智能雷達光電探測監(jiān)視系統(tǒng)單點基本方案

1、智能雷達光電探測監(jiān)視系統(tǒng)單點基本方案一、系統(tǒng)概述根據(jù)監(jiān)控需求 ：岸基對海 310 公里范圍內(nèi)主要大小批量目標(biāo)；主動雷達光電探測和識別；多目標(biāo)闖入和離去自動報警智能職守；系統(tǒng)接入指揮中心進行遠程監(jiān)控管理；目標(biāo)海圖顯示管理；系統(tǒng)能夠自動發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)、 跟蹤鎖定侵入目標(biāo)、 根據(jù)設(shè)定條件進行驅(qū)散、 同時自動生成事件報告記錄， 可以實現(xiàn)事故發(fā)生后的事件追溯， 協(xié)助事故調(diào)查。1. 項目建設(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、 全量程具備遠距離小目標(biāo)智能雷達探測監(jiān)視和光電識別系 統(tǒng)，系統(tǒng)具備多目標(biāo)自動持

2、續(xù)穩(wěn)定跟蹤、多種智能報警功能、支持雷達視頻實 時存儲、支持留查取證的雷達視頻聯(lián)動回放功能等；同時后期系統(tǒng)需具備根據(jù) 用戶需求的功能完善二次開發(fā)能力。同時支持后續(xù)相關(guān)功能、擴點組網(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)先進水平，擁有相關(guān)技術(shù)自 主知識產(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)需求特點等。同時，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）雷達光電組網(wǎng)項目，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. 項目建成后的主要特點?全天候、全覆蓋、全自動的立體化監(jiān)控。該系統(tǒng)具備對多傳感器信息 融合的能力，確保對探測范圍內(nèi)雷達信息源、光電、AIS、GPS等設(shè)備信號源進行有機的融合和整合。?系統(tǒng)具備了預(yù)警、報警、實時錄取回放的綜合功能。任何目標(biāo)物進入 雷達視距時，系統(tǒng)即開始進行監(jiān)測。目標(biāo)物觸碰警報規(guī)則后，指揮室獲得報警 信號，同時聯(lián)動設(shè)備綜合光電鎖定警報目標(biāo)，以便驅(qū)離。整個過程系統(tǒng)實時記 錄、方便隨時調(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的“先跟蹤 后探

4、測”算法技術(shù)對目標(biāo)進行探測和跟蹤，保證了在嚴(yán)苛條件下滿足對目標(biāo)地 探測與持續(xù)跟蹤能力。?該系統(tǒng)采用先進的設(shè)計思想，開放靈活的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠根據(jù)需 求進行不同的組合和配置，系統(tǒng)可擴展性強。?維護便捷，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)， 可以遠程支援維修維護系統(tǒng)，從而提高維護效率，減少維護成本。?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 1i材料名稱i規(guī)格型號數(shù)量11X波段雷達，IP65 （含安裝支架）HLD800/900 ； 8ft，25kw1 套21小目標(biāo)雷達數(shù)據(jù)處理器及顯示終端軟件HLD-STTD-1000Radpro V1.6.0.0:111套11序號材料

5、名稱規(guī)格型號數(shù)量COREi7-4770TE2.3G8GDDR3內(nèi)存2塊容量2TB硬盤RVAQ雷達視頻采集卡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雷達分系統(tǒng)雷達是系統(tǒng)中的主要傳感器，其性能和對目標(biāo)的檢測處理能力對整個系統(tǒng) 起著舉足輕重的作用。項目使用的雷達信號檢測與目標(biāo)跟蹤技術(shù)能夠形成一套 完整的對重點目標(biāo)地帶跟蹤監(jiān)測解決方案，其從信號提取能力、目標(biāo)處理的容 量、目標(biāo)處理精度幾方面均具有獨特優(yōu)勢。圖2.2雷達系統(tǒng)方框圖雷達采用大型波導(dǎo)裂縫天線雷達，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)機波段X波段收發(fā)機最高輸出功率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馬達有保護，有告警該系統(tǒng)雷達原始視頻采集（RVAQ）模塊能夠與不同的雷達傳感器相連接。該模塊從雷達傳感器接收視頻，觸發(fā)，天線方位角和天線航向信號并對數(shù)字轉(zhuǎn) 換進行模擬。雷達原始視頻也在該階段進行數(shù)字化。而在此時模塊并不執(zhí)行對 任何目標(biāo)的檢測，過濾或信號處理。可通過一個內(nèi)置的示波器對輸入到該模塊 的信號進行監(jiān)控并將其顯示到服務(wù)監(jiān)視器上。此外，該系統(tǒng)雷達處理器在不同的海雜波和雨滴雜波以及來自其他雷達的 干擾下能適應(yīng)各種氣象條件?？赏ㄟ^一項基于浮動閾值，誤報率和多項掃描相 關(guān)性組合的先進自適應(yīng)濾波技術(shù)來抑制不需要的信號。雷達目標(biāo)跟蹤處理模塊：海蘭信提供的雷

