机场场面监视雷达目标检测方法

摘要：机场场面监视雷达是用于空中开展交通管制的重要载体，能对机场上的目标进行科学、精准检测，进而判断目标活动方向和速度，获得高精准的目标数据。因此，机场场面监视雷达目标检测方法能提高雷达检测效率，为空中交通管制提供更多信息数据支撑。本文针对机场场面监视雷达目标检测方法进行探究，针对雷达目标检测数据特征进行分析，得出具体的检测目标方法，提高机场场面监视雷达目标检测效率。

关键词：机场；场面监视雷达；目标检测；方法

引言

机场场面监视雷达目标检测是提高空中交通管制的重要载体，需要对雷达目标检测方法进行科学研究，得出能高清晰反应机场场面的目标分析数据。因此，需要针对机场场面监视雷达目标检测方法进行探究和讨论，得出科学的检测方式，最大化应用机场场面监视雷达开展目标分析，提高机场场面的数据利用效率，提高机场的稳定性和安全性。

一、机场场面监视雷达目标检测数据特征

机场场面监视雷达目标检测原理是利用雷达向目标发生电磁波，通过分析目标反射的电磁波确定目标的具体位置、移动速度和方向等[1]。一般机场场面监视雷达目标检测分为两步，第一步信号处理；第二步目标识别。在新信号处理时需要提取目标反射的电磁波信号，对其进行过滤和增益控制，进而去除噪音，增强目标信号。之后利用信号处理算法对目标信号进行特征提取，如目标幅度、相位、频率等，进而确定目标的移动距离、方向和速度等。

因此，机场场面监视雷达目标检测数据特征机会根据目标移动和检测过程而发生变化。当目标出现时，其反射的电磁波能量逐渐增强，雷达显示的回波振幅增大。当目标靠近时回波频率增高；当目标远离时回波频率降低。在相位上，当目标靠近雷达时，回波相位靠前；当目标远离时，回波相位延后。在脉冲重复频率方面，当目标靠近雷达时，脉冲重复频率增高；当目标远离雷达时，脉冲重复频率变低。

在机场场面监视雷达目标检测时通过分析目标反射的数据特征即可判断目标移动变化情况，为空中交通管制提供数据基础和依据。

二、机场场面监视雷达目标检测方法

（一）雷达检测基本算法

机场场面监视雷达目标检测方法需要根据基本算法对目标进行检测和处理，提高对目标的检测和分析效率。一般步骤为机场场面监视雷达通过实孔径图像将检测的数据转化程高分辨图[2]。之后依据机场平面图划分区域，将草地、建筑物等区域去除，只留下目标有可能存在的区域，如机场跑道、滑行道等，提高目标检测的精准性。然后对高分辨图像进行预处理，通过平滑、滤波去噪等技术去掉噪音，提高目标回波信息数据。根据不断接受的信息数据对杂波图进行更新生成杂波背景图，规避天气变化对背景图的影响。再将高分辨图与背景杂波图进行比较生成帧差图像，科学设置阈值，对目标进行检测。利用形态学对杂波背景图处理后的分裂区域进行处理，消除虚警点。然后利用边缘跟踪技术对目标团簇确定具体目标所在的图像区域，通过参数判断目标的质心、面积和平均幅度等，形成持续的目标航迹。具体见图1.

在掌握机场场面雷达检测基本算法和流程后就能对检测目标进行高效检测和分析，提高机场场面雷达检测效率。

（二）机场场面雷达检测目标检测方法

1.多普勒效应的应用

多普勒效应是通过检测目标反射信号的频率判断目标移动变化速度的。因此，多普勒效应具备很多优势，在机场场面监视雷达检测目标时能精准的确定目标移动速度和距离，降低判断误差；同时采用非接触时测量，不会在目标检测中对目标造成任何干扰，提高目标检测的隐蔽性；多普勒效应在目标检测时能实时移动检测目标，判断目标变化情况，提供精准的数据支撑。多普勒效应在机场场面监视雷达目标检测的原理和方法为：雷达检测目标发射的是固定波长的雷达波，移动目标反射的雷达波与地面固定目标反射的雷达在波长上有区别。利用电子信息技术过滤掉固定目标的反射波，进而清楚呈现移动目标的目标。即可精准捕捉目标移动轨迹和速度及方向，提高机场场面雷达检测目标检测精准度。多普勒效应这种根据反射波频率变化确定目标检测的方式能针对目标移动变化情况精准确定目标位置，提高目标检测的效率[3]。

