智能雷達(dá)光電探測監(jiān)視系統(tǒng)單點(diǎn)基本方案

1、智能雷達(dá)光電探測監(jiān)視系統(tǒng)單點(diǎn)基本方案一、系統(tǒng)概述根據(jù)監(jiān)控需求 ：岸基對(duì)海 310 公里范圍內(nèi)主要大小批量目標(biāo)；主動(dòng)雷達(dá)光電探測和識(shí)別；多目標(biāo)闖入和離去自動(dòng)報(bào)警智能職守；系統(tǒng)接入指揮中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理；目標(biāo)海圖顯示管理；系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)、 跟蹤鎖定侵入目標(biāo)、 根據(jù)設(shè)定條件進(jìn)行驅(qū)散、 同時(shí)自動(dòng)生成事件報(bào)告記錄， 可以實(shí)現(xiàn)事故發(fā)生后的事件追溯， 協(xié)助事故調(diào)查。1. 項(xiàng)目建設(shè)主要目的? 為監(jiān)控區(qū)域安全提供綜合性的早期預(yù)警信息；? 通過綜合化監(jiān)測提高處置和應(yīng)對(duì)緊急突發(fā)事件的指揮能力。2. 基本需求分析：需配置全自動(dòng)、 全量程具備遠(yuǎn)距離小目標(biāo)智能雷達(dá)探測監(jiān)視和光電識(shí)別系 統(tǒng)，系統(tǒng)具備多目標(biāo)自動(dòng)持

2、續(xù)穩(wěn)定跟蹤、多種智能報(bào)警功能、支持雷達(dá)視頻實(shí) 時(shí)存儲(chǔ)、支持留查取證的雷達(dá)視頻聯(lián)動(dòng)回放功能等；同時(shí)后期系統(tǒng)需具備根據(jù) 用戶需求的功能完善二次開發(fā)能力。同時(shí)支持后續(xù)相關(guān)功能、擴(kuò)點(diǎn)組網(wǎng)應(yīng)用需 求。根據(jù)需求和建設(shè)主要目的，選型國際同類技術(shù)先進(jìn)水平，擁有相關(guān)技術(shù)自 主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具備二次技術(shù)深化開發(fā)的北京海蘭信數(shù)據(jù)科技股份有限公司 （2001 年成立， 2010 年國內(nèi)創(chuàng)業(yè)板上市，股票代碼： 300065 ，致力于航海智 能化與海洋防務(wù) /信息化的國內(nèi)唯一上市企業(yè)） 的智能監(jiān)視雷達(dá)光電系統(tǒng)。 該系 統(tǒng)在國內(nèi)外有眾多海事相關(guān)成熟應(yīng)用案例，熟悉國內(nèi)海事、海監(jiān)、海警、漁政 公務(wù)執(zhí)法及救撈業(yè)務(wù)需求特點(diǎn)等。同時(shí)，該

3、系統(tǒng)近期成功中標(biāo)國內(nèi)近年來相關(guān) 領(lǐng)域多套（20套）雷達(dá)光電組網(wǎng)項(xiàng)目，充分說明該系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)先及成熟應(yīng) 用的市場廣泛接受度。3. 項(xiàng)目建成后的主要特點(diǎn)?全天候、全覆蓋、全自動(dòng)的立體化監(jiān)控。該系統(tǒng)具備對(duì)多傳感器信息 融合的能力，確保對(duì)探測范圍內(nèi)雷達(dá)信息源、光電、AIS、GPS等設(shè)備信號(hào)源進(jìn)行有機(jī)的融合和整合。?系統(tǒng)具備了預(yù)警、報(bào)警、實(shí)時(shí)錄取回放的綜合功能。任何目標(biāo)物進(jìn)入 雷達(dá)視距時(shí)，系統(tǒng)即開始進(jìn)行監(jiān)測。目標(biāo)物觸碰警報(bào)規(guī)則后，指揮室獲得報(bào)警 信號(hào)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)設(shè)備綜合光電鎖定警報(bào)目標(biāo)，以便驅(qū)離。整個(gè)過程系統(tǒng)實(shí)時(shí)記 錄、方便隨時(shí)調(diào)用回放。?系統(tǒng)技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。該系統(tǒng)中創(chuàng)新地采用了國際先進(jìn)的“先跟蹤 后探

