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一種應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)海域監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):6012667閱讀:184來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):一種應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)海域監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種海域監(jiān)控系統(tǒng),具體的說(shuō)是一種應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)
在邊防實(shí)際應(yīng)用中,違法違規(guī)(例如非法搭靠、越界捕撈、偷渡等)船舶一般都未安裝定位設(shè)備,現(xiàn)有邊防船舶監(jiān)控系統(tǒng)一般通過(guò)被動(dòng)接收船舶發(fā)射的定位信息來(lái)跟蹤船舶,無(wú)法監(jiān)控此類(lèi)船舶。監(jiān)控雷達(dá)作為自主的對(duì)環(huán)境具有全景式監(jiān)測(cè)能力的控測(cè)設(shè)備,可對(duì)船舶監(jiān)控系統(tǒng)的定位信息進(jìn)行補(bǔ)充,保證邊防部隊(duì)更全面的監(jiān)控船舶,及時(shí)發(fā)現(xiàn)可疑船舶·并處理,實(shí)現(xiàn)真正意義上的科技管海、控海。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有海域監(jiān)控技術(shù)的滯后,提供一種基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的智能化、高效的海域監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的
一種應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),所述的方法步驟如下
(1)遠(yuǎn)程雷達(dá)站系統(tǒng)搭建;
(2)監(jiān)控雷達(dá)站系統(tǒng)搭建;
(3)遠(yuǎn)程控制客戶(hù)端與服務(wù)器系統(tǒng)搭建。所述步驟(I)中的遠(yuǎn)程雷達(dá)站是由天線、收發(fā)機(jī)、處理單元及基建設(shè)施組成。每一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站都可以獨(dú)立運(yùn)行,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制,并可以連接后臺(tái)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。所屬步驟(I)中的遠(yuǎn)程雷達(dá)站的幾件設(shè)施必須對(duì)雷達(dá)站提供穩(wěn)定220V電源及千兆網(wǎng)絡(luò)接口。所述步驟(I)中的遠(yuǎn)程雷達(dá)站中的處理單元包含圖像處理模塊、目標(biāo)捕捉模塊、目標(biāo)跟蹤與分析模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊。所述步驟(I)中的遠(yuǎn)程雷達(dá)站中的網(wǎng)絡(luò)接口模塊提供兩種接口,一是監(jiān)控雷達(dá)控制接口,可通過(guò)專(zhuān)用監(jiān)控雷達(dá)客戶(hù)端對(duì)監(jiān)控雷達(dá)站進(jìn)行全面控制與原始數(shù)據(jù)觀測(cè);二是專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)反饋接口,可根據(jù)已有監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),定時(shí)向服務(wù)器提交最新跟蹤目標(biāo)信息。所述步驟(2)中的監(jiān)控雷達(dá)站包含天線單元、發(fā)射機(jī)單元、接收機(jī)單元、信號(hào)處理單元和電源單元。 所述的步驟(2 )中的監(jiān)控雷達(dá)站中的天線單元,其天線類(lèi)型為裂縫天線,也稱(chēng)波導(dǎo)槽陣天線,天線的設(shè)計(jì)參照切比雪夫分布和泰勒分布。所述的步驟(2)中的監(jiān)控雷達(dá)站中的發(fā)射機(jī)單元,發(fā)射機(jī)的調(diào)制器類(lèi)型屬于剛性調(diào)制器。所述的步驟(3)中的遠(yuǎn)程控制客戶(hù)端是客戶(hù)端是基于ANSI C編寫(xiě),可集成于已有系統(tǒng)。所述的步驟(3)中的服務(wù)器系統(tǒng)是基于ANSI C,可集成于已有系統(tǒng)。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明基于X波段與S波段監(jiān)控雷達(dá)對(duì)海面區(qū)域主動(dòng)式掃描,可全天候探測(cè)海面以上各類(lèi)目標(biāo)。本發(fā)明的監(jiān)控雷達(dá)獲取的目標(biāo)經(jīng)濾波處理后,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸。本發(fā)明的遠(yuǎn)程客戶(hù)端可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò),控制監(jiān)控雷達(dá)的所有功能,并可以遠(yuǎn)程觀測(cè)監(jiān)控雷達(dá)原始圖像。本發(fā)明的每一臺(tái)監(jiān)控雷達(dá)的處理單元經(jīng)過(guò)初始設(shè)置后,都可以獨(dú)立脫管運(yùn)作,并 將自動(dòng)捕捉到的目標(biāo)依照定制接口傳送到后臺(tái)服務(wù)器。本發(fā)明提供服務(wù)器數(shù)據(jù)處理模塊,可以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)與AIS目標(biāo)融合顯示于電子海圖上,并提供相應(yīng)的警報(bào)設(shè)定功能。


