專利名稱：基于北斗衛(wèi)星的多功能導(dǎo)航雷達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，也屬于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。具體地說就是將北斗的授時(shí)、定位、通信功能應(yīng)用于導(dǎo)航雷達(dá)，再將電子海圖、AIS等功能與導(dǎo)航雷達(dá)的目標(biāo)測(cè)量與海況測(cè)量的功能集成為一體，使艦船導(dǎo)航雷達(dá)的導(dǎo)航能力得到了巨大的提升，具備了水面態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、本船導(dǎo)航、航路規(guī)劃、艦艇機(jī)動(dòng)繪算、避碰告警、目標(biāo)指示、雷達(dá)組網(wǎng)、海況測(cè)量及信息記錄與上報(bào)等多種功能。其突出特點(diǎn)，是利用中國自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多功能導(dǎo)航雷達(dá)。
背景技術(shù)：
船用導(dǎo)航雷達(dá)主要用于觀測(cè)海上浮標(biāo)、島礁、船只和海岸等，測(cè)出雷達(dá)作用區(qū)域內(nèi)觀測(cè)物的距離，完成艦船進(jìn)出港ロ及航行中的導(dǎo)航任務(wù)，保證復(fù)雜條件下的航行安全。導(dǎo)航雷達(dá)的功能與其應(yīng)用領(lǐng)域和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平息息相關(guān)。在導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)展的開始階段，導(dǎo)航雷達(dá)只是根據(jù)雷達(dá)回波繪制掃描圖，顯示海面的船只、浮標(biāo)、海岸、燈塔等。導(dǎo)航雷達(dá)的防撞功能需要的目標(biāo)錄取、跟蹤、繪圖和判斷等整個(gè)過程，全靠人工。之后，導(dǎo)航雷達(dá)增加了真運(yùn)動(dòng)顯示，縮短了人工繪圖和判斷的時(shí)間。隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)及應(yīng)用，出現(xiàn)了與導(dǎo)航雷達(dá)配套使用的雷達(dá)自動(dòng)標(biāo)繪儀(ARPA)，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)、錄取、跟蹤、繪圖、判斷報(bào)警、艦船的航向、航速、與目標(biāo)相遇最接近點(diǎn)距離、到達(dá)最接近點(diǎn)時(shí)間指示的自動(dòng)化。電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)是隨著航海事業(yè)及科技的發(fā)展而產(chǎn)生的ー種集成式實(shí)時(shí)導(dǎo)航信息系統(tǒng)，被認(rèn)為是繼雷達(dá)和雷達(dá)自動(dòng)標(biāo)繪儀之后近年來在航海領(lǐng)域又一項(xiàng)重要的技術(shù)革命。隨著全球定位系統(tǒng)(GPS)的出現(xiàn)和應(yīng)用，出現(xiàn)了海圖雷達(dá)，即用矢量電子圖表數(shù)據(jù)做雷達(dá)圖像底圖，把雷達(dá)的回波圖像與電子海圖疊加顯示，海圖雷達(dá)既能突出電子海圖系統(tǒng)的信息顯示能力，又能提高雷達(dá)的導(dǎo)航避碰能力，發(fā)達(dá)國家在GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位與艦船導(dǎo)航雷達(dá)的結(jié)合應(yīng)用方面已經(jīng)走在前面。雖然GPS在以往20多年的廣泛應(yīng)用中，充分體現(xiàn)了它的成熟性和卓越的性能，但由于GPS是由美國軍方所控制的，所以在應(yīng)用時(shí)受到技術(shù)和政策兩方面的影響，甚至在特殊時(shí)期面臨著人為干擾或系統(tǒng)關(guān)閉的情況。隨著中國國力的發(fā)展與壯大，中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)也取得了很大的成就。該系統(tǒng)規(guī)劃有35顆衛(wèi)星，其中，27顆用于全球?qū)Ш蕉ㄎ缓褪跁r(shí)，8顆用于亞太地區(qū)的導(dǎo)航定位、授時(shí)和短信通訊。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)成功發(fā)射了 11顆衛(wèi)星，5顆用于亞太地區(qū)的系統(tǒng)已建成投入使用。