CN110687509A - 一种用于船舶ais智能检定的海事执法*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于船舶AIS智能检定的海事执法***，包括雷达前端、雷达终端、外部设备、电源模块以及操控单元，所述雷达前端包括天线、收发组件和信号处理模块，所述雷达终端包括信息融合与AIS智能检定处理中心以及显示模块，所述外部设备包括GPS、AIS以及视频监控***，所述雷达终端与雷达前端、外部设备、操控单元间通过串口进行通信。本发明中***具有非现场智能AIS检定功能，减少海试执法人员工作量，提高执法效率；通过目标识别和动静目标区分，有效剔除虚假目标、安边停靠的静止船舶、无需安装AIS的小船等，误警率低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于船舶AIS智能检定的海事执法***。
背景技术
船舶自动识别***又称AIS，是集通信、网络和信息技术于一体的多门类高科技新型航海***，该***已从最初的船舶避碰***发展成为全球性的保障航行安全的助航***。作为IMO(国际海事组织)的A类理事国，我国积极履行国际公约的相关要求：于2001年12月18日发布了船舶强制配备AIS设备的公告，要求300总吨及以上国际航行的船舶，500总吨及以上非国际航行货船，以及所有客船必须配备AIS设备。2010年4月12日，中国海事局新颁布《国内航行船舶船载电子海图***和自动识别***设备管理规定》，对于沿海200总吨以上、内河100吨以上船舶提出了AIS配备要求。
在以上条例下，AIS***设备在国内航行船舶的普及和应用取得了良好的效果，但仍存在少数AIS设备未安装或船舶AIS信息不准、不正常使用AIS设备(关闭、天线遮挡、故障等)问题。为解决以上的问题，国内各地交通运输部、海事局需对国内航行船舶AIS设备安装配备和使用专项监督检查。
目前，大多数海事局都采用以下三种方式进行监督检查：
1、采用现场检查、录音录像的查处方式；
2、采用国内VTS***或一些具备雷达与AIS信息融合的高端船用导航设备来区分关联或未关联AIS的雷达航迹，进而作为巡查依据；
3、采用上海海事局研发的“AIS智能检定仪”，该检定仪可远程自动接收船载AIS设备信号，解析并通过智能手机显示船载AIS各类信息，快速判断AIS设备是否正常工作。
但是以上以上三种方式存在缺陷，具体地，
1、现场检查方式效率低，漏检高。
2、采用VTS***或具备雷达与AIS信息融合的船用导航设备，无法区分固定目标、岸边停靠的静止船舶、小鱼排等目标，误报率高。
3、采用上海海事局的AIS智能检定仪，对于未安装或关闭AIS的船只仍需人工发现与判断。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种用于船舶AIS智能检定的海事执法***，包括雷达前端、雷达终端、外部设备、操控单元以及电源模块，所述雷达前端包括天线、收发组件、信号处理模块；所述雷达终端包括信息融合与AIS智能检定处理中心、显示模块；外部设备包括GPS***、AIS***、视频监控***，所述雷达终端与雷达前端、外部设备、操控单元间通过串口进行通信，所述AIS***用于获取AIS航迹信息发送至雷达终端，所述收发组件用于产生特定的射频脉冲并通过天线发射和接收该射频脉冲，所述信号处理模块用于将收发组件接收的射频脉冲信息并将该信息预选、放大、变频、滤波、解调和AD采样、杂波抑制、视频累积、回波边缘检测生成雷达目标回波边缘点迹信息发送至雷达终端，所述雷达终端用于接收雷达目标回波边缘点迹信息及AIS航迹信息并其信息融合与AIS智能检定处理中心进行联合跟踪与信息融合处理，联合跟踪与信息融合处理时，首先将航迹区分为AIS关联航迹和未关联AIS的雷达航迹，然后将未关联AIS的雷达航迹通过目标识别和动静目标区分，得到未关联AIS的雷达运动目标航迹，最后将经过一分钟内未与AIS关联的雷达运动目标航迹进行报警。
进一步地，所述雷达前端目标点迹信息内容包括时间、距离、方位、幅度，杂波抑制包括同频抑制、雨雪抑制、海浪抑制。
进一步地，报警时，将显示模块将报警目标进行闪烁限制，并通过文字和声音提示执法人员关注。
