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机场道面异物FOD(Foreign Object Debris),即可能损伤飞机或系统的某种外来的物质、碎屑或物体。常见的FOD有飞机和发动机连接件、道面的石头和沙子、常用的机械工具、工作人员的物品等。FOD引起的空难不仅会损坏飞机和夺去宝贵的生命,同时也会影响机场的正常运转。FOD雷达监测系统主要用于实时监测跑道上异物,及时、可靠地探测跑道异物。FOD通常为静止目标,不能采用动目标检测技术,由于跑道背景同样产生电磁散射,大面积的背景杂波成为目标检测的主要干扰,因此对机场跑道场景回波合理地建模是研究异物检测技术的基础。本文针对这一问题,结合实际机场跑道周边环境,分析该场景下杂波和目标的散射特性,给出适合该场景的回波模拟方法。本文的研究工作主要包括:(1)给出相干视频信号模拟的基本原理,结合FOD实际工作场景,建立场景的几何模型,研究分辨单元内杂波和目标的散射特性,给出该场景雷达回波信号的产生方法。(2)研究粗糙地面后向散射系数的计算方法,给出单散射模型和多散射模型的原理,分析影响地面后向散射系数的因素,如地面粗糙度、介电常数、相关函数等因素。给出在地面接近光滑情况下,干地面、湿地面、被冰和雪覆盖地面的后向散射系数的参考值。(3)FOD监测系统采用高分辨率的毫米波雷达,且掠射角很小,这种场景下的杂波满足非瑞利分布特性,分析对数正态分布、韦布尔分布和K分布的幅度分布特性,分析在一定误差下三种分布的概率密度函数曲线逼近情况。研究产生杂波的两种方法,即零记忆非线性变换法(ZMNL)和球不变随机过程法(SIRP),结合上述方法研究产生这三种分布杂波的原理,给出相应的MATLAB仿真结果。(4)给出常见FOD目标的雷达截面积(RCS)经验公式,分析不同姿态下目标的RCS,及目标尺寸和发射频率对RCS的影响。结合FOD场景目标和杂波的散射特性,给出雷达扫描区域内回波信号的MATLAB仿真结果,将回波信号进行脉冲压缩处理,分别对杂波和目标信息进行验证。