信號值達到危險報警參數(shù)值時，觸發(fā)報警，當危險條件消失，即時解除報警。
[0033] 數(shù)據(jù)與圖形顯示模塊連接有數(shù)據(jù)與圖形顯示器9 ;報警器驅(qū)動模塊連接有聲/光 報警器8。
[0034] 工作時，如圖2所示，設(shè)定我船位置始終在坐標原點0,我船航向始終沿Y軸方向航 行，我船運動時，坐標系隨著一起運動。根據(jù)相對運動原理，不管我船和目標船如何運動，都 可以認為我船不動，目標船以某一合成的相對速度與我船作相對運動。如虛線C所示，系統(tǒng) 與雷達天線掃描同步，以2. 5秒的采集周期從主雷達采集目標位置信息，通過避碰設(shè)備一 系列硬件/軟件變換和相關(guān)處理后，擬合出目標的歷史航跡（C段虛線）和當前位置（A點） 以及當前相對航向角Θ，計算出目標當前相對速度、徑向速度(與我船接近的速度)，進一步 預測出目標的未來航跡L、目標的航路捷徑（目標船與我船的最近會遇距離）S、航路捷徑點 (最近會遇點）P的方位角％，以及到達航路捷徑點的時間心，可以看出，目標當前距離R越 小，徑向速度V k越大，碰撞危險性越大，VkS負值時，表示目標船遠離我船，無危險；VK為正 值的條件下，S越小碰撞可能性越大，一旦S=O就意味著兩船將會零距離接觸，如果不采取 避撞措施必然相撞；t s是目標從當前位置運動到最近會遇點的時間，ts越長，給我船提供的 避撞預警時間就越充裕，我船便有足夠的時間采取措施主動規(guī)避碰撞，反之，t s越短越表明 碰撞危險迫在眉睫；f*是兩船最近會遇點的相對方位角，當采取主動避撞措施時，Φ s為駕 駛員提供駕駛參考。以上五個參數(shù)定量反映了碰撞危險性的大小，我們稱其為目標的危險 度參數(shù)。為了使這五個危險度參數(shù)具有實際針對性和便于判斷，系統(tǒng)將我船周圍的區(qū)域做 圖3所示的危險區(qū)域劃分。
[0035] 多目標重疊和分離的身份識別算法，以及海雜波背而額外送的個人天景下的目 標篩選算法：
[0036] 船舶碰撞危險判斷的前提是能夠發(fā)現(xiàn)、識別并持續(xù)地跟蹤他船，采集到準確、足夠 的先期數(shù)據(jù)。在海洋環(huán)境中，他船和地物背景及他船之間的頻繁重疊和分離、海面波浪反射 雜波等因素會對發(fā)現(xiàn)、識別和跟蹤目標產(chǎn)生干擾。
[0037] 多目標重疊和分離的身份識別算法：對于目標的重疊和分離，本項目設(shè)計了濾除 靜止地物目標(保留運動目標）和最大運動概率目標身份分配兩種算法，有效解決了跟蹤問 題。具體方法是：
[0038] 濾除靜止地物目標算法：分別記錄T=O和T=Ti兩個時刻所有目標參數(shù)并儲存，參 考漁船實際航行速度均在15節(jié)以下的實際情況，當系統(tǒng)計算出從T到Ti時間段內(nèi)所有目 標相對本船的運動速度后，與我船最高航速相比較，大于15節(jié)的目標定義為動目標，予以 保留；小于15節(jié)的目標定義為靜止目標，予以濾除。
[0039] 最大運動概率目標身份分配算法：由于漁船的最高航速為15節(jié)，同時雷達天線掃 描周期為2. 5秒，所以目標在T=O這個時刻經(jīng)過2. 5秒后可能出現(xiàn)的位置是以T=O時刻的 位置點為圓心，半徑為20米的圓形面積內(nèi)任意一點，理論上目標1和目標i在T=O時刻處 在相距大于20米的位置時，系統(tǒng)分配兩個目標編號，當相對距離小于20米時，系統(tǒng)認為是 一個目標，分配一個目標編號，同時認為這個目標的中心位置在目標的幾何中心。由此，當 兩個目標重疊時，原有的兩個目標編號和相對應(yīng)的相關(guān)參數(shù)被清零，系統(tǒng)重新分配一個編 號給重疊后的目標，并以此為時間起點采集相關(guān)航行參數(shù)，進行濾除運算；反之，重疊目標 分離后，原有的身編號和相應(yīng)參數(shù)清零，并分配兩個編號，同時開始記錄航行參數(shù)，進行濾 除運算。
