智能雷達(dá)光電探測監(jiān)視系統(tǒng)單點(diǎn)基本方案

1、智能雷達(dá)光電探測監(jiān)視系統(tǒng)單點(diǎn)基本方案一、系統(tǒng)概述根據(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(biāo)；主動雷達(dá)光電探測和識別；多目標(biāo)闖入和離去自動報警智能職守；系統(tǒng)接入指揮中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理；目標(biāo)海圖顯示管理；系統(tǒng)能夠自動發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)、跟蹤鎖定侵入目標(biāo)、根據(jù)設(shè)定條件進(jìn)行驅(qū)散、同時自動生成事件報告記錄，可以實(shí)現(xiàn)事故發(fā)生后的事件追溯，協(xié)助事故調(diào)查。1 .項(xiàng)目建設(shè)主要目的?為監(jiān)控區(qū)域安全提供綜合性的早期預(yù)警信息；?通過綜合化監(jiān)測提高處置和應(yīng)對緊急突發(fā)事件的指揮能力。2 .基本需求分析：需配置全自動、全量程具備遠(yuǎn)距離小目標(biāo)智能雷達(dá)探測監(jiān)視和光電識別系統(tǒng)，系統(tǒng)具備多目標(biāo)自動持續(xù)穩(wěn)定跟蹤、多種智能報警

2、功能、支持雷達(dá)視頻實(shí)時存儲、支持留查取證的雷達(dá)視頻聯(lián)動回放功能等；同時后期系統(tǒng)需具備根據(jù)用戶需求的功能完善二次開發(fā)能力。同時支持后續(xù)相關(guān)功能、擴(kuò)點(diǎn)組網(wǎng)應(yīng)用需求。根據(jù)需求和建設(shè)主要目的，選型國際同類技術(shù)先進(jìn)水平，擁有相關(guān)技術(shù)自主知識產(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(dá)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，熟悉國內(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(diǎn)等。同時，該系統(tǒng)近期成功中標(biāo)國內(nèi)近年來相關(guān)領(lǐng)域多套（20套）雷達(dá)光電

3、組網(wǎng)項(xiàng)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(xiàng)目建成后的主要特點(diǎn)?全天候、全覆蓋、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能力，確保對探測范圍內(nèi)雷達(dá)信息源、光電、AIS、GPS等設(shè)備信號源進(jìn)行有機(jī)的融合和整合。?系統(tǒng)具備了預(yù)警、報警、實(shí)時錄取回放的綜合功能。任何目標(biāo)物進(jìn)入雷達(dá)視距時，系統(tǒng)即開始進(jìn)行監(jiān)測。目標(biāo)物觸碰警報規(guī)則后，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(biāo)，以便驅(qū)離。整個過程系統(tǒng)實(shí)時記錄、方便隨時調(diào)用回放。?系統(tǒng)技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。該系統(tǒng)中創(chuàng)新地采用了國際先進(jìn)的“先跟蹤后探測”算法技術(shù)對目標(biāo)進(jìn)行探測和跟蹤，保證了在嚴(yán)苛條件下滿足對目標(biāo)地探測與

4、持續(xù)跟蹤能力。?該系統(tǒng)采用先進(jìn)的設(shè)計思想，開放靈活的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠根據(jù)需求進(jìn)行不同的組合和配置，系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)。?維護(hù)便捷，由于采用網(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(yuǎn)程支援維修維護(hù)系統(tǒng)，從而提高維護(hù)效率，減少維護(hù)成本。?可靠性高，充分適應(yīng)不同的海洋環(huán)境。二、系統(tǒng)設(shè)備清單序號1材料名稱X波段雷達(dá)，IP65（含安裝支架）:規(guī)格型號|數(shù)量iHLD800/900;8ft,25kw11套|211小目標(biāo)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理器及顯示終端軟件HLD-STTD-1000RadproV1.6.0.011套J!序號.材料名稱規(guī)格型號數(shù)量！:111COREi7-4770TE2.3G8GDDR3內(nèi)存2塊容量2

5、TB硬盤RVAQ雷達(dá)視頻采令H11I13!HH4（，！=11=4lu*4，_上1m111i1；5i!1；1j*！-一iS1:161:1:1；T13-一iS1i7AIS,IP65（含安,*aqi*iB.ABHBJ.BBBIIABaaia.BBBKKBB綜合光電設(shè)備，IPf安裝支架）上a-sH4MU-34411&上MJ1工作站（客戶端）KBHB4！M1！iK0.-服務(wù)器*U?。ù思埽㎎.*KBHS1J.HMBil-SBai65（含編碼器、國-一1I_上*-INAR-1000:1上1士,-1LB*一*an（ileB*BjS4SJH*illITV100111,q-士m-:*a三aia4assi三占fa

