CN103597372A - 利用海上设施上安装的商用雷达的三维雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是为克服VTS（船舶交通管理系统）从运营上受限制的问题，提供一种利用具有比现有港口船舶管理系统更加先进的对低空飞行器的监视功能，以及为保护港口的主要设施，支持海上/空中监视功能的通用且价廉的船舶雷达组合的三维雷达装置。

Description

利用海上设施上安装的商用雷达的三维雷达装置

技术领域

本发明涉及利用船舶雷达进行港口和空中监视的三维雷达装置。

背景技术

为制定和调整特殊海域内的进出港船舶速度、航线、移动方向、定位等总体交通计划并进行所需控制而运用的VTS（Vessel Traffic Service，船舶交通管理系统）是使用港口雷达对港口内的船舶进行确认和跟踪。

VTS（200）如图1所示，为控制在雷达无法探测地区航行的船舶和确认船名，利用CCTV（301）和VHF（201）通信等管理航行中的船舶（400）的安全，但至今没有出现可以获得在港口领空航行的飞机信息的装备。

另外，因接近港口的飞机雷达余像，导致系统发生错误，无法适时管理港口而给民用船舶造成损害，但是若想同时实施航空管制，则必须安装价格高昂的航空雷达。

而且根据韩国国内外相关技术现状，韩国国内目前运营的空中监视系统是以海岸和航空管制、监视中长距离领空为主建设，适合有人驾驶飞机和导弹防御，但没有开发出可以监视近、短距离领空的小型无人驾驶飞行器的系统。

如雷达图像信号处理技术和数据处理技术等基础技术以韩国国内主要国防工业为中心发展迅猛，但比发达国家相比尚处于初级水平，而且韩国国内拥有的大部分雷达技术被分类为军事安全技术，至今尚未实现民用产业化。

另外，管制领空的雷达主要用于军事，所需数据精密，管制范围也广可达几百公里，因此在窄带的需要领空管制的地区无法使用，价格也高达几十亿韩圆至几百亿韩圆。

在国内外相关技术情况中，韩国国外的现状主要有NORCON、ATRAS公司制作港口管制雷达，目前在韩国国内的VTS场所上已安装运用，但只能用于海上船舶管制。

如图2所示的美军运用的洛克西德-马丁公司的AN/TRS-77（500）为移动式远程空中监视系统，使用L-Band，对半径460Km、最高达30Km的上空进行监视。目前有韩国等全球二十多个国家使用该装备，其价格也高达150亿韩圆。

另外，如图3所示的法国EADS公司开发的移动式监视系统TRML-3D雷达系统600具有高度探测能力。

海外先进企业（主要美国、法国、日本等）已开发出用途多种的空中监视雷达系统，作为军用装备使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，为克服如上所述的VTS从运营上受限制的问题，提供一种利用具有比现有港口船舶管理系统更加先进的对低空飞行器的监视功能，以及为保护港口的主要设施支持海上/空中监视功能的通用且价廉的船舶雷达组合的三维雷达装置。为实现所述目的，本发明所采用的技术方案是，提供一种利用商用雷达的三维雷达装置，包括：方位探测装置，由至少具备两个以上的为探测海上目标物方位而发射电波的方位探测雷达以相互不同方位测定角度和垂直相间隔配置的方位探测雷达模组，以及支承所述方位探测雷达旋转的定位用旋转模组组成；

测高装置，由为探测所述目标物的高度而发射电波且垂直配置的测高雷达，以及支持所述测高雷达旋转的测高用旋转模组组成；

控制装置，控制所述方位探测装置和测高装置；

所述控制装置是所述方位探测装置探测到目标物的方位之后，通过测高旋转模组，使所述测高雷达位于所述目标物的方位，测定所述目标物的高度。

另外，为实现所述目的，本发明还可以提供一种利用商用雷达的三维雷达装置，包括：方位探测装置，由为控制空中和海上目标物的方位而发射电波的方位探测雷达、调节所述方位探测雷达水平角的倾斜装置、使所述方位探测雷达和倾斜装置旋转的水平旋转模组组成；

测高装置，由为探测所述目标物的高度发射电波且垂直配置的测高雷达和支承所述测定雷达旋转的测高用旋转模组组成；

控制装置，控制所述方位探测装置和测高装置；

所述控制装置是所述方位探测装置探测到目标物的方位后，通过测高用旋转模组，使所述测高雷达位于所述目标物的方位测定所述目标物高度。

在此，所述方位探测雷达和测高雷达的传播幅度达到15°以上至30°以下，尤其与22°的商用船舶用雷达规格相同。

另外，根据本发明，将所述方位探测装置40、40’和测高装置70安装在海上设施上，还具备与其它海上设施相互交流空中和海上目标物信息的通信装置而共享空中和海上目标物的信息。