进一步地，报警时，所述雷达终端通过联动控制信息控制视频监控***调整摄像头角度与焦距，对报警目标进行视频监视，并将监控视频回传到雷达终端，雷达终端对该监控视频进行界面小窗口显示，所述雷达终端还具备将界面小窗口的监控视频进行拍照并保存。
进一步地，联合跟踪与信息融合处理过程包括点迹凝聚与目标识别、坐标转换、时间对齐、AIS航迹关联与更新、雷达确认航迹关联与更新、雷达试验航迹关联与更新、航迹起始和航迹管理。
进一步地，雷达确认航迹与AIS航迹关联采用NNCJPDA算法，航迹起始采用速度门起始法，航迹管理中包括航迹试验管理以及航迹确认管理，其中，航迹试验管理采用M/N准则，航迹确认管理采用L准则，其中，航迹关联中的波门、航迹起始的速度门限、航迹确认和航迹终止参数均可调，目标识别通过点迹凝聚时雷达点迹边缘大小、形状和点迹数量判断实现，动静目标区分以最近的K帧目标平均矢量速度和移动距离联合判断。
进一步地，GPS与雷达前端放置在一起，用于雷达前端获取定位信息，将获取的定位信息进行坐标转换。
进一步地，所述雷达终端还具备状态显示、情报显示、地图加载、报警区域设置、参数设定、雷达前端控制、视频联动控制的功能。
进一步地，还包括与雷达终端相连的操控单元，所述操控单元包括键盘和鼠标，所述鼠标用于操作控制，所述键盘用于输入。
本发明的有益效果是：非现场智能AIS检定功能，减少海试执法人员工作量，提高执法效率；
通过目标识别和动静目标区分，有效剔除虚假目标、安边停靠的静止船舶、无需安装AIS的小船等，误警率低。
附图说明
图1是本发明海事执法***结构图；
图2是本发明信息融合与AIS智能检定处理中心处理过程图；
具体实施方式
见图1，本发明提供一种用于船舶AIS智能检定的海事执法***，包括雷达前端、雷达终端、外部设备、电源模块组成，所述雷达前端包括天线、收发组件、信号处理模块；所述雷达终端包括信息融合与AIS智能检定处理中心以及显示模块以及操控单元；外部设备包括GPS***、AIS***、视频监控***，所述雷达终端与雷达前端、外部设备、操控单元间通过串口进行通信。
***的工作过程如下：
雷达前端的收发组件产生射频脉冲，通过天线向空间辐射，射频脉冲遇到目标后部分能量被反射，再经天线由收发组件接收之后传输至信号处理模块内，所述信号处理模块将被目标反射回来的射频脉冲信息经过预选、放大、变频、滤波、解调和AD采样处理，使目标反射回来的射频脉冲信息变成足够幅度的视频信号和数字信号，再通过杂波抑制、视频累积、回波边缘检测生成雷达目标回波边缘点迹信息，之后发送给雷达终端，雷达终端运行在ARM平台上，接收来自雷达目标回波边缘点迹信息以及AIS***发送的AIS航迹的信息，然后将雷达目标回波边缘点迹信息以及AIS航迹信息发送到信息融合与AIS智能检定处理中心进行联合跟踪与信息融合处理，具体地，首先将雷达目标回波边缘点迹信息区分为AIS关联航迹和未关联AIS的雷达航迹，然后将未关联AIS的雷达航迹再通过目标识别和动静目标区分，剔除岸边及由于海杂波引起的虚假航迹、岸边停靠的静止船舶，得到未关联AIS的雷达运动目标航迹，最后将一分钟内未与AIS关联的雷达运动目标航迹进行报警。
进一步地，所述雷达前端目标点迹信息内容包括时间、距离、方位、幅
进一步地，杂波抑制包括同频抑制、雨雪抑制、海浪抑制。
进一步地，以雷达扫描一圈的时间为处理周期，见图2，所述联合跟踪与信息融合处理过程包括点迹凝聚与目标识别、坐标转换、时间对齐、AIS航迹关联与更新、雷达确认航迹关联与更新、雷达试验航迹关联与更新、航迹起始和航迹管理。
进一步地，雷达确认航迹与AIS航迹关联采用NNCJPDA算法，航迹起始采用速度门起始法，航迹管理中包括航迹试验管理以及航迹确认管理，其中，航迹试验管理采用M/N准则，航迹确认管理采用L准则，其中，航迹关联中的波门、航迹起始的速度门限、航迹确认和航迹终止参数均可调，目标识别通过点迹凝聚时雷达点迹边缘大小、形状和点迹数量判断实现，动静目标区分以最近的K帧目标平均矢量速度和移动距离联合判断。
其中，报警时，将显示模块将报警目标进行闪烁限制，并通过文字和声音提示执法人员关注。
进一步地，雷达终端还具备状态显示、情报显示、地图加载、报警区域设置、参数设定、雷达前端控制、视频联动控制等功能，通过操控单元对其进行控制和输入操作。
