CN208297728U - 多源信息融合的导航雷达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了多源信息融合的导航雷达系统，包括天线、收发组件和用于接收外部设备信息的外设接口模块，还包括：信号处理模块，生成雷达目标点迹信息；信息关联跟踪融合模块，连接所述信号处理模块和所述外设接口模块，用于生成系统目标航迹信息；预警处理模块，连接所述信息关联跟踪融合模块，用于进行TCPA最小会遇时间与DCPA最小会遇距离分析，并进行相应的报警处理。本实用新型的有益效果是：利用多源信息融合技术整合多部雷达与多种外部设备信息，获得更全面、准确、清晰的航行轨迹和航行环境，并且具备预碰撞报警功能，可以在船舶尚未遭受不可逆性损伤时采取有效的避碰报警，更加安全、可靠和智能。

Description

多源信息融合的导航雷达系统

技术领域

本实用新型涉及导航雷达，特别是涉及多源信息融合的导航雷达系统。

背景技术

现有的大中型船舰上都安装有两部以上的导航雷达，但目前都是每部雷达各自独立完成目标探测与跟踪，并在独立的终端进行显示。另外AIS、GPS、罗经、计程仪、CCTV系统等其他一些监控系统也都是各自工作。靠单部雷达工作的船舶导航雷达，因为安装位置关系，雷达天线往往会收到船舰桅杆、烟囱等物体遮挡，存在一定范围的盲区，无法准确探测和跟踪盲区范围内的目标，影响船舰航行安全；多部雷达或多种监控设备独立工作，效率低，且大大增加操作者的使用难度和态势判断难度；现有的具备AIS接入或目标关联功能的船舶导航雷达，直接在电子海图上叠加显示AIS和雷达两种信息源的航迹，目标数据很多且杂乱无章，界面不友好，且使得船舶操作人员在目标信息识别上有一定的困难。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供的多源信息融合的导航雷达系统，利用多源信息融合技术整合多部雷达与多种外部设备信息，获得更全面、准确、清晰的统一全局系统航行轨迹和航行环境，并且具备预碰撞报警功能，可以在船舶尚未遭受不可逆性损伤时采取有效的避碰报警，更加安全、可靠和智能。

多源信息融合的导航雷达系统，包括天线、收发组件和用于接收外部设备信息的外设接口模块，还包括：

信号处理模块，连接收发组件，用于处理回波信号并生成雷达目标点迹信息；

信息关联跟踪融合模块，连接所述信号处理模块和所述外设接口模块，用于对所述外部设备信息和所述雷达目标点迹信息进行联合跟踪、融合与关联从而获取系统目标航迹信息；

预警处理模块，连接所述信息关联跟踪融合模块，用于利用所述外部设备信息和所述系统目标航迹信息进行TCPA最小会遇时间与DCPA最小会遇距离分析，并根据TCPA和DCPA分析结果进行相应的报警处理。

进一步的：所述信息关联跟踪融合模块包括点迹融合模块、AIS航迹关联模块、确认航迹关联模块、试验航迹关联模块和航迹起始模块，所述点迹融合模块连接所述AIS航迹关联模块，所述AIS航迹关联模块连接所述确认航迹关联模块，所述确认航迹关联模块连接所述试验航迹关联模块，所述试验航迹关联模块连接所述航迹起始模块。

进一步的：所述信号处理模块包括核心处理模块和外设接口控制模块，所述核心处理模块连接所述外设接口控制模块，所述外设接口控制模块将所述回波信号转换成视频和数字信号，所述核心处理模块利用所述视频和数字信号生成所述雷达目标点迹信息。

进一步的：还包括显控模块，连接所述信息关联跟踪融合模块、所述预警处理模块、所述信号处理模块和所述外设接口模块，用于控制信息处理、显示信息和控制信息输入。

进一步的方案中，所述天线、所述收发组件和所述信号处理模块设于雷达前端内；所述信息关联跟踪融合模块、所述预警处理模块和所述外设接口模块设于所述雷达终端内。所述雷达终端连接至少一个所述雷达前端

