雷达系统及机场跑道异物的监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种雷达系统及机场跑道异物的监测系统，包括频综模块、发射链路、接收链路、天馈模块以及信号处理模块；所述天馈模块包括发射天线和接收天线；所述频综模块用于根据参考信号和调频信号产生X波段发射信号和X波段本振信号；所述发射链路用于将所述X波段发射信号倍频为W波段发射信号传输至所述发射天线发出；所述接收链路用于将所述X波段本振信号倍频为W波段本振信号，并将所述W波段本振信号和所述接收天线接收的回波信号混频产生一第一中频信号；以及所述信号处理模块用于根据所述第一中频信号得到一输出结果。本发明专利技术的提高了天线收发的频段带宽，具有占地面积小、高分辨率等优点，适用于机场跑道上微小物体的监测。

【技术实现步骤摘要】
雷达系统及机场跑道异物的监测系统
本专利技术属于雷达探测领域，尤其涉及一种适用于微小物体探测的雷达系统。
技术介绍
FOD是ForeignObjectDebris的缩写，泛指可能损伤航空器或系统的某种外来的物质，常称为跑道异物。FOD的种类相当多，如飞机和发动机连接件(螺帽、螺钉、垫圈、保险丝等)、机械工具、飞行物品(钉子、私人证件、钢笔、铅笔等)、野生动物、树叶、石头和沙子、道面材料、木块、塑料或聚乙烯材料、纸制品、运行区的冰碴等等。FOD的危害非常严重，实验和案例都表明，机场道面上的外来物可以很容易被吸入到发动机，导致发动机失效。碎片也会堆积在机械装置中，影响起落架、襟翼等设备的正常运行。据保守估计，每年全球因FOD造成的直接损失至少在30-40亿美元。FOD不仅会造成巨大的直接损失，还会造成航班延误、中断起飞、关闭跑道等间接损失，间接损失至少为直接损失的4倍。目前，对于FOD的检测手段有如下几种：利用雷达和光电混合检测已经成为国际公认的最为有效的方法，而此类FOD探测系统的核心部件就是高分辨率雷达。首先由雷达实现对微小物体的探测，利用雷达探测结果引导光电设备确认并清除。由于机场跑道异物多为微小物体，因此FOD探测雷达的最关键指标是分辨率，分辨率越高，能够探测到的物体越小。雷达有限带宽决定雷达的分辨率，而为达到高带宽，必须选用毫米波段雷达。现有毫米波雷达通常为24GHz和77GHz波段雷达，相对于机场异物来说存在因分辨率不足而无法探测的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种占地面积小、能够探测微小物体的高分辨率雷达系统。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述雷达系统的机场跑道异物的监测系统。为实现上述目的，本专利技术的雷达系统包括频综模块、发射链路、接收链路、天馈模块以及信号处理模块；所述天馈模块包括发射天线和接收天线；所述频综模块用于根据参考信号和调频信号产生X波段发射信号和X波段本振信号；所述发射链路用于将所述X波段发射信号倍频为W波段发射信号传输至所述发射天线发出；所述接收链路用于将所述X波段本振信号倍频为W波段本振信号，并将所述W波段本振信号和所述接收天线接收的回波信号混频产生一第一中频信号；以及所述信号处理模块用于根据所述第一中频信号得到一输出结果。进一步，所述频综模块包括发射频综和本振频综；所述发射频综根据所述参考信号和所述调频信号产生所述X波段发射信号；所述本振频综根据所述参考信号和所述调频信号产生所述X波段本振信号。进一步，还包括：接收模块，用于将所述第一中频信号转换为第二中频信号输出至所述信号处理模块，所述信号处理模块对所述第二中频信号处理得到所述输出结果。进一步，所述本振频综包括振荡器、锁相器、混频器和倍频器；所述振荡器用于产生所述参考信号；所述锁相器用于将所述参考信号进行锁相处理后输出一第二本振信号以及向所述混频器输出一信号；所述混频器用于将所述调频信号和所述信号混频后传输至所述倍频器；所述倍频器将混频后的信号进行倍频处理后产生所述X波段本振信号。进一步，所述接收模块包括混频器和滤波器；所述混频器用于将所述第一中频信号和所述第二本振信号混频；所述滤波器用于将混频后的信号进行滤波产生所述第二中频信号。进一步，所述发射频综包括第一倍频器、混频器和第二倍频器；所述第一倍频器将倍频处理后的信号经所述混频器混频输出至所述第二倍频器；所述第二倍频器进行再次倍频处理后产生所述X波段发射信号。进一步，所述发射链路包括8倍频器和滤波器；所述8倍频器将所述X波段发射信号进行倍频处理；所述滤波器将经倍频处理后的信号进行滤波向所述发射天线输出所述W波段发射信号。进一步，所述接收链路包括混频器、8倍频器和滤波器；所述8倍频器将所述X波段本振信号进行倍频处理；所述滤波器将经倍频处理后的信号进行滤波；所述混频器将所述回波信号和经滤波处理后的信号进行混频产生所述第一中频信号。