用毫米波雷达清理跑道垃圾

飞行中有很多“看不见的”风险因素，我们大多数人可能认为这是理所当然的，包括经常在跑道上发现的东西。例如，在英国伯明翰机场(Birmingham Airport)，来自三架不同飞机的机组人员最近报告说，在着陆过程中几次险些脱险后，他们在跑道上看到了一个物体。显然在日常维护中，一架7英尺高的梯子从卡车后面掉了下来降落在了着陆区(飞机着陆时的第一个接触点)。在第三架飞机报告看到碎片后，停机坪被完全关闭，以识别和移除梯子，梯子的角度可能会对飞机造成相当大的损害。由于相关机组人员的迅速观察，这次事件结束得很好。但是你看不见的碎片会发生什么呢?

在所有与碎片有关的坠机事故中，最致命的一次可能发生在2000年，当时一架超音速协和客机从巴黎戴高乐机场起飞五分钟后坠毁。经调查，发现飞机坠毁的原因是一块42厘米长的金属片这枚炸弹是从前一架飞机上掉到跑道上的，刺穿了油箱，导致飞机起火，机上人员全部遇难。为了确保这种事故和其他与碎片有关的事故不再发生，日立国材电气参与了一个政府项目，开发毫米波雷达，用于探测跑道上的异物采用Ansy万博s软件和高性能计算解决方案．

日立国材电气有限公司总部位于日本东京，是一家生产广播系统、安全监控系统、无线通信和信息系统的公司。其用于异物探测的毫米波雷达系统的工作得到了日本总务省(MIC)的“先进无线电频谱研究与开发”政府项目的支持。

它是一只鸟。它是一架飞机。这是一个FOD?

异物碎片(FOD)是机场垃圾的专业术语。它可以被归类为机场环境中任何对人或飞机在着陆、起飞或出租车时构成风险的东西，无论是飞机上的金属棚、岩石、建筑材料、行李、地面设备甚至维修车辆。无论看起来多么无害，这些碎片都可能对机场跑道、货机停机坪、滑行道和起飞垫上的飞机造成重大损害。据波音公司称，航空航天业每年因这些东西造成的损害损失约40亿美元。这些东西如果被摄入，会卡住发动机，在起飞和降落时划破飞机轮胎，并进入飞机机构，使它们无法使用。

当你考虑到进出机场的航班数量，再加上恶劣天气和夜间条件下能见度的缺乏，机场对交通繁忙的地面区域进行检查——无论是通过车辆还是步行——都是不切实际的。即使有足够的劳动力，由于位置和大小，某些对象也存在被忽视或完全错过的固有风险。合适的雷达系统可以帮助降低这些风险，更快、更准确地探测到难以发现的金属物体，比如康科德坠机事件中的金属物体。最近，在Ansys软件的帮助下，日立Kokusai万博电气参与了一个政府项目，开发用于探测跑道上的FODs的毫米波雷达，以提高安全性并减少损失。

大型电气问题需要Ansys软件解决方案万博

日立Kokusai Electric与马来西亚机场(雪邦)和马来西亚大学技术学院(UTM)合作，开始开发一种系统，该系统将在马来西亚首都吉隆坡国际机场进行初步测试和实施。在测试过程中，他们确定，考虑到他们试图解决的问题的电气尺寸，万博Ansys基于为该分析提供了最有效的求解技术。在HFSS高频软件解决方案的功能中，团队主要依赖基于矩量(MoM)的HFSS积分方程(IE)方法求解器，以及SBR+求解器的渐近功能，可以非常有效地处理大型模型。HFSS在一个集成的用户界面中为一系列分析尺度提供了多个求解器，允许使用不同的求解器进行不同的分析目的。在一个工具中访问各种求解器使日立Kokusai电气的工程师能够根据其分析目标在HFSS中使用不同的分析方法。

由于异物探测系统是为探测微小金属异物而设计的，因此雷达截面(RCS;为了研究系统中的干扰，实现与相邻频率的地球探测卫星的频率共享，需要飞机的双基地系统。使用HFSS发射和反射射线(SBR+)求解器，日立Kokusai Electric可以模拟90 GHz的大型飞机。在这种情况下，HFSS用于雷达横截面(RCS)计算，即涉及系统评估所需的目标所看到的等效面积，以考虑飞机在跑道上存在所产生的潜在干扰。

日立Kokusai Electric的高级工程师Nobuhiko Shibagaki说:“由于我们分析的性质，有必要对整个分析空间进行网格化(表示)。”“在这种情况下，我们使用Ansys HFSS万博-IE求解器或SBR+求解器，它们可以有效地处理大型模型。HFSS提供了可根据分析规模实现的求解器，并在集成的用户界面中使用，因此可以根据分析目的轻松使用不同的求解器。

考虑到乘客和机组人员的利害关系，我们的目标是尽可能实现最高水平的FOD检测。将日立Kokusai Electric的光学监控摄像机系统与线性单元雷达系统相结合，形成了一个完整的FOD检测解决方案，与典型的光学摄像机相比，该雷达具有卓越的覆盖范围、分辨率和夜间概率。在跑道上部署90ghz波段的毫米波雷达，利用无线电波扫描整个跑道，高效准确地探测金属物体。然后，它会报告发现的物体的准确位置信息，以避免跑道关闭。

一旦一个不需要的金属物体被雷达探测到，FOD位置信息的系统传输，以及由高灵敏度相机捕获的FOD图像，几乎是瞬间传输的——从探测到500米距离上3厘米的金属块开始10秒。在成田国际机场和吉隆坡国际机场安装的演示系统中，确认了异物探测(FOD)雷达的基本性能。

在云端翱翔

在系统开发过程中，日立国斋电气发现，由于用户之间的冲突，其许可证有时不足，这使得无法按需运行HFSS分析。万博Ansys云为日立Kokusai Electric提供了一个实用的解决方案，在一个经济实惠、即用即付的高性能计算环境中应对这些挑战。在Ansys Cloud的支持下，该万博研究在由Microsoft Azure提供支持的H16mr虚拟机上运行，该虚拟机具有16个Intel®Xeon®处理器内核。使用Ansys Cl万博oud on Intel配置，模拟运行速度比内部部署模拟快20倍，将运行时间缩短至10小时，而不是云外的8天半。

S万博hibagaki表示:“Ansys Cloud解决了Ansys HFSS许可证数量有限的问题，这有时会使我无法在需要时访问模拟软件。“现在，有了Ansys万博 Cloud，我可以随时使用它来快速运行分析。这是一个非常方便的系统，可以让我们在没有巨大投资的情况下拥有理想的机器环境。我将继续在毫米波雷达的开发中有效地使用HFSS，必要时将本地Ansys HFSS和Ansys Cloud结合起来。”万博

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