进一步的：包括雷达前端和连接所述雷达前端的雷达终端，所述天线、所述收发组件和所述信号处理模块设于所述雷达前端内；所述信息关联跟踪融合模块、所述预警处理模块、所述外设接口模块和所述显控模块设于所述雷达终端内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：利用多源信息融合技术整合多部雷达与多种外部设备信息，获得更全面、准确、清晰的统一全局系统航行轨迹和航行环境，并且具备预碰撞报警功能，可以在船舶尚未遭受不可逆性损伤时采取有效的避碰报警，更加安全、可靠和智能。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的多源信息融合的导航雷达系统结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的配置有雷达前端01和02的多源信息融合的导航雷达系统。

图中编号：1、天线，2、收发组件，3、外设接口模块，4、信号处理模块，41、核心处理模块，42、外设接口控制模，5、信息关联跟踪融合模块，51、点迹融合模块，52、航迹关联模块，53、试验航迹关联模块，6、预警处理模块，7、显控模块，8、雷达终端，01和02、雷达前端。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和2所示，多源信息融合的导航雷达系统，包括天线1、收发组件2和用于接收外部设备信息的外设接口模块3，还包括：

信号处理模块4，连接收发组件2，用于接收和处理回波信号并生成雷达目标点迹信息；

信息关联跟踪融合模块5，连接信号处理模块4和外设接口模块3，用于对外部设备信息和雷达目标点迹信息进行联合跟踪、融合与关联从而获取系统目标航迹信息；

预警处理模块6，连接信息关联跟踪融合模块5，用于利用外部设备信息和系统目标航迹信息进行TCPA最小会遇时间与DCPA最小会遇距离分析，并根据TCPA和DCPA分析结果进行相应的报警处理。

进一步的：信息关联跟踪融合模块5包括点迹融合模块51、AIS航迹关联模块52、确认航迹关联模块53、试验航迹关联模块54和航迹起始模块55，所述点迹融合模块51连接所述AIS航迹关联模块52，所述AIS航迹关联模块52连接所述确认航迹关联模块53，所述确认航迹关联模块53连接所述试验航迹关联模块54，所述试验航迹关联模块54连接所述航迹起始模块55。

进一步的：信号处理模块4包括核心处理模块41和外设接口控制模块42，核心处理模块41连接外设接口控制模块42，外设接口控制模块42将回波信号转换成视频和数字信号，核心处理模块41利用视频和数字信号生成雷达目标点迹信息。

进一步的：还包括显控模块7，连接信息关联跟踪融合模块5、预警处理模块6、信号处理模块4和外设接口模块3，用于控制信息处理、显示信息和外部信息输入。

进一步的：包括雷达前端和连接雷达前端的雷达终端8，天线1、收发组件2和信号处理模块4设于雷达前端内；信息关联跟踪融合模块5、预警处理模块6和外设接口模块3设于雷达终端8内。进一步的方案中，显控模块7设于雷达终端8内。

且，可根据需要配置多个雷达前端，本实用新型实施例中配置有两台雷达前端01和02。

本实用新型实施例原理：外设接口模块3可以是各类串口，接入外部设备；外部设备包括GPS、AIS、罗经、计程仪、情报中心等。雷达前端01与雷达前端02相互独立工作，雷达终端8与雷达前端(01和02)、外部设备间可通过串口进行通信。雷达前端01和雷达前端02的收发组件2产生射频脉冲，通过天线1向空间辐射，射频脉冲遇到目标后部分能量被反射回来，再经天线1由收发组件2接收传输至信号处理模块4。信号处理模块4主要完成回波信号的处理，核心处理模块41包括核心处理芯片FPGA，外设接口控制模块42包括AD等外设控制芯片部分。外设接口控制模块42经过预选、放大、变频、滤波、解调和AD采样，使目标发射回的微弱射频回波信号变成足够幅度的视频信号和数字信号，核心处理模块41通过杂波抑制、视频累积、恒虚警检测、点迹凝聚生成雷达目标点迹信息，并发送给雷达终端8。其中杂波抑制包括同频抑制、雨雪抑制、海浪抑制，参数可通过雷达终端的显控模块进行调节。来自不同雷达前端(01、02)的目标点迹信息以雷达id号区分，信息内容包括id号、时间、距离、方位、幅度等。

雷达终端8可运行在ARM平台上，通过外设接口模块3实时接收来自雷达前端01、雷达前端02的雷达目标点迹信息及AIS、GPS、罗经、计程仪、情报中心的外部设备信息，然后发送到信息关联跟踪融合模块5进行处理。

