一种飞鸟探测雷达处理机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达系统领域，涉及一种飞鸟探测雷达处理机。
【背景技术】
[0002] 飞鸟探测雷达安装于机场内部，用于对机场周边的鸟群目标进行全天时的监控， 探测、跟踪鸟群目标的位置及高度信息，为航空管制员和机场内的驱鸟管理部门提供飞鸟 撞击飞机的风险预警信息，引导飞机回避鸟击风险区，或引导驱鸟工作人员使用驱鸟设备 进行驱鸟作业。
[0003] 绝大多数鸟击事件发生在飞机的起飞和着陆阶段，因此机场范围内的鸟击防范成 为当前的研究热点。多普勒气象雷达探测距离可达到60海里，但由于其造价太高，信息更新 速度慢，不易操作等原因，不适用于机场范围的鸟击规范。要解决机场鸟击飞机有效预警的 问题，要求相应的雷达系统具有以下特点:性价比高、覆盖范围光、实时探测、实时跟踪和三 维ig息获取等。
[0004] 处理机是飞鸟探测雷达的信息处理和控制中心，担负着雷达的信号处理与数据处 理、各组件工作方式及参数控制、自检控制等功能。为了有效进行实时探测、实时跟踪和三 维信息获取，需要采取先进的信号处理机技术，通过各种信号处理及数据处理方法完成飞 鸟探测。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种飞鸟探测雷达处理机，实现对机场周边鸟群信息的实时 探测、跟踪及三维信息获取，有效解决机场鸟击飞机的预警问题。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种飞鸟探测雷达处理机，包括信号处理板卡和工控计算机，信号处理板卡包括 光纤接口、FPGA和DSP芯片；收发机将基带回波信号通过光纤接口传输到信号处理板卡中， 同时将定时同步信号也送往信号处理板卡;在帧脉冲到来时，信号处理板卡进行此帧信号 的处理;FPGA首先对帧信号进行脉冲压缩，然后将脉压后的信号送往DSP芯片中，DSP芯片通 过在多普勒维度做FFT，进行全相参积累；接着对数据进行时域/频域二维恒虚警目标检测 处理，并将检测出来的点迹数据通过PCIe总线送往工控计算机中，在工控计算机中做进一 步的航迹处理，并完成数据关联滤波及航迹合并；同时，工控计算机以距离作为预警门限， 对鸟群进行提前预警显示，并通过将鸟群航迹、航向信息与机场起飞、降落通道信息进行融 合，对鸟群撞击飞机的风险等级进行评估;最后将目标数据及风险等级评估信息进行统一 打包后，通过无线网络上报到机场监控室中显示。
[0008] 本发明的有益技术效果是：
[0009] 1、本发明通过采用脉压处理，有效提高了雷达的距离分辨率和探测能力，并大大 降低了对发射功率的要求；
[0010] 2、本发明通过采用多普勒维度的相参积累，进一步提高了待检测信号的信噪比， 同时也将飞行的鸟群同固定的杂波、干扰区分开来，具有较高的抗杂波干扰特点；
[0011] 3、本发明通过先进的目标检测及跟踪处理方法，实现了对机场周边鸟群信息的实 时探测、跟踪处理能力，并保证了检测概率及极低的虚警概率；
[0012] 4、本发明通过天线和差处理配合鸟击飞机风险评估模型，实现了对机场周边鸟群 三维信息获取及鸟击飞机风险评估，从而可有效解决了机场鸟击飞机的预警问题。
【附图说明】
[0013] 图1是飞鸟探测雷达处理机原理框图。
[0014] 图2是飞鸟探测雷达处理机处理流程图。
[0015]图3是目标数据处理流程图。
[0016]图4是鸟击飞机风险评估模型图。
[0017]图5是高度计算模型图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0019] 本发明的飞鸟探测雷达处理机工作原理框图如图1所示：
[0020] 处理机由信号处理板卡和工控计算机PC组成，信号处理板卡由光纤接口、FPGA、 DSP芯片组成。
[0021] 收发机将基带回波信号通过光纤接口传输到处理机中的信号处理板卡中，同时将 定时同步信号也送往信号处理板卡。
[0022] 在帧脉冲到来时，信号处理板卡进行此帧信号的处理。FPGA首先对帧信号进行脉 冲压缩，以提高距离探测分辨率，然后将脉压后的信号送往DSP芯片当中，DSP通过在多普勒 维度做FFT，进行全相参积累，以提高待检测信号的信噪比，并抑制地杂波。接着对数据进行 时域/频域二维恒虚警目标检测处理(CFAR)，并将检测出来的点迹数据通过PCIe总线送往 工控计算机PC中，在工控计算机PC中做进一步的航迹处理，并完成数据关联滤波及航迹合 并。同时，工控计算机PC以一定的距离作为预警门限(初定为5km)，对鸟群进行提前预警显 示，并通过将鸟群航迹、航向信息与机场起飞、降落通道信息进行融合，对鸟群撞击飞机的 风险等级进行评估。最后将目标数据及风险等级评估信息等进行统一打包后，通过无线网 络上报到机场监控室中显示，以便引导飞机回避鸟击风险区，或由驱鸟工作人员通过驱鸟 器等设备进行驱鸟作业。
[0023] 处理机与机场监控室之间通过无线以太网络传输，处理机中安装有无线通信网 卡，可作为专用的网络终端，通过民用移动通信网络或互联网络与机场监控室间传输各种 数据及控制信息。
[0024] 飞鸟探测雷达处理机处理流程如图2所示：
[0025] (1)、对AD采样得到的中频数字回波信号(包括和路和差路信号)进行数字下变频， 变换为基带I/Q信号；
[0026] (2)、进行脉冲压缩处理，以提高雷达探测距离分辨率；
[0027] (3)、进行FFT相参积累，提高回波信号信噪比，并抑制地杂波及地面固定物体的干 扰；
[0028] (4)、进行时域/频域二维恒虚警CFAR目标检测，检测出目标点迹信息；
[0029] (5)、对检测出的点迹做TWS多目标航迹跟踪处理；
[0030] (6)、结合鸟群航向、航速的估计值及机场飞机起飞、降落通道，评估鸟击飞机的风 险等级；
[0031 ] (7)、将目标定位数据和鸟击飞机风险评估信息上报机场监控室。
[0032]处理机信号处理的实现平台为FPGA及DSP，它们分别完成的任务为:FPGA实现信号 采样、数字下变频、数据打包发送;DSP实现数据转角、FFT计算、模值计算、二维CFAR处理、高 度计算。