1、大连海事大学硕士学位论文基于宜昌VTS雷达站的船用雷达交管化研究姓名：易中立申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程（通信与信息系统）指导教师：柳晓鸣20100601英文摘要，；，：；大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博硕士学位论文：基王宣昌！苎雷达塑的墅旦重达交笪丝硒究：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：易中互历归年夕月刀
2、日学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于：保密口不保密衫（请在以上方框内打“，）敝储鹕：鼍基乌芦攀嚣留鹕日期：加年岁月沙日基于宜昌雷达站的船用雷达交管化研究第章绪论课题的背景与意义我国是一个发展中的航运大国，随着航运业的迅速发展，航运日渐趋于大型化、高速化。船
3、舶交通密度、危险货物装载量不断增加，港口航道越来越拥挤，使得船舶航行安全问题更加突出，也严重影响着海洋及港口的环境。解决这些问题的一个有效途径是在岸上建立船舶交通管理（服务）系统，简称。船舶交通管理系统具备监视水域中船舶运动并能够对船舶提供信息、建议和指示的手段，它能与船舶相互作用并能有效的控制交通流，从而获得最大的港口运营效益，同时使船舶交通事故和环境污染的风险减至最羽。是指用先进的信息系统和现代的管理方法与交通相互作用对船舶交通实施动态管理。根据新的（指南对作了最新定义，即是由主管当局实施的，旨在改善船舶交通安全和效率以及保护环境的一种服务，该服务应该有能力与交通相互作用并对区域内形成的交
4、通状态做出反应【卅。系统的主要作用是将所收集的水域内船舶交通的有关信息进行处理，以便对水域内船舶进行监视、咨 询服务及组织管理。船舶交通的管理离不开交通监视及对船舶运动等大量信息的搜集，而雷达正是完成这一任务的理想手段】。根据第三四次世界调查的统计结果，全世界个，其中有雷达的共个，占，且大系统无一例外均采用雷达【】。雷达子系统的设计计算是工程中的重要内容。据年水运报道，我国系统建设已经走在了世界前列，目前我国共有个中心，个雷达站，个基站，覆盖面积为世界之最。但是由于系统功能强大， 设备 复杂，大部分都是有外国公司承建而且 费用都是非常昂贵的，例如：由德国公司建成的烟台成山 头中心投 资成本为万
5、。这些覆盖范 围比较广，功能比较齐全，但是针对内河等中、小型港口时，由于内河所管理的水域为狭长的河道，区域范围较小，船舶交通量有限，如果采用这种专门的系统，势必会造成 资源利用率的不高。 为此本文提第章绪论了一套针对管理水域范围较小，船舶流量有限和管理重点为大桥水域的特点的交通管理系统。本 课题来源于大连海事大学承担的项目“宜昌船舶交通管理系统工程。旨在用船用雷达交管化的手段，将普通的船用雷达改造成为符合特定水域交管要求的交管雷达。在降低投入成本的同时实现内河中小型港口的船舶现代化管理，并且，由于交管系统比 较复杂，系统的稳定性比较差，本系统将比较简单的船用雷达改造成交管雷达，大大的简化了交管
6、系统设备，使系统的稳定性增强。对我国将来中小型港口的建设是非常有意义的。国内外相关技术的发展趋势我国￥发展趋势是一项综合的系统工程。它不 仅包括雷达子系 统、子系统、雷达数据处理子系统和计算机网络等代表最新技术的软硬件设备，也包括管理规程、运行管理模式等诸多其他要素 】。文献 】从广 义的角度分三部分探讨了概念形成和发展的过程，并对概念发展的主要阶段进行了剖析，使得的概念更加清晰。文献】详细介 绍了我国自世纪年代开始经历的个阶段。使得对我国发展认识更加明确。我国从无到有，与一些发达国家相比晚起步年。但是由于国家的重 视，以及广大从事事业的工作人员的努力，我国装备水平不断提高，从事人员专业素质不
