一種飛鳥(niǎo)探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種飛鳥(niǎo)探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鳥(niǎo)群對(duì)機(jī)場(chǎng)起降飛機(jī)的安全影響：飛鳥(niǎo)撞擊航空飛行器引起的事故征候占總事故 的1/3,造成的間接損失與直接損失都非常巨大，因?yàn)轱w鳥(niǎo)撞擊飛機(jī)引起的航空安全事故時(shí) 常發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年都會(huì)發(fā)生上萬(wàn)次的飛鳥(niǎo)撞擊航空飛行器的事故。飛鳥(niǎo)撞擊飛機(jī) 的事件，90%發(fā)生在起飛和著陸階段;絕大部分發(fā)生在150m的高度以下。鳥(niǎo)擊飛機(jī)事故或事 故征候的發(fā)生時(shí)段，一般在黎明、黃昏和夜間等低能見(jiàn)度條件下。
[0003] 為回避飛鳥(niǎo)撞擊風(fēng)險(xiǎn)，各機(jī)場(chǎng)都要采取種類(lèi)繁多的驅(qū)鳥(niǎo)措施，成立有專(zhuān)門(mén)的驅(qū)鳥(niǎo) 辦公室，采取驅(qū)鳥(niǎo)炮、超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器、激光驅(qū)鳥(niǎo)器等工具進(jìn)行驅(qū)鳥(niǎo)，降低飛鳥(niǎo)撞擊飛機(jī)的概 率。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)方案:為提前感知鳥(niǎo)群的空中活動(dòng)及飛行路線，國(guó)外一直都在研究以機(jī) 場(chǎng)雷達(dá)探測(cè)飛鳥(niǎo)的方法，起初以機(jī)場(chǎng)氣象雷達(dá)（TDWR)和新一代脈沖多普勒氣象雷達(dá) (NEXRAD)進(jìn)行飛鳥(niǎo)探測(cè)試驗(yàn)，機(jī)場(chǎng)氣象雷達(dá)探測(cè)的鳥(niǎo)群的回波后，給出預(yù)警指示的方式進(jìn) 行探測(cè)鳥(niǎo)群信息。在新一代脈沖多普勒氣象雷達(dá)中通過(guò)將鳥(niǎo)情信息從復(fù)雜的雷達(dá)圖像中提 取出來(lái)生成便于觀測(cè)的融合圖像，通過(guò)雷達(dá)監(jiān)測(cè)人員判別空中鳥(niǎo)群的依據(jù)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：雖然地面氣象雷達(dá)也能探測(cè)到鳥(niǎo)群的回波、并給出指示，但機(jī)場(chǎng) 氣象雷達(dá)的設(shè)備龐大、成本高，數(shù)據(jù)更新慢，不能及時(shí)、有效發(fā)布飛鳥(niǎo)撞擊飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)提示 信息，實(shí)用性也差。新一代脈沖多普勒氣象雷達(dá)雖然能將鳥(niǎo)情信息從復(fù)雜的雷達(dá)圖像中提 取出來(lái)生成便于觀測(cè)的融合圖像，但是氣象雷達(dá)距離機(jī)場(chǎng)太遠(yuǎn)，及受角度的限制，無(wú)法探測(cè) 低空飛行的鳥(niǎo)類(lèi)，發(fā)生漏檢測(cè)的情況影響鳥(niǎo)情預(yù)警信息的發(fā)布，除此之外，以上氣象雷達(dá) 也不能給出探測(cè)到的鳥(niǎo)群目標(biāo)影響飛機(jī)起降的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種飛鳥(niǎo)探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] -種飛鳥(niǎo)探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)，包括天線、收發(fā)機(jī)和處理機(jī)；
[0009] 所述天線包括天線陣面和伺服機(jī)構(gòu);所述天線陣面包括校準(zhǔn)口和和差器;所述伺 服機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0010] 所述收發(fā)機(jī)包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、采樣預(yù)處理板和頻綜器；