4、測”算法技術(shù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測和跟蹤，保證了在嚴(yán)苛條件下滿足對(duì)目標(biāo)地 探測與持續(xù)跟蹤能力。?該系統(tǒng)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，開放靈活的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠根據(jù)需 求進(jìn)行不同的組合和配置，系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)。?維護(hù)便捷，由于采用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，獲得用戶授權(quán)后能連接到用戶網(wǎng)絡(luò)， 可以遠(yuǎn)程支援維修維護(hù)系統(tǒng)，從而提高維護(hù)效率，減少維護(hù)成本。?可靠性高，充分適應(yīng)不同的海洋環(huán)境。二、系統(tǒng)設(shè)備清單序號(hào) 1i材料名稱i規(guī)格型號(hào)數(shù)量11X波段雷達(dá)，IP65 （含安裝支架）HLD800/900 ； 8ft，25kw1 套21小目標(biāo)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理器及顯示終端軟件HLD-STTD-1000Radpro V1.6.0.0:111套11序號(hào)材料

5、名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量COREi7-4770TE2.3G8GDDR3內(nèi)存2塊容量2TB硬盤RVAQ雷達(dá)視頻采集卡1113AIS , IP65 （含安裝支架）NAR-10001套！4綜合光電設(shè)備，IP65 （含編碼器、安裝支架）ITV1001套=15工作站（客戶端）Z230SFFCPU/ 主頻:In telCorei5-4570/3.2GHz內(nèi)存:4GB硬盤：仃B光驅(qū)：DVD-ROM網(wǎng)卡：千兆顯示器：Z24i , 1920X 1080-1:1-1套111:16服務(wù)器Prolia ntDL388Ge n9XeonE5-2620v316G內(nèi)存4TBSATA1套11:1:17輔材輔料1 批|三、系統(tǒng)構(gòu)成I

6、口IMWfiSi3.1雷達(dá)分系統(tǒng)雷達(dá)是系統(tǒng)中的主要傳感器，其性能和對(duì)目標(biāo)的檢測處理能力對(duì)整個(gè)系統(tǒng) 起著舉足輕重的作用。項(xiàng)目使用的雷達(dá)信號(hào)檢測與目標(biāo)跟蹤技術(shù)能夠形成一套 完整的對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)地帶跟蹤監(jiān)測解決方案，其從信號(hào)提取能力、目標(biāo)處理的容 量、目標(biāo)處理精度幾方面均具有獨(dú)特優(yōu)勢。圖2.2雷達(dá)系統(tǒng)方框圖雷達(dá)采用大型波導(dǎo)裂縫天線雷達(dá)，技術(shù)指標(biāo)如下:|天線尺寸j8英尺|天線形態(tài)波導(dǎo)裂縫式1收發(fā)機(jī)波段X波段收發(fā)機(jī)最高輸出功率10千瓦i水平波束寬-3dB最大i1。垂直波束寬-3dB最大!1240 -1i增益值131dBi限制相對(duì)風(fēng)速120km/hr -:天線轉(zhuǎn)速:128rpm1可選轉(zhuǎn)速45rpm!抗風(fēng)能力!