7、断提高，其发展经历了从单雷达站到组成雷达站链，从简单的终端显示到高亮度显示，直至采用计算机对雷达等多传感器进行综合处理及分布显示的过程，每项工程所采用的设备均为当时世界先进或较先进的设备，其技术水平都与当时世界总的技术 水平一致【。文献【 【】【】【】分析了我国工程的实施与运行对我国方方面面产生的影响，我国多年的建设和发展过程，充分体现了对我国航运事业的所做的贡献，各方面人士一致认为我国建设的决策是正确的，发展路线是可行的。文献】【 】【】分别对我国珠江口、厦门、台湾海峡、上海、美国港口和密西西比河的发展现状和今后的发展趋势进行了详尽的论述。大量基于宜昌雷达站的船用雷达交管化研究的文献表面我国
8、的发展正呈现出：技术发展变化快、对信息资源的需求越来越大、系统规模逐渐增大、站点的布局日趋复杂的趋判。综上所述，我国己在提高安全与效率以及保护环境方面发挥了重要的作用，且正在迎来快速发展的新时期。船用雷达交管化技术的应用近年来，随着计算机的处理能力，运算速度和存储容量的不断提高，在系统中，对于信息的 处理、警告、发布及传输，计 算机都是最主要的信息工具之一，计算机对新一代的设备影响越来越大，在设备中所占的比重也不断增加，如和的新一代设备除信息的采集外大部分的信息处理都采用了计算机【。逐渐向数字化，网络化的方向发展并取的了较好的成绩。由大连海事大学研制开发的（）船舶交管系统，属于（自动雷达 标厶
9、仪）】，用高品质的船用雷达和通信设备作为信息采集装备，以船用作为雷达数据处理设备，配合信息综合处理与显示、船舶数据管理等系统软件，构成的简易实用船舶交通管理系统，这种系统特别适合应用于小型港口、油田、大桥水域和内河水域。曾 应用于年秦皇 岛港改造和山东北长山岛的建设中，并且运行正常，为保护港区交通安全与提高交通效率发挥了重要的作用。“船舶交通管理系 统被国家列为我国九五重点推广应用项目。在 “荆州长江大桥防撞工程监测系统”项目中，其交管雷达就是由普通的船用雷达通过添加控制器、收发信机等而改造成的，该系统运行正常， 为保护港区交通安全与提高交通效率发挥了重要的作用。船用雷达交管化的例子在国外也有
10、，例如雷达就是在普通的船用雷达基础行添加了一个板，实现交管功能。由英国商船有限公司出品的系列系统完全符合的有关规则。该系统非常适合中小型规模港口的交通管制，它通常采用一部雷达和一台计算机，就可实现对港口范围内数十至百个移动目标的监控。它既适于建立全新的系统，又可以在客户现有的雷达设备基础上增设可扩充强大的图像与信息处理功能。例如，第章绪论系统对于使用普通雷达的港口，只需要增设一台微机和船商系统软件以及一套雷达控制单元就可以在本港口的电子海图画面上显示雷达录取的目标船信息。基于许多独到的特性和功能该系统在短短的几年时间内就分别进入了澳大利亚、新西兰、法国、德国、意大利、美国、西班牙、匈牙利、俄罗
11、斯、芬 兰、韩国等近个港口，其技术经验值得借鉴和学习【。本文研究的内容和研究方法本课题是为了适应现代化发展的需要， 结 合“荆州长江大桥防撞工程监测系统和“宜昌船舶交通管理系统工程的实际需要而提出来的。针对当前雷达控制与双机切换方面的一些不足以及工程项目的一些实际要求而设计的一套适与水域范围较小，船舶流量有限的港口码头的雷达子系统。本文将在后面的章节中重点讨论以下内容：）对课题可行性的研究。通过对船用雷达和交管雷达的功能结构的研究比较，分析两者差异，对每一项 差异进行深入研究，并进行总体技术指标分析，对必须改进的结构功能进行改造。）对雷达控制技 术的研究。主要是通过微处理器控制单元实现。搭建适
12、当外围硬件电路和软件编程，进行联机调试， 实现本地和远程遥控遥测。主要的技 术难点有：驱动问题，状 态信号的传输， 继电器慢上电问题，信号的隔离，串口 资源分配等问题。）对雷达双机 热备份技术的研究。主要是通过微处理器控制单元实现。搭建外围电路和软件编程完成，并联机测试。主要的技术难点有：切换时机的选择，信号驱动能力下降，船首脉冲的整形，如何实现真正意义上的雷达热备份等问题。）对 信息传输方法的研究。主要是通过分析分析雷达信号的 电气特性对不同的信号进行不同的传输，例如串口信号的传输是利用串口服务器将串口信号转换成网络信号进行传输，视频信号通过同轴电缆传输，外包屏蔽线。主要的技 术难点为信号经
