智能雷达光电探测监视系统单点基本方案

1、智能雷达光电探测监视系统单点基本方案一、系统概述根据监控需求 ：岸基对海 310 公里范围内主要大小批量目标；主动雷达光电探测和识别；多目标闯入和离去自动报警智能职守；系统接入指挥中心进行远程监控管理；目标海图显示管理；系统能够自动发现可疑目标、 跟踪锁定侵入目标、 根据设定条件进行驱散、 同时自动生成事件报告记录， 可以实现事故发生后的事件追溯， 协助事故调查。1. 项目建设主要目的? 为监控区域安全提供综合性的早期预警信息；? 通过综合化监测提高处置和应对紧急突发事件的指挥能力。2. 基本需求分析：需配置全自动、 全量程具备远距离小目标智能雷达探测监视和光电识别系 统，系统具备多目标自动持

2、续稳定跟踪、多种智能报警功能、支持雷达视频实 时存储、支持留查取证的雷达视频联动回放功能等；同时后期系统需具备根据 用户需求的功能完善二次开发能力。同时支持后续相关功能、扩点组网应用需 求。根据需求和建设主要目的，选型国际同类技术先进水平，拥有相关技术自 主知识产权，具备二次技术深化开发的北京海兰信数据科技股份有限公司 （2001 年成立， 2010 年国内创业板上市，股票代码： 300065 ，致力于航海智 能化与海洋防务 /信息化的国内唯一上市企业） 的智能监视雷达光电系统。 该系 统在国内外有众多海事相关成熟应用案例，熟悉国内海事、海监、海警、渔政 公务执法及救捞业务需求特点等。同时，该

3、系统近期成功中标国内近年来相关 领域多套（20套）雷达光电组网项目，充分说明该系统的技术领先及成熟应 用的市场广泛接受度。3. 项目建成后的主要特点?全天候、全覆盖、全自动的立体化监控。该系统具备对多传感器信息 融合的能力，确保对探测范围内雷达信息源、光电、AIS、GPS等设备信号源进行有机的融合和整合。?系统具备了预警、报警、实时录取回放的综合功能。任何目标物进入 雷达视距时，系统即开始进行监测。目标物触碰警报规则后，指挥室获得报警 信号，同时联动设备综合光电锁定警报目标，以便驱离。整个过程系统实时记 录、方便随时调用回放。?系统技术水平国内领先。该系统中创新地采用了国际先进的“先跟踪 后探

4、测”算法技术对目标进行探测和跟踪，保证了在严苛条件下满足对目标地 探测与持续跟踪能力。?该系统采用先进的设计思想，开放灵活的系统网络架构，能够根据需 求进行不同的组合和配置，系统可扩展性强。?维护便捷，由于采用网络架构，获得用户授权后能连接到用户网络， 可以远程支援维修维护系统，从而提高维护效率，减少维护成本。?可靠性高，充分适应不同的海洋环境。二、系统设备清单序号 1i材料名称i规格型号数量11X波段雷达，IP65 （含安装支架）HLD800/900 ； 8ft，25kw1 套21小目标雷达数据处理器及显示终端软件HLD-STTD-1000Radpro V1.6.0.0:111套11序号材料

5、名称规格型号数量COREi7-4770TE2.3G8GDDR3内存2块容量2TB硬盘RVAQ雷达视频采集卡1113AIS , IP65 （含安装支架）NAR-10001套！4综合光电设备，IP65 （含编码器、安装支架）ITV1001套=15工作站（客户端）Z230SFFCPU/ 主频:In telCorei5-4570/3.2GHz内存:4GB硬盘：仃B光驱：DVD-ROM网卡：千兆显示器：Z24i , 1920X 1080-1:1-1套111:16服务器Prolia ntDL388Ge n9XeonE5-2620v316G内存4TBSATA1套11:1:17辅材辅料1 批|三、系统构成I

6、口IMWfiSi3.1雷达分系统雷达是系统中的主要传感器，其性能和对目标的检测处理能力对整个系统 起着举足轻重的作用。项目使用的雷达信号检测与目标跟踪技术能够形成一套 完整的对重点目标地带跟踪监测解决方案，其从信号提取能力、目标处理的容 量、目标处理精度几方面均具有独特优势。图2.2雷达系统方框图雷达采用大型波导裂缝天线雷达，技术指标如下:|天线尺寸j8英尺|天线形态波导裂缝式1收发机波段X波段收发机最高输出功率10千瓦i水平波束宽-3dB最大i1。垂直波束宽-3dB最大!1240 -1i增益值131dBi限制相对风速120km/hr -:天线转速:128rpm1可选转速45rpm!抗风能力!

