一种飞鸟探测雷达系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及雷达探测领域，具体涉及一种飞鸟探测雷达系统。
【背景技术】
[0002] 鸟群对机场起降飞机的安全影响：飞鸟撞击航空飞行器引起的事故征候占总事故 的1/3,造成的间接损失与直接损失都非常巨大，因为飞鸟撞击飞机引起的航空安全事故时 常发生。据统计，全世界每年都会发生上万次的飞鸟撞击航空飞行器的事故。飞鸟撞击飞机 的事件，90%发生在起飞和着陆阶段;绝大部分发生在150m的高度以下。鸟击飞机事故或事 故征候的发生时段，一般在黎明、黄昏和夜间等低能见度条件下。
[0003] 为回避飞鸟撞击风险，各机场都要采取种类繁多的驱鸟措施，成立有专门的驱鸟 办公室，采取驱鸟炮、超声波驱鸟器、激光驱鸟器等工具进行驱鸟，降低飞鸟撞击飞机的概 率。
[0004] 现有技术方案:为提前感知鸟群的空中活动及飞行路线，国外一直都在研究以机 场雷达探测飞鸟的方法，起初以机场气象雷达（TDWR)和新一代脉冲多普勒气象雷达 (NEXRAD)进行飞鸟探测试验，机场气象雷达探测的鸟群的回波后，给出预警指示的方式进 行探测鸟群信息。在新一代脉冲多普勒气象雷达中通过将鸟情信息从复杂的雷达图像中提 取出来生成便于观测的融合图像，通过雷达监测人员判别空中鸟群的依据。
[0005] 现有技术的缺点：虽然地面气象雷达也能探测到鸟群的回波、并给出指示，但机场 气象雷达的设备庞大、成本高，数据更新慢，不能及时、有效发布飞鸟撞击飞机的风险提示 信息，实用性也差。新一代脉冲多普勒气象雷达虽然能将鸟情信息从复杂的雷达图像中提 取出来生成便于观测的融合图像，但是气象雷达距离机场太远，及受角度的限制，无法探测 低空飞行的鸟类，发生漏检测的情况影响鸟情预警信息的发布，除此之外，以上气象雷达 也不能给出探测到的鸟群目标影响飞机起降的风险等级。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明公开了一种飞鸟探测雷达系统。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] -种飞鸟探测雷达系统，包括天线、收发机和处理机；
[0009] 所述天线包括天线阵面和伺服机构;所述天线阵面包括校准口和和差器;所述伺 服机构包括电机和传动机构；
[0010] 所述收发机包括发射机、接收机、采样预处理板和频综器；
[0011] 所述处理机包括伺服控制器、电源模块和处理模块;所述电源模块为雷达系统的 各个部分供电；所述伺服控制器包括伺服控制和驱动模块;所述处理模块包括PC和信号处 理板;所述PC包括收发模块和扫描模块;所述信号处理板包括DSP和FPGA;所述FPGA包括第 二定时同步和脉冲压缩模块；
[0012] 所述扫描模块连接所述伺服控制并向伺服控制传递天线阵面扫描指令;所述伺服 控制连接驱动模块;所述驱动模块连接伺服机构;所述伺服机构中，所述电机控制传动机 构;所述传动机构控制天线阵面改变方向进行扫描;所述伺服机构接收天线阵面的角度信 号反馈回所述信号处理板；
[0013] 所述发射机连接天线阵面并向天线阵面发射信号;所述天线阵面通过和差器将所 接受信号转换为和路信号和差路信号并传递给所述接收机;所述接收机连接采样预处理 板;所述采样预处理板连接所述脉冲压缩模块；
[0014] 所述频综器分别连接天线阵面、发射机、接收机、采样预处理板、收发模块和第二 定时同步。
[0015] 其进一步的技术方案为:所述接收机包括分别接受和路信号和差路信号的第一接 收机和第二接收机;所述第一接收机和第二接收机都包括限幅低噪放模块、下变频模块和 滤波放大模块;所述限幅低噪放模块接收天线阵面的信号并传递给下变频模块，所述下变 频模块连接滤波放大模块，所述滤波放大模块连接所述采样预处理板。