[0040] 海雜波背景下的目標篩選算法：從海面雜波中發(fā)現(xiàn)目標采用硬件電路門限條件 來實現(xiàn)，主要原理是利用漁船目標信號強度大于海面雜波信號強度的條件，在濾波電路中 設(shè)置有效信號波幅下沿值，大于下沿值的信號為有效值并送入后續(xù)電路，小于下沿值的信 號為雜波，予以濾除。
[0041] 船舶自身搖擺、旋轉(zhuǎn)、航速不均等的補償算法
[0042] 如圖4所示，在海洋中航行的漁業(yè)船舶(含我船和他船）實際航線和狀態(tài)并非始終 保持一致，具有多樣性，我船的搖擺(包含橫搖和縱搖)，將導致目標船在系統(tǒng)中產(chǎn)生一個高 速偽速度；我船自身的旋轉(zhuǎn)會引起不同時刻坐標系的不唯一性；航行速度不均勻性和航跡 的S形，將導致系統(tǒng)報警頻繁的斷續(xù)。這些都將影響報警有效性和準確性，必須加以解決。
[0043] 針對我船的搖擺和我船及他船的航行速度不均勻性和航跡的S形，本項目使用數(shù) 據(jù)采集周期按照相對距離不同進行分級的方法來解決。即當系統(tǒng)得出目標在3海里以內(nèi) 時，天線掃描5個周期做一次數(shù)據(jù)采集；3~5海里之間時，15個周期采集一次數(shù)據(jù)；5~8 海里，25個周期采集一次數(shù)據(jù)。
[0044] 針對我船繞自身旋轉(zhuǎn)的問題，如果我船和他船均無相對航行運動，但是我船在就 地旋轉(zhuǎn)，會引起坐標XOY旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)內(nèi)將產(chǎn)生一個偽速度，本項目通過引入電子羅盤來記錄 不同時刻的坐標，通過補償運算來修正由于我船自身旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生坐標偏移，有效解決了旋 轉(zhuǎn)問題。
[0045] 考慮船體大小的補償算法
[0046] 如圖5所示，在實際情況下，船只并不是一個點，而是一個相當大的剛性體積， 船舶碰撞也不是兩個點的碰撞，而是在海面上運動著的兩個圓形板塊的碰撞。因此必須 對模型中的數(shù)據(jù)加以修訂，對應(yīng)的理論航路捷徑的安全閾值即最低門限值至少應(yīng)設(shè)置成 RT=a+b，只當R min>RT (即rmin>0)才是安全的。
[0047] 考慮雷達測距、測向精度的補償算法
[0048] 如圖4所示，在相對運動坐標系中，t=0時刻，我船雷觀測到目標在A點，并測量到 距離為R tl方位為（J)tl，在t=!^時刻,我船雷觀測到目標在B點，并測量到距離為R1方位為 Φ 1Ι5 A、B和坐標原點0確定了一個平面三角形0ΑΒ，由此三角形能計算出我們感興趣的最 后三個參數(shù)ts、R min、(K。由于雷達測量的目標距離R和方位Φ都有誤差，導致確定三角形 OAB的擬和誤差，從而又導致參數(shù)t s、Rmin、的計算誤差。因此，以R和Φ為原始數(shù)據(jù)計 算得到的目標航路捷徑Rmin，航路捷徑點的方位角，以及到達航路捷徑點的時間t s的預 測結(jié)果，也必然是有誤差的。為確保安全這些誤差也必需加以考慮。
[0049] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種用于海洋漁業(yè)船舶的主動防碰撞雷達報警系統(tǒng)，其特征在于，包括下列模塊： 電源模塊；為報警系統(tǒng)提供工作電源；將不穩(wěn)定的船電進行穩(wěn)壓、濾波、交直流轉(zhuǎn)換； 與主雷達的接口模塊；配不同型號雷達接口；將雷達的掃描信號導入到報警系統(tǒng)； 模/數(shù)變換模塊；非數(shù)字雷達的掃描信號為模擬信號，通過此模塊轉(zhuǎn)換后，以提高報警 系統(tǒng)報警的準確性，減少誤報警及便于識別目標，同時提高抗干擾性； 數(shù)據(jù)處理與方程解算模塊；與雷達數(shù)據(jù)采集模塊連接，系統(tǒng)進行目標識別、危險目標的 