1、智能雷達光電探測監視系統單點基本方案一、系統概述根據監控需求：岸基對海310公里范圍內主要大小批量目標；主動雷達光電探測和識別；多目標闖入和離去自動報警智能職守；系統接入指揮中心進行遠程監控管理；目標海圖顯示管理；系統能夠自動發現可疑目標、跟蹤鎖定侵入目標、根據設定條件進行驅散、同時自動生成事件報告記錄，可以實現事故發生后的事件追溯，協助事故調查。1 .項目建設主要目的?為監控區域安全提供綜合性的早期預警信息；?通過綜合化監測提高處置和應對緊急突發事件的指揮能力。2 .基本需求分析：需配置全自動、全量程具備遠距離小目標智能雷達探測監視和光電識別系統，系統具備多目標自動持續穩定跟蹤、多種智能報警

2、功能、支持雷達視頻實時存儲、支持留查取證的雷達視頻聯動回放功能等；同時后期系統需具備根據用戶需求的功能完善二次開發能力。同時支持后續相關功能、擴點組網應用需求。根據需求和建設主要目的，選型國際同類技術先進水平，擁有相關技術自主知識產權，具備二次技術深化開發的北京海蘭信數據科技股份有限公司（2001年成立，2010年國內創業板上市，股票代碼：300065,致力于航海智能化與海洋防務/信息化的國內唯一上市企業）的智能監視雷達光電系統。該系統在國內外有眾多海事相關成熟應用案例，熟悉國內海事、海監、海警、漁政公務執法及救撈業務需求特點等。同時，該系統近期成功中標國內近年來相關領域多套（20套）雷達光電

3、組網項目，充分說明該系統的技術領先及成熟應用的市場廣泛接受度。3 .項目建成后的主要特點?全天候、全覆蓋、全自動的立體化監控。該系統具備對多傳感器信息融合的能力，確保對探測范圍內雷達信息源、光電、AIS、GPS等設備信號源進行有機的融合和整合。?系統具備了預警、報警、實時錄取回放的綜合功能。任何目標物進入雷達視距時，系統即開始進行監測。目標物觸碰警報規則后，指揮室獲得報警信號，同時聯動設備綜合光電鎖定警報目標，以便驅離。整個過程系統實時記錄、方便隨時調用回放。?系統技術水平國內領先。該系統中創新地采用了國際先進的“先跟蹤后探測”算法技術對目標進行探測和跟蹤，保證了在嚴苛條件下滿足對目標地探測與

4、持續跟蹤能力。?該系統采用先進的設計思想，開放靈活的系統網絡架構，能夠根據需求進行不同的組合和配置，系統可擴展性強。?維護便捷，由于采用網絡架構，獲得用戶授權后能連接到用戶網絡，可以遠程支援維修維護系統，從而提高維護效率，減少維護成本。?可靠性高，充分適應不同的海洋環境。二、系統設備清單序號1材料名稱X波段雷達，IP65（含安裝支架）:規格型號|數量iHLD800/900;8ft,25kw11套|211小目標雷達數據處理器及顯示終端軟件HLD-STTD-1000RadproV1.6.0.011套J!序號.材料名稱規格型號數量！:111COREi7-4770TE2.3G8GDDR3內存2塊容量2

5、TB硬盤RVAQ雷達視頻采令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綜合光電設備，IPf安裝支架）上a-sH4MU-34411&上MJ1工作站（客戶端）KBHB4！M1！iK0.-服務器*U！（此架）J.*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內存:4GB1硬盤：仃B光驅：DVD-ROM網卡：千兆i顯可：Z24i,1920X10801=，_一*iK,-BjB*HProliantDL388Gen91XeonE5-2620v3116G內存: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、系統構成2.1系統構架示意圖（后續支撐四套組網擴展示意）3.1 雷達分系統雷達是系統中的主要傳感器，其性能和對目標的

7、檢測處理能力對整個系統起著舉足輕重的作用。項目使用的雷達信號檢測與目標跟蹤技術能夠形成一套完整的對重點目標地帶跟蹤監測解決方案，其從信號提取能力、目標處理的容量、目標處理精度幾方面均具有獨特優勢。圖2.2雷達系統方框圖雷達采用大型波導裂縫天線雷達，技術指標如下:天線尺寸8英尺天線形態波導裂縫式收發機波段X波段收發機最高輸出功率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限制相對風速;R120km/hr天線轉速1128rpm1可選轉速45rpm抗風能力45m/s（工作）i160m/s（生存）i馬達有保護，有告警該系統雷達原始視頻采集（RV

8、AQ）模塊能夠與不同的雷達傳感器相連接該模塊從雷達傳感器接收視頻，觸發，天線方位角和天線航向信號并對數字轉換進行模擬。雷達原始視頻也在該階段進行數字化。而在此時模塊并不執行對任何目標的檢測，過濾或信號處理。可通過一個內置的示波器對輸入到該模塊的信號進行監控并將其顯示到服務監視器上。止匕外，該系統雷達處理器在不同的海雜波和雨滴雜波以及來自其他雷達的干擾下能適應各種氣象條件。可通過一項基于浮動閾值，誤報率和多項掃描相關性組合的先進自適應濾波技術來抑制不需要的信號。雷達目標跟蹤處理模塊：海蘭信提供的雷達目標跟蹤處理模塊用來全自動跟蹤、探測移動的及固定的目標。這些功能可不借助人工而全天候在整個雷達覆蓋