附圖I為本發(fā)明的流程示意 附圖2為遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站信號(hào)處理流程;
附圖3為12KW監(jiān)控雷達(dá)收發(fā)機(jī)及天線;
附圖4為監(jiān)控雷達(dá)處理單元黑盒;
附圖5為天線單元原理 附圖6為發(fā)射機(jī)單元原理 附圖7為接收機(jī)原理 附圖8為雷達(dá)信號(hào)采集卡原理 附圖8為嵌入式主機(jī)單元原理 附圖9為電源單元原理 附圖10為本發(fā)明嵌入式軟件流程圖。
附圖11為本發(fā)明嵌入式軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I所示,本系統(tǒng)是基于多點(diǎn)X波段與S波段監(jiān)控雷達(dá)站,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接,實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)式海面監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。同時(shí),融合數(shù)字圖像處理技術(shù)及軟件技術(shù),實(shí)現(xiàn)監(jiān)控雷達(dá)站自主管理,主動(dòng)捕捉目標(biāo),并與專(zhuān)用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)接,實(shí)時(shí)上傳監(jiān)控信息。步驟一
如圖2所示,遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站是由天線、收發(fā)機(jī)、處理單元及基建設(shè)施組成。遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站布防在沿海各點(diǎn),覆蓋需監(jiān)控的海域。每一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站都可以獨(dú)立運(yùn)行,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制,并可以連接后臺(tái)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站架設(shè)于室外,處于開(kāi)闊地帶,面向檢測(cè)海域?;ㄔO(shè)施中,只需對(duì)雷達(dá)站提供穩(wěn)定220V電源及千兆網(wǎng)絡(luò)接口即可。
單個(gè)監(jiān)控雷達(dá)站可精確掃描至少6海里半徑內(nèi)目標(biāo)。多點(diǎn)監(jiān)控雷達(dá)站掃描區(qū)域疊加覆蓋,可大幅提高探測(cè)準(zhǔn)確性及抗雜波性能。
監(jiān)控雷達(dá)站處理單元中,包含了 (1)圖像處理模塊(海浪抑制、雨雪抑制等);(2)目標(biāo)捕捉模塊;(3)目標(biāo)跟蹤與分析模塊;(4)網(wǎng)絡(luò)接口模塊。
其中,網(wǎng)絡(luò)接口模塊提供2種接口 (1)監(jiān)控雷達(dá)控制接口。可通過(guò)專(zhuān)用監(jiān)控雷達(dá)客戶(hù)端對(duì)監(jiān)控雷達(dá)站進(jìn)行全面控制與原始數(shù)據(jù)觀測(cè);(2)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)反饋接口??筛鶕?jù)已有監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),定時(shí)向服務(wù)器提交最新跟蹤目標(biāo)信息。
用戶(hù)可通過(guò)監(jiān)控雷達(dá)客戶(hù)端遠(yuǎn)程控制每個(gè)監(jiān)控雷達(dá)站,設(shè)定目標(biāo)捕捉規(guī)則。之后,遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站可全天候工作,自動(dòng)調(diào)整圖像,依照規(guī)則捕捉目標(biāo)??色@得目標(biāo)的(1)位置信息(經(jīng)緯度);(2)航行信息(航向航速);(3)雷達(dá)信息(回波面積);
遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站可自動(dòng)訪問(wèn)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù),提交捕捉到的目標(biāo)信息。
步驟二