6、da上h）!u4aZ230SFF1CPU/主頻:IntelCorei5-4570/3.2GHz1內(nèi)存:4GB1硬盤：仃B光驅(qū)：DVD-ROM網(wǎng)卡：千兆i顯可：Z24i,1920X10801=，_一*iK,-BjB*HProliantDL388Gen91XeonE5-2620v3116G內(nèi)存:4TBSATA4_*BcB*Uq&H4-加I11套i 4BjBJ套：: :ad-a-0a-s.II：1:!Ii套i：i：qi uiitBua.耳|1：1套1i：1：1 unuJ批；輔材輔料三、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(kuò)展示意）3.1 雷達(dá)分系統(tǒng)雷達(dá)是系統(tǒng)中的主要傳感器，其性能和對目標(biāo)的

7、檢測處理能力對整個系統(tǒng)起著舉足輕重的作用。項(xiàng)目使用的雷達(dá)信號檢測與目標(biāo)跟蹤技術(shù)能夠形成一套完整的對重點(diǎn)目標(biāo)地帶跟蹤監(jiān)測解決方案，其從信號提取能力、目標(biāo)處理的容量、目標(biāo)處理精度幾方面均具有獨(dú)特優(yōu)勢。圖2.2雷達(dá)系統(tǒng)方框圖雷達(dá)采用大型波導(dǎo)裂縫天線雷達(dá)，技術(shù)指標(biāo)如下:天線尺寸8英尺天線形態(tài)波導(dǎo)裂縫式收發(fā)機(jī)波段X波段收發(fā)機(jī)最高輸出功率10千瓦i水平波束寬-3dB最大i1o1,11i垂直波束范-3dB最大!124o1增益值j31dBi1限制相對風(fēng)速;R120km/hr天線轉(zhuǎn)速1128rpm1可選轉(zhuǎn)速45rpm抗風(fēng)能力45m/s（工作）i160m/s（生存）i馬達(dá)有保護(hù)，有告警該系統(tǒng)雷達(dá)原始視頻采集（RV

8、AQ）模塊能夠與不同的雷達(dá)傳感器相連接該模塊從雷達(dá)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(jìn)行模擬。雷達(dá)原始視頻也在該階段進(jìn)行數(shù)字化。而在此時模塊并不執(zhí)行對任何目標(biāo)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(jìn)行監(jiān)控并將其顯示到服務(wù)監(jiān)視器上。止匕外，該系統(tǒng)雷達(dá)處理器在不同的海雜波和雨滴雜波以及來自其他雷達(dá)的干擾下能適應(yīng)各種氣象條件?？赏ㄟ^一項(xiàng)基于浮動閾值，誤報率和多項(xiàng)掃描相關(guān)性組合的先進(jìn)自適應(yīng)濾波技術(shù)來抑制不需要的信號。雷達(dá)目標(biāo)跟蹤處理模塊：海蘭信提供的雷達(dá)目標(biāo)跟蹤處理模塊用來全自動跟蹤、探測移動的及固定的目標(biāo)。這些功能可不借助人工而全天候在整個雷達(dá)覆蓋

9、區(qū)域進(jìn)行。系統(tǒng)設(shè)計時采用開放式結(jié)構(gòu)，便于未來進(jìn)行結(jié)構(gòu)性和功能性升級。雷達(dá)目標(biāo)跟蹤處理模塊主要性能特點(diǎn)：?子系統(tǒng)系統(tǒng)本身不受雷達(dá)型號限制：系統(tǒng)可與多種型號的雷達(dá)相鏈接，且性能不受影響；?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(shí)現(xiàn)安裝，岸基系統(tǒng)不需要更多的輔助性設(shè)施，而船載系統(tǒng)通過與羅經(jīng)、GPS等設(shè)備的整合可達(dá)到與岸基系統(tǒng)相同的性能指標(biāo);?雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)自動跟蹤探測目標(biāo)：經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試后，在雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)具有全自動的目標(biāo)跟蹤探測功能；?目標(biāo)跟蹤探測能力強(qiáng)：系統(tǒng)使用的是綜合性很強(qiáng)的先跟蹤后探測（TBD）算法，國內(nèi)有量化試驗(yàn)證明系統(tǒng)對于目標(biāo)有強(qiáng)的自動跟蹤探測能力；?功能強(qiáng)大的綜合顯控

10、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晰的顯示目標(biāo)位置，還具有更多綜合性很強(qiáng)的操控功能（如：報警區(qū)自由設(shè)定、疊加雷達(dá)視頻信號等）；?隨時可擴(kuò)展為大型系統(tǒng)：系統(tǒng)可隨時按照客戶要求增加信息源數(shù)量及終端數(shù)量，以擴(kuò)展為大型系統(tǒng)；?維護(hù)簡易且實(shí)時性強(qiáng)：系統(tǒng)維護(hù)可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，使系統(tǒng)維護(hù)的及時性、便捷性得以保障。雷達(dá)作用距離在發(fā)現(xiàn)概率Pd90%,恒虛警率Pf010-6,3級海況的條件下，作用距離:（雷達(dá)高度20m）?大型目標(biāo)（RCS50m2,高度20m）:雷達(dá)視距；?中目標(biāo)（RCS10%高度5m）:10海里。?小目標(biāo)（RCS1m2,高度1m）:3海里雷達(dá)目標(biāo)分辨力?方位分辨力：1;?距