13、过分路之后驱动能力下降，电气特性的分析等。）其他单元的研究。包括波导转换开关控制的研究、控制面板电路的设计等。基于宜昌雷达站的船用雷达交管化研究研究成果本文根据荆州与宜昌两个船舶交通管理系统项目的具体要求，很好的完成了船用雷达交管化研究工作，完善了雷达控制方式的改进工作以及双收发信机的热备份工作。并且在宜昌雷达子系统的建 设中将古野（）船用雷达（此系列）改造成为能够实现交管功能的交管雷达。雷达监控室的雷达控制器很好实现了雷达本地与远程控制及双收发信机切换工作，并且实时显示雷达的工作状态，为了快速定位雷达故障原因作了很好的铺垫。交管中心的人机交互应用软件控制界面友好、操作方便简洁，并且能 够很好
14、的完成雷达的控制与系统状态显示工作，系 统稳定可靠，实现了工程设计要求。论文结构安排第章绪论。介绍了课题的背景和意义，分析了国内外相关技术的发展状况，综述了课题研究的成果，并给出了论文的结构安排。第章系统总体方案设计与论证。首先通 过研究船用雷达与交管雷达在 结构和功能上的区别提出了“船用雷达交管化”，再从系统的功能要求出发，设计出最优的系统方案，并且列举出交管化的工作重点。第章交管化控制技术的研究。对船用雷达交管化工作中的重点 进行了一一研究。包括：雷达本地与远程控制方案的研究，双收发信机切换与实现热备份方案的研究，以及一些其他模块方案的研究。第章系统软件的 设计。分别讨论交管中心人机交互软
15、件的设计与雷达监控室控制单元的软件设计。第章结论。本文的最后总结，分析了系统设计和工程运行过程中出现的不足，提出了今后需要改进的设想和展望。第章系统总体方案设计与论证第章系统总体方案设计与论证船用雷达交管化的提出我国的建设虽然起步比 较晚，但是由于国家的重视以及广大从事人员的努力我国事业发展迅速，尤其是自交通运输部安监局在宁波召开了“第一次全国系统管理工作会 议后，我国的在规划建设、运行管理、功能发挥、设备管理等方面都取得了迅速的发展。我国工程的实施和运行对维护国家主权、提高港口声誉、改善投 资环境、减少海损事故、改善水上安全监督管理机制等起了重要的作用，取得了较大的经济效益和社会效益。目前，
16、我国工程大多是由国内具有相应资质的设计单位设计，设备基本由国外引进和国外企业施工。例如：长江武汉船舶交通管理系统工程，是由法国公司负责施工建设的，建 设成本为万元，且系统运行和维修费用为万年。可以看出建设、运行与 维护的成本是非常昂贵的。并且，内河港口与沿海大型港口不同，其交管区域为一条狭长的水域，在大部分的雷达覆盖区没有船舶航行，如果采用像这种大型的来对内河中小型港口船舶交通进行管理势必造成资源的浪费。本文提出了一套针对管理水域范围较小，船舶流量有限和管理重点为大桥水域的特点，采用高品质的船用雷达和设备及通信设备作为系统信息采集和信息服务的主要设备，交通显示器采用两个寸宽屏显示器，宽屏显示器
17、对于内河水域能够发挥更高的显示效率，即将普通的船用雷达改造成交管雷达，本系统能够较好地满足用户对管理水域船舶和大桥的安全管理需要，表现出较强的实用性，同时由于船用雷达的设备相比交管雷达比较简单，因此在交管系统中采用该雷达可以增强系统的稳定性。并且在我国属于公益性项目，没有直接的经济收入，的日常运行完全由国家的财政拨款投 资，像这种小型的系 统在实现交管功能的同时还可以大大节约成本，减轻国家财政负担。类似船用雷达交管化这种方案国外也有案例，例如著名的德国公司，其产品中就有将普通船的用雷达通过添加了一个自行设计的接口基于宜昌雷达站的船用雷达交管化研究板，将船用雷达改装成了交管雷达，且运行效果良好。