9、區域進行。系統設計時采用開放式結構，便于未來進行結構性和功能性升級。雷達目標跟蹤處理模塊主要性能特點：?子系統系統本身不受雷達型號限制：系統可與多種型號的雷達相鏈接，且性能不受影響；?安裝簡易、適應岸基與船載系統：通過PCI插卡及商用電腦即可實現安裝，岸基系統不需要更多的輔助性設施，而船載系統通過與羅經、GPS等設備的整合可達到與岸基系統相同的性能指標;?雷達覆蓋范圍內自動跟蹤探測目標：經過系統調試后，在雷達覆蓋范圍內具有全自動的目標跟蹤探測功能；?目標跟蹤探測能力強：系統使用的是綜合性很強的先跟蹤后探測（TBD）算法，國內有量化試驗證明系統對于目標有強的自動跟蹤探測能力；?功能強大的綜合顯控

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位置，還具有更多綜合性很強的操控功能（如：報警區自由設定、疊加雷達視頻信號等）；?隨時可擴展為大型系統：系統可隨時按照客戶要求增加信息源數量及終端數量，以擴展為大型系統；?維護簡易且實時性強：系統維護可通過網絡進行，使系統維護的及時性、便捷性得以保障。雷達作用距離在發現概率Pd90%,恒虛警率Pf010-6,3級海況的條件下，作用距離:（雷達高度20m）?大型目標（RCS50m2,高度20m）:雷達視距；?中目標（RCS10%高度5m）:10海里。?小目標（RCS1m2,高度1m）:3海里雷達目標分辨力?方位分辨力：1;?距

11、離分辨力：25m雷達處理精度?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：2000個3.2 光電分系統光電分系統的主要功能是在綜合終端顯控系統上通過選取目標實現對安裝在監控點的光電設備自動選取目標的關聯。這一功能可以讓操作員實現攝像機的遠程精確操控，進行目標識別、跟蹤，實現全天候、全方位對地、海、空目標進行搜索、自動跟蹤。同時，將光電記錄的視頻信息實時存儲，以便事后調閱分析。光電分系統由光學透霧可見光攝像機、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：白光攝像機紅外熱像儀穩定平臺通信視頻視頻雷達指示模塊雷達光電一體化顯示界面1NETI1圖2.3光電子系統原理圖光電功能:?白光成像及透霧功能?激光或紅外熱成像功能?雷達引導跟蹤功能?視頻增強（針對低照度、霧霾天氣的特殊處理）圖2.4距雷達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對人認清距離（取證）500m紅外探測4km6km紅外設備3km4km3.3 服務器數據融合與存儲圖2.6系統信息服務器流

13、程圖?關聯各個單一傳感器所搜集的數據?跟蹤區域-特定區域內跟蹤參數可以單獨設定?同時處理多達512部傳感器信息?同時跟蹤超過20,000個目標?經過融合處理后，系統最終可以提供給終端顯示控制平臺的參數，包括：目標ID或名稱、位置、時間點、航向和速度、運動軌跡、目標狀態、輪廓。如下圖所示：3.4 態勢顯示終端態勢顯示終端是用戶操作使用的主界面程序，從目標管理器接收已處理的雷達視頻數據和目標數據，以電子海圖為背景進行顯示。TJ-5標網珞a.EM格傳城器AI5H標軍制面板報警圖昧報警U桃田也圖2.7態勢顯示終端界面1 .海圖數據轉換可以接收S-57/S-63/C-MAP格式的海圖。為了提高整個系統的

14、顯示速度,將海圖數據轉換成便于顯示的格式。當獲得軍用制式海圖數據后，調整軟件功能，對該數據進行轉換。2 .海圖數據管理海圖數據管理包括海圖數據密鑰管理、數據類型管理、證書管理、圖幅管理和海圖數據加載管理。3 .海圖數據顯示海圖數據的顯示符合相應標準，使用DirectX加速顯示技術。4 .雷達回波顯小從目標管理器接收到雷達回波，把雷達回波數據解析成便于顯示的位圖數據，直接操作內存，然后一次性復制到顯存，提高顯示速度。當雷達回波轉換成位圖數據顯示時，采用極坐標查表法，省去浮點計算，顯著提高轉換速度。回波顯示的數據結構可方便顯示余輝。5 .雷達目標顯示目標顯示符合招標要求和IMO雷達目標標繪相關標準

15、，能形象地顯示目標矢量。6 .AIS目標顯示AIS目標顯示符合招標要求和IMO雷達目標標繪相關標準，能形象地顯示目標矢量。7 .融合目標顯示顯示經雷達、AIS、光電提取目標融合后的結果。8 .警戒區管理及目標報警可以按照規則設置警戒區，對于報警目標進行顯示及報警。9 .記錄回放系統在各個監控和指揮中心配置了一臺專門的服務器，專門用于對各種傳感器的數據、信息進行記錄，供事后重演，查找證據，分析系統參數故障隱患等使用。四、關鍵技術及解決方案4.1 基于非恒定自適應門限的目標全自動探測技術本系統要求在確定的虛警率和探測概率下能夠自動錄取目標、輸出目標信息的功能，是整個系統中最核心的問題之一。傳統的目標自動錄取的做法是在一定區域設定恒定的門限進行雜波抑制，系統判斷回波是否超過門限來自動錄取目標，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門限的TBD算法進行目標自動錄取。將雷達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計來決定，提高了發現概率，尤其是在復雜海況、惡劣天氣下對小目標的檢測概率有很大的提升。4.2 雷達引導其他設備聯動技術招標書中要求雷達目標能夠引導其他光電設備實時對目標進行跟蹤，是系統的另一個技術難點。雷達目標數據為經緯度數據，在顯示時轉化為笛卡爾坐標系投影到海圖地圖上，而且為二維數據。光電等設備對目標跟蹤需要知道目標的方位、俯