本发明的有益效果是，可以实现主要港口和海岸的紧急应对管理和港口安全体系。

另外，建设主要地区的空中监视网并实施联动，可建立综合空中监视体系。

另外，利用价廉的商用雷达实现系统而维护成本低。

另外，可以与相关产业合作实现合作效应。

附图说明

图1是传统VTS系统的示意图；

图2是洛克西德-马丁公司的AN/TRS-77；

图3是法国EADS公司的TRML-3D；

图4是利用本发明的商用雷达的三维雷达装置的使用例示图；

图5是利用本发明的商用雷达的三维雷达装置的结构图；

图6是本发明实施例的定位探测装置的结构图；

图7是本发明实施例的测高装置的结构图；

图8是本发明其它实施例的方位探测装置的结构图；

图9是表示图8的方位探测雷达倾斜角的图示。

符号说明

10：方位探测雷达；    11：天线;

12：旋转部;           20：方位探测雷达模组;

30：定位用旋转模组;   40，40’：方位探测装置;

50：测高雷达;         60：测高用旋转模组;

70：测高装置;         80：倾斜装置;

90：控制装置。

具体实施方式

本发明实施例的利用商用雷达的三维雷达装置特征是，该组成包括：方位探测装置40，由至少具备两个以上的为探测海上目标物方位而发射电波的方位探测雷达10以相互不同定位测定角度和垂直相间隔配置的定位探测雷达模组20，以及支承所述方位探测雷达10旋转的定位用旋转模组30组成；

测高装置70，由为探测所述目标物的高度而发射电波且垂直配置的测高雷达50，以及支持所述测高雷达50旋转的测高用旋转模组60组成；

控制装置90，控制所述方位探测装置40和测高装置70；

所述控制装置90是所述方位探测装置40探测到目标物的方位之后，通过测高旋转模组60，使所述测高雷达50位于所述目标物的方位，测定所述目标物的高度。

另外，本发明另一个实施例的利用商用雷达的三维雷达装置的特征是，该组成包括：方位探测装置40’，由为控制空中和海上目标物的方位而发射电波的方位探测雷达10、调节所述方位探测雷达10水平角的倾斜装置80、使所述方位探测雷达10和倾斜装置80旋转的水平旋转模组87组成；测高装置70，由为探测所述目标物的高度发射电波且垂直配置的测高雷达50和支承所述测定雷达50旋转的测高用旋转模组60组成；

控制装置90，控制所述方位探测装置40’和测高装置70；

所述控制装置90是所述方位探测装置40’探测到目标物的方位后，通过测高用旋转模组60，使所述测高雷达50位于所述目标物的方位测定所述目标物高度。

下面结合附图详述本发明的优选实施例。

本发明包括方位探测装置、测高装置、控制装置以及通信装置。上述组成中的方位探测装置分为两个类型。

其一是如图6所示，由至少具备两个以上方位探测雷达10，以相互不同的角度和垂直相间隔配置的方位探测雷达模组20，以及支承所述方位探测雷达10旋转的定位用旋转模组30组成的方位探测装置40。

另一个是如图7所示，由方位探测雷达10、调节所述方位探测雷达10水平角的倾斜装置80、所述方位探测雷达10以及使所述倾斜装置80旋转的水平旋转模组87组成的方位探测装置40’。

前一个方位探测装置40具备三个方位探测雷达10，如图6所示，由以相互不同方位测定角度和垂直相间隔设置的一个方位探测模组20和支承所述方位探测雷达10旋转的定位用旋转模组30组成，方位探测雷达模组20的多个方位探测雷达10是各个相同地组成，定位用旋转模组30包括支承各个方位探测雷达10的托架31、32、33，以及固定所述托架31、32、33并与电动机（无图示）连接使多个方位探测雷达10同时旋转的旋转轴35。就是说，前一个方位探测装置40是安装在下部侧的方位探测雷达10从水平线上垂直倾斜24°设置，安装在上部侧的方位探测雷达10是从垂直线上倾斜4°设置，在下部侧如上所述的倾斜设置的方位探测雷达10适合探测船舶和地效船的方位，中间和上部侧的如图6所示倾斜设置的方位探测装置40是一次旋转如图6所示的角度范围进行探测，探测速度比后述的方位探测装置40’快。

后一个方位探测装置40’是如图8所示，设置一个方位探测雷达10，具备倾斜装置80而使该方位探测雷达10的水平角度变化，包括使方位探测雷达10和倾斜装置80同时旋转的水平旋转模组87。倾斜装置80包括形成收容部83的本体84、支承方位探测雷达10被固定住的支架82、为所述支架82水平角的变化把支架82与本体84连接的连接轴82和调节支架82角度的倾斜模组（无图示）。所述倾斜装置80是调节角度的普通装置。水平旋转模组87是使倾斜装置80和装配在倾斜装置80上的方位探测雷达10同时旋转。因此方位探测雷达10通过倾斜装置80以图9的A、B、C角度中选择的某一角度变化。水平旋转模组87是方位探测模组10以从A、B、C角度中选择的某一角度变化的状态下，使方位探测雷达10旋转，或者在角度变化的过程中也让方位探测雷达10旋转。所述结构的方位探测装置40’是方位探测速度虽然比前一个方位探测装置40慢，但只探测位于特定角度的目标物的方位时其效率比前一个方位探测装置40高。

