo)回波信號(hào)，進(jìn)入毫米波收發(fā)模塊得到差拍信號(hào)，所述差拍信號(hào)通過信號(hào)處理模塊處理后，得到目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離。本發(fā)明采用毫米波調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)探測(cè)區(qū)域高分辨率成像探測(cè)，探測(cè)雷達(dá)分辨率高，能夠更為清晰的觀察目標(biāo)的細(xì)節(jié)，有利于目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別。
【專利說明】高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，更具體地說，涉及一種采用調(diào)頻波體制的高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探探測(cè)成像雷達(dá)，可用于各類機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)報(bào)警與定位。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)場(chǎng)跑道是供飛行器起飛、著陸、滑跑使用的露天專用道面，它既承受飛行器起降荷載，又要受道面破損、外來物等因素影響，如飛行器自身掉落下來的機(jī)件對(duì)飛行器起降會(huì)造成較大安全事件，對(duì)飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)身、輪胎等構(gòu)成嚴(yán)重威脅，輕者造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響航班正常性，嚴(yán)重時(shí)可能造成飛行等級(jí)事故及空難等。機(jī)場(chǎng)跑道外來物的存在不僅給各國機(jī)場(chǎng)造成巨大的直接損失，由于事件的發(fā)生還會(huì)造成航班延誤、中斷起飛、關(guān)閉跑道等間接損失。為清除機(jī)場(chǎng)跑道外來物，傳統(tǒng)的方法是依靠人工檢測(cè)，但由于機(jī)場(chǎng)飛行器使用跑道起降頻繁，人工檢測(cè)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，每進(jìn)行一次跑道外來物檢測(cè)將影響多架次航班正常起降，更重要的是依靠人工檢測(cè)易遺漏外來物或檢測(cè)車輛上掉落外來物，對(duì)道面外來物檢測(cè)有嚴(yán)重缺陷。
[0003]目前，采用人工檢測(cè)方式檢測(cè)機(jī)場(chǎng)跑道外來物已無法滿足各大機(jī)場(chǎng)對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道安全防護(hù)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，采用調(diào)頻連續(xù)波體制的探測(cè)雷達(dá)，滿足機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)高分辨率成像與目標(biāo)識(shí)別的需要。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方法如下:
[0006]一種高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，包括雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元和固定單元，在所述雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元上設(shè)置毫米波收發(fā)模塊以及發(fā)射天線和接收天線，所述毫米波收發(fā)模塊發(fā)射毫米波信號(hào)并通過發(fā)射天線發(fā)射出去，接收天線接收目標(biāo)回波信號(hào)，進(jìn)入毫米波收發(fā)模塊得到差拍信號(hào)，所述差拍信號(hào)通過信號(hào)處理模塊處理后，得到目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離。
[0007]所述毫米波收發(fā)模塊包括發(fā)射部分和接收部分，所述發(fā)射部分包括依次連接的掃頻源、耦合器和功放，所述掃頻源輸出毫米波的掃頻信號(hào)，經(jīng)耦合器和功放后通過發(fā)射天線發(fā)射出去；所述接收部分包括依次連接的低噪聲放大器、混頻器和中放，目標(biāo)回波信號(hào)由接收天線接收后，經(jīng)低噪聲放大器放大后進(jìn)入混頻器，回波信號(hào)與耦合器提供的發(fā)射耦合信號(hào)經(jīng)混頻器后得到差拍信號(hào)，經(jīng)過中放放大濾波后進(jìn)入信號(hào)處理模塊進(jìn)行A/D變換，通過頻譜分析得到目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離。
[0008]所述毫米波收發(fā)模塊連續(xù)或不連續(xù)發(fā)射和接收信號(hào)。
[0009]所述雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元和固定單元之間通過紅外通信模塊進(jìn)行信號(hào)的傳輸。
[0010]所述紅外通信模塊包含兩部分:①位于旋轉(zhuǎn)單元上的紅外數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電路板，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)件上數(shù)據(jù)的采集、發(fā)送以及接收來自于固定單元的控制數(shù)據(jù)；②位于固定單元上的紅外數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電路板，實(shí)現(xiàn)對(duì)固定單元上數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送以及和轉(zhuǎn)臺(tái)控制與數(shù)據(jù)接口模塊的接口控制。
[0011]所述雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元和固定單元之間通過無線電能傳輸模塊進(jìn)行電能的傳輸。
[0012]所述無線電能傳輸模塊主要由三部分組成:能量變換電路、可分離耦合結(jié)構(gòu)、能量調(diào)節(jié)電路，直流信號(hào)通過能量變換電路在可分離耦合結(jié)構(gòu)的一次線圈上產(chǎn)生一定頻率的交流電流，由電磁感應(yīng)原理，在可分離耦合結(jié)構(gòu)的二次線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流通過能量調(diào)節(jié)電路，輸出穩(wěn)定的直流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電能量在雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元與固定單元之間的無接觸傳輸。