进一步地，所述GPS***与雷达前端放置位置相同，用于给雷达前端提供定位信息，并用于将获取的定位信息进行坐标转换。
进一步地，出现报警目标后，所述雷达终端通过联动控制信息控制视频监控***调整摄像头角度与焦距，对报警的目标船舶进行视频监视，并将视频回传到雷达终端，雷达终端以界面小窗口形式对该视频进行显示，所述雷达终端还具备将界面小窗口形成的视频进行拍照保存的功能。
进一步地，所述操控单元包括键盘和鼠标，以鼠标进行操作控制，以键盘进行输入。鼠标可以实现指针移动与开窗设置，滚轮可以实现画面缩放，键盘快捷键包括电源开关、雷达前端发射开关、报警开关、雨雪抑制调节旋钮、海浪抑制调节旋钮、杂波抑制调节旋钮、屏幕亮度调节旋钮、增益调节旋钮灯。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于船舶AIS智能检定的海事执法***，包括雷达前端、雷达终端、外部设备、电源模块以及操控单元，所述雷达前端包括天线、收发组件和信号处理模块，所述雷达终端包括信息融合与AIS智能检定处理中心以及显示模块，所述外部设备包括GPS、AIS以及视频监控***，所述雷达终端与雷达前端、外部设备、操控单元间通过串口进行通信，所述AIS***用于获取AIS航迹信息发送至雷达终端，所述收发组件产生特定的射频脉冲并通过天线发射和接收该射频脉冲，所述信号处理模块用于将收发组件接收的射频脉冲信息并将该信息经过预选、放大、变频、滤波、解调和AD采样、杂波抑制、视频累积、回波边缘检测生成雷达目标回波边缘点迹信息发送至雷达终端，所述雷达终端用于接收雷达目标回波边缘点迹信息及AIS航迹信息并其发送至信息融合与AIS智能检定处理中心进行联合跟踪与信息融合处理，联合跟踪与信息融合处理时，首先将航迹区分为AIS关联航迹和未关联AIS的雷达航迹，然后将未关联AIS的雷达航迹通过目标识别和动静目标区分，得到未关联AIS的雷达运动目标航迹，最后将经过一分钟内未与AIS关联的雷达运动目标航迹进行报警。
2.根据权利要求1所述的海事执法***，其特征在于：所述雷达前端目标点迹信息内容包括时间、距离、方位、幅度，杂波抑制包括同频抑制、雨雪抑制、海浪抑制。
3.根据权利要求1所述的海事执法***，其特征在于：报警时，将显示模块将报警目标进行闪烁限制，并通过文字和声音提示执法人员关注。
4.根据权利要求3所述的海事执法***，其特征在于：报警时，所述雷达终端通过联动控制信息控制视频监控***调整摄像头角度与焦距，对报警目标进行视频监视，并将监控视频回传到雷达终端，雷达终端对该监控视频进行界面小窗口显示，所述雷达终端还具备将界面小窗口的监控视频进行拍照并保存。
5.根据权利要求1所述的海事执法***，其特征在于：联合跟踪与信息融合处理过程包括点迹凝聚与目标识别、坐标转换、时间对齐、AIS航迹关联与更新、雷达确认航迹关联与更新、雷达试验航迹关联与更新、航迹起始和航迹管理。
6.根据权利要求5所述的海事执法***，其特征在于：雷达确认航迹与AIS航迹关联采用NNCJPDA算法，航迹起始采用速度门起始法，航迹管理中包括航迹试验管理以及航迹确认管理，其中，航迹试验管理采用M/N准则，航迹确认管理采用L准则，其中，航迹关联中的波门、航迹起始的速度门限、航迹确认和航迹终止参数均可调，目标识别通过点迹凝聚时雷达点迹边缘大小、形状和点迹数量判断实现，动静目标区分以最近的K帧目标平均矢量速度和移动距离联合判断。
7.根据权利要求1的海事执法***，其特征在于：GPS与雷达前端放置在一起，用于雷达前端获取定位信息，将获取的定位信息进行坐标转换。
8.根据权利要求1的海事执法***，其特征在于：所述雷达终端还具备状态显示、情报显示、地图加载、报警区域设置、参数设定、雷达前端控制、视频联动控制的功能。
9.根据权利要求8所述的海事执法***，其特征在于：还包括与雷达终端相连的操控单元，所述操控单元包括键盘和鼠标，所述鼠标用于操作控制，所述键盘用于输入。
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Legal Events
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