CN205450263U - 一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，系统包括航空管制雷达网络、若干用户终端、海域监视系统中央处理器和上位机，所述雷达节点包括依次连接的天线、收发组件、上下变频器、中频收发激励器和空中目标处理器，还包括数据摄取器和海面目标处理器。航空管制雷达收到雷达信号后，数据摄取器处理来自中频收发激励器的数据，把雷达信号转换为海面目标处理器可识别的格式；海面目标处理器检测到目标点，把航空管制雷达的数据发送到海域监视系统中央处理器，通过整合数据生成轨迹点，并建立目标跟踪轨迹图；再根据用户终端的需求，把目标跟踪轨迹图发送到用户终端。本实用新型能够以相对低的成本实现对复杂的海域环境的监视。

Description

一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统

技术领域

本实用新型涉及雷达监控领域，具体涉及一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统。

背景技术

陆基的船用雷达系统由各种先进海域监视系统所构成，这些雷达系统都是工作在S或X波段上，并且大多数属于机械旋转的非相参雷达，正是非相参性使得它们不能做多普勒效应的处理，从而导致它们更容易受到海面和地面杂波的影响。这些雷达的发射功率基本上小于1千瓦，只能探测和跟踪到体积较大的船只或物体。与大功率全相参的雷达相比，这些低功率非相参的雷达有着很大的价格优势，因此它们能够很广泛应用在船舶，海岸线和油井上。传统的船用雷达并不适用于港口安检与基础设施保护，而这些地方恰恰需要监测到小的物体和往来船只情况。大功率全相参的雷达可以满足这种需求，但在设备购置，维护和技术支持需要大量的投资。另一方面，全相参雷达利用多普勒效应处理反射回来的信号，这样能够消除杂波干扰，从而大大提高雷达的探测性能。但是这样的雷达非常昂贵，需要投入大量基建投资，如塔台和相关的配套设施。

航空管制雷达用于持续探测和跟踪各种航空目标以达到管制空中交通的目的。在许多有海岸线的国家，机场主要建于与主要城市毗邻的海岸线上。空中管制雷达系统也相应地建在海岸线边上去覆盖机场的领空。这些全相参雷达工作在S波段，功率可高达10KW。航空管制雷达可以同时接收地面目标和空中目标的反射波，但由于地面目标不是空中管制系统所关注而被当作杂波消除了。然而，其他机构，例如港口管理局、海警部门以及志在监控潜在威胁公共基础设施的国家安全机构等，对于这些地面目标却是非常关注的。这些地面目标可用于探测潜在威胁活动，包括海面状况，非法移民，贩运毒品，非法捕鱼，走私和海盗。想要在复杂的海域环境中探测到很小的船只，海域监视系统需要配置中等或大功率全相参雷达。

综上所述，如何以相对低的成本实现对复杂的海域环境的监视，是亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，利用本系统可以相对低的成本实现对复杂的海域环境的监视。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，包括若干个雷达节点，每个雷达节点包括受一上位机控制且依次连接的天线、收发组件、上下变频器和中频收发激励器，其特征在于：所述中频收发激励器的输出端连接有数据摄取器，所述数据摄取器的输出端连接有海面目标处理器。

进一步，若干雷达节点依次连接，形成航空管制雷达网络，航空管制雷达网络通过因特网与一海域监视系统中央处理器相连。

进一步，一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，还包括若干用户终端，所述用户终端通过因特网与海域监视系统中央处理器相连。

进一步，一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，还包括一海洋目标显示模块，所述海洋目标显示模块与海面目标处理器相连。

进一步，所述中频收发激励器的输出端还依次连接有空中目标处理器和空中目标显示模块。

本实用新型的有益效果是：一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，通过海域监视系统中央处理器控制特定雷达节点进行雷达信号接收，经过数据摄取和数据整合，建立目标跟踪轨迹图，能够以相对低的成本实现对复杂的海域环境的监视。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的各个雷达节点转换为海域监视系统的结构图；