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，對(duì)于我國的國防和整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化建設(shè)，有著極其重要的意義。我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)比美國的GPS多了ー項(xiàng)短信通訊功能。北斗用戶機(jī)的短信通訊均由北斗用戶機(jī)直接通過在3. 6萬高度的公里的衛(wèi)星直接進(jìn)行，不受地面基站設(shè)備的影響。北斗用戶之間不需要其它任何地面基站或者設(shè)備，利用手中的設(shè)備就可以像手機(jī)收發(fā)短信一樣進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。、
在我國，由于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系起步相對(duì)較晚，加上發(fā)達(dá)國家得我國在該項(xiàng)技術(shù)上的封鎖，我國的北斗、電子海圖在大型艦船上雖然開始有所應(yīng)用，但和本艦船的導(dǎo)航雷達(dá)都是單獨(dú)應(yīng)用，互不連接。到目前為止，還沒有將北斗功能與導(dǎo)航雷達(dá)的功能進(jìn)行融合并投入使用于的先例。為了打破美國等發(fā)達(dá)國家在衛(wèi)星導(dǎo)航定位與導(dǎo)航雷達(dá)的功能進(jìn)行融合領(lǐng)域的壟斷地位，研制了基于北斗的多功能導(dǎo)航雷達(dá)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多功能導(dǎo)航雷達(dá)。將導(dǎo)航雷達(dá)與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的地面應(yīng)用設(shè)備一體化設(shè)計(jì)，充分應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位、測(cè)速、授時(shí)、通信等功能，使導(dǎo)航雷達(dá)具備將對(duì)本艦船的精確定位、艦船網(wǎng)絡(luò)組建、與上級(jí)單位的聯(lián)絡(luò)、接受上級(jí)單位的監(jiān)控、查詢兄弟艦船的位置、航電子海圖、航路規(guī)劃、航路自動(dòng)引導(dǎo)、航跡回放、航路標(biāo)繪、避碰告警、目標(biāo)探測(cè)、水面態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、目標(biāo)指示、雷達(dá)組網(wǎng)、海況測(cè)量等多項(xiàng)功倉^:。I、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的授時(shí)功能在導(dǎo)航雷達(dá)中得到應(yīng)用。提供精確時(shí)間的設(shè)備，使現(xiàn)代化裝備的最重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。沒有精確的時(shí)間，艦船的導(dǎo)航、定位、通訊、測(cè)速、目標(biāo)探測(cè)、避碰等功能都無法進(jìn)行。具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)北斗的授時(shí)功能在國防領(lǐng)域裝備上的應(yīng)用，一方面，是我們的導(dǎo)航裝備增加了很多的功能；另ー方面，徹底消除了我們過去使用美國的GPS存在的極大隱患。2、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航定位和測(cè)速功能在導(dǎo)航雷達(dá)中得到應(yīng)用。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主要功能之一是導(dǎo)航定位和測(cè)速，有了這些功能，移動(dòng)目標(biāo)的導(dǎo)航、避碰等功能才能實(shí)現(xiàn)真正的電子化和真正的現(xiàn)代化。再加上我們?cè)瓉黹_發(fā)的通過電子海圖實(shí)現(xiàn)的航路規(guī)劃、航路自動(dòng)引導(dǎo)、航跡回放、航路標(biāo)繪、避碰告警等功能，使導(dǎo)航雷達(dá)進(jìn)入了一個(gè)多功能、智能化的嶄新時(shí)代。