● 摘要
鸟击是指航空器起降或飞行过程中与鸟类、蝙蝠等动物相撞的事件。利用雷达探测飞鸟目标,是保障飞行安全的有效技术手段。通过建立雷达探鸟系统实时获取鸟情信息,由鸟击风险评估模型估计风险值,有针对性地驱散和避开鸟群。 本文重点研究了雷达探鸟系统的两项关键技术,包括基于单部雷达的飞鸟目标三维轨迹获取方法研究,探鸟雷达图像恒虚警(CFAR)目标检测研究,为机场雷达探鸟系统的建立奠定了重要的理论和实践基础。机场应用要求在获得飞鸟目标三维信息的同时降低成本,因此提出基于单部雷达的飞鸟目标三维轨迹获取方法。海事雷达提供的信息为二维信息,融合鸟类飞行轨迹信息,利用中性回归的方法将目标的二维坐标扩展成三维。通过Monte-Carlo(蒙特卡罗)仿真验证了算法的可行性,并将其用于外场探鸟实测数据。 阈值选择是飞鸟目标识别的关键。雷达回波信号受雨雪天气、大气、地表植被等影响变化较大,固定阈值检测方法不能适用于所有场合。CFAR算法能够针对不同的雷达图像自适应地选择阈值,保持恒定的虚警率。通过对典型CFAR检测器基本原理的分析,基于探鸟雷达图像的特点,提出了基于图像背景差分的均值类CFAR目标检测方法,并将其与形态学滤波相融合,应用于大量的探鸟雷达图像。实验结果证明,该方法能够从复杂的雷达图像中有效地提取出飞鸟目标信息,使“虚警率”和“漏警率”都维持在较低的水平。 最后,探讨鸟击风险评估。风险评估是雷达探鸟的重要研究内容。基于对鸟击基本模型的分析,提出了一种机场终端区域的鸟击风险评估模型。结合我国新一代气象雷达组网建设情况,探讨我国鸟情咨询系统待研究的关键技术及难点。