18、船用雷达交管化是指将普通的船用雷达通过添加一些必要的控制电路与软件将其改造成具有交管功能的雷达。首先需要分别了解两者的定义与区别。表船用雷达与交管雷达结构对比船用雷达是船长的眼睛。主要是为船舶驾驶员提供导航、避让、位置、引航等信息。当能见度低影响到船员的视线时，船用雷达能提够必须的观察手段，帮助船舶航行。船用雷达一般工作在波段或波段，少数工作在波段和波段，发射功率一般在几千瓦到几十千瓦之剐。船用雷达通常由天线、发射机、接收机、显示器和电源五部分组成【引。交管雷达装在各雷达岸站，用于完成海上目标信息的采集；监视船舶进出港及发现违章行为；监视航路标志及锚泊情况；引导船舶进出港及锚泊，保证雾航、夜航
19、安全，提高船舶航行效率；提供船舶动态信息， 协助进行船舶调度、港区作业、航道工程作业以及海难救助等。一般工作在波段，波段，发射功率一般在几千至几十千瓦之剐。交管雷达通常由天线、发射机、接收机、显示器、射频切换开关等组成】。表列出了船用雷达与交管雷达构成对比。第章系统总体方案设计与论证表为船用雷达与交管雷达各组成部分的对比，不难看出，它们的组成基本都是由：天线、发射机、接收机、控制器和 显示器组成，在 结构上没有什么太大的差别。然而，在对部件技 术性能上的要求却不同。因此船用雷达交管化主要是完成工作如图所示：图船用雷达交管化框图）船用雷达天线的改造。包括改用大尺寸天 线以及相应天线驱动电路设计；
20、）船用雷达单 收发信机工作模式改成双收 发信机并 联热储备工作模式：）船用雷达的单一本地控制方式改成本地 远程同其时控制方式；）船用雷达信号的本地显示改造成雷达信号的本地与 远 程同时显示。这些具体的技术实现方法将在本文的第三章第四章中进行详细介绍。系统总体设计系统设计前期研究船舶交通管理系统是一个复杂的系统【。】，它由雷达子系统、子系 统等许多子系统构成，其性能的好坏受到很多因素的制约。因此，要使系统稳定运行，充分发挥系统功能，要求我们无论是在系统的设计规划、施工建 设，验收和检测、运营管理还是工程后评估中都要以严谨的科学态度和方法来对待。基于宜昌、厂雷达站的船用雷达交管化研究系统设计前期首
21、先要了解港口水域的自然情况。港口水域自然环境包括位置、气温、风、雾、降水、流速等因素。文献中详细说明了这些自然因素对 设计的影响在此本文不进行详细说明。在对系统水域自然环境有所了解之后就必须开始研究系统的实现方案了。通常情况下，在工程的前期设计过程中，会相继确定系统建立的目的、覆盖范围、性能指 标以及功能要求等，此时交管雷达的使用性能也就确定了。船舶交管系统中雷达子系统的使用性能，包括：探测范围、最大作用距离、最小作用距离、测距误差、测方位误差、距离分辨力、方位分辨力和可靠性等。然而交管雷达子系统的使用性能受很多因此得影响，例如雷达技术性能、当地水域状态、 违章、温度、 风、雾、降水、相对湿度
22、、水流速度、地质与地震等因素，其中影响最大的就是雷达的技术性能。雷达的技术性能主要包括工作波长、天 线性能、发射功率、脉冲 宽度、脉冲重复频率，接收带宽，接收机噪声系数和灵敏度等。图说明了交管系统中所选雷达的使用性能指标和技术性能指标之间的相互制约关系。自然条件雷达站高度目标高度目标雷达截面积雷达使用性能探测范围最大作用距离最小作用距离测距离误差测方位误差距离分辨力方位分辨力海杂波抑制特性图雷达使用性能的制约因素图雷达技术性能工作波长天线性能发射功率脉冲宽度脉冲重复频率接收带宽接收机噪声系数灵敏度况一一况情一一情竺磊气一一海第章系统总体方案设计与论证从图可以看出，交管系统中雷达的使用性能指标一