3、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的通訊功能在導(dǎo)航雷達(dá)中得到應(yīng)用。我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)比美國的GPS多了ー項(xiàng)短信通訊功能。北斗用戶機(jī)的短信通訊均由北斗用戶機(jī)直接通過在3. 6萬高度的公里的衛(wèi)星直接進(jìn)行，不受地面基站設(shè)備的影響。導(dǎo)航雷達(dá)利用了北斗這項(xiàng)功能，就可以使艦船増加網(wǎng)絡(luò)組建、雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)組建、與上級(jí)単位的聯(lián)絡(luò)、接受上級(jí)單位的監(jiān)控、查詢兄弟艦船的位置等功能，這對(duì)指揮單位對(duì)艦船的指揮、監(jiān)控、艦船個(gè)體對(duì)上級(jí)單位及兄弟艦船的聯(lián)絡(luò)等增添了嶄新的手段，使我國的海軍的艦船的作戰(zhàn)能有了極大的提高，對(duì)我國的國防現(xiàn)代化是ー個(gè)很大的貢獻(xiàn)。北斗的通訊功能還可以將雷達(dá)的海況測(cè)量信息與本船的水文氣象數(shù)據(jù)(海區(qū)天氣、溫度、相対濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速等要素)的信息進(jìn)行上傳，為有關(guān)部門積累海洋氣象的重要數(shù)據(jù)。4、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與導(dǎo)航的雷達(dá)首次實(shí)現(xiàn)了功能上的、緊密的融合。在此以前，北斗系統(tǒng)只有授時(shí)等少數(shù)功能在船舶上有所應(yīng)用，其它功能實(shí)用的機(jī)會(huì)很少。但是，即使有實(shí)用的機(jī)會(huì)，與同艦船的導(dǎo)航雷 達(dá)也是完全獨(dú)立的、互不連接的兩個(gè)系統(tǒng)。本發(fā)明的使用，使北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與導(dǎo)航的雷達(dá)首次實(shí)現(xiàn)了功能上的、緊密的、一體化的融合，并且界面友好、人機(jī)對(duì)話能力很強(qiáng)，使產(chǎn)品成為ー個(gè)功能齊全、現(xiàn)代化、電子化水平很高、實(shí)用性極強(qiáng)、操作簡單的重要裝備。


圖I為本發(fā)明的效果圖。其中I為北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，2為雷達(dá)天線，3為北斗接收機(jī)天線，4為信號(hào)處理單元，5為鍵盤，6為顯示器。
具體實(shí)施例方式I、將導(dǎo)航雷達(dá)與北斗用戶機(jī)天線進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。將北斗用戶機(jī)的天線與導(dǎo)航雷達(dá)的天線集成安裝在一起，使雷達(dá)天線的位置坐標(biāo)與北斗接收天線的位置坐標(biāo)一致，以減少定位誤差，提高定位精度；2、用北斗授時(shí)作為導(dǎo)航雷達(dá)的基準(zhǔn)時(shí)間信息。導(dǎo)航雷達(dá)需要精準(zhǔn)的時(shí)間，比如雷達(dá)錄取目標(biāo)的時(shí)刻需要給雷達(dá)的錄取的目標(biāo)打上時(shí)戳等等。總之，雷達(dá)與北斗的工作過程都離不開精準(zhǔn)的時(shí)間。利用北斗時(shí)間信息對(duì)雷達(dá)的定時(shí)器頻率(或時(shí)間)進(jìn)行校準(zhǔn)，讓北斗的時(shí)間與雷達(dá)的時(shí)間一致，對(duì)于本發(fā)明的導(dǎo)航、定位、通訊、探測(cè)等功能的實(shí)現(xiàn)和精度的提高，都有極大的幫助。3、將導(dǎo)航雷達(dá)與北斗用戶機(jī)的軟件進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。導(dǎo)航雷達(dá)與北斗用戶機(jī)的軟件進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，是本發(fā)明必不可少的重要組成部分。因?yàn)閷?dǎo)航雷達(dá)探測(cè)到的目標(biāo)信息需要告訴北斗，以便北斗把雷達(dá)的信息向上級(jí)匯報(bào)，以便北斗把本身的位置與探測(cè)到的目標(biāo)信息進(jìn)行比對(duì)，需要事發(fā)出告警警報(bào)，等等，北斗與雷達(dá)在多方面需要密切的、時(shí)時(shí)的溝通，所以，軟件的一體化設(shè)計(jì)是必不可少的。
