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雷海赋能分布式导航雷达系统应用场景

雷海赋能分布式导航雷达系统应用场景 雷海科技
2020-11-27
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导读:导航雷达未来的发展将走向分布式,即雷达前端和显控终端的网络化分离,但网络化分离仅是表现形式而非特征。本文首次提出了分布式导航雷达系统的“三化五通用”特征,对其内涵进行了论述,并分析了三种适用场景。最后

导航雷达安装在各类船舶上探测船舶载体周围的各类物体如船只、航标、桥墩、堤岸、浮冰、海岛、冰山、海岸线等,为船员提供直观清晰的目标距离与方位数据,根据需要发出警告信息,规避危险障碍物,防止碰撞事故保证船舶安全航行或顺利停泊。但是随着导航雷达性价比的提高,以及应用需求的变化,也衍生出了导航雷达很多新的应用领域,如机场、城市、领海等安全监视,海洋环境监测(漏油和海浪监测等)和生态环境保护(探鸟雷达)等,新的应用需求对导航雷达性能提出了更高的要求,同时也对与其相关的信号处理和传输技术有了新的需求。网络化、软件化是未来雷达的主要特点,导航雷达形态的演进也不例外,大数据、云计算、5G等新技术的出现客观上加速了上述趋势的发展。

传统的导航雷达可分为雷达前端和显控终端两个部分,彼此之间一般通过同轴电缆将回波视频传输到显控端进行显示和控制,这种传输方式,具有难以组网和信息融合困难的缺陷,而且因为模拟信号有衰减,对于长距离传输非常不利。

业界有专家提出了分布式导航雷达系统的概念,雷达前端和显控终端之间完全采取网络交互,总结起来,具有“三化五通用”的典型特征,如图1所示。

图1 分布式导航雷达的“三化五通用”特征

“三化”的内涵是雷达数据数字化、交互内容网络化和信息处理软件化。

a)雷达数据数字化:包括一次原始视频、二次信息点航迹)、控制信号(调、脉宽、重复频率等)、状态信号(调谐指示等)信息的数字化表征

b)交互内容网络化:分布式雷达前端和后端之间的交互全部网络化,除涵盖雷达数据数字化中的所有信息外,雷达前端通常同北斗、罗经、AS等外部设备具有信息交互,这些信息通过雷达前端也要实现网络化;

c)  信息处理软件化:分布式雷达要求雷达信号处理、数据处理、综合显示和雷达控制全部软件化实现,从主流程看,输入是雷达原始视频,输出是自动形成的航迹,软件化有利于集成和被集成。

“五通用”的内涵有:

a)  通用信息网络:分布式雷达已将信息全部网络化,可采用自建、租用运营商等方式构建有线、无线环境,有利于降低用户建设成本;
b)  通用计算平台:软件化使得分布式雷达的显控终端运行环境非常灵活,可采用 Wintel架构、国产化等多种部署方式,大大改观以往雷达难以被上级系统集成的局面;
c)  通用操控部件:传统雷达受到使用环境的限制,通常需要特定的操控部件,比如专用键盘、轮等,分布式雷达扩展了用户操作的方式,有利于采用通用的键盘、鼠标操控部件执行常规操作,有利于增加可维护性,降低成本
d)  通用模拟环境:分布式雷达为使用通用模拟环境,比如软件化的雷达模拟器,构建集中、可供演示的自驱动成为可能,使得雷达的性能试验、训练、评估、仿真、教学变得更加易于实现;
e)  通用操作环境:雷达前端所部署的位置通常使用环境较为恶劣,分布式雷达大大扩展了显控终端的地域范围,可集中放置于远程控制中心,有利于改善用户操作环境,降低环境适应性要求。

根据应用的需求和具体场景,分布式导航雷达系统主要可以分成三种不同的适用场景:

a)  单雷达前端多显控终端:这种方式的应用,可以在多个部位布置多个显控终端,实现雷达视频的分布式显示,并可通过权限设定和转让,实现多方控制,如图2所示;



图2 单雷达多显控终端使用示意

b)  多雷达前端单显控终端:这种形式应用也较广泛,最典型的是将多部雷达用同一个显控终端进行显示,如补盲、轮换使用,可通过显控软件的切换来实现多部雷达的同时或交替显示,比如在某些大型船舶,会同时配备X波段和S波段雷达,就可共用同一个显控端,如图3所示;



图3 多雷达单显控终端使用示意

c)  多雷达前端多显控终端:适用于针对大区域监控的应用(如领海监控和海洋环境监测等),需要分布在不同地点的多部雷达前端协同工作。控制中心或者各操作点将多部雷达前端数据融合形成完整的区域雷达画面并显示。

精卫家族产品为分布式雷达系统提供了完备的解决方案,包括两个部分组成,其使用模式见图4。

a)  精卫二代、三代显控处理板:需要同雷达前端放置在一起,负责信息AD、网络引接、信息压缩等;
b)  远程操控软件或精翼平台:部署在远程控制端,可运行在通用平台。

图4 精卫家族分布式雷达解决方案

精卫家族产品可以实现:

  • 可实现一对多、多对一的可灵活组合雷达远程操作模式;

  • 非远程桌面方案,完全无损的雷达原始回波显示,全面、专业的雷达操控;

  • 可接入通用USB键盘、鼠标,使用更灵活;

  • 支持接入雷达专用键盘,适宜专业人员快捷操作;

  • 集成了业界领先的雷达数据压缩无损压缩算法,网络带宽占用小于1MByte;

  • 目标跟踪功能内置于显控处理板,即使切换控制端,目标也不会丢失;

  • 既是远程操控端,也是数据提供者,可通过网络向外分发AIS、北斗/GPS、测深、罗经等数据。

另外,为丰富精卫家族产品,雷海科技将于近期发布新品,期待您的持续关注


 参考文献:

1、彭祥龙,船用导航雷达的技术发展及最新应用,2013年第9期,电讯技术

2、朱少辉辛玉龙周喆等,2016年第1期,分布式导航雷达关键技术研究,天津航海

 ——The end——


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