智能雷達光電探測監(jiān)視系統(tǒng)單點基本方案

1、精選智能雷達光電探測監(jiān)視系統(tǒng)單點基本方案一、 系統(tǒng)概述依據(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；主動雷達光電探測和識別；多目標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；目標海圖顯示管理；系統(tǒng)能夠自動發(fā)覺可疑目標、跟蹤鎖定侵入目標、依據(jù)設(shè)定條件進行驅(qū)散、同時自動生成大事報告記錄，可以實現(xiàn)事故發(fā)生后的大事追溯，幫忙事故調(diào)查。 1. 項目建設(shè)主要目的Ø 為監(jiān)控區(qū)域平安供應(yīng)綜合性的早期預(yù)警信息；Ø 通過綜合化監(jiān)測提高處置和應(yīng)對緊急突發(fā)大事的指揮力量。2. 基本需求分析：需配置全自動、全量程具備遠距離小目標智能雷達探測監(jiān)視和光電識別系統(tǒng)，系統(tǒng)具備多目

2、標自動持續(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)需具備依據(jù)用戶需求的功能完善二次開發(fā)力量。同時支持后續(xù)相關(guān)功能、擴點組網(wǎng)應(yīng)用需求。依據(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)自主學(xué)問產(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，生疏國內(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，該系統(tǒng)近期成功中標國內(nèi)近年

3、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Ø 全天候、全掩蓋、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力量，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。Ø 系統(tǒng)具備了預(yù)警、報警、實時錄用回放的綜合功能。任何目標物進入雷達視距時，系統(tǒng)即開頭進行監(jiān)測。目標物觸碰警報規(guī)章后，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，以便驅(qū)離。整個過程系統(tǒng)實時記錄、便利隨時調(diào)用回放。Ø 系統(tǒng)技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。該系統(tǒng)中創(chuàng)新地接受了國際先進的“先跟蹤后探測

4、”算法技術(shù)對目標進行探測和跟蹤，保證了在嚴苛條件下滿足對目標地探測與持續(xù)跟蹤力量。Ø 該系統(tǒng)接受先進的設(shè)計思想，開放機敏的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠依據(jù)需求進行不同的組合和配置，系統(tǒng)可擴展性強。Ø 維護便捷，由于接受網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，獲得用戶授權(quán)后能連接到用戶網(wǎng)絡(luò)，可以遠程支援修理維護系統(tǒng)，從而提高維護效率，削減維護成本。Ø 牢靠性高，充分適應(yīng)不同的海洋環(huán)境。二、 系統(tǒng)設(shè)備清單序號材料名稱規(guī)格型號數(shù)量1X波段雷達，IP65（含安裝支架）HLD800/900；8ft，25kw 1套2小目標雷達數(shù)據(jù)處理器及顯示終端軟件HLD-STTD-1000Radpro V1.6.0.0COREi

5、7-4770TE2.3G8GDDR3內(nèi)存2塊容量2TB硬盤RVAQ雷達視頻采集卡1套3AIS，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5工作站（客戶端）Z230SFFCPU/主頻:IntelCorei5-4570/3.2GHz內(nèi)存:4GB硬盤：1TB光驅(qū)：DVD-ROM網(wǎng)卡：千兆顯示器：Z24i，1920×10801套6服務(wù)器ProliantDL388Gen9XeonE5-2620v316G內(nèi)存4TBSATA1套7輔材輔料1批三、 系統(tǒng)構(gòu)成2.1 系統(tǒng)構(gòu)架示意圖（后續(xù)支撐四套組網(wǎng)擴呈現(xiàn)意）3.1 雷達分系統(tǒng)雷達是系統(tǒng)中的

6、主要傳感器，其性能和對目標的檢測處理力量對整個系統(tǒng)起著舉足輕重的作用。項目使用的雷達信號檢測與目標跟蹤技術(shù)能夠形成一套完整的對重點目標地帶跟蹤監(jiān)測解決方案，其從信號提取力量、目標處理的容量、目標處理精度幾方面均具有獨特優(yōu)勢。圖2.2 雷達系統(tǒng)方框圖雷達接受大型波導(dǎo)裂縫天線雷達，技術(shù)指標如下：天線尺寸8英尺天線形態(tài)波導(dǎo)裂縫式收發(fā)機波段X波段收發(fā)機最高輸出功率10千瓦水平波束寬-3dB最大1º垂直波束寬-3dB最大24º增益值31dBi限制相對風(fēng)速120km/hr天線轉(zhuǎn)速28rpm可選轉(zhuǎn)速45rpm抗風(fēng)力量45m/s（工作）60m/s（生存）馬達有愛護，有告警該系統(tǒng)雷達原始視頻

7、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)行對任何目標的檢測，過濾或信號處理?？赏ㄟ^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。雷達目標跟蹤處理模塊：海蘭信供應(yīng)的雷達目標跟蹤處理模塊用來全自動跟蹤、探測移動的及固定的目標。這些功能可不借助人工而全天候在整

