一種基于毫米波雷達(dá)的場面異物檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于毫米波雷達(dá)的場面異物檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]場面異物檢測系統(tǒng)主要是對場面固有的目標(biāo)進(jìn)行掃描探測，及時發(fā)現(xiàn)未知的異物，以便及時報(bào)警等待處理。其中機(jī)場跑道異物的實(shí)時探測尤為重要。FOD機(jī)場跑道異物，F(xiàn)oreign Object Debris，泛指可能損傷航空器或系統(tǒng)的某種外來的物質(zhì)。FOD的種類相當(dāng)多，如飛機(jī)和發(fā)動機(jī)連接件螺帽、螺釘、墊圈、保險絲等、機(jī)械工具、飛行物品釘子、私人證件、鋼筆、鉛筆等、野生動物、樹葉、石頭和沙子、道面材料、木塊、塑料或聚乙烯材料、紙制品、運(yùn)彳丁區(qū)的冰確等等。
[0003]FOD的危害非常嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)和案例都表明，機(jī)場道面上的外來物可以很容易被吸入到發(fā)動機(jī)，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)失效。碎片也會堆積在機(jī)械裝置中，影響起落架、襟翼等設(shè)備的正常運(yùn)行。
[0004]在我國，機(jī)場對FOD的監(jiān)測都是靠人工定時巡視，靠人眼近距離搜尋，這種落后的方法效率低，可靠性差，而且大大占用了寶貴的跑道使用時間，使航班次數(shù)被迫減少。也有一些單位提出了利用攝像頭等光學(xué)設(shè)備對異物進(jìn)行探測，但是其容易受到天氣條件和光照的影響，在惡劣天氣情況下檢測性能下降，而且不能發(fā)現(xiàn)顏色相近的異物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于毫米波雷達(dá)的場面異物檢測系統(tǒng)，能夠解決場面異物檢測難度大、低檢測概率的問題，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射大帶寬信號，提高了距離分辨率。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:包括毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)、中頻分系統(tǒng)、信號處理分系統(tǒng)以及伺服分系統(tǒng)。
[0007]毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)用于接收中頻分系統(tǒng)發(fā)來的線性調(diào)頻信號，將該線性調(diào)頻信號的處理后轉(zhuǎn)換為電磁波輻射到空間中，電磁波經(jīng)異物反射回的回波信號由毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)接收轉(zhuǎn)化成電信號，并與線性調(diào)頻信號混頻處理后得到第一中頻信號送往中頻分系統(tǒng)。
[0008]中頻分系統(tǒng)接收信號處理分系統(tǒng)發(fā)來的源信號，對該源信號進(jìn)行處理生成所需的線性調(diào)頻信號；同時中頻分系統(tǒng)收到第一中頻信號中后進(jìn)行變頻處理獲得第二中頻信號，第二中頻信號的頻率處于信號處理分系統(tǒng)的采集頻率范圍內(nèi)，第二中頻信號輸入至信號處理分系統(tǒng)中。
[0009]信號處理分系統(tǒng)對第二中頻信號進(jìn)行信號處理獲得異物與雷達(dá)之間的相對距離，同時信號處理分系統(tǒng)通過伺服分系統(tǒng)實(shí)時獲取雷達(dá)當(dāng)前天線指向，結(jié)合雷達(dá)當(dāng)前天線指向和異物與雷達(dá)之間的相對距離從而獲得異物與雷達(dá)之間的相對位置。
[0010]伺服分系統(tǒng)為雷達(dá)所處轉(zhuǎn)臺進(jìn)行伺服控制。
