一種飛鳥探測雷達(dá)處理機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種飛鳥探測雷達(dá)處理機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 飛鳥探測雷達(dá)安裝于機(jī)場內(nèi)部，用于對機(jī)場周邊的鳥群目標(biāo)進(jìn)行全天時的監(jiān)控， 探測、跟蹤鳥群目標(biāo)的位置及高度信息，為航空管制員和機(jī)場內(nèi)的驅(qū)鳥管理部門提供飛鳥 撞擊飛機(jī)的風(fēng)險預(yù)警信息，引導(dǎo)飛機(jī)回避鳥擊風(fēng)險區(qū)，或引導(dǎo)驅(qū)鳥工作人員使用驅(qū)鳥設(shè)備 進(jìn)行驅(qū)鳥作業(yè)。
[0003] 絕大多數(shù)鳥擊事件發(fā)生在飛機(jī)的起飛和著陸階段，因此機(jī)場范圍內(nèi)的鳥擊防范成 為當(dāng)前的研究熱點。多普勒氣象雷達(dá)探測距離可達(dá)到60海里，但由于其造價太高，信息更新 速度慢，不易操作等原因，不適用于機(jī)場范圍的鳥擊規(guī)范。要解決機(jī)場鳥擊飛機(jī)有效預(yù)警的 問題，要求相應(yīng)的雷達(dá)系統(tǒng)具有以下特點:性價比高、覆蓋范圍光、實時探測、實時跟蹤和三 維ig息獲取等。
[0004] 處理機(jī)是飛鳥探測雷達(dá)的信息處理和控制中心，擔(dān)負(fù)著雷達(dá)的信號處理與數(shù)據(jù)處 理、各組件工作方式及參數(shù)控制、自檢控制等功能。為了有效進(jìn)行實時探測、實時跟蹤和三 維信息獲取，需要采取先進(jìn)的信號處理機(jī)技術(shù)，通過各種信號處理及數(shù)據(jù)處理方法完成飛 鳥探測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種飛鳥探測雷達(dá)處理機(jī)，實現(xiàn)對機(jī)場周邊鳥群信息的實時 探測、跟蹤及三維信息獲取，有效解決機(jī)場鳥擊飛機(jī)的預(yù)警問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種飛鳥探測雷達(dá)處理機(jī)，包括信號處理板卡和工控計算機(jī)，信號處理板卡包括 光纖接口、FPGA和DSP芯片；收發(fā)機(jī)將基帶回波信號通過光纖接口傳輸?shù)叫盘柼幚戆蹇ㄖ校?同時將定時同步信號也送往信號處理板卡;在幀脈沖到來時，信號處理板卡進(jìn)行此幀信號 的處理;FPGA首先對幀信號進(jìn)行脈沖壓縮，然后將脈壓后的信號送往DSP芯片中，DSP芯片通 過在多普勒維度做FFT，進(jìn)行全相參積累；接著對數(shù)據(jù)進(jìn)行時域/頻域二維恒虛警目標(biāo)檢測 處理，并將檢測出來的點跡數(shù)據(jù)通過PCIe總線送往工控計算機(jī)中，在工控計算機(jī)中做進(jìn)一 步的航跡處理，并完成數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)濾波及航跡合并；同時，工控計算機(jī)以距離作為預(yù)警門限， 對鳥群進(jìn)行提前預(yù)警顯示，并通過將鳥群航跡、航向信息與機(jī)場起飛、降落通道信息進(jìn)行融 合，對鳥群撞擊飛機(jī)的風(fēng)險等級進(jìn)行評估;最后將目標(biāo)數(shù)據(jù)及風(fēng)險等級評估信息進(jìn)行統(tǒng)一 打包后，通過無線網(wǎng)絡(luò)上報到機(jī)場監(jiān)控室中顯示。
[0008] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
[0009] 1、本發(fā)明通過采用脈壓處理，有效提高了雷達(dá)的距離分辨率和探測能力，并大大 降低了對發(fā)射功率的要求；
[0010] 2、本發(fā)明通過采用多普勒維度的相參積累，進(jìn)一步提高了待檢測信號的信噪比， 同時也將飛行的鳥群同固定的雜波、干擾區(qū)分開來，具有較高的抗雜波干擾特點；
[0011] 3、本發(fā)明通過先進(jìn)的目標(biāo)檢測及跟蹤處理方法，實現(xiàn)了對機(jī)場周邊鳥群信息的實 時探測、跟蹤處理能力，并保證了檢測概率及極低的虛警概率；