如圖3和圖4所示,監(jiān)控雷達(dá)站系統(tǒng)主要由監(jiān)控雷達(dá)收發(fā)機(jī)、雷達(dá)天線及監(jiān)控雷達(dá)處理單元黑盒組成。如圖5所示,天線單元的主要作用是完成雷達(dá)波的空間定向輻射與反射雷達(dá)波的定向接收任務(wù)。天線類(lèi)型為裂縫天線,也稱(chēng)波導(dǎo)槽陣天線。天線的設(shè)計(jì)參照切比雪夫分布和泰勒分布,經(jīng)多次實(shí)踐總結(jié)編寫(xiě)了一套裂縫天線設(shè)計(jì)的軟件。波導(dǎo)裂縫輻射角度的分布就是由該軟件設(shè)計(jì)而得。該軟件已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家著作權(quán)保護(hù)。如圖6所示,發(fā)射機(jī)的調(diào)制器類(lèi)型屬于剛性調(diào)制器。觸發(fā)脈沖/重復(fù)頻率發(fā)生器由一片CPLD加時(shí)鐘電路組成,其中也包括了開(kāi)機(jī)延遲、脈沖寬度控制、過(guò)載保護(hù)等電路。經(jīng)由MOSFETs控制的電壓送到脈沖變壓器,形成高壓推動(dòng)磁控管。磁控管向系統(tǒng)提供X波段或S波段的雷達(dá)微波能量。如圖7所示,接收機(jī)通過(guò)微波前端完成微波低噪聲放大、混頻、濾波等功能。然后經(jīng)由中放板將微弱的中頻信號(hào)不失真放大十?dāng)?shù)萬(wàn)倍,經(jīng)檢波形成視頻信號(hào)。其中還包括一些自動(dòng)頻率調(diào)整、增益控制及干擾抑制電路。最后使用阻抗匹配電路將雷達(dá)視頻信號(hào)調(diào)理后為遠(yuǎn)距離傳輸做好準(zhǔn)備。如圖8所示,來(lái)自雷達(dá)接收機(jī)的雷達(dá)回波視頻信號(hào),首先經(jīng)過(guò)視頻放大處理。這一工作由一片運(yùn)算放大器加外圍電路組成。雷達(dá)回波視頻信號(hào)為模擬信號(hào),經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成可以被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器由A/D芯片加外圍電路構(gòu)成,采樣速率為SOMHz-Byte,分辨率為12位bit,保證了近距離回波圖象的清晰。數(shù)字信號(hào)處理器由DSP、FPGA加外圍電路構(gòu)成。它引入了雷達(dá)視頻信號(hào)(數(shù)字)、觸發(fā)信號(hào)、船艏信號(hào)、方位信號(hào),再加上由嵌入式主機(jī)傳來(lái)的雜波抑制控制信號(hào),進(jìn)行了同步、累積、回波平均、雜波抑制等處理,然后將處理后的數(shù)據(jù)送往嵌入式主機(jī)。如圖9所示,嵌入式主機(jī)采用嵌入式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,軟件操作系統(tǒng)采用嵌入式Linux。它具有很好的可靠性和健壯性,而實(shí)時(shí)性也完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)的需要。嵌入式主機(jī)物理上可以通過(guò)局域網(wǎng)RJ45接口對(duì)外連接。
如圖10所示,電源單元是雷達(dá)的重要部件,關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本公司在監(jiān)控雷達(dá)電源的設(shè)計(jì)和制造上,采用現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源技術(shù)和優(yōu)良的器件,使電源更加穩(wěn)定可靠。雷達(dá)的外部電源輸入規(guī)定為直流電壓24V(可由220V交流電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)生),功率100W之內(nèi)。該電源接入后,經(jīng)過(guò)隔離,穩(wěn)壓,轉(zhuǎn)變成+24V直流電壓。再降壓成+-12V,+5V的電壓,供各電路使用。并且由直接輸入電壓隔離升壓成250V至600V的電壓,供發(fā)射機(jī)使用。如圖11所示,本公司針對(duì)嵌入式主機(jī),完全自主研發(fā)了全套基于Linux的監(jiān)控雷達(dá)系統(tǒng)軟件。軟件功能主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控雷達(dá)信號(hào)處理、目標(biāo)捕捉與網(wǎng)絡(luò)接口。
步驟三
用戶(hù)可以通過(guò)遠(yuǎn)程客戶(hù)端對(duì)監(jiān)控雷達(dá)站進(jìn)行全面的控制與監(jiān)控。客戶(hù)端是基于ANSI C編寫(xiě),可集成于已有系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)以下功能(1)與遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接;(2)對(duì)監(jiān)控雷達(dá)站進(jìn)行控制,包括圖像處理設(shè)置、目標(biāo)捕捉規(guī)則設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、服務(wù)器設(shè)置等;(4)觀測(cè)實(shí)時(shí)的雷達(dá)圖像。
服務(wù)器功能模塊基于ANSI C,可集成于已有系統(tǒng),提供以下算法(1)雷達(dá)目標(biāo)與AIS目標(biāo)數(shù)據(jù)融合;(2)雷達(dá)目標(biāo)航跡跟蹤(需數(shù)據(jù)庫(kù)支持);(3)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的雷達(dá)目標(biāo)繪制。