[0011] 所述處理機(jī)包括伺服控制器、電源模塊和處理模塊;所述電源模塊為雷達(dá)系統(tǒng)的 各個(gè)部分供電；所述伺服控制器包括伺服控制和驅(qū)動(dòng)模塊;所述處理模塊包括PC和信號(hào)處 理板;所述PC包括收發(fā)模塊和掃描模塊;所述信號(hào)處理板包括DSP和FPGA;所述FPGA包括第 二定時(shí)同步和脈沖壓縮模塊；
[0012] 所述掃描模塊連接所述伺服控制并向伺服控制傳遞天線陣面掃描指令;所述伺服 控制連接驅(qū)動(dòng)模塊;所述驅(qū)動(dòng)模塊連接伺服機(jī)構(gòu);所述伺服機(jī)構(gòu)中，所述電機(jī)控制傳動(dòng)機(jī) 構(gòu);所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制天線陣面改變方向進(jìn)行掃描;所述伺服機(jī)構(gòu)接收天線陣面的角度信 號(hào)反饋回所述信號(hào)處理板；
[0013] 所述發(fā)射機(jī)連接天線陣面并向天線陣面發(fā)射信號(hào);所述天線陣面通過(guò)和差器將所 接受信號(hào)轉(zhuǎn)換為和路信號(hào)和差路信號(hào)并傳遞給所述接收機(jī);所述接收機(jī)連接采樣預(yù)處理 板;所述采樣預(yù)處理板連接所述脈沖壓縮模塊；
[0014] 所述頻綜器分別連接天線陣面、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、采樣預(yù)處理板、收發(fā)模塊和第二 定時(shí)同步。
[0015] 其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述接收機(jī)包括分別接受和路信號(hào)和差路信號(hào)的第一接 收機(jī)和第二接收機(jī);所述第一接收機(jī)和第二接收機(jī)都包括限幅低噪放模塊、下變頻模塊和 濾波放大模塊;所述限幅低噪放模塊接收天線陣面的信號(hào)并傳遞給下變頻模塊，所述下變 頻模塊連接濾波放大模塊，所述濾波放大模塊連接所述采樣預(yù)處理板。
[0016] 其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述頻綜器包括功分、晶振、濾波放大、上變頻、時(shí)鐘、上 變頻本振、下變頻本振、控制板、第一定時(shí)同步、DDS模塊;所述晶振連接功分的輸入端;所述 功分包括三個(gè)輸出端，分別連接時(shí)鐘、上變頻本振和下變頻本振;所述時(shí)鐘包括兩個(gè)輸出 端，分別連接DDS模塊和采樣預(yù)處理板;所述DDS模塊和所述上變頻本振的輸出端都連接上 變頻，所述上變頻的輸出端連接濾波放大，所述濾波放大包括兩個(gè)輸出端，分別連接發(fā)射機(jī) 和校準(zhǔn)口；所述下變頻本振的輸出端連接接收機(jī);所述DDS模塊的輸出端還連接所述收發(fā)模 塊和接收機(jī);所述第一定時(shí)同步的輸出端連接所述第二定時(shí)同步。
[0017] 其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:在所述處理模塊中，所述DSP包括目標(biāo)點(diǎn)跡處理模塊、角 度模塊、目標(biāo)檢測(cè)模塊以及FFT模塊;所述FPGA包括第二定時(shí)同步、脈沖壓縮模塊以及數(shù)據(jù) 記錄模塊;所述PC包括收發(fā)模塊、掃描模塊、目標(biāo)航跡處理模塊、目標(biāo)航跡合并模塊、鳥(niǎo)擊風(fēng) 險(xiǎn)評(píng)估模塊以及數(shù)據(jù)打包模塊；
[0018] 所述第二定時(shí)同步連接所述第一定時(shí)同步;所述采樣預(yù)處理板連接所述脈沖壓縮 模塊的輸入端;所述脈沖壓縮模塊包括兩個(gè)輸出端，分別連接數(shù)據(jù)記錄模塊和FFT模塊;所 述FFT模塊包括兩個(gè)輸出端，分別連接目標(biāo)檢測(cè)模塊和角度模塊;所述角度模塊的輸出端連 接所述目標(biāo)點(diǎn)跡處理模塊;所述目標(biāo)點(diǎn)跡處理模塊、目標(biāo)航跡處理模塊、目標(biāo)航跡合并模 塊、鳥(niǎo)擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊、數(shù)據(jù)打包模塊依次連接;所述數(shù)據(jù)打包模塊通過(guò)以太網(wǎng)連接機(jī)場(chǎng)監(jiān) 控室;所述數(shù)據(jù)記錄模塊通過(guò)數(shù)據(jù)記錄光纖連接數(shù)據(jù)記錄儀。