7、45m/s （工作）i60m/s （生存）i馬達(dá)有保護(hù)，有告警該系統(tǒng)雷達(dá)原始視頻采集（RVAQ）模塊能夠與不同的雷達(dá)傳感器相連接。該模塊從雷達(dá)傳感器接收視頻，觸發(fā)，天線方位角和天線航向信號(hào)并對(duì)數(shù)字轉(zhuǎn) 換進(jìn)行模擬。雷達(dá)原始視頻也在該階段進(jìn)行數(shù)字化。而在此時(shí)模塊并不執(zhí)行對(duì) 任何目標(biāo)的檢測，過濾或信號(hào)處理?？赏ㄟ^一個(gè)內(nèi)置的示波器對(duì)輸入到該模塊 的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控并將其顯示到服務(wù)監(jiān)視器上。此外，該系統(tǒng)雷達(dá)處理器在不同的海雜波和雨滴雜波以及來自其他雷達(dá)的 干擾下能適應(yīng)各種氣象條件?？赏ㄟ^一項(xiàng)基于浮動(dòng)閾值，誤報(bào)率和多項(xiàng)掃描相 關(guān)性組合的先進(jìn)自適應(yīng)濾波技術(shù)來抑制不需要的信號(hào)。雷達(dá)目標(biāo)跟蹤處理模塊：海蘭信提供的雷

8、達(dá)目標(biāo)跟蹤處理模塊用來全自動(dòng) 跟蹤、探測移動(dòng)的及固定的目標(biāo)。這些功能可不借助人工而全天候在整個(gè)雷達(dá) 覆蓋區(qū)域進(jìn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用開放式結(jié)構(gòu)，便于未來進(jìn)行結(jié)構(gòu)性和功能性升 級(jí)。雷達(dá)目標(biāo)跟蹤處理模塊主要性能特點(diǎn)：?子系統(tǒng)系統(tǒng)本身不受雷達(dá)型號(hào)限制： 系統(tǒng)可與多種型號(hào)的雷達(dá)相鏈接， 且性能不受影響；?安裝簡易、適應(yīng)岸基與船載系統(tǒng)：通過 PCI插卡及商用電腦即可實(shí)現(xiàn) 安裝，岸基系統(tǒng)不需要更多的輔助性設(shè)施，而船載系統(tǒng)通過與羅經(jīng)、GPS等設(shè)備的整合可達(dá)到與岸基系統(tǒng)相同的性能指標(biāo)；? 雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)自動(dòng)跟蹤探測目標(biāo)：經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試后，在雷達(dá)覆蓋范 圍內(nèi)具有全自動(dòng)的目標(biāo)跟蹤探測功能；? 目標(biāo)跟蹤探測能力強(qiáng)：系統(tǒng)使

9、用的是綜合性很強(qiáng)的先跟蹤后探測（TBD）算法，國內(nèi)有量化試驗(yàn)證明系統(tǒng)對(duì)于目標(biāo)有強(qiáng)的自動(dòng)跟蹤探測能力；? 功能強(qiáng)大的綜合顯控終端：要求以 S57 電子海圖為界面的綜合顯控終 端不但可以更清晰的顯示目標(biāo)位置，還具有更多綜合性很強(qiáng)的操控功能（如： 報(bào)警區(qū)自由設(shè)定、疊加雷達(dá)視頻信號(hào)等） ；? 隨時(shí)可擴(kuò)展為大型系統(tǒng)：系統(tǒng)可隨時(shí)按照客戶要求增加信息源數(shù)量及 終端數(shù)量，以擴(kuò)展為大型系統(tǒng)；? 維護(hù)簡易且實(shí)時(shí)性強(qiáng)：系統(tǒng)維護(hù)可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，使系統(tǒng)維護(hù)的及時(shí) 性、便捷性得以保障。雷達(dá)作用距離在發(fā)現(xiàn)概率Pd>90%，恒虛警率Pf< 10-6,3級(jí)海況的條件下，作用距離:（雷達(dá)高度 20m ）?大型目標(biāo)（R

