电子海图-电子海图与雷达信号的叠加计算

0 引 言

伴随着科学技术的不断发展和进步,在研究综合舰桥系统时,应用电子海图以及雷达背景叠加模型具有一定的优势,能在提高自动化程度的同时,确保雷达成像效果符合预期[1 – 2]。本文对电子海图与雷达系统原理进行了简要分析,并对电子海图与雷达背景的叠加显示方案和仿真实现过程展开了讨论。

1 电子海图与雷达系统

1.1 电子海图系统内涵电子海图系统是一种融合了导航技术、计算机技术以及雷达技术等多学科的综合应用项目,相较于传统的系统结构,电子海图系统能呈现出更加直观的地理信息和文字信息,确保船舶状态以及导航标识等都能发挥作用。利用雷达进行位置信息的扫描,则能在电子海图系统显示器上显示出相关目标的符号和矢量参数,其基本原理见图1。

1.2 雷达系统运行原理雷达系统在运行过程中,会对目标进行探测,在其传递的回波中提取相关信息,从而有效判定目标距离以及空间角度,实现精准定位。若是目标位置出现变化,则能借助距离和角度的变化规律判定最终结果。目前,应用较为广泛的就是典型的单脉冲雷达,能有效满足运行需求,其目标角测量原理如图 2 所示。2R = ctr另外,在对目标距离进行测定时,假设目标距离为 ,则信号的传播距离满足公式,其中,R表示的目标和雷达之间的距离, tr表示的是电磁波在 目标和雷达之间传递后往返的时间间隔, c则代表光速。

若是要提高角度测量的实际精度,则需要改良雷 达天线的尺寸,或者是改变扫描的时间间隔。

2 电子海图与雷达背景的叠加显示方案 

在对电子海图和雷达叠加显示方案设计结构进行 分析后,下面对一些关键的信号处理问题进行分析。

 2.1 雷达杂波抑制问题 通过应用预警检测技术,对目标进行回波信号处 理,在自动检测系统中有效建立检测目标,确保非参 量预警检测器和参量型检测器都能对杂波类型进行判 定,从而根据其类型判断其强度。可应用韦布尔分 布、对数-正态分布等技术解决杂波抑制的问题,从而 满足研究的需求[3 – 5]。 为了满足雷达背景的杂波抑制要求,设计一种线 性调频函数,表达式为

式中:K=B/T 为雷达信号的变化率,当 K>0 时,雷达信号的频率是递增的;当 K<0 时,则信号频率是递减的。在与电子海图进行叠加的过程中,将背景噪声分成 clj类,其预测值用pj 表示,并可以得到偏导数为Q(st+1,at+1),求导得到: 



2.2 雷达图像快速显示问题 在经过采集、传输、坐标转化过程结束后,数据 处理系统能对各种信息进行叠加,并集中收入电子海 图系统内,这种并行处理策略,能有效提升处理速 率,确保位置信息能够精确显示。通过采用这种技 术,对叠加效果进行显示和分析,提高系统运行效率。 该系统能为使用者提供直接访问的显示窗口,确 保访问效果能满足使用需求,维护系统数据分析和处 理基本结构,优化组件的控制参数[6]。

3 综合舰桥系统中电子海图与雷达背景叠加的仿真实现 

在电子海图系统中,利用雷达对信息进行收集以 及存储,有效地将其传递到综合舰桥系统中,建立信息提取和分解的过程,利用避碰分析机制,提高船舶 的信息处理能力。在人机交互界面,要设计相应的对 话框,保证能有效对目标船进行跟踪和报警,确保其 能在正常的监控范围内,若是目标船和本船的局势较 为紧迫,则能有效启动报警装置。多重叠加显示曲线 如图 3 所示。


在电子海图和雷达背景叠加显示时,要遵循以下 步骤:

1)建立显示矩阵 pi j;

2)将 pi j中的所有元素向量求乘积,得到 P (2)

3)将 P (2) 两边同时与矩阵 相乘,使得图像显示效 果得到强化, 的表达式为 J = E−n−1 ·I, 式中: 为 阶的显示矩阵, 为 阶矩阵,优化矩阵 为 B = −JP(2) J。 最后,借助墨卡托坐标将相关数据直接转换为屏 幕坐标,利用线性关系式判定最终的 数据和坐标结构。

4 结 语 

电子海图系统和导航雷达系统都是船舶导航中的 重要设备,在进行叠加的过程中,能充分融合两者的 优势,为后续综合舰桥系统管理和应用提供保障,提 升船舶的导航精度和避碰能力。