机场跑道异物指的是不属于飞机跑道工作区域但又会因各种原因而出现在跑道上的一切“小物体”,一般简称为FOD。FOD会带来严重的安全隐患和经济损失,因此对FOD的检测具有重要的研究意义和使用价值。国外已成功研制出几款不同的检测设备,主要采用雷达检测、视频图像、可见光等技术,国内虽未研制出成品,但也在积极参与探究。本文以机场跑道异物检测为研究背景,首先,基于特定的雷达体制和系统参数仔细分析了雷达监测系统的架构和布局方式,计算了探测范围;其次,根据回波信号模型和杂波模型,讨论了检测前的两种预处理技术,以尽可能降低信杂比,提高检测概率;最后,提出了多目标背景下和非高斯杂波背景下的恒虚警检测技术,实现自动检测。主要工作和创新如下:(1)结合机场工作环境,提出了双侧线性部署的雷达网结构;根据特定的俯仰角度、雷达架设高度、信号带宽等参数,详细分析了雷达网的探测范围和检测精度等;(2)采用毫米波线性调频连续波雷达体制,合理建立回波信号模型;去斜处理是将部分耦合的发射信号作为本振信号,与接收信号混频后取差拍信号,从而获取目标信息;基于维纳滤波的自适应杂波抑制技术是以本地杂波采集数据作为参考信号以预测杂波信号,并与实际采集数据作差值处理,从而提高了信杂比,增大了检测概率;(3)传统的空域恒虚警检测技术已难以在杂波随空域剧烈变化的杂波环境中有效检测到目标,本文提出了基于杂波图恒虚警处理的自动检测算法。剔除平均类杂波图CFAR将已被剔除掉若干个较大样本值后的参考滑窗样本作为杂波功率估计值,从而可以克服多目标的干扰,在强目标干扰下有效地检测到弱目标信号;双参数杂波图CFAR技术根据参考滑窗中的样本均值和样本方差估计背景杂波功率,以实现在韦布尔、对数正态杂波等非高斯背景下检测到目标。通过理论分析和仿真结果验证,所提出的算法均有较好的检测性能。