23、方面取决于雷达系统本身的技术性能，同时还受到一些自然情况的影响。而且，不难发现，图中很多因素都是相互依赖的。因此，在了解当地水域情况的前提下选择合适性能的雷达对充分发挥功能具有非常重要的作用。雷达子系统设备的选型目前船舶交管雷达主要采用的是非相参雷达。整个雷达子系统有发射机、接收机、天线、显示器和波 导转换开关等组成。为了提高雷达子系统的工作可靠性，雷达收发机通常采用双备份方式，控制单元控制波导转换开关的转换，实现收发机与收发机的切 换。对于波段的雷达，射频切换开关即为波导切换开关【。在对宜昌工程进行了充分的前期研究后，决定该项目选用的雷达设备，天线选用波 导裂缝天线，其他雷达 设备的各部件采
24、用高性能的日本古野（瓜）船用雷达设备（削毪系列），波导转换开关，雷达控制器则是由本文研究的，主要的工作是完成对雷达的本地远程控制，双收发信机切换，雷达信号的传输与显示。）雷达收发信机本系统选用日本雷达收发机，该雷达具有在处检测的目标概率 为的目标探测能力。且该 收发机具有扇形发射停止发射能力，扇形区域大小可由用户自定义。）雷达天线由于原有的雷达天线，尺寸小，分辨力低不能 满足交管雷达的需求。为此本系统选用丹麦波段英尺波导隙缝天线。该天线为水平极化模式，水平和垂直波束分别为。和。天线增益能够满足该水域的要求。系统方案设计通过上一节的理论分析，拟出如下几个方案。方案一：如图所示。基于宜昌雷达站的船
25、用雷达交管化研究蕾谜盟控皇变管中心一甲司，￥。服 务 器一击一刍皿鼽囡等曩船雾慧一一、：扩图方案一系统结构框圈仇“雌在这个方案中通过将船用雷达的键盘延长到交管中心达到对雷达的控制，雷达的编码信号为噶 标准信号其传输的距离有限，从发生器到负载其数掘信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，如果采用一般的电缆其传输距离一般为左右，因此当 传输距离比较 近的时候可以直接通过电缆将雷达键盘延长到监控室；当传输距离比较远时可以唆信号其通过电平转换单元后转换成标准串行信号后在交管中心一端利用串口服务器将串行信号转换成一一箩一。广一一。第章系统总体方章 设计与 论证网络信号，同 时在雷达站接收端利用
26、串口服务器将网络信号转换成串行信号。这样便可以适应长距离传输的需要。雷达图像则一方面通过光纤传输到交管中心进行实时显示。同 时为了调试方便可以 选择一个普通的显示器作为雷达监控室的显示器。而雷达的双收发信机则是由波导转换开关连接，控制器通过接受分析串行信号来控制波导转换开关的切换。方案二，如图 所示。，。咎誓“ 蟛豳犟萱晨冈一痢广幸儿猷椭串口蜃务鹭竺竺二二二二工一幽方案二系统结构框图基于宜昌雷达站的船用雷达交管化研究在这个方案中，雷达的控制主要有两种方式，一种是通过中心的人机交互软件实现的，软件通过模拟雷达键盘按键时发出的指令编码传输到雷达站的控制单元，由控制 单元分析后完成对雷达的控制，与方
27、案一相同采用串口集线器来适应远距离的信号传输。同时雷达原有的键盘则放在雷达监控室，作为雷达本地的控制键盘，方便在出 现故障或者检修时操作雷达。两种控制方式的选择是通过控制单元实现的。雷达双收发信机是通过波导转换开关连接至雷达天线，控制器通过控制硬件电路，将工作中的收发信机与相连，发出的控制指令直接控制收发信机的工作；而收发信机则与控制单元相连，控制单元通过模拟的指令格式，将收发信机设置在待发射状态，为切换做好准备。通过本地的控制面板或者远程的人机交互软件都可以控制双收发信机的切换。雷达视频信号一方面通过光纤传输到交管中心进行实时显示。同时为了调试方面，可以选择一个普通的宽屏显示器作为雷达监控室
28、的显示器。方案三，如图所示：在本方案中，对雷达的控制仍然分为两个部分，一方面由本地维护显示器与本地雷达键盘控制，主要是为了系统维护、 维修时实现雷达的控制；另一方面是通过远程的人机交互界面软件控制，软件模拟雷达按键编码通过以太网口发出，在雷达站监控室的网络交换机接收到控制编码信号后，对所接受到的信号进行分析并将控制信号提取出由串行口发送到本地的控制单元，实现对雷达的远程控制。在雷达双收发信机切换部分，实现方法与方案二类似，都是通过波导转换开关连接两台收发信机与天线，工作中的收发信机直接接受发出的控制指令，与方案二不同的是备份状态下的收发信机并不是接受控制单元发出的模拟指令，而是通过控制电路将发
