CN105974417A - 毫米波雷达接收处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毫米波雷达接收处理系统，包括天馈、信号放大滤波处理器、数模信号处理模块CPU‑1、与非门数字放大倒相器电路、信号差分模块CPU‑2、倍频处理器、高频数字滤波器组、信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU‑3。本发明能够快速地将机场跑道上的背景信号与机场跑道上异物反射出来的目标信号进行区分与识别，提高了对机场跑道异物的实时探测和处理能力。
Description
技术领域
本发明涉及雷达领域，尤其涉及一种FOD毫米波雷达接收处理系统，该接收处理系统主要用于检测机场跑道上的异物。
背景技术
随着我国经济的发展，飞机已经成为人们出行中不可或缺的一部分，飞行安全也得到了人们越来越广泛的关注，当飞机在跑道上高速滑行时，跑道上的异物对飞机和周围人员车辆的安全都是严重威胁，每年跑道碎片引起的事故造成航空工业的损失都高达数十亿美元。机场跑道异物的种类相当多，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、运行区的冰碴儿等等。机场道面上的外来物可以很容易被吸入发动机，导致发动机失效，2007年5月至2008年5月，中国民航共发生4500多起机场跑道异物损伤轮胎的事件。外来物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，全球绝大多数的机场跑道异物的处理仍然是靠人工完成的，这种方法不但可靠性差、效率低，而且占用了宝贵的跑道使用时间，这又是一笔经济损失。因此，使用一种自动化系统来高效准确地发现并排除跑道入侵物，对机场的安全运行有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种毫米波雷达接收处理系统。本发明能够快速地将机场跑道上的背景信号与机场跑道上异物反射出来的目标信号进行区分与识别，提高了对机场跑道异物的实时探测和处理能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种毫米波雷达接收处理系统，其特征在于：包括天馈、信号放大滤波处理器、数模信号处理模块CPU-1、与非门数字放大倒相器电路、信号差分模块CPU-2、倍频处理器、高频数字滤波器组、信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3，其中，
所述天馈用于通过接收波导完成对跑道上由目标信号及背景信号形成的复合反射信号的接收；
所述信号放大滤波处理器用于对天馈接收的复合反射信号腔体滤波后进行模拟放大；
所述数模信号处理模块CPU-1用于对信号放大滤波处理器放大的信号进行模数转换放大整形，并输出四路检测信号和一路初检信号；
所述与非门数字放大倒相器电路用于对四路检测信号进行数字放大与倒相处理，并将四路检测信号合成为两路检测信号，再输入到信号差分模块CPU-2中；
所述信号差分模块CPU-2用于对与非门数字放大倒相器电路输出的两路检测信号进行校验放大，并为下一级的倍频处理器与高频数字滤波器组提供出差分的两种幅变与相位有区分的码型信号，完成目标信号和背景信号的区分与补差放大，然后将目标信号及背景信号分别输出至倍频处理器与高频数字滤波器组中；另外，信号差分模块CPU-2还输出一路直流电平信号和一种脉冲电平信号；
所述倍频处理器用于对目标信号的倍频放大与振荡调制，然后将放大后的目标信号分别输入至信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3中；
所述高频数字滤波器组用于对背景信号进行滤波处理，然后将滤滤后的背景信号分别输入至信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3中；
所述督元码鉴相器纠错模块CPU-3在接收目标信号和背景信号的同时，接收由信号差分模块CPU-2输出的直流电平信号和脉冲电平信号，然后将目标信号、背景信号、直流电平信号和脉冲电平信号进行比较鉴别，若有异物时，督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出一路复检信号、两路脉冲信号和两路直流电平信号，若无异物时，督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出两路脉冲信号和两路直流电平信号，无复检信号输出；其中，两路脉冲信号和两路直流电平信号同时输入至数模信号处理模块CPU-1中进行比较，比较后输出初检信号，并同时存储该初检信号；复检信号与数模信号处理模块CPU-1输出的初检信号同时与非放大后产生异物报警。
所述信号放大滤波处理器的数量为一个或多个，为多个时，多个信号放大滤波处理器并联连接。
所述高频数字滤波器组由多个不同中心频点的高频数字滤波器并联而成，每个高频数字滤波器由数字介质滤波器与腔体滤波器组成。
采用本发明的优点在于：
一、本发明通过对跑道上由目标信号和背景信号形成的复合反射信号进行高频滤波与倍频振荡处理，提高了对机场跑道异物的实时探测和处理能力，能够快速鉴别出目标信号与背景信号的区别，从而对机场跑道上异物反射出来的信号进行区分与识别。
二、本发明的检测灵敏度高，识别异物的检测速度快，在1—3s内即可判别出跑道上是否有异物。
三、本发明能够快速检测出跑道上外径在2.5公分以上的异物，有效保障了飞机的安全。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
一种毫米波雷达接收处理系统，包括天馈、信号放大滤波处理器、数模信号处理模块CPU-1、与非门数字放大倒相器电路、信号差分模块CPU-2、倍频处理器、高频数字滤波器组、信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3，其中，