4、將導(dǎo)航雷達(dá)與北斗用戶機(jī)顯控臺(tái)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的導(dǎo)航雷達(dá)有專用的顯示屏和顯控臺(tái)，傳統(tǒng)的北斗也有專用的、具有通訊、導(dǎo)航、定位、測(cè)速等內(nèi)容更復(fù)雜的顯示屏和顯控臺(tái)。本發(fā)明需要將兩種顯控臺(tái)、顯示屏、操作鍵盤做一體化設(shè)計(jì)，將導(dǎo)航雷達(dá)、北斗衛(wèi)星用戶機(jī)、電子海圖等需要的顯控臺(tái)、顯示屏、操作鍵盤進(jìn)行融合，統(tǒng)ー設(shè)計(jì)到ー個(gè)顯控臺(tái)、顯示屏、操作鍵盤上，方便用戶的使用。
權(quán)利要求
1.基于北斗衛(wèi)星的多功能導(dǎo)航雷達(dá)的特征是將北斗的授時(shí)、定位、通信功能應(yīng)用于導(dǎo)航雷達(dá)，使導(dǎo)航雷達(dá)具有對(duì)本艦船的精確定位、艦船網(wǎng)絡(luò)組建、與上級(jí)單位的聯(lián)絡(luò)、接受上級(jí)單位的監(jiān)控、查詢兄弟艦船的位置、航電子海圖、航路規(guī)劃、航路自動(dòng)引導(dǎo)、航跡回放、航路標(biāo)繪、避碰告警、水面態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、目標(biāo)探測(cè)、海況測(cè)量及信息記錄與上報(bào)等多種功能。
2.根據(jù)權(quán)力要求書I所述的基于北斗衛(wèi)星的多功能導(dǎo)航雷達(dá)，其特征是將北斗用戶機(jī)的天線與導(dǎo)航雷達(dá)的天線進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，使雷達(dá)天線的位置坐標(biāo)與北斗接收天線的位置坐標(biāo)一致，以減少定位誤差，提高定位精度；將北斗用戶機(jī)的顯控臺(tái)與導(dǎo)航雷達(dá)的顯控臺(tái)實(shí)行融合。
3.根據(jù)權(quán)力要求書I所述的基于北斗衛(wèi)星的多功能導(dǎo)航雷達(dá)，其特征是不利用其它數(shù)據(jù)鏈，僅靠北斗導(dǎo)航設(shè)備自身就可以完成超遠(yuǎn)程的雷達(dá)數(shù)據(jù)通信、雷達(dá)組網(wǎng)功能。
4.根據(jù)權(quán)力要求書I所述的基于北斗衛(wèi)星的多功能導(dǎo)航雷達(dá)，其特征是不利用平臺(tái)羅經(jīng)、計(jì)程儀等其它航海儀器，僅靠北斗導(dǎo)航設(shè)備就可以全部、很好的替代這些原有的航海儀器。
全文摘要
本發(fā)明既屬于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，也屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，就是將我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于導(dǎo)航雷達(dá)，將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與導(dǎo)航雷達(dá)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，使北斗的授時(shí)、定位、測(cè)速、導(dǎo)航、通信、電子海圖等功能與導(dǎo)航雷達(dá)的目標(biāo)測(cè)量、海況測(cè)量功能集成為一體，讓導(dǎo)航雷達(dá)具備了本艦船的精確定位、電子海圖、航路規(guī)劃、航路自動(dòng)引導(dǎo)、航跡回放、航路標(biāo)繪、避碰告警、目標(biāo)指示、艦船網(wǎng)絡(luò)組建、與上級(jí)單位的聯(lián)絡(luò)、接受上級(jí)單位的監(jiān)控、查詢兄弟艦船的位置、水面態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、雷達(dá)組網(wǎng)、海況測(cè)量及信息記錄與上報(bào)等多種功能，使艦船導(dǎo)航雷達(dá)的導(dǎo)航能力得到了巨大的提升。
文檔編號(hào)G01S19/42GK102628932SQ20121010669
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者李明湘, 王倫發(fā), 陳同義, 馬子健 申請(qǐng)人:北京匯美電子技術(shù)有限公司