[0013]本發(fā)明所采用的毫米波調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的調(diào)頻帶寬寬，能夠?qū)崿F(xiàn)高距離分辨率，可以滿足機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)高分辨率成像與目標(biāo)識(shí)別的需要。采用紅外通信模塊與無線電能傳輸模塊實(shí)現(xiàn)雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元與固定單元之間的信號(hào)和電能的傳輸，能夠避免采用以往雷達(dá)設(shè)計(jì)中使用的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在多路信號(hào)和饋電同時(shí)傳輸時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積笨重，且由于是機(jī)械接觸長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生損耗，引起設(shè)備接觸不良等故障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0015]圖1是本發(fā)明所提供的雷達(dá)實(shí)施例的原理框圖；
[0016]圖2是圖1中的紅外通信模塊示意圖；
[0017]圖3是圖1中的無線電能傳輸模塊構(gòu)成原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]圖1所示，本發(fā)明所提供的高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。在雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元上設(shè)置有毫米波收發(fā)模塊以及發(fā)射天線和接收天線。毫米波收發(fā)模塊發(fā)射毫米波信號(hào)并通過發(fā)射天線發(fā)射出去，接收天線接收目標(biāo)回波信號(hào)，進(jìn)入毫米波收發(fā)模塊得到發(fā)射的調(diào)頻毫米波信號(hào)和接收的目標(biāo)回波信號(hào)之間的差拍信號(hào)，差拍信號(hào)通過信號(hào)處理模塊進(jìn)行A / D變換，并對(duì)所得到的數(shù)字信號(hào)作FFT頻譜分析，從頻域里得到目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)的距離。
[0020]其中，毫米波收發(fā)模塊包括發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分包括依次連接的掃頻源、耦合器和功放。掃頻源輸出毫米波的掃頻信號(hào)經(jīng)過耦合器后大部分信號(hào)經(jīng)功放放大后由發(fā)射天線發(fā)射，目標(biāo)回波信號(hào)由接收天線接收后經(jīng)低噪聲放大器放大后進(jìn)入混頻器，目標(biāo)回波信號(hào)與耦合器提供發(fā)射耦合信號(hào)經(jīng)混頻器混頻后得到差拍信號(hào)，差拍信號(hào)經(jīng)過中放放大濾波后進(jìn)入信號(hào)處理模塊進(jìn)行A / D變換。
[0021]由于毫米波雷達(dá)定向精度高、雷達(dá)截面積大、抗干擾能力強(qiáng)、區(qū)分金屬目標(biāo)和周圍環(huán)境的能力強(qiáng)、受煙塵、云霧的影響小，這些都為機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像應(yīng)用提供了很好的技術(shù)基礎(chǔ)。毫米波調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的調(diào)頻帶寬寬，能夠?qū)崿F(xiàn)高距離分辨率，采用毫米波調(diào)頻連續(xù)波體制的探測(cè)雷達(dá)可以滿足機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)高分辨率成像與目標(biāo)識(shí)別的需要。[0022]在雷達(dá)整機(jī)信號(hào)與電源傳輸中，采用紅外通信模塊與無線電能傳輸模塊實(shí)現(xiàn)雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元與固定單元信號(hào)和電能的傳輸。使用這種方式，能夠避免采用以往雷達(dá)設(shè)計(jì)中使用的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)主要用于同軸饋線系統(tǒng)中固定部分和旋轉(zhuǎn)部分的連接，主要材料為銅材、鋁材，通過機(jī)械接觸方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)和電能的傳輸。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在多路信號(hào)和饋電同時(shí)傳輸時(shí)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，體積笨重，且由于是機(jī)械接觸長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生損耗，引起設(shè)備接觸不良等故障。
[0023]在雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元和固定單元之間進(jìn)行信息傳遞時(shí)，采用紅外傳輸方法實(shí)現(xiàn)了近距離、小角度、無障礙的中低速非接觸式信息傳輸。圖2所示，紅外通信模塊包含兩部分:①位于旋轉(zhuǎn)單元I上的轉(zhuǎn)臺(tái)紅外數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電路板10，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)單元I上數(shù)據(jù)的采集、發(fā)送以及接收來自于固定單元2的控制數(shù)據(jù)位于固定單元2上的固定臺(tái)紅外數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電路板20，實(shí)現(xiàn)對(duì)固定單元2上數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送以及與轉(zhuǎn)臺(tái)控制與數(shù)據(jù)接口模塊3的接口控制。
[0024]在雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元和固定單元之間進(jìn)行電能量傳輸時(shí)，采用無線電能傳輸技術(shù)，以空氣作為耦合介質(zhì)實(shí)現(xiàn)了從靜止設(shè)備向運(yùn)動(dòng)中設(shè)備的電源非接觸傳遞。
