1、航海雷达技术的发展,大连海事大学信息科学技术学院 索继东 ,1航海雷达系统的技术特性,非相参脉冲雷达 隙缝波导天线 自动雷达标绘议 (ARPA或TT-Target Tracking),发射机：可靠性提高 接收机：动态范围增大更精细的自适应的STC控制自动调整增益、反海浪和调谐等的设置 处理器（ARPA）：更复杂的信号处理和跟踪处理操作简便、自动化100个目标三维海图,显示器：显示处理，高亮、高分辨率，色彩，256级，高更新速率 串口/网口、有线/无线连接（控制，自检） 系统的高可靠性和低维护性,雷达、电子海图、视频监控（卫星图片）、雷达/AIS跟踪目标融合处理与显示，增进安全。,增大动态范围，
2、提高杂波区内的目标识别能力。,改进杂波处理提高信噪比，增大动态范围。,2.1信号处理实例分析,2航海雷达存在的问题和解决的途径,灵敏度时间控制STC,STC（ sensitivity time control灵敏度时间控制） 自动和手动反海浪控制（初始化参数设置）。 海杂波区的目标探测能力有提高。,自动STC (SEA AUTO),根据接收信号自动计算STC的控制电平。STC控制曲线,参数设置：,天线高度、海情和脉冲宽度决定了曲线的拐点。 STC RANGE的设置也会改变曲线的拐点。 例如，X波段天线高度30，NEAR拐点是4到5 NM，MID拐点是19到20NM。 在SEA AUTO状态下，
3、最佳的STC曲线及其上下的移动会根据接收信号电平和量程自动改变。 转动 A/C SEA旋钮，可令STC曲线上下的移动。,S波段的实例,SEA AUTO,自动FTC (AUTO RAIN) 处理,可选择OFF/1/2/3/4 。,采用moving average deviations得到偏置电平。 K取决于FTC的设置。, NOISE REJ处理,平均后，强信号变弱，噪声之类的弱信号更弱。, INT REJECT处理,可选择OFF/1/2/3。 利用相关处理抑制同频干扰。IR-1: 当前的扫描与前一次扫描相关（两次扫描中同一距离均有目标，信号才有输出） IR-2:当前的扫描与前二次扫描相关（三次
4、扫描中同一距离均有目标，信号才有输出）。 IR-3:当前的扫描与前三次扫描相关（四次扫描中同一距离均有目标，信号才有输出）。,对于高速目标，相关处理次数不宜过多。, VIDEO COMTRAST处理,在屏幕框PICTURE菜单中进行雷达图像显示的对比度设置： 1/2/3/4和A/B/C 。,图像电平变化宽度的设置,例如： 设置为“2”，32级图像电平的变化宽度为9 dB ；设置为“4”，变化宽度为5dB 。曲线 “B”为线性变化。 比较而言，曲线“C” 的图像电平越高，变化范围越小。,雷达图像显示对比度设置的观测实例：, WIPER处理,在主菜单Menu - 1 - 6 中进行WIPPER处理
5、的设置OFF/1/2。 wiper 处理效果因EAV设置的不同而不同。 WIPER ：信号乘以擦除系数，信号幅度渐渐减小。信号幅度越小，擦除系数就越小，因此弱信号要比强信号更快地消失。 擦除特性自动地改变弱信号的显示强度，以有利于图像的观测。, ECHO STRETCH/ENHANCEMENT处理,在屏幕框PICTURE菜单选择回波扩展（放大）的设置OFF/1/2/3 。 ES-1：在方位向上进行回波扩展； ES-2：在距离向上进行回波扩展； ES-3：在距离和方位向上进行回波扩展。, ECHO AVERAGE处理,在屏幕框PICTURE菜单中进行回波平均（平滑）处理的设置：OFF/1/2/3