29、射指令滤除后的所有指令。第章系统总体方案设计与论证一叠蒿置自二；三三一一图方案三系统结构框图删上述三套方案都能实现船用雷达交管化。其中方案一为“荆州长江大桥防撞工程监测系统工程”的雷达子系统方案【（，该方案帮助建立了一套完备的交管系统，满足了船舶交通管理的需要， 节约了大量的资金，得到了用户的好评。方案是在方案一的基础上做了一些改进，首先就是对雷达控制方面，在方案二中，对雷达的控制显得更加简单方便。用 户可以通过两种方式控制雷达，一种是用维护显示器和本地操控键盘进行的本地控制，主要是为了便于进行雷达的维护；基于宜昌雷达站的船用雷达交管化研究另一种是利用信息综合显示器的人机交互界面上的控制菜单和
30、雷达工作状态显示窗口进行的监控室操作台对雷达的遥远控制。本地控遥控两种控制模式的选择，在雷达控制器面板上的“本地控遥控选择开关进行选择。而在方案一中对雷达的控制只有一种方式，当雷达出现故障或维修时需要将在交管中心的雷达键盘搬到雷达站监控室，如此显得不方便。同 时，方案二中 对 双收发信机的切换的方法也作了一些优化。方案二将处于备份状态的的雷达与控制单元相连，控制单元通过模拟指令将备份状态的雷达设置在待发射状态，为切换做好准备， 实现了无缝切换。然而，在方案二中交管中心对雷达站的控制信号是由串口发出，经过两次串口集线器后再传到雷达，这种情况下控制信号在传输的过程中容易产生误码。在方案三中简化了这
31、一弊端，方案三是将交管中心的控制信号通过以太网发出，由雷达站的网络交换机接收后由串口发送给雷达。另一方面，方案二中备份雷达接受控制单元发出的模拟空闲指令，如此当系统切换时可能造成雷达的当前状态与切换前的状态不同而影响系统工作。由此可见，方案二方案三在实现雷达控制与双收发信机切换的同时，方案三功能更齐全， 稳定性更佳，故本文采用方案三。关键技术实现方法的研究在上一节中分析了船用雷达交管化的关键问题分别为：天线的改造以及相应驱动电路设计、双收 发信机的并联热储备工作模式的建立、雷达控制方式、雷达信号传输。）天线的匹配本系统的采用的雷达为日本型号船用雷达，然而为了达到交管要求，天线改用丹麦波段英尺波
32、导隙缝天线。由于船用雷达天线原来为英寸天线。天线的尺寸变大了，原来的天线驱动电路无法驱动大尺寸天线，因此其相应的驱动电路也要作出改进，同时，雷达的方位信号产生器也随之变化。所以在天线的改造中，需要考虑的问题有：天线驱动电路的改变、雷达方位信号产生器电路的改变。第章系统总体方案设计与论证）雷达的控制方法改造在本系统中，要 实现对雷达本地、远程的控制， 这个功能原来的船用雷达是没有的，因此本文通过设计一个控制单元，在 远程状态下一方面根据通信协议将远程交管中心人机交互界面的控制指令包解包分析后将该指令转换成雷达能识别的信号完成对雷达的控制，另方面通过接收雷达发出的回执信号，分析、判断雷达是否正常工
33、作，并根据通信协议将状态返回给交管中心。在本地工作状态下，控制单元通过控制选择电路将本地的雷达键盘与雷达相连，并将此时的状态返回交管中心。因此，在对雷达控制方法的改造 过程中，重点是控制 单元的设计，包括：控制芯片的选择、雷达控制编码的研究、 选择电路的设计、控制器 软件设计、通信协议的定义等。）双收发信机的建立在交管雷达系统中，要求雷达为双收发信机工作模式。因此船用雷达交管化中需要将单收发信机模式改造成双收发信机模式，本系统通过波导转换开关连接两台收发信机与天线。为了实现收发信机之间的无缝切换，需要设计专门的控制单元来控制。控制单元通过接收本地控制面板或者远程交管中心发送的切换指令来控制收发
