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日本研发出低成本飞机跑道异物检测系统 |
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| http://cn.newmaker.com
6/10/2014 9:31:00 AM
日经BP社
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客机起降时的时速高达300km/h，大型客机起飞时的重量高达300t以上，如果跑道上有异物，轮胎的碾压会使其弹起，有可能造成事故。
2000年7月25日，准备从法国巴黎戴高乐国际机场起飞的协和超音速客机（法国航空4590航班）被掉落在跑道上的钛金属条（42×3cm）割破轮胎，轮胎碎片击中飞机油箱，导致飞机在起飞约2分钟后坠毁，酿成惨剧。在2014年6月5日举办的“日本电子航法研究所研究发布会”上，该研究所发表了为防范此类事故而研发的“光纤连接型跑道监控用毫米波雷达”*1。
*1毫米波是指波长在1～10mm之间的电波，频率为30GHz～300GHz。在电波中，毫米波的频带接近光，具有直线性强、耐环境性优良（耐受雨、雾、雪、污的能力强）、可实现天线小型化、信息传输容量大、无法长距离传输等特点。
光纤连接型跑道监控用毫米波雷达是日本电子航法研究所（ENRI）、信息通信研究机构（NICT）、铁道综合技术研究所、日立制作所合作研发的跑道异物检测系统*2，研发目标是降低成本。据电子航法研究所主任研究员二森俊一介绍，过去开发出的同类系统的成本高达“约100亿日元”，而此次的系统“目标是使成本降到原来的1/10”。
据介绍，东京羽田机场和成田机场除了每天两次的跑道定期检查之外，每年在发生鸟击（鸟撞击人工物的事故）等异常情况时实施的临时检查有100多次。检查时要关闭跑道，带来了机场使用时间减少的负面影响。如果能实现低成本的跑道异物检测系统，就有可能使该系统普及，从而杜绝跑道上的异物造成的事故，并且增加机场的实际使用时间。
ENRI等正在研发的系统的目标，是要在500m外检测到跑道上直径约3cm的金属异物。该系统把多台用来检测异物的毫米波雷达传感器（路面装置）设置在跑道周围，利用1台中央装置控制这些传感器。
雷达传感器经由光纤与中央装置连接。各个雷达传感器向跑道发射的信号的生成、从跑道返回雷达传感器的反射信号（接收信号）的分析全部由中央装置负责。生成发射信号的装置与处理接收信号的装置合二为一，因此能够降低成本。
而且，该系统还有一个特点，即不是利用一个雷达传感器监控大面积，而是用多个雷达传感器分管小面积。这样不仅可以降低发射功率，还能压缩信号发射用功率放大器的成本。
除此之外，信号传输采用基础技术RoF（Radio-over-fiber）也是一大特点。RoF是低成本远程传输高频信号的技术。如果以电信号的形式传输高频信号，频率越高则传输的损耗越大，这就需要采取加粗线缆等应对措施，导致成本上升。而RoF技术充分发挥光纤损耗低、带宽大的特点，利用光来传输信号。其原理是利用电光转换器，把电信号转换成光信号，通过光纤传输，在接收端再利用相反的光电转换器，把光信号还原成电信号。在该系统中，中央装置与各个雷达传感器之间的信号传输就采用了这项技术。
过去的跑道异物检测系统之所以没有使用光纤，是因为模拟的电信号与光信号能在GHz频带转换，但在更高的频率下无法转换。合作研究单位之一的NICT已经开发出在30GHz频带实现电光转换的技术，今后将逐步把这项技术引入该系统。
电信号转换成光信号还有其他好处，那就是在生成高频信号时，可以使用光乘法器（发生整数倍频率信号的装置）而不是电乘法器。对于高频信号而言，光信号的处理比电信号更加简单，能够降低成本。（记者：富冈 恒宪，NikkeiTechnology）
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