图2为本实用新型的网络式海域监视系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

参照附图1和附图2，本实用新型提出一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，包括若干个雷达节点，每个雷达节点包括受一上位机控制且依次连接的天线11、收发组件12、上下变频器13和中频收发激励器14，其特征在于：所述中频收发激励器14的输出端连接有数据摄取器16，所述数据摄取器16的输出端连接有海面目标处理器17；若干雷达节点依次连接，形成航空管制雷达网络1，航空管制雷达网络1通过因特网与一海域监视系统中央处理器3相连；网络式海域监视系统，还包括若干用户终端2，所述用户终端2通过因特网与海域监视系统中央处理器3相连；还包括一海洋目标显示模块4，所述海洋目标显示模块4（适用NMEA协议）与海面目标处理器17相连。所述中频收发激励器14的输出端还依次连接有空中目标处理器15和空中目标显示模块5（适用ASTERIX协议）。安装在海岸线上的航空管制雷达包含一个按一定方向机械转动的天线11，扫描速率可高达5秒钟一转，该天线11可以发射和接收低波束和高波束信号：低波束是用于覆盖地表到中海拔高度空间，高波束是用于覆盖中高海拔高度的空间。对于海岸线上的航空管制雷达，低波束可同时探测到地面目标和空中目标。天线11会向所关注的监控区域发射一连串电磁脉冲，在这监控区域里的物体会将电磁脉冲反射给天线11。有些物体反射回来的雷达信号是需要得到关注的，则被称为“目标”，而其他剩下的物体反射回来的雷达信号被称为“杂波”，也就是雷达系统里的噪音。地表目标被认为是现存空中管制雷达系统里的噪音，因此在本系统信号处理过程中被除去。通常，从天线11收集到的雷达数据通过数据链上的一个带通滤波器进行预处理，去掉在雷达数据外部无关信号或噪音，然后把雷达数据解调到中频雷达数据，再进行雷达数据的模数转换。此时，雷达数据被解调到基带数据（IQ数据），并对基带数据（IQ数据）进行低通滤波和采样。这种数据会被发送到空中目标处理器15进行进一步的处理，用于检测和跟踪空中目标。

一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，其工作原理为：各个雷达节点依次通过天线11、收发组件12、上下变频器13和中频收发激励器14接收雷达信号；数据摄取器16接收并处理来自中频收发激励器14的数据；数据摄取器16把接收到的雷达信号转换为海面目标处理器17可识别的格式；海面目标处理器17接收并处理来自数据摄取器16的数据，检测到目标点；所有单个雷达节点的数据发送到海域监视系统中央处理器3；海域监视系统中央处理器3整合航空管制雷达网络1中所有雷达节点的数据，根据目标点生成轨迹点，并建立目标跟踪轨迹图；海域监视系统中央处理器3根据用户终端2的需求，把目标跟踪轨迹图发送到用户终端2。

雷达通过天线11接收回来的信号会经过收发组件12，上下变频器13和中频收发激励器14，中频收发激励器14的输出信号是基带信号，也叫IQ数据。IQ数据会被发送到空中目标处理器15用于空中目标探测。本系统在中频收发激励器14的输出端增加一个数据摄取器16用于接收IQ数据。这额外的数据摄取器16仅用于接收IQ数据，而不会干扰雷达正常操作或用于空中监视系统中传输到空中目标处理器15的IQ数据。通过额外的数据摄取器16接收到数据会发送到用于探测表面小目标的海面目标处理器17。输入到海面目标处理器17的目标数据包括低波束和高波束的数据，并带有相应脉冲、脉冲重复频率、关于真北天线方向以及低波束向高波束转换的头信息。数据摄取器16接收并处理来自中频收发激励器14的数据，并把接收到的雷达信号转换为海面目标处理器17可识别的格式。数据摄取器16的数据处理过程包括鉴别纠正数据丢失或数据错误。数据摄取器16的任务是用于鉴别和纠正由网络传输拥挤或其他原因所引起数据丢失或数据错误，通过这样来防止海面目标处理器17的处理中断错误。海面目标处理器17会利用先进的信号处理技术对数据流进行杂波和外部干扰消除处理，从而检测到表面目标点，并根据这些表面目标点生成轨迹点，然后再建立成目标跟踪轨迹图。海面目标处理器17所生成的跟踪轨迹图会以如美国海洋电子协会（NMEA）定义数据格式通过安全的网络发送给多用户。我国海岸线都是被很多雷达所覆盖，通过沿海岸线空中管制雷达系统装配上海面目标处理器17，可以形成一个全面综合的海域监视系统。单个雷达节点的目标跟踪轨迹被发送至海域监视系统中央处理器3进行数据融合，最后的结果会以特定的数据格式传递给不同的用户终端2，包括港口管理局、海警部门和国家安全机构等等。基于航空管制雷达的网络式海域监视系统系统根据用户终端2和操作要求，通过上位机发送系统指挥和控制指令去协调每个雷达节点工作状态。整个监视图是所有节点的拼接图。

以上是对实用新型的较佳实施进行了具体说明，但实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，包括若干个雷达节点，每个雷达节点包括受一上位机控制且依次连接的天线（11）、收发组件（12）、上下变频器（13）和中频收发激励器（14），其特征在于：所述中频收发激励器（14）的输出端连接有数据摄取器（16），所述数据摄取器（16）的输出端连接有海面目标处理器（17）。

2.根据权利要求1所述的一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，其特征在于：若干雷达节点依次连接，形成航空管制雷达网络（1），航空管制雷达网络（1）通过因特网与一海域监视系统中央处理器（3）相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，其特征在于：还包括若干用户终端（2），所述用户终端（2）通过因特网与海域监视系统中央处理器（3）相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，其特征在于：还包括一海洋目标显示模块（4），所述海洋目标显示模块（4）与海面目标处理器（17）相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于航空管制雷达的网络式海域监视系统，其特征在于：所述中频收发激励器（14）的输出端还依次连接有空中目标处理器（15）和空中目标显示模块（5）。