10、CS > 50卅，高度20m）:雷達(dá)視距；?中目標(biāo)（RCS > 10 m2,高度5m）: > 10海里。?小目標(biāo)（RCS > 1 m,高度1m） : > 3海里雷達(dá)目標(biāo)分辨力?方位分辨力：< 1 °?距離分辨力：< 25m雷達(dá)處理精度? 方位精度 約 0.01 °；? 距離精度 約 2m；? 航向精度 2°（速度大于 5kn 時(shí)）；?航速精度：0.5kn （速度小于10kn時(shí)），5% （速度大于10kn時(shí)）；?跟蹤速度：直線速度 20kn跟蹤能力跟蹤目標(biāo)：2000個(gè)3.2光電分系統(tǒng)光電分系統(tǒng)的主要功能是在綜合終端顯控系統(tǒng)上

11、通過選取目標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)安 裝在監(jiān)控點(diǎn)的光電設(shè)備自動(dòng)選取目標(biāo)的關(guān)聯(lián)。 這一功能可以讓操作員實(shí)現(xiàn)攝像 機(jī)的遠(yuǎn)程精確操控，進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別、跟蹤，實(shí)現(xiàn)全天候、全方位對(duì)地、海、空 目標(biāo)進(jìn)行搜索、自動(dòng)跟蹤。同時(shí)，將光電記錄的視頻信息實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，以便事后 調(diào)閱分析。光電分系統(tǒng)由光學(xué)透霧可見光攝像機(jī)、紅外熱像儀集成，保證在晴天、有 星光、低照度等多種氣象條件下晝夜成像。原理及組成如下圖：白光攝像機(jī)紅外熱像儀穩(wěn)定平臺(tái)通信LNET I 1視頻視頻雷達(dá)指示模塊雷達(dá)光電一體化顯示界面圖2.3光電子系統(tǒng)原理圖光電功能:?白光成像及透霧功能 ?激光或紅外熱成像功能?雷達(dá)引導(dǎo)跟蹤功能?視頻增強(qiáng)（針對(duì)低照度、霧霾天氣的特殊處理）圖2

12、.4距雷達(dá)2海里的船舶光電觀察效果圖圖2.5透霧效果圖光電作用距離：使用環(huán)境為海邊，能見度20公里，濕度80%，溫度2033 C時(shí):目標(biāo)類型3 X 2 m210 X 5 m2電視探測距離5km8km電視識(shí)別距離3km4km對(duì)人認(rèn)清距離（取證）500m紅外探測4km6km紅外設(shè)備3km4km3.3服務(wù)器數(shù)據(jù)融合與存儲(chǔ)AIM如啊IM* *嚀舍口卜示也護(hù)姓需成口林韭?lián)藙?wù)器4用戸權(quán)限圖2.6系統(tǒng)信息服務(wù)器流程圖：1杯前據(jù)冋故?關(guān)聯(lián)各個(gè)單一傳感器所搜集的數(shù)據(jù)?跟蹤區(qū)域-特定區(qū)域內(nèi)跟蹤參數(shù)可以單獨(dú)設(shè)定?同時(shí)處理多達(dá)512部傳感器信息?同時(shí)跟蹤超過20,000個(gè)目標(biāo)?經(jīng)過融合處理后，系統(tǒng)最終可以提供給終端

13、顯示控制平臺(tái)的參數(shù)，包括：目標(biāo)ID或名稱、位置、時(shí)間點(diǎn)、航向和速度、運(yùn)動(dòng)軌跡、目標(biāo)狀態(tài)、輪廓。如下圖所示：3.4態(tài)勢顯示終端態(tài)勢顯示終端是用戶操作使用的主界面程序， 從目標(biāo)管理器接收已處理的 雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)，以電子海圖為背景進(jìn)行顯示。TJ-W1IIAIS H 標(biāo)芒機(jī)面板爾達(dá)Id fe'圖2.7態(tài)勢顯示終端界面1. 海圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以接收S-57/S-63/C-MAP格式的海圖。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的顯示速度, 將海圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于顯示的格式。當(dāng)獲得軍用制式海圖數(shù)據(jù)后，調(diào)整軟件功 能，對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2. 海圖數(shù)據(jù)管理海圖數(shù)據(jù)管理包括海圖數(shù)據(jù)密鑰管理、數(shù)據(jù)類型管理、證書管理、圖幅管理