11、離分辨力：25m雷達(dá)處理精度?方位精度：約0.01;?距離精度：約2m；?航向精度：2（速度大于5kn時）；?航速精度：0.5kn（速度小于10kn時），5%（速度大于10kn時）；?跟蹤速度：直線速度20kn跟蹤能力跟蹤目標(biāo)：2000個3.2 光電分系統(tǒng)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(biāo)實(shí)現(xiàn)對安裝在監(jiān)控點(diǎn)的光電設(shè)備自動選取目標(biāo)的關(guān)聯(lián)。這一功能可以讓操作員實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的遠(yuǎn)程精確操控，進(jìn)行目標(biāo)識別、跟蹤，實(shí)現(xiàn)全天候、全方位對地、海、空目標(biāo)進(jìn)行搜索、自動跟蹤。同時，將光電記錄的視頻信息實(shí)時存儲，以便事后調(diào)閱分析。光電分系統(tǒng)由光學(xué)透霧可見光攝像機(jī)、紅外熱像儀集成，保證在晴天、有星光

12、、低照度等多種氣象條件下晝夜成像。原理及組成如下圖：白光攝像機(jī)紅外熱像儀穩(wěn)定平臺通信視頻視頻雷達(dá)指示模塊雷達(dá)光電一體化顯示界面1NETI1圖2.3光電子系統(tǒng)原理圖光電功能:?白光成像及透霧功能?激光或紅外熱成像功能?雷達(dá)引導(dǎo)跟蹤功能?視頻增強(qiáng)（針對低照度、霧霾天氣的特殊處理）圖2.4距雷達(dá)2海里的船舶光電觀察效果圖圖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2033C時:3X2m210X5m2電視探測距離5km8km電視識別距離3km4km對人認(rèn)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

13、程圖?關(guān)聯(lián)各個單一傳感器所搜集的數(shù)據(jù)?跟蹤區(qū)域-特定區(qū)域內(nèi)跟蹤參數(shù)可以單獨(dú)設(shè)定?同時處理多達(dá)512部傳感器信息?同時跟蹤超過20,000個目標(biāo)?經(jīng)過融合處理后，系統(tǒng)最終可以提供給終端顯示控制平臺的參數(shù)，包括：目標(biāo)ID或名稱、位置、時間點(diǎn)、航向和速度、運(yùn)動軌跡、目標(biāo)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(biāo)管理器接收已處理的雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)，以電子海圖為背景進(jìn)行顯示。TJ-5標(biāo)網(wǎng)珞a.EM格傳城器AI5H標(biāo)軍制面板報警圖昧報警U桃田也圖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

14、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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，使用DirectX加速顯示技術(shù)。4 .雷達(dá)回波顯小從目標(biāo)管理器接收到雷達(dá)回波，把雷達(dá)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(dá)回波轉(zhuǎn)換成位圖數(shù)據(jù)顯示時，采用極坐標(biāo)查表法，省去浮點(diǎn)計算，顯著提高轉(zhuǎn)換速度?；夭@示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可方便顯示余輝。5 .雷達(dá)目標(biāo)顯示目標(biāo)顯示符合招標(biāo)要求和IMO雷達(dá)目標(biāo)標(biāo)繪相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

15、，能形象地顯示目標(biāo)矢量。6 .AIS目標(biāo)顯示AIS目標(biāo)顯示符合招標(biāo)要求和IMO雷達(dá)目標(biāo)標(biāo)繪相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，能形象地顯示目標(biāo)矢量。7 .融合目標(biāo)顯示顯示經(jīng)雷達(dá)、AIS、光電提取目標(biāo)融合后的結(jié)果。8 .警戒區(qū)管理及目標(biāo)報警可以按照規(guī)則設(shè)置警戒區(qū)，對于報警目標(biāo)進(jìn)行顯示及報警。9 .記錄回放系統(tǒng)在各個監(jiān)控和指揮中心配置了一臺專門的服務(wù)器，專門用于對各種傳感器的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)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(biāo)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取目標(biāo)、輸出目標(biāo)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(biāo)自動錄取的做法是在一定區(qū)域設(shè)定恒定的門限進(jìn)行雜波抑制，系統(tǒng)判斷回波是否超過門限來自動錄取目標(biāo)，這種做法往往會造成探測概率下降。為了解決此問題，海蘭信采用非恒定自適應(yīng)門限的TBD算法進(jìn)行目標(biāo)自動錄取。將雷達(dá)覆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)計來決定，提高了發(fā)現(xiàn)概率，尤其是在復(fù)雜海況、惡劣天氣下對小目標(biāo)的檢測概率有很大的提升。4.2 雷達(dá)引導(dǎo)其他設(shè)備聯(lián)動技術(shù)招標(biāo)書中要求雷達(dá)目標(biāo)能夠引導(dǎo)其他光電設(shè)備實(shí)時對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，是系統(tǒng)的另一個技術(shù)難點(diǎn)。雷達(dá)目標(biāo)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(biāo)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(biāo)跟蹤需要知道目標(biāo)的方位、俯