34、信机的切换。然而，收 发信机的切换时机却很重要，如果切换时机选择的不恰当，当收发信机切换速度与波导转换开关的速度不一致时，造成驻波比的过大有可能损坏雷达收发信机，或者雷达停止运转。在这个过程中要实现双收发信机的无缝切换，重点是控制电路的设计，空闲指令的研究与模拟，切换时机的选择与判断等。）雷达信号的传输在交管系统中，雷达站和交管中心并非都在同一个地方，因此需要将雷达监控室的雷达信号传输到远处的交管中心。然而，雷达信号很多，不同信号有不同的电器特性，例如：有标准的编码信号、状态信号量、视频信号等，不能对所有信号都采用相同的传输方式，因此，在 对雷达信号进行传输的过程中，重点是研究不同雷达信号的电
35、器特性，对不同电器特性的雷达信号进行不同方式的传输。基于宜昌雷达站的船用雷达交管化研究第章交管化控制技术的研究雷达控制技术的研究一般来说，在船舶交通管理系统中雷达监控室和交管中心都不会在同一个地方。雷达监控室通常会建在离中心比较远的江边、高山、岛礁等人迹罕至的地方，而交管中心一般会建在交通方面，物质供应便捷的市中心【】。因此，为了操作上的方便，我们需要在中心对雷达进行控制，然而当雷达出故障需要维护时又必须对雷达进行本地控制，所以 针对中的 这种特性本文设计出一套比较方便的雷达控制方案。本系统中对雷达设备的控制有两种形式，一种是用维护显示器和本地操控键盘进行的本地控制，主要是为了便于进行雷达的维
36、护；另二种是利用位于交管中心的信息综合显示器的人机交互界面上的控制菜单和雷达工作状态显示窗口进行的交管中心操作台对雷达站监控室的遥远控制。本地控制和遥远控制两种控制模式的选择，在雷达控制器面板上的“本地控遥 远控制 ”选择开关进行选择。利用信息综合显示器的人机交互界面上的控制菜单和雷达工作状态显示窗口进行的交管中心操作台的遥控指令通过以太网送雷达控制器，雷达控制器将指令进行转换，形成雷达 处理单元能够执行的控制码，并以一定的协议要求送，实现对雷达的控制。雷达的工作状态和对控制的响应情况，经雷达视频图像处理器识别和编码处理后送信息综合显示工作站显示，送系统综合信息服务器进行记录。雷达控制信号分析
37、对于不同型号的雷达其控制信号也不尽相同，本文以日本古野（）雷达为例，旨在说明雷达控制的研究方法。 键盘 通过电缆与相连，连接线总共有路且都是数字信号。为了实现对雷达的控制，对这个信号做了一一的研究和分析如下：），该信号是接受的雷达键盘编码信号，对应于不同按键会有不同的信号码流。经过测量， 这组信号为差分信号，逻辑相反。高电平时为，低电平时为， 为标准信号。将这组信号经过电平转换单元第章交管化控制技术的研究转换成标准电平后，经计算机由串调试软件接收发现这组信号编码如表所示：表信号编码表按键编码按键编码按键编码￥右，￥ ￥左￥，￥右旋 ￥玛，￥左旋 ￥，￥右旋 ￥， ￥左旋￥，￥小￥ ￥历必二￥
38、￥鼠标左键￥鼠标右键￥右旋￥匕，滑轮单击￥左旋￥，滑轮上￥，￥右旋￥，滑轮下￥，左旋￥，方位北 ￥，￥右￥， ￥方位南￥，￥左￥，方位东￥，￥方位西￥，￥空闲￥其中，键值以“￥”符号开头，以 “￥”符号结尾，不同的键对应不同的键值，从，当键值的移动量有不同尺度时，在 键值后面会有一个数量来表示移动的尺度。例如滑轮向上键值为，后面跟的代表向上一点的大小， 为最小值，当移动较大时这个值也会相应的增加。在对雷达进行远程控制的时候，通过控制中心的人机交互软件发出相对应的信号编码，在近距离控制的情况下编码可以通过计算机串行口发出，在传输基于宜昌雷达站的船用雷达交管化研究距离比较远的情况下可以通过太网口发出控制编码信号。在雷达监控室的接收端由网络交换机接收，将以太网信号转换成串行信号经过串口传输，实现对雷达的远程控制与切换。）信号，该信号是发送给雷达键盘的回执编码信号，他根据当前雷达的工作状态以及雷达键盘的不同操作，作出不同的回应。信号和一样是一组差分信号。将这组信号经过电平转换单元转换成标准电平后，由串口调试软件接收发现，雷达回 执主要分为三种情况：当雷达键盘有效并得到雷达的响应时，雷达的回执信号为“￥，；而当雷达键盘按键无效雷达没有响应时，此时雷达回执信号为“￥，￥，；当雷达键盘没有操作时回执为空闲指