14、和海圖數(shù)據(jù)加載管理。3. 海圖數(shù)據(jù)顯示海圖數(shù)據(jù)的顯示符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，使用DirectX加速顯示技術(shù)。4. 雷達(dá)回波顯示從目標(biāo)管理器接收到雷達(dá)回波，把雷達(dá)回波數(shù)據(jù)解析成便于顯示的位圖數(shù) 據(jù)，直接操作內(nèi)存，然后一次性復(fù)制到顯存，提高顯示速度。當(dāng)雷達(dá)回波轉(zhuǎn)換 成位圖數(shù)據(jù)顯示時(shí)，采用極坐標(biāo)查表法，省去浮點(diǎn)計(jì)算，顯著提高轉(zhuǎn)換速度。 回波顯示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可方便顯示余輝。5. 雷達(dá)目標(biāo)顯示目標(biāo)顯示符合招標(biāo)要求和 IMO 雷達(dá)目標(biāo)標(biāo)繪相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，能形象地顯示目 標(biāo)矢量。6. AIS 目標(biāo)顯示AIS 目標(biāo)顯示符合招標(biāo)要求和 IMO 雷達(dá)目標(biāo)標(biāo)繪相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 能形象地顯示 目標(biāo)矢量。7. 融合目標(biāo)顯示顯示經(jīng)雷達(dá)、 AIS

15、 、光電提取目標(biāo)融合后的結(jié)果。8. 警戒區(qū)管理及目標(biāo)報(bào)警 可以按照規(guī)則設(shè)置警戒區(qū)，對(duì)于報(bào)警目標(biāo)進(jìn)行顯示及報(bào)警。9. 記錄回放系統(tǒng)在各個(gè)監(jiān)控和指揮中心配置了一臺(tái)專門的服務(wù)器， 專門用于對(duì)各種傳 感器的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行記錄，供事后重演，查找證據(jù)，分析系統(tǒng)參數(shù)故障隱患 等使用。四、關(guān)鍵技術(shù)及解決方案4.1 基于非恒定自適應(yīng)門限的目標(biāo)全自動(dòng)探測技術(shù) 本系統(tǒng)要求在確定的虛警率和探測概率下能夠自動(dòng)錄取目標(biāo)、 輸出目標(biāo)信 息的功能，是整個(gè)系統(tǒng)中最核心的問題之一。傳統(tǒng)的目標(biāo)自動(dòng)錄取的做法是在 一定區(qū)域設(shè)定恒定的門限進(jìn)行雜波抑制， 系統(tǒng)判斷回波是否超過門限來自動(dòng)錄 取目標(biāo)，這種做法往往會(huì)造成探測概率下降。為了解決此問題，海蘭信采用非恒定自適應(yīng)門限的 TBD 算法進(jìn)行目標(biāo)自 動(dòng)錄取。將雷達(dá)覆蓋域分割成若干個(gè)小模塊，每個(gè)模塊的門限由本模塊的視頻 統(tǒng)計(jì)來決定，提高了發(fā)現(xiàn)概率，尤其是在復(fù)雜海況、惡劣天氣下對(duì)小目標(biāo)的檢 測概率有很大的提升。4.2 雷達(dá)引導(dǎo)其他設(shè)備聯(lián)動(dòng)技術(shù)招標(biāo)書中要求雷達(dá)目標(biāo)能夠引導(dǎo)其他光電設(shè)備實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤， 是系 統(tǒng)的另一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)為經(jīng)緯度數(shù)據(jù)， 在顯示時(shí)轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標(biāo)系投影到海圖地 圖上，而且為二維數(shù)據(jù)。光電等設(shè)備對(duì)目標(biāo)跟蹤需要知道目標(biāo)的方位、俯仰、 距離參數(shù)， 其中距離用于自動(dòng)變焦使用。 雷