信息关联跟踪融合模块5对AIS和雷达目标点迹信息进行联合跟踪与信息融合，将生成唯一的系统目标航迹信息并在显控模块7实时显示，航迹级别从高到低分为AIS航迹、雷达确认航迹、雷达试验航迹和雷达终止航迹。以雷达扫描一圈的时间为处理周期，联合跟踪与信息融合过程包括多雷达点迹融合、坐标转换、时间对齐、AIS航迹关联与更新、雷达确认航迹关联与更新、雷达试验航迹关联与更新、航迹起始和航迹管理。点迹融合模块51进行多雷达点迹融合、坐标转换、时间对齐操作，AIS航迹关联模块52和确认航迹关联模块53分别进行AIS航迹信息和雷达确认航迹的关联、更新与存储以及删除航迹等操作，试验航迹关联模块54进行雷达试验航迹关联、更新与存储，航迹起始模块55进行航迹起始等操作。通过多源信息融合处理技术能获取更全面、准确、清晰的航行轨迹和航行环境。

预警处理模块6利用GPS、罗经、计程仪信息合成本船状态信息，包括船位、船速和航向，与系统目标航迹信息进行DCPA与TCPA分析，将计算得到的DCPA与TCPA值与设定的报警门限比较，超过门限的航迹通过显控模块7进行高亮显示，并通过弹窗和音效发出预碰撞报警；雷达终端8的显控模块7可进行状态显示、情报显示、海图加载、自动捕获区设置、参数设定、前端控制等功能。雷达终端8可接入键盘和鼠标，以鼠标进行操作控制，以键盘进行输入。

从而，利用多源信息融合技术整合多部雷达与多种外部设备信息，获得更全面、准确、清晰的航行轨迹和航行环境，并且具备预碰撞报警功能，可以在船舶尚未遭受不可逆性损伤时采取有效的避碰报警，更加安全、可靠和智能。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.多源信息融合的导航雷达系统，包括天线、收发组件和用于接收外部设备信息的外设接口模块，其特征在于，还包括：

信号处理模块，连接收发组件，用于处理回波信号并生成雷达目标点迹信息；

信息关联跟踪融合模块，连接所述信号处理模块和所述外设接口模块，用于对所述外部设备信息和所述雷达目标点迹信息进行联合跟踪、融合与关联从而获取系统目标航迹信息；

预警处理模块，连接所述信息关联跟踪融合模块，用于利用所述外部设备信息和所述系统目标航迹信息进行TCPA最小会遇时间与DCPA最小会遇距离分析，并根据TCPA和DCPA分析结果进行相应的报警处理。

2.根据权利要求1所述的多源信息融合的导航雷达系统，其特征在于：所述信息关联跟踪融合模块包括点迹融合模块、AIS航迹关联模块、确认航迹关联模块、试验航迹关联模块和航迹起始模块，所述点迹融合模块连接所述AIS航迹关联模块，所述AIS航迹关联模块连接所述确认航迹关联模块，所述确认航迹关联模块连接所述试验航迹关联模块，所述试验航迹关联模块连接所述航迹起始模块。

3.根据权利要求1所述的多源信息融合的导航雷达系统，其特征在于：所述信号处理模块包括核心处理模块和外设接口控制模块，所述核心处理模块连接所述外设接口控制模块，所述外设接口控制模块将所述回波信号转换成视频和数字信号，所述核心处理模块利用所述视频和数字信号生成所述雷达目标点迹信息。

4.根据权利要求1中所述的多源信息融合的导航雷达系统，其特征在于：还包括显控模块，连接所述信息关联跟踪融合模块、所述预警处理模块、所述信号处理模块和所述外设接口模块，用于控制信息处理、显示信息和控制信息输入。

5.根据权利要求1—3中任意一种所述的多源信息融合的导航雷达系统，其特征在于：包括雷达前端和连接所述雷达前端的雷达终端，所述天线、所述收发组件和所述信号处理模块设于所述雷达前端内；所述信息关联跟踪融合模块、所述预警处理模块和所述外设接口模块设于所述雷达终端内。

6.根据权利要求4所述的多源信息融合的导航雷达系统，其特征在于：包括雷达前端和连接所述雷达前端的雷达终端，所述天线、所述收发组件和所述信号处理模块设于所述雷达前端内；所述信息关联跟踪融合模块、所述预警处理模块、所述外设接口模块和所述显控模块设于所述雷达终端内。