飛機(jī)跑道上的碎片、障礙物嚴(yán)重影響飛機(jī)的起飛與著陸操作，給廣大用戶帶來嚴(yán)重的生命與財(cái)產(chǎn)威脅。這不是危言聳聽，例如世界上第一個(gè)也是唯一一款超音速飛機(jī)因2000年7月份的事故不再服役，事故的原因就是飛機(jī)跑道上的碎片劃破了飛機(jī)輪胎產(chǎn)生的單片又戳破了飛機(jī)的油箱，引發(fā)火災(zāi)，最后導(dǎo)致飛機(jī)撞向巴黎郊區(qū)的一個(gè)小旅館。自從那以后飛機(jī)跑道上的碎片檢測成為了各大機(jī)場著重關(guān)心的任務(wù)，同時(shí)各國的研究機(jī)構(gòu)也開始根據(jù)實(shí)際情況展開研究，提出了不同的解決方案。

圖1、ENRI推出的毫米波障礙物檢測系統(tǒng)應(yīng)用示意圖

日本的電子導(dǎo)航研究所（ENRI）是國家級的研究機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)開發(fā)航空監(jiān)測和通信、空中交通安全以及空中交通路線的高效實(shí)用等民用技術(shù)。不久前ENRI研究機(jī)構(gòu)推出了96GHz毫米波雷達(dá)檢測障礙物的解決方案。這個(gè)解決方案的原型系統(tǒng)包括波形束掃描天線、毫米波發(fā)射與接收電路、信號生成與處理電路、同步與控制電路。研究的核心部分主要是96GHz毫米波前端電路、接收信號處理電路和同步電路。當(dāng)然最大的挑戰(zhàn)是該系統(tǒng)要能夠檢測到飛機(jī)跑道上不足厘米級別的障礙物。

該解決方案的原型系統(tǒng)是基于NI PXIe系列硬件平臺以及FlexRIO FPGA專用計(jì)算處理平臺設(shè)計(jì)開發(fā)的。該系統(tǒng)需要完成每秒鐘10000次的8192-point FFT計(jì)算，工程師使用NI LabVIEW FPGA軟件開發(fā)環(huán)境將算法下載到NI PXIe-7975 FlexRIO FPGA模塊中，該模塊是基于Xilinx Kintex-7 410T FPGA。同時(shí)借助NI LabVIEW系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境以及可視化的編程語言大大加快了原型系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)度。

圖2、ENRI推出的毫米波障礙物檢測系統(tǒng)組成框圖

該系統(tǒng)在實(shí)際的機(jī)場環(huán)境通過了實(shí)地測試，檢測效果非常成功，目前研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)基于NI sbRIO- Zynq硬件平臺的直升機(jī)防撞系統(tǒng)。最后該工程獲得了NI工程影響力評選航空航天和國防項(xiàng)目組的第一名。