[0025]圖3所示，無線電能傳輸系統(tǒng)由三部分組成:能量變換電路(圖中所示的工頻整流電路和高頻逆變電路4)、可分離耦合結(jié)構(gòu)(圖中所示的耦合線圈5)、能量調(diào)節(jié)電路(圖中所示的整流電路6)。直流信號(hào)通過工頻整流電路和高頻逆變電路4在耦合線圈5—次線圈上產(chǎn)生一定頻率的交流電流，由電磁感應(yīng)原理，耦合線圈5 二次線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流通過整流及濾波電路6，輸出穩(wěn)定的直流信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了能量由一次端向二次端的無接觸傳輸。
[0026]上述一體化調(diào)頻連續(xù)波機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，采用毫米波調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)探測(cè)區(qū)域高分辨率成像探測(cè)，探測(cè)雷達(dá)分辨率高，能夠更為清晰的觀察目標(biāo)的細(xì)節(jié)，有利于目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別。由于毫米波波長(zhǎng)小于其他微波波長(zhǎng)，因而雷達(dá)RCS比微波雷達(dá)RCS大數(shù)十倍以上，更易發(fā)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)跑道外來物這類小目標(biāo)。由于毫米波地物散射系數(shù)小，因而毫米波雷達(dá)受地物干擾影響小，易于發(fā)現(xiàn)“隱藏”在地物或者植被中的金屬外來物目標(biāo)。采用紅外通信模塊與無線電能傳輸模塊實(shí)現(xiàn)雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元與固定單元信號(hào)和電能的傳輸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，由于采用非接觸方式安裝實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)的小型化與一體化。
[0027]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，包括雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元和固定單元，其特征在于，在所述雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元上設(shè)置毫米波收發(fā)模塊以及發(fā)射天線和接收天線，所述毫米波收發(fā)模塊發(fā)射毫米波信號(hào)并通過發(fā)射天線發(fā)射出去，接收天線接收目標(biāo)回波信號(hào)，進(jìn)入毫米波收發(fā)模塊得到差拍信號(hào)，所述差拍信號(hào)通過信號(hào)處理模塊處理后，得到目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，其特征在于，所述毫米波收發(fā)模塊包括發(fā)射部分和接收部分，所述發(fā)射部分包括依次連接的掃頻源、耦合器和功放，所述掃頻源輸出毫米波的掃頻信號(hào)，經(jīng)耦合器和功放后通過發(fā)射天線發(fā)射出去；所述接收部分包括依次連接的低噪聲放大器、混頻器和中放，目標(biāo)回波信號(hào)由接收天線接收后，經(jīng)低噪聲放大器放大后進(jìn)入混頻器，回波信號(hào)與耦合器提供的發(fā)射耦合信號(hào)經(jīng)混頻器后得到差拍信號(hào)，經(jīng)過中放放大濾波后進(jìn)入信號(hào)處理模塊進(jìn)行A/D變換，通過頻譜分析得到目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，其特征在于，所述毫米波收發(fā)模塊連續(xù)或不連續(xù)發(fā)射和接收信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，其特征在于，所述雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元和固定單元之間通過紅外通信模塊進(jìn)行信號(hào)的傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，其特征在于，所述紅外通信模塊包含兩部分:①位于旋轉(zhuǎn)單元上的紅外數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電路板，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)件上數(shù)據(jù)的采集、發(fā)送以及接收來自于固定單元的控制數(shù)據(jù)；②位于固定單元上的紅外數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電路板，實(shí)現(xiàn)對(duì)固定單元上數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送以及和轉(zhuǎn)臺(tái)控制與數(shù)據(jù)接口模塊的接口控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，其特征在于，所述雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元和固定單元之間通過無線電能傳輸模塊進(jìn)行電能的傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高分辨率機(jī)場(chǎng)跑道外來物探測(cè)成像雷達(dá)，其特征在于，所述無線電能傳輸模塊主要由三部分組成:能量變換電路、可分離耦合結(jié)構(gòu)、能量調(diào)節(jié)電路，直流信號(hào)通過能量變換電路在可分離耦合結(jié)構(gòu)的一次線圈上產(chǎn)生一定頻率的交流電流，由電磁感應(yīng)原理，在可分離耦合結(jié)構(gòu)的二次線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流通過能量調(diào)節(jié)電路，輸出穩(wěn)定的直流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電能量在雷達(dá)旋轉(zhuǎn)單元與固定單元之間的無接觸傳輸。
【文檔編號(hào)】G01S13/89GK103630892SQ201310646504
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】紀(jì)華, 黃麗芳 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十研究所