8、達目標(biāo)跟蹤處理模塊用來全自動 跟蹤、探測移動的及固定的目標(biāo)。這些功能可不借助人工而全天候在整個雷達 覆蓋區(qū)域進行。系統(tǒng)設(shè)計時采用開放式結(jié)構(gòu)，便于未來進行結(jié)構(gòu)性和功能性升 級。雷達目標(biāo)跟蹤處理模塊主要性能特點：?子系統(tǒng)系統(tǒng)本身不受雷達型號限制： 系統(tǒng)可與多種型號的雷達相鏈接， 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)備的整合可達到與岸基系統(tǒng)相同的性能指標(biāo)；? 雷達覆蓋范圍內(nèi)自動跟蹤探測目標(biāo)：經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試后，在雷達覆蓋范 圍內(nèi)具有全自動的目標(biāo)跟蹤探測功能；? 目標(biāo)跟蹤探測能力強：系統(tǒng)使

9、用的是綜合性很強的先跟蹤后探測（TBD）算法，國內(nèi)有量化試驗證明系統(tǒng)對于目標(biāo)有強的自動跟蹤探測能力；? 功能強大的綜合顯控終端：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的操控功能（如： 報警區(qū)自由設(shè)定、疊加雷達視頻信號等） ；? 隨時可擴展為大型系統(tǒng)：系統(tǒng)可隨時按照客戶要求增加信息源數(shù)量及 終端數(shù)量，以擴展為大型系統(tǒng)；? 維護簡易且實時性強：系統(tǒng)維護可通過網(wǎng)絡(luò)進行，使系統(tǒng)維護的及時 性、便捷性得以保障。雷達作用距離在發(fā)現(xiàn)概率Pd>90%，恒虛警率Pf< 10-6,3級海況的條件下，作用距離:（雷達高度 20m ）?大型目標(biāo)（R

10、CS > 50卅，高度20m）:雷達視距；?中目標(biāo)（RCS > 10 m2,高度5m）: > 10海里。?小目標(biāo)（RCS > 1 m,高度1m） : > 3海里雷達目標(biāo)分辨力?方位分辨力：< 1 °?距離分辨力：< 25m雷達處理精度? 方位精度 約 0.01 °；? 距離精度 約 2m；? 航向精度 2°（速度大于 5kn 時）；?航速精度：0.5kn （速度小于10kn時），5% （速度大于10kn時）；?跟蹤速度：直線速度 20kn跟蹤能力跟蹤目標(biāo)：2000個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)實現(xiàn)對安 裝在監(jiān)控點的光電設(shè)備自動選取目標(biāo)的關(guān)聯(lián)。 這一功能可以讓操作員實現(xiàn)攝像 機的遠程精確操控，進行目標(biāo)識別、跟蹤，實現(xiàn)全天候、全方位對地、海、空 目標(biāo)進行搜索、自動跟蹤。同時，將光電記錄的視頻信息實時存儲，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、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：白光攝像機紅外熱像儀穩(wěn)定平臺通信LNET I 1視頻視頻雷達指示模塊雷達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?雷達引導(dǎo)跟蹤功能?視頻增強（針對低照度、霧霾天氣的特殊處理）圖2

12、.4距雷達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:目標(biāo)類型3 X 2 m210 X 5 m2電視探測距離5km8km電視識別距離3km4km對人認(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AIM如啊IM* *嚀舍口卜示也護姓需成口林韭?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)可以單獨設(shè)定?同時處理多達512部傳感器信息?同時跟蹤超過20,000個目標(biāo)?經(jīng)過融合處理后，系統(tǒng)最終可以提供給終端

13、顯示控制平臺的參數(shù)，包括：目標(biāo)ID或名稱、位置、時間點、航向和速度、運動軌跡、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 雷達視頻數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)，以電子海圖為背景進行顯示。TJ-W1IIAIS H 標(biāo)芒機面板爾達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，對該數(shù)據(jù)進行轉(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. 雷達回波顯示從目標(biāo)管理器接收到雷達回波，把雷達回波數(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)雷達回波轉(zhuǎn)換 成位圖數(shù)據(jù)顯示時，采用極坐標(biāo)查表法，省去浮點計算，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. 雷達目標(biāo)顯示目標(biāo)顯示符合招標(biāo)要求和 IMO 雷達目標(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、 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)報警 可以按照規(guī)則設(shè)置警戒區(qū)，對于報警目標(biāo)進行顯示及報警。9. 記錄回放系統(tǒng)在各個監(jiān)控和指揮中心配置了一臺專門的服務(wù)器， 專門用于對各種傳 感器的數(shù)據(jù)、信息進行記錄，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錄取目標(biāo)、 輸出目標(biāo)信 息的功能，是整個系統(tǒng)中最核心的問題之一。傳統(tǒng)的目標(biāo)自動錄取的做法是在 一定區(qū)域設(shè)定恒定的門限進行雜波抑制， 系統(tǒng)判斷回波是否超過門限來自動錄 取目標(biāo)，這種做法往往會造成探測概率下降。為了解決此問題，海蘭信采用非恒定自適應(yīng)門限的 TBD 算法進行目標(biāo)自 動錄取。將雷達覆蓋域分割成若干個小模塊，每個模塊的門限由本模塊的視頻 統(tǒng)計來決定，提高了發(fā)現(xiàn)概率，尤其是在復(fù)雜海況、惡劣天氣下對小目標(biāo)的檢 測概率有很大的提升。4.2 雷達引導(dǎo)其他設(shè)備聯(lián)動技術(shù)招標(biāo)書中要求雷達目標(biāo)能夠引導(dǎo)其他光電設(shè)備實時對目標(biāo)進行跟蹤， 是系 統(tǒng)的另一個技術(shù)難點。雷達目標(biāo)數(shù)據(jù)為經(jīng)緯度數(shù)據(jù)， 在顯示時轉(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)， 其中距離用于自動變焦使用。 雷