【摘 要】
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机场跑道异物（Foreign Object Debris,FOD）的存在是飞机安全的一大隐患,不仅造成巨大的经济损失,更重要的是可能危及生命安全。因此,做好FOD防范具有重大的安全意义,而FOD检测是防范FOD的常用措施之一。FOD检测技术主要解决强地杂波下的微弱静止目标的检测,本文以FOD检测为研究背景,首先对四种雷达杂波模型进行建模,主要研究基于雷达的FOD检测算法,分别从时域和空域两个方面提
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机场跑道异物（Foreign Object Debris,FOD）的存在是飞机安全的一大隐患,不仅造成巨大的经济损失,更重要的是可能危及生命安全。因此,做好FOD防范具有重大的安全意义,而FOD检测是防范FOD的常用措施之一。FOD检测技术主要解决强地杂波下的微弱静止目标的检测,本文以FOD检测为研究背景,首先对四种雷达杂波模型进行建模,主要研究基于雷达的FOD检测算法,分别从时域和空域两个方面提出了几种恒虚警检测算法,以实现FOD的自动检测。本文的主要研究工作如下:（1）对FOD检测场景进行几何划分,介绍了线性调频连续波信号模型,说明了去斜处理的流程。介绍了四种普遍使用的雷达杂波模型及其适用场景。通过两种杂波建模方法对杂波模型进行仿真,实验结果与理论的杂波特性较为吻合。（2）针对传统的杂波图恒虚警（Constant False Alarm Rate,CFAR）检测技术在低信杂比时检测性能不佳的问题,提出了基于非线性收缩映射的固定窗长CFAR检测算法以及基于非线性收缩映射的双门限杂波图CFAR检测算法。通过构建非线性收缩映射函数实现杂波抑制,分析了相应算法的虚警概率和检测概率,分析了算法的性能。仿真实验和实测数据表明,所提算法在微弱目标检测中具有较好的检测性能,对比经典的杂波图CFAR,在低信杂比条件下检测概率提升了 15%左右。（3）经典的空域CFAR算法发挥了它们在FOD检测方面的潜力,但在机场跑道复杂的杂波背景下,这些方法的性能有所下降。针对此类问题,本文提出基于功率谱熵的检测算法。分析了雷达回波的能量分布特征,在目标检测时引入功率谱的熵特征。仿真实验结果表明,与传统的空域CFAR相比,所提算法能够提高目标的可检测性,检测概率提升了 8%左右。
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