机场跑道FOD探测方法研究

机场跑道FOD探测方法研究

机场跑道的外来物碎片（FOD：Foreign Object Debris）给机场安全运营带来了安全隐患，本文通过相关文献及论坛进行综合了解及比对之后论述了机场跑道FOD检测领域的应用现状，并结合现有技术装备条件提出了一种具有可行性的探测系统框架。

标签：毫米波雷达；机场；FOD

一、可实现的探测技术

通过相关文献的阅读及资料整理，现将目前FOD探测方面可实现的技术按设备类型分类总结如下：

①静态雷达

它可以探测到0.6 nmile（l nmile= 1852m）范围内高1.2 in（lin=2.54cm）、直径1.5 in的圆柱状金属物体。一般情况下，每条跑道需要2至3个传感仪，传感仪距离跑道中心线最少165 ft（lft=0.3048m）。

②静态光电传感仪

它可以探测到最大距离为985ft范围内的0.8 ft的物体，每条跑道需5至8个传感仪，传感仪距离跑道中心线最少490ft。

③移动式雷达

它安装在车辆顶部，系统扫描范围为车辆前方的600 ft×600 ft（183mx183 m）区域。系统可以探测到高1.2in，直径1.5 in的物体，系统运行速度范围为不大于每小时30 mile（l mile=1609.344 m），该系统通常作为目视巡检的补充。

④混合型传感仪

它是一种光电和雷达波混合感应系统，它可以安装在跑道和滑行道边灯或者其他结构上。在使用现有电源和数据，减少安装成本的同时，这些地表探测组件SDU的位置，可以满足在恶劣天气条件下探测细小FOD的苛刻要求。每一个SDU （地表探测组件）对跑道的某一部分扫描并且分析所获数据来确定跑道道面的变化和是否有FOD。当SDU发现有遗留物时，系统操作人员可接收到一个包括FOD 确切位置和大小的听觉和视觉警告。

二、提出新的探测思路

基于上述FOD探测技术水平现状，结合现阶段可以达到的技术要求，现提

出一种相对较为新型的FOD探测思路供业界人士做进一步研究做参考。总体的系统组成设置如下：

后台总控系统：负责系统所有数据的采集、处理。根据各不同分系统的功能及需求适当分配资源，是本系统的数据处理中心。

FOD监控前台：包括显示器、分处理器。将跑道监测线采集到的道面情况实时呈现在显示器上，供监测人员实时查看。

雷达监测系统：混合型传感仪是光电和毫米波雷达混合感应系统，可以安装在跑道和滑行道边灯或者其他结构上，同时毫米波雷达作为现代雷达技术发展的一个重要组成部分，其高分辨率的探测能力可以精确的检测到跑道道面上的微小异物，而且相对于微波雷达天线和微波元器件，毫米波雷达较小，很适合安装在机场跑道附近。该分系统主要功能是在自动巡视状态下全天不间断的对跑道进行扫描，检测到FOD时触发警告，绘制FOD机场位置图，将FOD的距离和坐标信息发送给后台总控，然后由控制前台显示可以物体信息。

视屏监测系统：分为红外热成像摄像机与普通光学摄像机。

红外热成像摄像机是被动接受目标自身的红外热辐射，与气候条件无关，无论白天黑夜均可以正常工作，红外线的波长较长，克服雨、雪、雾的能力较高。在完全无光时对物体成像，也可以在浓厚的烟幕、云雾中探测FOD目标。在可见光图像中类似沥青碎块等FOD目标与背景跑道几乎没有差别，单一可见光探测器将会很难完成检测和识别任务，而在热成像摄像机中分辨的是FOD目标与跑道的热辐射差异，因此红外图像中很容易从跑道背景检测出目标。

普通光学摄像机常用作在光照条件满足情况下对跑道视屏监控及出现FOD 警报时确认可疑物体类型及危险等级等功能，是红外成像及雷达探测的功能补充。

补光系统：本部分使用穿透力较强的高频灯光，夜晚或阴雨天时，视屏监测系统因光照不足时无法为监测人员充分提供清晰图像资料，这时，开启强光补光系统，根据系统定位到的可以物体位置，进行补光，以提供更为清晰的参考图像。

动力机械系统：跑道监测线上所有监控设施提供电力、机械结构保障。使得各部分可以根据监控前台指令執行转向，变化焦距等任务。

工作原理：

1.首先根据跑道长度及视频监测设备和雷达扫描的范围，部署合适数量的跑道检测线设备，保证跑道无死角覆盖。

2.由跑道监测线设备采集跑道道面数据，并通过后台总控部分对数据进行加工处理，最终呈现在FOD监测前台。

3.经过后台总控处理后，FOD前台的视屏监控可以实时看到跑道状态，如有可疑物体出现，则在前台进行警报显示，并给出目标位置。

三、总结

毫米波雷达技术，红外热成像技术以其独特的优势，被越来越广泛应用于民用领域。在机场跑道异物检测系统中，它可以在各种天气条件下正常工作，提供可靠的FOD目标信息。本系统框架的搭建旨在通过新技术的应用实现全天候跑道FOD监测，并能实现可疑物体的识别鉴定。为预防FOD引起跑道事故做好保障工作。

参考文献：

[1]陆遥传感器技术的研究现状与发展前景[J]科技信息.2009 （19）：31-35

[2]董江红防止FOD入侵跑道的新技术[J]上海空港2015（19）：100-101.

[3]李平伟毫米波雷达用于机场跑道FOD检测的现状与展望[J].科微波学报2012（6）：264-266