[0012] 4、本發(fā)明通過天線和差處理配合鳥擊飛機(jī)風(fēng)險評估模型，實現(xiàn)了對機(jī)場周邊鳥群 三維信息獲取及鳥擊飛機(jī)風(fēng)險評估，從而可有效解決了機(jī)場鳥擊飛機(jī)的預(yù)警問題。
【附圖說明】
[0013] 圖1是飛鳥探測雷達(dá)處理機(jī)原理框圖。
[0014] 圖2是飛鳥探測雷達(dá)處理機(jī)處理流程圖。
[0015]圖3是目標(biāo)數(shù)據(jù)處理流程圖。
[0016]圖4是鳥擊飛機(jī)風(fēng)險評估模型圖。
[0017]圖5是高度計算模型圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步說明。
[0019] 本發(fā)明的飛鳥探測雷達(dá)處理機(jī)工作原理框圖如圖1所示：
[0020] 處理機(jī)由信號處理板卡和工控計算機(jī)PC組成，信號處理板卡由光纖接口、FPGA、 DSP芯片組成。
[0021] 收發(fā)機(jī)將基帶回波信號通過光纖接口傳輸?shù)教幚頇C(jī)中的信號處理板卡中，同時將 定時同步信號也送往信號處理板卡。
[0022] 在幀脈沖到來時，信號處理板卡進(jìn)行此幀信號的處理。FPGA首先對幀信號進(jìn)行脈 沖壓縮，以提高距離探測分辨率，然后將脈壓后的信號送往DSP芯片當(dāng)中，DSP通過在多普勒 維度做FFT，進(jìn)行全相參積累，以提高待檢測信號的信噪比，并抑制地雜波。接著對數(shù)據(jù)進(jìn)行 時域/頻域二維恒虛警目標(biāo)檢測處理(CFAR)，并將檢測出來的點跡數(shù)據(jù)通過PCIe總線送往 工控計算機(jī)PC中，在工控計算機(jī)PC中做進(jìn)一步的航跡處理，并完成數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)濾波及航跡合 并。同時，工控計算機(jī)PC以一定的距離作為預(yù)警門限(初定為5km)，對鳥群進(jìn)行提前預(yù)警顯 示，并通過將鳥群航跡、航向信息與機(jī)場起飛、降落通道信息進(jìn)行融合，對鳥群撞擊飛機(jī)的 風(fēng)險等級進(jìn)行評估。最后將目標(biāo)數(shù)據(jù)及風(fēng)險等級評估信息等進(jìn)行統(tǒng)一打包后，通過無線網(wǎng) 絡(luò)上報到機(jī)場監(jiān)控室中顯示，以便引導(dǎo)飛機(jī)回避鳥擊風(fēng)險區(qū)，或由驅(qū)鳥工作人員通過驅(qū)鳥 器等設(shè)備進(jìn)行驅(qū)鳥作業(yè)。
[0023] 處理機(jī)與機(jī)場監(jiān)控室之間通過無線以太網(wǎng)絡(luò)傳輸，處理機(jī)中安裝有無線通信網(wǎng) 卡，可作為專用的網(wǎng)絡(luò)終端，通過民用移動通信網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)場監(jiān)控室間傳輸各種 數(shù)據(jù)及控制信息。
[0024] 飛鳥探測雷達(dá)處理機(jī)處理流程如圖2所示：
[0025] (1)、對AD采樣得到的中頻數(shù)字回波信號(包括和路和差路信號)進(jìn)行數(shù)字下變頻， 變換為基帶I/Q信號；
[0026] (2)、進(jìn)行脈沖壓縮處理，以提高雷達(dá)探測距離分辨率；
[0027] (3)、進(jìn)行FFT相參積累，提高回波信號信噪比，并抑制地雜波及地面固定物體的干 擾；
[0028] (4)、進(jìn)行時域/頻域二維恒虛警CFAR目標(biāo)檢測，檢測出目標(biāo)點跡信息；
[0029] (5)、對檢測出的點跡做TWS多目標(biāo)航跡跟蹤處理；
[0030] (6)、結(jié)合鳥群航向、航速的估計值及機(jī)場飛機(jī)起飛、降落通道，評估鳥擊飛機(jī)的風(fēng) 險等級；
[0031 ] (7)、將目標(biāo)定位數(shù)據(jù)和鳥擊飛機(jī)風(fēng)險評估信息上報機(jī)場監(jiān)控室。
[0032]處理機(jī)信號處理的實現(xiàn)平臺為FPGA及DSP，它們分別完成的任務(wù)為:FPGA實現(xiàn)信號 采樣、數(shù)字下變頻、數(shù)據(jù)打包發(fā)送;DSP實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)角、FFT計算、模值計算、二維CFAR處理、高 度計算。