多模式綜合海上目標搜索定位技術的研究

司翰　陳丁

摘 要

我國當前搜救定位模式較為單一，導致搜救效率低、定位精度差等弊端。為了解決此問題，提出一種多模式綜合海上目標搜索定位方案，是基于多源信息融合疊加顯示技術的一種能融合信號的高集成度、多模式、綜合化的機載搜救設備，滿足了對海上船舶目標的跟蹤監視、對遇險船舶和落水人員的搜索定位的需求。

【關鍵詞】多源信息融合 目標識別 搜救雷達 高精度定位 自動應答

我國海岸線較長，海上交通制約因素較多且面臨日益復雜的政治形勢。為加強海上監管密度，擴大執法范圍，提高航信安全，利用航空飛行器進行海上航空巡邏和應急搜救是最有效、最直接的介入方式。

1 國內外發展現狀及趨勢

國外發達國家的海上航空搜索定位技術具有功能模式多、綜合化程度高的特點，且具備多源信息融合和疊加顯示功能。以法國THALES公司的AMASCOS海事九淵/巡邏飛機為例，搜救人物系統包括了無線電設備、雷達、紅外、AIS等，且通過機載顯示平臺對目標進行綜合化顯示與跟蹤，定位手段豐富，技術先進，有助于提高目標識別率。目前，我處于初步發展階段，海上搜索定位設備探測手段比較單一，且不同探測方法設備不能相互融合互補，造成總體技術水平相對落后，海上搜救定位能力較弱的局面。

2 實現目標與主要指標

本課題研究海上多種無線電信號的識別定位技術、各類有源目標和無源目標的數據融合和疊加顯示技術、基于電子海圖的目標可視化顯示技術等一系列關鍵技術，形成多模式綜合化機載海上目標搜索定位機載設備的工程化設計和驗證方法，以滿足對海上船舶目標的跟蹤監視、對遇險船舶和落水人員的搜索定位的需求。

技術指標：（1）同時具備AIS信號、MF/HF DSC信號、VHF DSC信號、EPIRB信號、SART信號的接收和識別功能。

（2）具有無線電自主定位功能，測向精度≤5°，測距精度≤100米。

（3）具備紅外和雷達數據接口和跟蹤鏈，目標跟蹤能力≥250批。

（4）飛行高度6000米時，目標搜索半徑不低于250公里。

（5）基于VxWorks系統的機載電子海圖的多源目標實時顯示。

3 總體方案

多模式綜合化機載海上目標搜索定位設備主要主控計算機、AIS信號收發子系統、MF/HF DSC收發子系統、VHF DSC收發子系統、EPIRB接收子系統、X波段搜索雷達（SART收發子系統）、機載定位對時裝置，顯控終端、人機交互系統以及其他預留傳感器接口（紅外探測等）。

3.1 主控計算機

主控計算機主要承擔多個不同種類目標探測收發系統和傳感器通訊數據處理、不同坐標系的轉換，多源信息融合處理，最終實現搜索目標匹配和航跡相關濾波。基本配置有AIS信號收發子系統、MF/HF DSC收發子系統、VHF DSC收發子系統、EPIRB接收子系統、X波段搜索雷達等，完成對其本子系統對探測目標坐標信號的收發、采集、濾波、解碼等。

3.2 顯控終端與人機交互系統

顯控終端實現電子海圖與對應海面搜索目標疊加和實時顯示。人機交互系統使操作者方便的進行設備操作。機載定位對時裝置采用GPS/GLOSNASS/北斗/伽利略多種方式并存，使定位精度得到保證。設備預留其他傳感器接口（采用RS485，RS232，RS422、CAN等總線形式），可以方便對系統進行功能擴展。

3.3 AIS信號收發子系統

AIS（船舶自動識別系統）的主要功能是船舶識別、監視、通信和狀態報告，該系統為船船及船岸間的信息交換提供了新的手段。有助于加強海上交通管制并提高海域安全管理效率AIS系統實現了船舶的自動識別功能，還能實現諸如導航、監視、通信、控制、狀態報告等其他功能。

3.4 MF/HF DCS信號收發子系統

DSC（數字選擇性呼叫終端）是利用檢錯編碼技術，并由工作在MF、HF和VHF海上通信頻帶的海岸電臺和船舶電臺所使用一個數字選擇呼叫系統。主要由船舶電臺發送遇險報警并由海岸電臺發送對該報警的收妥承認所使用的一個系統。船舶電臺或海岸電臺還可以使用該系統轉發遇險報警，實現海上遇險通信和救援。

3.5 EPIRB信號接收子系統

EPIRB（衛星應急示位標）作用是在船舶遇險時以406.025MHZ的頻率向衛星發送緊急遇險信號。主要作用是為遇險的船舶發送遇險信號，通過該設備，將遇險信號發送給全球衛星搜救系統，搜救系統再將信號發送給離遇險地點較近的地面站臺，由站臺組織營救工作。EPIRB接收子系統可以接收到由衛星中繼的EPIRB無線電信號，經過數字中頻解調技術進行解調，對協議數據進行解析后，可將失事船舶、落水人員的精確位置信息顯示出來。

3.6 X波段搜索雷達

SART（搜救雷達應答器）必須與X波段搜索雷達相配合才能實現定位功能，搜救雷達應答器平時處于待命狀態， 只有X波段搜索雷達信號作用到雷達應答器天線上并被收到后， 應答器才會立即發出應答信號。當接收到搜救船只或飛機的X波段雷達信號時， 將信號放大并進行標記， 并立即做出反應， 發射一串應答信號，等效增大搜救對象的雷達散射截面積， 使搜救船只在雷達屏幕上很容易發現識別，并確定其位置。

4 結論

該系統能夠對目標進行準確搜索與精確定位。采用了多源信息融合疊加顯示技術提高對船舶、人員等海上目標的搜索定位成功率；通過綜合化和可視化處理方法增強對目標識別和跟蹤效率，從而提升海上維權、執法、安全監管和應急搜救能力。

參考文獻

[1]于娜.通用自動識別系統（AIS）的應用研究[D].大連：大連海事大學，2007.

[2]朱耀輝.虛擬海岸電臺技術的研究[D].大連：大連海事大學，2006.

[3]王祖佩.緊急無線電示位標的介紹[J]. 航海技術，1994（3）：35-36.

作者簡介

司翰，男，現為西安黃河機電有限公司設計研究所工程師，主要從事技術管理及雷達系統電源技術研究工作。

作者單位

西安黃河機電有限公司設計研究所 陜西省西安市 710043endprint