8、個雷達掩蓋區(qū)域進行。系統(tǒng)設(shè)計時接受開放式結(jié)構(gòu)，便于將來進行結(jié)構(gòu)性和功能性升級。雷達目標跟蹤處理模塊主要性能特點：Ø 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；Ø 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)不需要更多的幫助性設(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；Ø 雷達掩蓋范圍內(nèi)自動跟蹤探測目標：經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試后，在雷達掩蓋范圍內(nèi)具有全自動的目標跟蹤探測功能；Ø 目標跟蹤探測力量強：系統(tǒng)使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

9、明系統(tǒng)對于目標有強的自動跟蹤探測力量；Ø 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楚的顯示目標位置，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）；Ø 隨時可擴展為大型系統(tǒng)：系統(tǒng)可隨時依據(jù)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)；Ø 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)維護的準時性、便捷性得以保障。雷達作用距離在發(fā)覺概率Pd90%，恒虛警率Pf10-6，3級海況的條件下，作用距離：（雷達高度20m）Ø 大型目標（RCS50，高度20m）：雷達視距；Ø 中目標（

10、RCS10,高度5m）：10海里。Ø 小目標（RCS1，高度1m）：3海里雷達目標辨別力Ø 方位辨別力：1°；Ø 距離辨別力：25m雷達處理精度Ø 方位精度：約0.01°；Ø 距離精度：約2m；Ø 航向精度：2°（速度大于5kn時）；Ø 航速精度：0.5kn（速度小于10kn時），5%（速度大于10kn時）；Ø 跟蹤速度：直線速度20kn跟蹤力量跟蹤目標：2000個3.2 光電分系統(tǒng)122.12.22.2.12.2.22.2.3光電分系統(tǒng)的主要功能是在綜合終端顯控系統(tǒng)上通過選取目標實現(xiàn)

11、對安裝在監(jiān)控點的光電設(shè)備自動選取目標的關(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，進行目標識別、跟蹤，實現(xiàn)全天候、全方位對地、海、空目標進行搜尋、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。122.12.22.2.12.2.22.2.32.2.3.1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：圖2.3 光電子系統(tǒng)原理圖光電功能：Ø 白光成像及透霧功能Ø 激光或紅外熱成像功能Ø 雷達引導(dǎo)跟蹤功能Ø 視頻增加（針對低照度、霧霾天氣的特殊處理）圖2.4 距雷

12、達2海里的船舶光電觀看效果圖圖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時：目標類型3×210×5電視探測距離5km8km電視識別距離3km4km對人認清距離（取證）500m紅外探測4km6km紅外設(shè)備3km4km3.3 服務(wù)器數(shù)據(jù)融合與存儲圖2.6 系統(tǒng)信息服務(wù)器流程圖Ø 關(guān)聯(lián)各個單一傳感器所搜集的數(shù)據(jù)Ø 跟蹤區(qū)域特定區(qū)域內(nèi)跟蹤參數(shù)可以單獨設(shè)定Ø 同時處理多達512部傳感器信息Ø 同時跟蹤超過20,000個目標Ø 經(jīng)過融合處理后，系統(tǒng)最終可以供應(yīng)應(yīng)終端顯示把握平臺的參數(shù)，包括：

13、目標ID或名稱、位置、時間點、航向和速度、運動軌跡、目標狀態(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，從目標管理器接收已處理的雷達視頻數(shù)據(jù)和目標數(shù)據(jù)，以電子海圖為背景進行顯示。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)標準，使用DirectX加速顯示

14、技術(shù)。4. 雷達回波顯示從目標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，接受極坐標查表法，省去浮點計算，顯著提高轉(zhuǎn)換速度?；夭@示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可便利顯示余輝。5. 雷達目標顯示目標顯示符合招標要求和IMO雷達目標標繪相關(guān)標準，能形象地顯示目標矢量。6. AIS目標顯示AIS目標顯示符合招標要求和IMO雷達目標標繪相關(guān)標準，能形象地顯示目標矢量。7. 融合目標顯示顯示經(jīng)雷達、AIS、光電提取目標融合后的結(jié)果。8. 警戒區(qū)管理及目標報警可以依據(jù)規(guī)章設(shè)置警戒區(qū)，對于報警目標進行顯示及報警。9. 記錄回

15、放系統(tǒng)在各個監(jiān)控和指揮中心配置了一臺特地的服務(wù)器，特地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用目標、輸出目標信息的功能，是整個系統(tǒng)中最核心的問題之一。傳統(tǒng)的目標自動錄用的做法是在肯定區(qū)域設(shè)定恒定的門限進行雜波抑制，系統(tǒng)推斷回波是否超過門限來自動錄用目標，這種做法往往會造成探測概率下降。為了解決此問題，海蘭信接受非恒定自適應(yīng)門限的TBD算法進行目標自動錄用。將雷達掩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)計來打算，提高了發(fā)覺概率，尤其是在簡單海況、惡劣天氣下對小目標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)招標書中要求雷達目標能夠引導(dǎo)其他光電設(shè)備實時對目標進行跟蹤，是系統(tǒng)的另一個技術(shù)難點。雷達目標數(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)備對目標跟蹤需要知道目標的方位、俯仰、距離參數(shù)，其中距離用于自動