至此,整個(gè)發(fā)明過(guò)程處理完畢。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),所述的方法步驟如下 (1)遠(yuǎn)程雷達(dá)站系統(tǒng)搭建; (2)監(jiān)控雷達(dá)站系統(tǒng)搭建; (3)遠(yuǎn)程控制客戶(hù)端與服務(wù)器系統(tǒng)搭建。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述步驟(I)中的遠(yuǎn)程雷達(dá)站是由天線、收發(fā)機(jī)、處理單元及基建設(shè)施組成,每一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)站都可以獨(dú)立運(yùn)行,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制,并可以連接后臺(tái)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所數(shù)步驟(I)中的遠(yuǎn)程雷達(dá)站的幾件設(shè)施必須對(duì)雷達(dá)站提供穩(wěn)定220V電源及千兆網(wǎng)絡(luò)接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述步驟(I)中的遠(yuǎn)程雷達(dá)站中的處理單元包含圖像處理模塊、目標(biāo)捕捉模塊、目標(biāo)跟蹤與分析模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述步驟(I)中的遠(yuǎn)程雷達(dá)站中的網(wǎng)絡(luò)接口模塊提供兩種接口,一是監(jiān)控雷達(dá)控制接口,可通過(guò)專(zhuān)用監(jiān)控雷達(dá)客戶(hù)端對(duì)監(jiān)控雷達(dá)站進(jìn)行全面控制與原始數(shù)據(jù)觀測(cè);二是專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)反饋接口,可根據(jù)已有監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),定時(shí)向服務(wù)器提交最新跟蹤目標(biāo)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于述步驟(2)中的監(jiān)控雷達(dá)站包含天線單元、發(fā)射機(jī)單元、接收機(jī)單元、信號(hào)處理單元和電源單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述的步驟(2)中的監(jiān)控雷達(dá)站中的天線單元,其天線類(lèi)型為裂縫天線,也稱(chēng)波導(dǎo)槽陣天線,天線的設(shè)計(jì)參照切比雪夫分布和泰勒分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述的步驟(2)中的監(jiān)控雷達(dá)站中的發(fā)射機(jī)單元,發(fā)射機(jī)的調(diào)制器類(lèi)型屬于剛性調(diào)制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述的步驟(3)中的遠(yuǎn)程控制客戶(hù)端是客戶(hù)端是基于ANSI C編寫(xiě),可集成于已有系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述的步驟(3)中的服務(wù)器系統(tǒng)是基于ANSI C,可集成于已有系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種一種應(yīng)用于邊防的基于數(shù)字化航海雷達(dá)技術(shù)的海域監(jiān)控系統(tǒng)。其步驟如下(1)遠(yuǎn)程雷達(dá)站系統(tǒng)搭建;(2)監(jiān)控雷達(dá)站系統(tǒng)搭建;(3)遠(yuǎn)程控制客戶(hù)端與服務(wù)器系統(tǒng)搭建。本發(fā)明是基于多點(diǎn)X波段與S波段監(jiān)控雷達(dá)站,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接,實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)式海面監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。同時(shí),融合數(shù)字圖像處理技術(shù)及軟件技術(shù),實(shí)現(xiàn)監(jiān)控雷達(dá)站自主管理,主動(dòng)捕捉目標(biāo),并與專(zhuān)用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)接,實(shí)時(shí)上傳監(jiān)控信息。
文檔編號(hào)G01S13/89GK102854503SQ20111017387
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者楊大寧, 張旭升, 王華祥 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江光寧航海電子科技有限公司
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