[0019] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
[0020] 本發(fā)明可全天候工作;本發(fā)明是國(guó)內(nèi)首次采用微波雷達(dá)系統(tǒng)感知飛鳥(niǎo)目標(biāo)，與視 頻、紅外成像設(shè)備相比，不受低能見(jiàn)度、夜晚等天氣條件的影響，具備全天候探測(cè)特性。
[0021] 本發(fā)明僅需一部天線即可完成測(cè)高處理。飛鳥(niǎo)探測(cè)雷達(dá)采用采用俯仰和、差波束 雙通道天線，對(duì)飛鳥(niǎo)目標(biāo)進(jìn)行俯仰差波束的測(cè)角處理，從而間接完成對(duì)飛鳥(niǎo)目標(biāo)的測(cè)高功 能;而國(guó)外最新型雷達(dá)需要兩部天線才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)測(cè)高處理。
[0022] 本發(fā)明大大降低了雷達(dá)成本。與國(guó)外同類(lèi)型雷達(dá)相比，飛鳥(niǎo)探測(cè)雷達(dá)采用脈沖多 普勒體制，應(yīng)用和差單脈沖天線、固態(tài)發(fā)射機(jī)、高速并行計(jì)算處理、伺服電機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，從 而大大降低了設(shè)備成本。
[0023] 本發(fā)明創(chuàng)新性的采用雷達(dá)探測(cè)到的鳥(niǎo)群目標(biāo)定位信息，可自動(dòng)引導(dǎo)激光、超聲波 等驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備進(jìn)行定向驅(qū)鳥(niǎo)作業(yè)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0025]圖2是接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0026]圖3是處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]圖4是實(shí)施例中固定門(mén)限的時(shí)/頻域的二維CFAR目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果圖。
[0028]圖5是實(shí)施例中浮動(dòng)門(mén)限的時(shí)/頻域的二維CFAR目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果圖。
[0029]圖6是實(shí)施例中測(cè)量目標(biāo)航跡圖。
[0030]圖7是實(shí)施例中預(yù)測(cè)跟蹤效果仿真圖。
[0031 ]圖8是飛鳥(niǎo)探測(cè)雷達(dá)空域覆蓋范圍示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明包括天線1、收發(fā)機(jī)2和處理機(jī)3。
[0033]天線1包括天線陣面11和伺服機(jī)構(gòu)12。主要實(shí)現(xiàn)雷達(dá)射頻信號(hào)的輻射、目標(biāo)回波接 收和天線掃描驅(qū)動(dòng)等功能。伺服機(jī)構(gòu)12用于驅(qū)動(dòng)天線陣面11。天線陣面11包括校準(zhǔn)口 111和 和差器112。和差器112用于將接收信號(hào)分為和路信號(hào)和差路信號(hào)。伺服機(jī)構(gòu)12包括電機(jī)121 和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)122。電機(jī)121驅(qū)動(dòng)及控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)122,再通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)122帶動(dòng)天線陣面11進(jìn) 行方位掃描。
[0034]收發(fā)機(jī)2包括發(fā)射機(jī)21、接收機(jī)22、采樣預(yù)處理板23和頻綜器24。
[0035]發(fā)射機(jī)21米用TR模塊輸出射頻信號(hào)，傳輸給天線陣面11福射出去。