一種飛鳥探測雷達處理機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于雷達系統領域，涉及一種飛鳥探測雷達處理機。
【背景技術】
[0002] 飛鳥探測雷達安裝于機場內部，用于對機場周邊的鳥群目標進行全天時的監控， 探測、跟蹤鳥群目標的位置及高度信息，為航空管制員和機場內的驅鳥管理部門提供飛鳥 撞擊飛機的風險預警信息，引導飛機回避鳥擊風險區，或引導驅鳥工作人員使用驅鳥設備 進行驅鳥作業。
[0003] 絕大多數鳥擊事件發生在飛機的起飛和著陸階段，因此機場范圍內的鳥擊防范成 為當前的研究熱點。多普勒氣象雷達探測距離可達到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，不適用于機場范圍的鳥擊規范。要解決機場鳥擊飛機有效預警的 問題，要求相應的雷達系統具有以下特點: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] 處理機是飛鳥探測雷達的信息處理和控制中心，擔負著雷達的信號處理與數據處 理、各組件工作方式及參數控制、自檢控制等功能。為了有效進行實時探測、實時跟蹤和三 維信息獲取，需要采取先進的信號處理機技術，通過各種信號處理及數據處理方法完成飛 鳥探測。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種飛鳥探測雷達處理機，實現對機場周邊鳥群信息的實時 探測、跟蹤及三維信息獲取，有效解決機場鳥擊飛機的預警問題。
[0006] 本發明的技術方案如下：
[0007] -種飛鳥探測雷達處理機，包括信號處理板卡和工控計算機，信號處理板卡包括 光纖接口、FPGA和DSP芯片；收發機將基帶回波信號通過光纖接口傳輸到信號處理板卡中， 同時將定時同步信號也送往信號處理板卡;在幀脈沖到來時，信號處理板卡進行此幀信號 的處理;FPGA首先對幀信號進行脈沖壓縮，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，進行全相參積累；接著對數據進行時域/頻域二維恒虛警目標檢測 處理，并將檢測出來的點跡數據通過PCIe總線送往工控計算機中，在工控計算機中做進一 步的航跡處理，并完成數據關聯濾波及航跡合并；同時，工控計算機以距離作為預警門限， 對鳥群進行提前預警顯示，并通過將鳥群航跡、航向信息與機場起飛、降落通道信息進行融 合，對鳥群撞擊飛機的風險等級進行評估;最后將目標數據及風險等級評估信息進行統一 打包后，通過無線網絡上報到機場監控室中顯示。
[0008] 本發明的有益技術效果是：
[0009] 1、本發明通過采用脈壓處理，有效提高了雷達的距離分辨率和探測能力，并大大 降低了對發射功率的要求；
[0010] 2、本發明通過采用多普勒維度的相參積累，進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、干擾區分開來，具有較高的抗雜波干擾特點；
[0011] 3、本發明通過先進的目標檢測及跟蹤處理方法，實現了對機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、本發明通過天線和差處理配合鳥擊飛機風險評估模型，實現了對機場周邊鳥群 三維信息獲取及鳥擊飛機風險評估，從而可有效解決了機場鳥擊飛機的預警問題。
【附圖說明】
[0013] 圖1是飛鳥探測雷達處理機原理框圖。
[0014] 圖2是飛鳥探測雷達處理機處理流程圖。
[0015]圖3是目標數據處理流程圖。
[0016]圖4是鳥擊飛機風險評估模型圖。
[0017]圖5是高度計算模型圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0019] 本發明的飛鳥探測雷達處理機工作原理框圖如圖1所示：
[0020] 處理機由信號處理板卡和工控計算機PC組成，信號處理板卡由光纖接口、FPGA、 DSP芯片組成。
[0021] 收發機將基帶回波信號通過光纖接口傳輸到處理機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，信號處理板卡進行此幀信號的處理。FPGA首先對幀信號進行脈 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芯片當中，DSP通過在多普勒 維度做FFT，進行全相參積累，以提高待檢測信號的信噪比，并抑制地雜波。接著對數據進行 時域/頻域二維恒虛警目標檢測處理(CFAR)，并將檢測出來的點跡數據通過PCIe總線送往 工控計算機PC中，在工控計算機PC中做進一步的航跡處理，并完成數據關聯濾波及航跡合 并。同時，工控計算機PC以一定的距離作為預警門限(初定為5km)，對鳥群進行提前預警顯 示，并通過將鳥群航跡、航向信息與機場起飛、降落通道信息進行融合，對鳥群撞擊飛機的 風險等級進行評估。最后將目標數據及風險等級評估信息等進行統一打包后，通過無線網 絡上報到機場監控室中顯示，以便引導飛機回避鳥擊風險區，或由驅鳥工作人員通過驅鳥 器等設備進行驅鳥作業。
[0023] 處理機與機場監控室之間通過無線以太網絡傳輸，處理機中安裝有無線通信網 卡，可作為專用的網絡終端，通過民用移動通信網絡或互聯網絡與機場監控室間傳輸各種 數據及控制信息。
[0024] 飛鳥探測雷達處理機處理流程如圖2所示：
[0025] (1)、對AD采樣得到的中頻數字回波信號(包括和路和差路信號)進行數字下變頻， 變換為基帶I/Q信號；
[0026] (2)、進行脈沖壓縮處理，以提高雷達探測距離分辨率；
[0027] (3)、進行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)、進行時域/頻域二維恒虛警CFAR目標檢測，檢測出目標點跡信息；
[0029] (5)、對檢測出的點跡做TWS多目標航跡跟蹤處理；
[0030] (6)、結合鳥群航向、航速的估計值及機場飛機起飛、降落通道，評估鳥擊飛機的風 險等級；
[0031 ] (7)、將目標定位數據和鳥擊飛機風險評估信息上報機場監控室。
[0032]處理機信號處理的實現平臺為FPGA及DSP，它們分別完成的任務為:FPGA實現信號 采樣、數字下變頻、數據打包發送;DSP實現數據轉角、FFT計算、模值計算、二維CFAR處理、高 度計算。