测高装置70是由为探测目标物的高度而发射电波且垂直配置的测高探测雷达50、支承所述测高雷达50旋转的测高用旋转模组60组成，对飞机等目标物的高度进行探测。

另一方面，方位探测装置40、40’的方位探测雷达10和测高装置70的测高雷达50是检测空中和海上时，不是使用如图2和图3的高价（约150-500亿韩圆）空中监视系统，而是使用比较廉价（约2-3千万韩圆）的传播幅度达22°的船舶上安装的普通船舶使用雷达。因此，本发明是利用船舶用雷达如图6所示进行设置，可以以低廉费用检测空中和海上地区目标物而建立主要地区的空中监视网并通过联动建立起综合空中监视体系，其维护成本也低。另外，所述方位探测雷达10包括天线11和使天线11旋转的旋转部12，而本发明中的方位探测雷达10是固定住天线11不被旋转部12旋转，测高雷达50是使天线51被旋转部52旋转。

控制装置90是以控制所述方位探测装置40、40’和测高装置70的方式组成，所述方位探测装置40探测到目标物的方位以后通过测高旋转模组60使所述测高雷达50位于所述目标物的方位，测定所述目标物的高度，其组成如图5所示。

就是说，控制装置90是方位探测雷达10被定位用旋转模组30旋转同时探测到目标物的方位后，由方位雷达控制部91把探测的方位数据传送到雷达处理服务器94，传送的方位数据是被监视运营室95应用同时传送到雷达本地控制器93。然后测高旋转模组60通过雷达本地控制器93使测高雷达50向目标物的方位旋转，则测高雷达50的天线51被旋转部52旋转而探测目标物的高度。

另一方面，本发明是把所述方位探测装置40、40’和测高装置70安装在海上设施上，再具备与其它海上设施相互交流空中和海上目标物信息的通信装置，以共享空中和海上目标物的信息为宜，但这也是为了通过建立所述主要地区的空中监视网和联动建立综合空中监视体系，而所述海上设施是指海军或海警的船舶乃至需要港口安全和保安的炼油设施、VTS中心等主要设施，所述通信装置可以利用VHF通信方式。

如上所述，本发明是变更商用船舶雷达的安装角度，用于测高和探测方位，可以以比高价空中监视系统更低的费用进行空中监视。

以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。本发明的保护范围应根据下述的权利要求范围进行解释，而且在其同等范围内的所有技术方案应都属于本发明的权利要求范围。

Claims (4)

1.一种利用海上设施上安装的商用雷达的三维雷达装置，其特征在于，

包括：

方位探测装置（40），由至少具备两个以上的为探测海上目标物方位而发射电波的方位探测雷达（10）以相互不同方位测定角度和垂直相间隔配置的方位探测雷达模组（20），以及支承所述方位探测雷达（10）旋转的定位用旋转模组（30）组成；

测高装置（70），由为探测所述目标物的高度而发射电波且垂直配置的测高雷达（50），以及支持所述测高雷达（50）旋转的测高用旋转模组（60）组成；

控制装置（90），控制所述方位探测装置（40）和测高装置（70）；

所述控制装置（90）是所述方位探测装置（40）探测到目标物的方位之后，通过测高旋转模组（60），使所述测高雷达（50）位于所述目标物的方位，测定所述目标物的高度。

2.一种利用海上设施上安装的商用雷达的三维雷达装置，其特征在于，包括：

方位探测装置（40’），由为控制空中和海上目标物的方位而发射电波的方位探测雷达（10）、调节所述方位探测雷达（10）水平角的倾斜装置（80）、使所述方位探测雷达（10）和倾斜装置（80）旋转的水平旋转模组（87）组成；

测高装置（70），由为探测所述目标物的高度发射电波且垂直配置的测高雷达（50）和支承所述测定雷达（50）旋转的测高用旋转模组（60）组成；

控制装置（90），控制所述方位探测装置（40’）和测高装置（70）；

所述控制装置（90）是所述方位探测装置（40’）探测到目标物的方位后，通过测高用旋转模组（60），使所述测高雷达（50）位于所述目标物的方位测定所述目标物高度。

3.根据权利要求1所述的利用海上设施上安装的商用雷达的三维雷达装置，其特征在于，将所述方位探测装置（40）和测高装置（70）安装在海上设施上，还具备与其它海上设施相互交流空中和海上目标物信息的通信装置而共享空中和海上目标物的信息。

4.根据权利要求2所述的利用海上设施上安装的商用雷达的三维雷达装置，其特征在于，将所述方位探测装置（40’）和测高装置（70）安装在海上设施上，还具备与其它海上设施相互交流空中和海上目标物信息的通信装置而共享空中和海上目标物的信息。

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