[0011]進(jìn)一步地，毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)具有發(fā)射單元和接收單元，其中發(fā)射單元包括第一帶通濾波器和發(fā)射天線，第一帶通濾波器的輸出端連接至發(fā)射天線，第一帶通濾波器的輸入端作為毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)的第一輸入端；接收單元包括接收天線、放大器、第一混頻器以及第二帶通濾波器；第一混頻器具有兩個輸入端和一個輸出端；接收天線獲取的回波信號通過放大器進(jìn)行放大后輸入至第一混頻器的其中一個輸入端，第一混頻器的另一個輸入端作為毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)的第二輸入端；第一混頻器的輸出端連接第二帶通濾波器的輸入端；第二帶通濾波器的輸出端輸出第一中頻信號送往中頻分系統(tǒng)2 ;
[0012]其中中頻分系統(tǒng)發(fā)來的線性調(diào)頻信號分別經(jīng)過該毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)的第一輸入端和第二輸入端進(jìn)行輸入。
[0013]進(jìn)一步地，中頻分系統(tǒng)發(fā)來的線性調(diào)頻信號分別包括第一線性調(diào)頻信號和第二線性調(diào)頻信號。
[0014]中頻分系統(tǒng)包括第一點(diǎn)頻源、第二點(diǎn)頻源、第三點(diǎn)頻源、第二混頻器、第三混頻器、第四混頻器、耦合器以及第三帶通濾波器。
[0015]親合器包括一個輸入端、第一輸出端和第二輸出端以及一個接地端；源信號由親合器的輸入端輸入，經(jīng)耦合器進(jìn)行耦合處理后由第一輸出端和第二輸出端進(jìn)行輸出。
[0016]其中第二混頻器包括兩個輸入端和一個輸出端，第二混頻器的兩個輸入端分別連接第一點(diǎn)頻源和耦合器的第一輸出端；第二混頻器的輸出端輸出第一線性調(diào)頻信號、進(jìn)入毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)的第一輸入端。
[0017]第三混頻器包括兩個輸入端和一個輸出端，第三混頻器的兩個輸入端分別連接第二點(diǎn)頻源和耦合器的第二輸出端；第三混頻器的輸出端輸出第二線性調(diào)頻信號、進(jìn)入毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)的第二輸入端。
[0018]第四混頻器包括兩個輸入端和一個輸出端，第四混頻器的兩個輸入端分別連接第三點(diǎn)頻源和第二帶通濾波器的輸出端；第四混頻器的輸出端連接第三帶通濾波器的輸入端，由第三帶通濾波器輸出第二中頻信號。
[0019]進(jìn)一步地，信號處理分系統(tǒng)包括信號處理器、調(diào)頻信號源、PHY接口以及AD轉(zhuǎn)換器；其中PHY接口通過并行總線連接至信號處理器；調(diào)頻信號源的控制端以及AD轉(zhuǎn)換器通過SPI總線連接至信號處理器；信號處理分系統(tǒng)3通過PHY接口連接外網(wǎng)。
[0020]信號處理器向調(diào)頻信號源的控制端發(fā)送控制信號，控制調(diào)頻信號源通過其輸出端輸出源信號，調(diào)頻信號源的輸出端連接耦合器的輸入端。
[0021]AD轉(zhuǎn)換器連接第三帶通濾波器的輸出端、接收第二中頻信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后輸入至信號處理器中進(jìn)行信號處理，獲得異物與雷達(dá)之間的相對距離。
[0022]信號處理器通過RS422總線與伺服控制分系統(tǒng)4連接，從而實(shí)時獲取雷達(dá)當(dāng)前天線指向。
[0023]信號處理器結(jié)合雷達(dá)當(dāng)前天線指向和異物與雷達(dá)之間的相對距離從而獲得異物與雷達(dá)之間的相對位置，該相對位置通過PHY接口發(fā)送至外網(wǎng)。
[0024]進(jìn)一步地，第一點(diǎn)頻源和第二點(diǎn)頻源的頻率設(shè)置為將耦合器的第一輸出端的輸出頻率通過混頻提升至X波段；第三點(diǎn)頻源的頻率設(shè)置為將第一中頻信號的頻率通過混頻降低至AD轉(zhuǎn)換器的采集頻率，獲得第二中頻信號。