篩選、抗干擾、目標未來航向解算、報警信號的發(fā)出、危險等級的判斷和取消等所有的功能 均由此模塊進行，是系統(tǒng)的核心； 電子羅盤模塊；為系統(tǒng)提供獨立的方為基準，保證系統(tǒng)能夠獨立準確判斷本船及他船 的相對位置和未來航跡方向； 數(shù)據(jù)與圖形顯示模塊；將系統(tǒng)內(nèi)部運算出的結(jié)果，包括本船和他船在設(shè)定量程內(nèi)的距 離、方位、未來航跡的位置信息；危險目標船的位置、方向、預計碰撞時間和航跡等信息通過 圖形、符號及表格數(shù)據(jù)的形式顯現(xiàn)在顯示器上，以便操舵人員直觀準確的判明當前形勢，并 采取相應(yīng)的避碰措施； 報警器驅(qū)動模塊；將系統(tǒng)即時處理信號與系統(tǒng)設(shè)定的危險報警參數(shù)值進行實時比對， 當即時信號值達到危險報警參數(shù)值時，觸發(fā)報警，當危險條件消失，即時解除報警。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于海洋漁業(yè)船舶的主動防碰撞雷達報警系統(tǒng)，其特 征在于，所述的數(shù)據(jù)與圖形顯示模塊連接有數(shù)據(jù)與圖形顯示器；報警器驅(qū)動模塊連接有聲 /光報警器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于海洋漁業(yè)船舶的主動防碰撞雷達報警系統(tǒng)，其特 征在于，所述的數(shù)據(jù)處理與方程解算模塊能夠?qū)崿F(xiàn)濾除靜止地物目標算法和最大運動概率 目標身份分配算法，以及海雜波背景下的目標篩選算法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于海洋漁業(yè)船舶的主動防碰撞雷達報警系統(tǒng)，其特 征在于，所述的數(shù)據(jù)處理與方程解算模塊和電子羅盤模塊能夠?qū)崿F(xiàn)船舶自身搖擺、旋轉(zhuǎn)、航 速不均等的補償算法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于海洋漁業(yè)船舶的主動防碰撞雷達報警系統(tǒng)，其特 征在于，所述的數(shù)據(jù)處理與方程解算模塊還能夠?qū)崿F(xiàn)船體大小的補償算法。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于海洋漁業(yè)船舶的主動防碰撞雷達報警系統(tǒng)，其特 征在于，所述的數(shù)據(jù)處理與方程解算模塊和電子羅盤模塊還能夠?qū)崿F(xiàn)雷達測距、測向精度 的補償算法。
【專利摘要】本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)于一種雷達報警系統(tǒng)，尤其是關(guān)于一種用于海洋漁業(yè)船舶的主動防碰撞雷達報警系統(tǒng)。包括電源模塊；與主雷達的接口模塊；模/數(shù)變換模塊；數(shù)據(jù)處理與方程解算模塊；電子羅盤模塊；數(shù)據(jù)與圖形顯示模塊；報警器驅(qū)動模塊。本發(fā)明的優(yōu)點在于：通過該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)主動計算相關(guān)數(shù)據(jù)，從而便于船只避開有安全隱患的行駛航線，主動避免船只、島塊或漂浮物的撞擊，具備主動式防碰撞功能。
【IPC分類】G01S13-93
【公開號】CN104777480
【申請?zhí)枴緾N201410017386
【發(fā)明人】黃研, 張俊, 陳林木
【申請人】杭州一帆船舶設(shè)備技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2014年1月15日