进一步，所述W波段发射信号的频率为91GHz-96GHz。进一步，所述雷达系统用于机场跑道上物体的探测。本专利技术还提供一种机场跑道异物的监测系统，包括多个FOD监测点、FOD网络和控制中心；所述FOD监测点包括上述雷达系统和光学传感器，用于根据所述雷达系统和所述光学传感器监测的数据反馈异物信息；所述FOD网络，用于获得所述FOD监测点反馈的异物信息；所述控制中心，获得所述FOD网络传输的所述异物信息，并发送清理异物指令。本专利技术的雷达系统在频综模块、发射链路和接收链路的配合下产生W波段的发射信号和本振信号，提高了天线收发的频段带宽，具有占地面积小、高分辨率等优点，适用于机场跑道上微小物体的监测。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。附图说明图1为本专利技术一实施例的雷达系统的结构框图；图2为本专利技术一实施例雷达系统的发射频综的结构框图；图3为本专利技术一实施例雷达系统的本振频综的结构框图；图4为本专利技术一实施例雷达系统的接收模块/LFM源的结构框图；图5为本专利技术一实施例雷达系统的发射链路的结构框图；图6为本专利技术一实施例雷达系统的接收链路的结构框图；图7为本专利技术一实施例机场跑道异物的监测系统的结构框图。通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。图中主要元件说明：雷达系统1：频综模块2、发射链路3、接收链路4、天馈模块5、信号处理模块6、接收模块7天馈模块5：发射天线51、接收天线52频综模块2：发射频综21、本振频综22、2倍频器211、216、功分器212、锁相器213、混频器214、滤波放大器215、217、晶体振荡器221、功分器222、锁相器223、混频器224、滤波放大器225、227、2倍频器226；放大器71、74、76、混频器72、功分器73、数控衰减器75、滤波器77X波段的发射信号S1、X波段的本振信号S2、参考信号S3、调频信号S4、回波信号S5、第一中频信号S6、第二中频信号S7、第二本振信号S8、W波段发射信号S1’、W波段本振信号S2’具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。如图1所示，本专利技术的雷达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达系统，其特征在于，包括频综模块、发射链路、接收链路、天馈模块以及信号处理模块；所述天馈模块包括发射天线和接收天线；所述频综模块用于根据参考信号和调频信号产生X波段发射信号和X波段本振信号；所述发射链路用于将所述X波段发射信号倍频为W波段发射信号传输至所述发射天线发出；所述接收链路用于将所述X波段本振信号倍频为W波段本振信号，并将所述W波段本振信号和所述接收天线接收的回波信号混频产生一第一中频信号；以及所述信号处理模块用于根据所述第一中频信号得到一输出结果。

【技术特征摘要】
1.一种雷达系统，其特征在于，包括频综模块、发射链路、接收链路、天馈模块以及信号处理模块；所述天馈模块包括发射天线和接收天线；所述频综模块用于根据参考信号和调频信号产生X波段发射信号和X波段本振信号；所述发射链路用于将所述X波段发射信号倍频为W波段发射信号传输至所述发射天线发出；所述接收链路用于将所述X波段本振信号倍频为W波段本振信号，并将所述W波段本振信号和所述接收天线接收的回波信号混频产生一第一中频信号；以及所述信号处理模块用于根据所述第一中频信号得到一输出结果。2.如权利要求1所述的雷达系统，其特征在于，所述频综模块包括发射频综和本振频综；所述发射频综根据所述参考信号和所述调频信号产生所述X波段发射信号；所述本振频综根据所述参考信号和所述调频信号产生所述X波段本振信号。3.如权利要求2所述的雷达系统，其特征在于，还包括：接收模块，用于将所述第一中频信号转换为第二中频信号输出至所述信号处理模块，所述信号处理模块对所述第二中频信号处理得到所述输出结果。4.如权利要求3所述的雷达系统，其特征在于，所述本振频综包括振荡器、锁相器、混频器和倍频器；所述振荡器用于产生所述参考信号；所述锁相器用于将所述参考信号进行锁相处理后输出一第二本振信号以及向所述混频器输出一信号；所述混频器用于将所述调频信号和所述信号混频后传输至所述倍频器；所述倍频器将混频后的信号进行倍频处理后产生所述X波段本振信号。5.如权利要求4所述的雷达系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王曙光，
申请(专利权)人：北京金石智信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11