[0016] 其进一步的技术方案为:所述频综器包括功分、晶振、滤波放大、上变频、时钟、上 变频本振、下变频本振、控制板、第一定时同步、DDS模块;所述晶振连接功分的输入端;所述 功分包括三个输出端，分别连接时钟、上变频本振和下变频本振;所述时钟包括两个输出 端，分别连接DDS模块和采样预处理板;所述DDS模块和所述上变频本振的输出端都连接上 变频，所述上变频的输出端连接滤波放大，所述滤波放大包括两个输出端，分别连接发射机 和校准口；所述下变频本振的输出端连接接收机;所述DDS模块的输出端还连接所述收发模 块和接收机;所述第一定时同步的输出端连接所述第二定时同步。
[0017] 其进一步的技术方案为:在所述处理模块中，所述DSP包括目标点迹处理模块、角 度模块、目标检测模块以及FFT模块;所述FPGA包括第二定时同步、脉冲压缩模块以及数据 记录模块;所述PC包括收发模块、扫描模块、目标航迹处理模块、目标航迹合并模块、鸟击风 险评估模块以及数据打包模块；
[0018] 所述第二定时同步连接所述第一定时同步;所述采样预处理板连接所述脉冲压缩 模块的输入端;所述脉冲压缩模块包括两个输出端，分别连接数据记录模块和FFT模块;所 述FFT模块包括两个输出端，分别连接目标检测模块和角度模块;所述角度模块的输出端连 接所述目标点迹处理模块;所述目标点迹处理模块、目标航迹处理模块、目标航迹合并模 块、鸟击风险评估模块、数据打包模块依次连接;所述数据打包模块通过以太网连接机场监 控室;所述数据记录模块通过数据记录光纤连接数据记录仪。
[0019] 本发明的有益技术效果是：
[0020] 本发明可全天候工作;本发明是国内首次采用微波雷达系统感知飞鸟目标，与视 频、红外成像设备相比，不受低能见度、夜晚等天气条件的影响，具备全天候探测特性。
[0021] 本发明仅需一部天线即可完成测高处理。飞鸟探测雷达采用采用俯仰和、差波束 双通道天线，对飞鸟目标进行俯仰差波束的测角处理，从而间接完成对飞鸟目标的测高功 能;而国外最新型雷达需要两部天线才能实现目标测高处理。
[0022] 本发明大大降低了雷达成本。与国外同类型雷达相比，飞鸟探测雷达采用脉冲多 普勒体制，应用和差单脉冲天线、固态发射机、高速并行计算处理、伺服电机等先进技术，从 而大大降低了设备成本。
[0023] 本发明创新性的采用雷达探测到的鸟群目标定位信息，可自动引导激光、超声波 等驱鸟设备进行定向驱鸟作业。
【附图说明】
[0024]图1是本发明的结构框图。
[0025]图2是接收机的结构框图。
[0026]图3是处理模块的结构框图。
[0027]图4是实施例中固定门限的时/频域的二维CFAR目标检测结果图。
[0028]图5是实施例中浮动门限的时/频域的二维CFAR目标检测结果图。
[0029]图6是实施例中测量目标航迹图。
[0030]图7是实施例中预测跟踪效果仿真图。
[0031 ]图8是飞鸟探测雷达空域覆盖范围示意图。
【具体实施方式】
[0032]图1是本发明的结构框图。本发明包括天线1、收发机2和处理机3。
[0033]天线1包括天线阵面11和伺服机构12。主要实现雷达射频信号的辐射、目标回波接 收和天线扫描驱动等功能。伺服机构12用于驱动天线阵面11。天线阵面11包括校准口 111和 和差器112。和差器112用于将接收信号分为和路信号和差路信号。伺服机构12包括电机121 和传动机构122。电机121驱动及控制传动机构122,再通过传动机构122带动天线阵面11进 行方位扫描。
[0034]收发机2包括发射机21、接收机22、采样预处理板23和频综器24。
[0035]发射机21米用TR模块输出射频信号，传输给天线阵面11福射出去。