[0025]進(jìn)一步地，還包括電源轉(zhuǎn)換分系統(tǒng)，用于將外部電源轉(zhuǎn)換成該異物檢測系統(tǒng)所用電源，并為該異物檢測系統(tǒng)供電。
[0026]有益效果:
[0027]1、本系統(tǒng)通過中頻分系統(tǒng)對信號進(jìn)行中頻調(diào)制，因此能夠發(fā)射大帶寬信號，實(shí)現(xiàn)高距離分辨率；
[0028]2、本系統(tǒng)在毫米波波段，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化，受到天氣因素影響較小，可以實(shí)現(xiàn)全天時全天候檢測；系統(tǒng)掃描工作，數(shù)字處理，實(shí)現(xiàn)快速檢測，檢測概率高。
[0029]3、本系統(tǒng)能夠完成對機(jī)場跑道的異物探測并且上報(bào)，具有快速發(fā)現(xiàn)、高檢測概率的效果。
【附圖說明】
[0030]圖1為場面異物檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]如圖1所示，一種基于毫米波雷達(dá)的場面異物檢測系統(tǒng)，包括毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)1、中頻分系統(tǒng)2、信號處理分系統(tǒng)3、伺服分系統(tǒng)4、供電分系統(tǒng)5。
[0033]毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)I用于接收中頻分系統(tǒng)2發(fā)來的線型調(diào)頻信號，將該線型調(diào)頻信號的處理后轉(zhuǎn)換為電磁波輻射到空間中，電磁波經(jīng)異物反射回的回波信號由毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)I接收轉(zhuǎn)化成電信號，并與線性調(diào)頻信號混頻處理后得到第一中頻信號送往中頻分系統(tǒng)2。
[0034]本實(shí)施例中，毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)I具有發(fā)射單元和接收單元，其中發(fā)射單元包括第一帶通濾波器和發(fā)射天線，第一帶通濾波器的輸出端連接至發(fā)射天線，第一帶通濾波器的輸入端作為毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)的第一輸入端；接收單元包括接收天線、放大器、第一混頻器以及第二帶通濾波器；第一混頻器具有兩個輸入端和一個輸出端；接收天線獲取的回波信號通過放大器進(jìn)行放大后輸入至第一混頻器的其中一個輸入端，第一混頻器的另一個輸入端作為毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)的第二輸入端；第一混頻器的輸出端連接第二帶通濾波器的輸入端；第二帶通濾波器的輸出端輸出第一中頻信號送往中頻分系統(tǒng)2。
[0035]其中中頻分系統(tǒng)2發(fā)來的線型調(diào)頻信號分別經(jīng)過該毫米波集成收發(fā)分系統(tǒng)的第一輸入端和第二輸入端進(jìn)行輸入。
[0036]中頻分系統(tǒng)2接收信號處理分系統(tǒng)3發(fā)來的源信號，對該源信號進(jìn)行處理生成所需的線性調(diào)頻信號；同時中頻分系統(tǒng)2收到第一中頻信號中后進(jìn)行變頻處理獲得第二中頻信號，第二中頻信號處于信號處理分系統(tǒng)3的采集頻率范圍內(nèi)，第二中頻信號輸入至信號處理分系統(tǒng)3中。
[0037]本實(shí)施例中，中頻分系統(tǒng)2發(fā)來的線型調(diào)頻信號分別包括第一線性調(diào)頻信號和第二線性調(diào)頻信號。
[0038]中頻分系統(tǒng)2包括第一點(diǎn)頻源、第二點(diǎn)頻源、第三點(diǎn)頻源、第二混頻器、第三混頻器、第四混頻器、耦合器以及第三帶通濾波器。
[0039]親合器包括一個輸入端、第一輸出端和第二輸出端以及一個接地端；源信號由親合器的輸入端輸入