2.高分辨率雷达技术

在机场场面雷达检测目标检测中采用高分辨率雷达技术能对机场场面目标的微小细节及形状进行检测，提高目标检测的精准性和高效性。高分辨雷达技术能对雷达图像进行数据高精准采集，借助激光点云的特症分析和动态场景信息数据的融合提高高分辨率雷达技术的精准度。然后采用补偿滤波的方式对目标检测的点云畸变矫正处理，借助图像特征匹配及深度学习机制，生成雷达目标检测特征模型。将模型数据与雷达检测目标的特征图进行对比分析，实现机场场面雷达检测目标检测。在高分辨率雷达技术中需要对信号数据进行FFT频谱分析，利用近似值的计算方式获得每个距离单元的视频包络及距离向视频。利用恒虚警目标检测方式获得目标距离计算公式，如下：

在高分辨率雷达技术下能对机场场面监视雷达目标的检测细致度进行提升，明确目标的具体细节和形状，提高目标检测的细致程度。因此，高分辨率雷达技术能大幅度提升目标检测质量和清晰度，为空中交通管制提供精准的图像分析技术。

3.雷达点迹凝聚技术

机场场面监视雷达目标检测中的雷达点迹凝聚技术要对目标进行检测和跟踪，形成目标点迹的物理数据。通过对雷达检测回波的信号处理杰克得到最原始的点迹数据，借助职能算法对同一目标的点迹数据物理位置进行分析即可形成雷达点迹凝聚处理过程[4]。因此，雷达点迹凝聚技术处理过程是雷达检测目标的基础数据，也是跟踪目标的基础资料，影响机场场面监视雷达目标检测质量和数据处理能力。具体的雷达点迹凝聚技术流程为：对原始点迹数据开展SVD处理    对生成的处理数据进行DBSCAN算法聚类，形成同一目标分裂点迹    对每个类簇内点迹的分裂点迹进行统计，得到每个类簇的距离后范围区域    在范围区域内划分区间，统计离散技术获得凝聚区间    计算凝聚区间的平均距离和方位，得到点迹凝聚图。在得到雷达点迹凝聚图后就能明确检测目标的具体活动范围和方向，提高目标检测精确度。雷达点迹凝聚技术从雷达点迹分布密度层面做出目标检测，同时减低噪声杂波对点迹提取的负面影响，提高对目标距离、参数的估计精确度，强化目标检测精度。

总结

机场场面监视雷达目标检测过程中有很多干扰因素，由于机场人员较多、检测区域过于宽敞为雷达目标检测精确度提升增大难度。通过采用上述方式能降低各种干扰因素、杂波的负面影响，提高雷达目标检测的效率和精准性，因此能提高机场场面监视效果，提高监督和管控能力。为此，在具体机场场面监视雷达目标检测过程中需要根据具体情况灵活运用目标检测技术开展精度检测，规避各种因素的干扰，提高监督效果。

参考文献：

[1]刘任.机场周界监视雷达入侵目标检测与跟踪技术研究[D].电子科技大学，2018.

[2]李浩.分布式天基监视雷达的高速动目标检测技术研究[D].电子科技大学，2016.

[3]李川，靳俊峰，曲成华.基于区域约束的机场场面目标跟踪[J].雷达科学与技术，2015，13（06）：563-566+571.

[4]梅亚楠.用于机场场面监视的多运动目标检测与跟踪方法研究[D].中国民航大学，2014.

作者介绍：姓名：冯思宇   出生年月：1991.12.15  性别 ：男   民族：汉   籍贯：四川省南充市  单位（学校） ：民航西南空管局    邮编：610000  学历 ： 硕士研究生  职称：工程师  研究方向：民航通信监视