机场跑道异物(Foreign Object Debris,FOD)是指出现在机场跑道上并可能对飞行器造成损害的任何外来物体。这些异物不但威胁着旅客的生命安全,更会带来重大的经济损失。因此研究有效的FOD检测算法以及研发FOD自动监测系统具有重要的研究意义和实用价值。本文以机场跑道异物监测为研究背景,分析了基于雷达和光学系统两种传感器的机场跑道异物监测系统的总体架构,并针对雷达探测,研究并提出了几种恒虚警目标检测算法,以实现FOD目标的自动检测。本文主要工作如下:1、针对一种基于雷达与光学设备进行复合探测的机场跑道异物监测系统,研究了其体系架构和工作方式,讨论了雷达系统的体制、结构和信号处理方法。2、研究了几种经典的邻近单元恒虚警算法,在此基础上,提出了两种基于检测先验的邻近单元CFAR算法。通过理论分析和仿真实验,验证了所提算法在均匀背景单目标和均匀背景多目标环境下具有良好的检测性能。3、针对机场跑道环境的实际情况,给出了一种综合多种多种策略的分段融合CFAR的方法,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。4、针对经典杂波图CFAR算法对低信杂比目标检测性能下降的问题,提出了基于多帧滑窗双门限的杂波图检测算法。对其检测概率和虚警概率进行了分析,并通过仿真实验验证了其有效性。5、基于某机场跑道的实测数据,对以上所研究的目标检测算法进行了进一步的检验。