所述天馈用于通过接收波导完成对跑道上由目标信号及背景信号形成的复合反射信号的接收；
所述信号放大滤波处理器用于对天馈接收的复合反射信号腔体滤波后进行模拟放大；
所述数模信号处理模块CPU-1用于对信号放大滤波处理器放大的信号进行模数转换放大整形，并输出四路检测信号和一路初检信号；
所述与非门数字放大倒相器电路用于对四路检测信号进行数字放大与倒相处理，并将四路检测信号合成为两路检测信号，再输入到信号差分模块CPU-2中；
所述信号差分模块CPU-2用于对与非门数字放大倒相器电路输出的两路检测信号进行校验放大，并为下一级的倍频处理器与高频数字滤波器组提供出差分的两种幅变与相位有区分的码型信号，完成目标信号和背景信号的区分与补差放大，然后将目标信号及背景信号分别输出至倍频处理器与高频数字滤波器组中；另外，信号差分模块CPU-2还输出一路直流电平信号和一种脉冲电平信号；
所述倍频处理器用于对目标信号的倍频放大与振荡调制，然后将放大后的目标信号分别输入至信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3中；
所述高频数字滤波器组用于对背景信号进行滤波处理，然后将滤滤后的背景信号分别输入至信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3中；
所述督元码鉴相器纠错模块CPU-3在接收目标信号和背景信号的同时，接收由信号差分模块CPU-2输出的直流电平信号和脉冲电平信号，然后将目标信号、背景信号、直流电平信号和脉冲电平信号进行比较鉴别，若有异物时，督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出一路复检信号、两路脉冲信号和两路直流电平信号，若无异物时，督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出两路脉冲信号和两路直流电平信号，无复检信号输出；其中，两路脉冲信号和两路直流电平信号同时输入至数模信号处理模块CPU-1中进行比较，比较后输出初检信号，并同时存储该初检信号；复检信号与数模信号处理模块CPU-1输出的初检信号同时与非放大后产生异物报警。
本发明中，所述信号放大滤波处理器的数量为一个或多个，为多个时，多个信号放大滤波处理器并联连接。
本发明中，所述高频数字滤波器组由多个不同中心频点的高频数字滤波器并联而成，用于对不同频段的信号进行滤波，每个高频数字滤波器由数字介质滤波器与腔体滤波器组成。
下面结合图1和图2来具体说明本发明的实施原理：
设定信号放大滤波处理器的数量为两个，分别为IC1与IC2，IC1与IC2并联连接，接收天馈RX接收到的复合反射信号经C1和L1分别耦合至IC1和IC2进行模拟放大后同步进入数模信号处理模块CPU-1中进行模数转换与相位识别，经数模信号处理模块CPU-1处理后输出四路检测信号和一路初检信号。其中两路检测信号经C3、C4耦合输入IC4构成“与门”数字放大输出VIG4信号，剩余两路检测信号经C5、C6耦合输入IC5构成“与门”数字放大输出VIG5信号，该VIG4信号与VIG5信号同步输入至信号差分模块CPU-2中进行校验放大，并为下一级的倍频处理器与高频数字滤波器组提供出差分的两种幅变与相位有区分的码型信号，完成目标信号和背景信号的区分与补差放大，然后将目标信号及背景信号分别通过C7和C8耦合输出至倍频处理器与高频数字滤波器组中。另外，信号差分模块CPU-2还通过R7输出一路直流电平信号和和通过C13输出一路脉冲电平信号。
其中，经C7耦合输出的目标信号为高频信号，该信号经倍频处理器进行混频振荡，产生的倍频信号经C9耦合输出Vout-1信号，Vout-1信号分别进入信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3中，Vout-1信号进入信号门限处理器中进行限幅处理，输出软控中心进行处理，提供控制信号Vs-1。
经C8耦合输出的背景信号经高频数字滤波器组进行滤波处理后经C10耦合输出Vout-2信号，Vout-2信号分别进入信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3中，Vout-2信号进入信号门限处理器中进行限幅处理，输出软控中心进行处理，提供控制信号Vs-2。
经C9、C10耦合输出的信号Vout-1与Vout-2在输入至督元码鉴相器纠错模块CPU-3中的同时，督元码鉴相器纠错模块CPU-3同时接收由信号差分模块CPU-2经R7输出的直流电平信号和经C13输出的脉冲电平信号，督元码鉴相器纠错模块CPU-3同时接收到目标信号、背景信号、直流电平信号和脉冲电平信号后对其进行识别纠错处理，若有异物时，督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出一路复检信号、两路脉冲信号和两路直流电平信号，若无异物时，督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出两路脉冲信号和两路直流电平信号，无复检信号输出；其中，督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出的两路脉冲信号和两路直流电平信号分别经R5、R6、C11、C12反馈耦合至数模信号处理模块CPU-1中进行比较，比较后得到一个初检信号，存储并输出该初检信号至IC3的一个输入端；督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出的复检信号经CPK-1与C2耦合至IC3的另一个输入端，初检信号与复检信号同步输入至IC3构成“与门”控制信号，并构成检测数模信号处理模块CPU-1的复合信号的状态报警检测，以便实现雷达信号接收系统处理过程中的“正常工作状态”与“非正常工作状态”的显示控制输出信号VIC3-out，即接收处理系统正常工作时IC3输出一个报警高电平“1”信号，当接收处理系统处于非正常工作状态（或C9、C10、R7、R13、R5、R6、C11、C17输出信号不正常时）时，IC3输出一个报警低电平信号“0”。