6、。 在信号显示时，利用相关处理，便于区分目标回波与杂波（水面回波、雨雪回波等）。,EAV-1：过去两次天线扫描周期的相关处理，适合于抑制一般的海杂波、雨雪杂波和其他杂波。 EAV-2：过去三次天线扫描周期的相关处理，适合于抑制较强的海杂波、雨雪杂波和其他杂波，但弱目标会有损失。 EAV-3：以增强的方式突出地显示回波图像，进而增强弱目标的回波强度（灵敏度），特别是远距离的目标回波。但海杂波、雨雪杂波等不需要的回波也会得到加强，采用EAV-3前，应先通过FTC和STC等方法调整回波观测，尽量去除杂波。,注意：实际幅度为32级，此为简略说明。,EAV-3的处理方法： 同先前的回波相比，如果当前的回
7、波达到最大幅度，信号输出就取最大幅度；如果当前回波较弱，信号输出就取比最大幅度略低一点的幅度。 同先前的回波相比，如果当前的回波达到中等幅度，信号输出幅度就逐渐增加；如果没有回波，信号输出幅度就逐渐减小，但增减速率小于EAV-1 和EAV-2. 注意：实际幅度为32级，此为简略说明。,回波平均处理的实例, TRAIL处理,在屏幕框菜单TRAIL 中，可以设置Trail Mode、Trail Grad、Narrow Trail、Trail Level、Trail Reset、Trail Copy 和OS Trail。 在尾迹设置中，可以选择“True” 或 “Relative”，可以在30 秒到
8、 30分钟之间选择合适的时间长度。 通过尾迹显示，在杂波环境中识别运动目标。,尾迹效应,2.2存在的问题与解决方法 雷达控制缺少对环境和目标的自适应性脉宽，重复频率，灵敏度，杂波抑制 信号处理对回波信息利用的不够充分，自适应性不够强，小目标探测和跟踪能力不够，通过信号处理弥补雷达体制的不足。设置太多（包括检测与跟踪），缺少自动的环境识别。SCAN相关次数很少（运动补偿）。距离上的分辨能力利用的不够。信号能量及相关性(包括行为上的相关性)。CFAR的邻域单元。检测中对信号特征的分析和利用不够 (宽度鉴别，起伏特性)。多扫描的区域CFAR。自适应杂波图，提高动态范围。检测与跟踪的交互。杂波跟踪滤波
9、器。基于多假设（模式识别）的检测与跟踪。,基于模式识别的检测与跟踪。 多模型/多滤波器跟踪（IMM）。 基于AIS信息融合的检测与跟踪。 处理复杂程度的自适应。 S与X波段的相关处理。 智能检测。,数字化中频处理 数字化靠近微波前端。,例：SUPER HD DIGITAL（Raymarine） 在微波前端数字采样，减小噪声影响，回波线性处理，90dB动态范围，提高天线方位分辨能力，改善目标分辨性能，对回波智能分析。采用4 或 12kW 更小的功率。,更大的动态范围，数字接收机捕获和处理更多的回波信息，抑制杂波的同时，鉴别目标，获得更清晰的雷达图像显示。,3航海雷达的未来发展,（1）应用环境与应
10、用要求 提高杂波区中的目标探测能力。 减少失真发射和带外发射，控制带宽，提高频谱利用率。 全固态和全数字化，降低功率，提高集成度，降低成本。 提高易用性（易操作，易理解）。 气象、海况等的探测。 数据的发送。 军用雷达技术、通信技术。 IMO。,（2）信号体制 相干调制，充分利用回波信息。 KELVIN HUGHES公司的SHARP Eye,TERMA的SCANTER 5000/6000脉冲压缩固态雷达。 Fully Coherent, Frequency Diversity and Time Diversity,Navico的FMCW宽带雷达BR24,（3）系统集成与信息融合 INS 由系统集成进入深度的信息融合。 多雷达，雷达与AIS，雷达与视像。 信息的交互和互补，更可靠更易于理解的智能化系统。 标准化。,谢谢！,