7、45m/s （工作）i60m/s （生存）i马达有保护，有告警该系统雷达原始视频采集（RVAQ）模块能够与不同的雷达传感器相连接。该模块从雷达传感器接收视频，触发，天线方位角和天线航向信号并对数字转 换进行模拟。雷达原始视频也在该阶段进行数字化。而在此时模块并不执行对 任何目标的检测，过滤或信号处理。可通过一个内置的示波器对输入到该模块 的信号进行监控并将其显示到服务监视器上。此外，该系统雷达处理器在不同的海杂波和雨滴杂波以及来自其他雷达的 干扰下能适应各种气象条件。可通过一项基于浮动阈值，误报率和多项扫描相 关性组合的先进自适应滤波技术来抑制不需要的信号。雷达目标跟踪处理模块：海兰信提供的雷

8、达目标跟踪处理模块用来全自动 跟踪、探测移动的及固定的目标。这些功能可不借助人工而全天候在整个雷达 覆盖区域进行。系统设计时采用开放式结构，便于未来进行结构性和功能性升 级。雷达目标跟踪处理模块主要性能特点：?子系统系统本身不受雷达型号限制： 系统可与多种型号的雷达相链接， 且性能不受影响；?安装简易、适应岸基与船载系统：通过 PCI插卡及商用电脑即可实现 安装，岸基系统不需要更多的辅助性设施，而船载系统通过与罗经、GPS等设备的整合可达到与岸基系统相同的性能指标；? 雷达覆盖范围内自动跟踪探测目标：经过系统调试后，在雷达覆盖范 围内具有全自动的目标跟踪探测功能；? 目标跟踪探测能力强：系统使

9、用的是综合性很强的先跟踪后探测（TBD）算法，国内有量化试验证明系统对于目标有强的自动跟踪探测能力；? 功能强大的综合显控终端：要求以 S57 电子海图为界面的综合显控终 端不但可以更清晰的显示目标位置，还具有更多综合性很强的操控功能（如： 报警区自由设定、叠加雷达视频信号等） ；? 随时可扩展为大型系统：系统可随时按照客户要求增加信息源数量及 终端数量，以扩展为大型系统；? 维护简易且实时性强：系统维护可通过网络进行，使系统维护的及时 性、便捷性得以保障。雷达作用距离在发现概率Pd>90%，恒虚警率Pf< 10-6,3级海况的条件下，作用距离:（雷达高度 20m ）?大型目标（R

10、CS > 50卅，高度20m）:雷达视距；?中目标（RCS > 10 m2,高度5m）: > 10海里。?小目标（RCS > 1 m,高度1m） : > 3海里雷达目标分辨力?方位分辨力：< 1 °?距离分辨力：< 25m雷达处理精度? 方位精度 约 0.01 °；? 距离精度 约 2m；? 航向精度 2°（速度大于 5kn 时）；?航速精度：0.5kn （速度小于10kn时），5% （速度大于10kn时）；?跟踪速度：直线速度 20kn跟踪能力跟踪目标：2000个3.2光电分系统光电分系统的主要功能是在综合终端显控系统上

11、通过选取目标实现对安 装在监控点的光电设备自动选取目标的关联。 这一功能可以让操作员实现摄像 机的远程精确操控，进行目标识别、跟踪，实现全天候、全方位对地、海、空 目标进行搜索、自动跟踪。同时，将光电记录的视频信息实时存储，以便事后 调阅分析。光电分系统由光学透雾可见光摄像机、红外热像仪集成，保证在晴天、有 星光、低照度等多种气象条件下昼夜成像。原理及组成如下图：白光摄像机红外热像仪稳定平台通信LNET I 1视频视频雷达指示模块雷达光电一体化显示界面图2.3光电子系统原理图光电功能:?白光成像及透雾功能 ?激光或红外热成像功能?雷达引导跟踪功能?视频增强（针对低照度、雾霾天气的特殊处理）图2