Claims (3)
1.一种毫米波雷达接收处理系统，其特征在于：包括天馈、信号放大滤波处理器、数模信号处理模块CPU-1、与非门数字放大倒相器电路、信号差分模块CPU-2、倍频处理器、高频数字滤波器组、信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3，其中，
所述天馈用于通过接收波导完成对跑道上由目标信号及背景信号形成的复合反射信号的接收；
所述信号放大滤波处理器用于对天馈接收的复合反射信号腔体滤波后进行模拟放大；
所述数模信号处理模块CPU-1用于对信号放大滤波处理器放大的信号进行模数转换放大整形，并输出四路检测信号和一路初检信号；
所述与非门数字放大倒相器电路用于对四路检测信号进行数字放大与倒相处理，并将四路检测信号合成为两路检测信号，再输入到信号差分模块CPU-2中；
所述信号差分模块CPU-2用于对与非门数字放大倒相器电路输出的两路检测信号进行校验放大，并为下一级的倍频处理器与高频数字滤波器组提供出差分的两种幅变与相位有区分的码型信号，完成目标信号和背景信号的区分与补差放大，然后将目标信号及背景信号分别输出至倍频处理器与高频数字滤波器组中；另外，信号差分模块CPU-2还输出一路直流电平信号和一种脉冲电平信号；
所述倍频处理器用于对目标信号的倍频放大与振荡调制，然后将放大后的目标信号分别输入至信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3中；
所述高频数字滤波器组用于对背景信号进行滤波处理，然后将滤滤后的背景信号分别输入至信号门限处理器和督元码鉴相器纠错模块CPU-3中；
所述督元码鉴相器纠错模块CPU-3在接收目标信号和背景信号的同时，接收由信号差分模块CPU-2输出的直流电平信号和脉冲电平信号，然后将目标信号、背景信号、直流电平信号和脉冲电平信号进行比较鉴别，若有异物时，督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出一路复检信号、两路脉冲信号和两路直流电平信号，若无异物时，督元码鉴相器纠错模块CPU-3输出两路脉冲信号和两路直流电平信号，无复检信号输出；其中，两路脉冲信号和两路直流电平信号同时输入至数模信号处理模块CPU-1中进行比较，比较后输出初检信号，并同时存储该初检信号；复检信号与数模信号处理模块CPU-1输出的初检信号同时与非放大后产生异物报警。
2.如权利要求1所述的毫米波雷达接收处理系统，其特征在于：所述信号放大滤波处理器的数量为一个或多个，为多个时，多个信号放大滤波处理器并联连接。
3.如权利要求1或2的毫米波雷达接收处理系统，其特征在于：所述高频数字滤波器组由多个不同中心频点的高频数字滤波器并联而成，每个高频数字滤波器由数字介质滤波器与腔体滤波器组成。
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Inventor after: Chen Changzhi Inventor after: Ma Xianzhang Inventor after: Zhang Xixiang Inventor after: Xiang Shiwei Inventor after: Ma Zhebin Inventor after: Li Jianjun Inventor after: Guo Shuyi Inventor before: Chen Changzhi Inventor before: Ma Xianzhang Inventor before: Zhang Xixiang Inventor before: Xiang Shiwei Inventor before: Li Jianjun Inventor before: Guo Shuyi |
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Effective date of registration: 20180130 Address after: 518052 Guangdong city of Shenzhen province Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone before Bay Road No. 1 building 201 room A (located in Shenzhen Qianhai business secretary Co. Ltd.) Applicant after: Qianhai Shenzhen Sino sky Aerospace Science and Technology Co., Ltd. Address before: 518033 Guangdong city of Shenzhen province Futian District Futian Street No. 2001 Shennan Zhong Road, room 2018, block A Villa Applicant before: Shenzhen Sino space science and Technology Co Ltd |
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| GR01 | Patent grant |