曝光台 注意防骗
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Li J ing
(Center of Aviation Safety Technology, CAAC, Beijing 100028, China)
Mao Xia
( School of Electronics and Information Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100191, China)
Ab s tra c t: State of arts of researches on avian radar systemswere introduced, including large avian radar
system rep resented by avian hazard advisory system (AHAS) and airport2based avian radar system rep resented
by Accip iter. An avian radar experimental system was built based on X2band marine radar, and its bird detec2
tion feasibility was confirmed separately by operation in alternating horizontal and vertical position for the sur2
vey. Two series of avian radar images, which were collected under two scanning modes, were p rocessed re2
spectively by bird target extraction algorithm. After p rocessing of background subtraction, noise supp ression,
target information extraction and data fusion, avian information was extracted from raw radar images and com2
bined with satellite map or height coordinate system, so flying bird targets distribution situation in survey re2
gion was shown visually by fusion images. Finally, performances of avian radar systems at home and abroad
were compared and analyzed.
Key wo rd s: avian; radar; background; noise supp ression; fusion
鸟击危害给航空业造成巨大的经济损失,同
时也危及乘客的生命安全,仅北美地区每年鸟击
所造成的军用和民用航空经济损失就超过5亿美
元. 据民航总局统计,中国民航在2001 - 2007年
间,报告的鸟击事件共1 055次,造成中等程度以
上损伤217起,在维修中统计的直接损失超过2. 7
亿人民币,间接损失更加难以计算. 鸟击问题已成
为国际民航界与学术界的研究热点和跨学科具有
重大应用价值的科研课题[ 1 ] . 从中国民航2001 -
2007年的鸟击报告统计发现,黎明、黄昏和夜晚
等能见度差的条件下发生的鸟击事件占已知发生
时间鸟击事件的55% ,事故征候占64%. 可见,人
工观测较为困难的黎明、黄昏和夜晚,是鸟击事件
的高发期,迫切需要相关技术手段的支持.
1 雷达探鸟系统研究现状
雷达探鸟是鸟击防范的重要预警手段,根据
探测范围的不同,主要分为大型雷达探鸟系统和
机场雷达探鸟系统. 大型雷达探鸟系统一般基于
多普勒气象雷达, 适于探测较大区域内( 10 ～
60 km)的候鸟迁徙情况;机场雷达探鸟系统一般
基于小型雷达, 适于探测机场周边地区( 0 ～
10 km)的鸟类活动.
1) 大型雷达探鸟系统. 对于国土全境的广大
区域,可以采用多普勒气象雷达组网对候鸟的迁
徙情况进行监测. 上世纪90年代初,美国国家气
象局在全美范围内安置了151部新型多普勒气象
监测雷达(WSR288D) ,其最高输出功率750 kW,
工作频率2. 7～3. 0 GHz,采用口径9m的抛物面
天线,波束宽度0. 96°,脉冲宽度1. 57μs至4. 5～
5. 0μs. 由这151部WSR288D组成的雷达网能够
监控美国全境的候鸟迁徙情况[ 2 ] . 1998 年秋,
Geo2Marine公司鸟类研究实验室在美国空军的资
助下,开发了鸟击危害咨询系统(AHAS, Avian
Hazard Advisory System) ,用于监控和预报美国48
个州的鸟类活动. 该系统基于WSR288D雷达网,
每10min更新一次全美鸟情信息,为保障飞行安
全和保护迁徙鸟类发挥了重要作用.
2) 机场雷达探鸟系统. 绝大多数鸟击事件发
生在飞机的起飞和着陆阶段,因此机场范围内的
鸟击防范成为当前研究的热点. 多普勒气象雷达
探测距离可达到60海里,但由于其造价高、信息
更新速度慢、不易操作等原因,不适于机场范围的
鸟击防范. 要解决机场鸟击问题,要求相应的雷达
系统具有以下特点:性价比高、覆盖范围较广、实
时探测、实时跟踪和三维信息获取等[ 3 ] . 从70年
代末开始,经过30多年的发展,许多发达国家已
经研制出了相对成熟的机场雷达探鸟系统, Sicom
Systems L td. (Ontario, Canada ) 开发的Accip i2
ter[ 4 ]是其典型代表(图1). 包括雷达控制系统、数
据处理器、GPS和电源在内的系统配置置于拖车
内部;雷达天线置于拖车顶部, 其俯仰角可调
(0°～30°). 该天线进行水平扫描,且由于其波束
较窄(4°) ,系统可获得较为精确的三维信息.
图1 典型Accip iter雷达探鸟系统
2 雷达探鸟实验系统
我国的雷达探鸟研究刚刚起步,北京航空航
天大学与民航总局航空安全技术中心合作,结合
国外经验搭建了“雷达探鸟实验系统”(图2). 本
系统采用一部功率6 kW 的X波段海事雷达,垂
直波束宽度20°,转速24 r/m,其获得的PP I( Plane
Position Indicator)雷达图像通过图像采集卡实时
输出到计算机,由自行开发的飞鸟目标提取软件
进行实时处理.
图2 雷达探鸟实验系统
为了加强对机场跑道的安全监控(50%的鸟
击事件发生在该区域) ,往往需要配备2部雷达,
在水平和垂直2种扫描方式下独立工作. 因此,本
系统基于单部X波段海事雷达,进行10余次外
场实验,分别验证其在2种扫描方式下探鸟的可
行性. 在工程应用中, 2部雷达应错开频段,保证
互不干扰地同时工作. 一部S波段水平扫描雷达,
主要负责机场周边的广大地区,对鸟群活动起到
预警作用;另一部X波段垂直扫描雷达,主要负
责机场跑道上空区域,加强此区域的监控,确保航
班起降安全[ 5 ] . 其覆盖区域的三维示意图见图3.
图3 双部雷达覆盖区域三维示意图
第3期 陈唯实等:基于两种扫描方式的雷达探鸟系统381
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鸟击资料2(103)