12、.4距雷达2海里的船舶光电观察效果图图2.5透雾效果图光电作用距离：使用环境为海边，能见度20公里，湿度80%，温度2033 C时:目标类型3 X 2 m210 X 5 m2电视探测距离5km8km电视识别距离3km4km对人认清距离（取证）500m红外探测4km6km红外设备3km4km3.3服务器数据融合与存储AIM如啊IM* *咛舍口卜示也护姓需成口林韭据囁务器4用戸权限图2.6系统信息服务器流程图：1杯前据冋故?关联各个单一传感器所搜集的数据?跟踪区域-特定区域内跟踪参数可以单独设定?同时处理多达512部传感器信息?同时跟踪超过20,000个目标?经过融合处理后，系统最终可以提供给终端

13、显示控制平台的参数，包括：目标ID或名称、位置、时间点、航向和速度、运动轨迹、目标状态、轮廓。如下图所示：3.4态势显示终端态势显示终端是用户操作使用的主界面程序， 从目标管理器接收已处理的 雷达视频数据和目标数据，以电子海图为背景进行显示。TJ-W1IIAIS H 标芒机面板爾达Id fe'图2.7态势显示终端界面1. 海图数据转换可以接收S-57/S-63/C-MAP格式的海图。为了提高整个系统的显示速度, 将海图数据转换成便于显示的格式。当获得军用制式海图数据后，调整软件功 能，对该数据进行转换。2. 海图数据管理海图数据管理包括海图数据密钥管理、数据类型管理、证书管理、图幅管理

14、和海图数据加载管理。3. 海图数据显示海图数据的显示符合相应标准，使用DirectX加速显示技术。4. 雷达回波显示从目标管理器接收到雷达回波，把雷达回波数据解析成便于显示的位图数 据，直接操作内存，然后一次性复制到显存，提高显示速度。当雷达回波转换 成位图数据显示时，采用极坐标查表法，省去浮点计算，显著提高转换速度。 回波显示的数据结构可方便显示余辉。5. 雷达目标显示目标显示符合招标要求和 IMO 雷达目标标绘相关标准，能形象地显示目 标矢量。6. AIS 目标显示AIS 目标显示符合招标要求和 IMO 雷达目标标绘相关标准， 能形象地显示 目标矢量。7. 融合目标显示显示经雷达、 AIS

15、 、光电提取目标融合后的结果。8. 警戒区管理及目标报警 可以按照规则设置警戒区，对于报警目标进行显示及报警。9. 记录回放系统在各个监控和指挥中心配置了一台专门的服务器， 专门用于对各种传 感器的数据、信息进行记录，供事后重演，查找证据，分析系统参数故障隐患 等使用。四、关键技术及解决方案4.1 基于非恒定自适应门限的目标全自动探测技术 本系统要求在确定的虚警率和探测概率下能够自动录取目标、 输出目标信 息的功能，是整个系统中最核心的问题之一。传统的目标自动录取的做法是在 一定区域设定恒定的门限进行杂波抑制， 系统判断回波是否超过门限来自动录 取目标，这种做法往往会造成探测概率下降。为了解决此问题，海兰信采用非恒定自适应门限的 TBD 算法进行目标自 动录取。将雷达覆盖域分割成若干个小模块，每个模块的门限由本模块的视频 统计来决定，提高了发现概率，尤其是在复杂海况、恶劣天气下对小目标的检 测概率有很大的提升。4.2 雷达引导其他设备联动技术招标书中要求雷达目标能够引导其他光电设备实时对目标进行跟踪， 是系 统的另一个技术难点。雷达目标数据为经纬度数据， 在显示时转化为笛卡尔坐标系投影到海图地 图上，而且为二维数据。光电等设备对目标跟踪需要知道目标的方位、俯仰、 距离参数， 其中距离用于自动变焦使用。 雷