多模船用導航雷達的製作方法

2023-10-20 18:25:12 4

本實用新型涉及船用雷達技術領域，尤其涉及一種多模船用導航雷達。

背景技術：

當前，船用導航雷達大多仍舊是以磁控管作為發射源的非相參脈衝雷達，具有作用距離遠，性價比高的突出優點。但是，磁控管脈衝雷達在實際使用中存在以下缺陷：

(1)存在近距離盲區。由於收發共用天線，分時進行，為了保護接收機不被大功率發射信號擊穿，在發射脈衝期間會關閉接收通道，從而存在最小作用距離，無法探測該距離內的任何目標。而近距離的目標探測在船舶安全航行中，比如出入港口，顯得極為重要。

(2)距離解析度較差。由雷達理論，距離解析度取決與信號帶寬，寬帶要求磁控管的調製脈衝很窄，這受到磁控管特性的限制，一般脈衝雷達無法提供很好的目標解析度。

(3)磁控管壽命有限。磁控管屬於耗材，有一定的使用時間限制，發射功率下降會影響目標探測。而雷達是船上核心的導航設備，因此一旦磁控管故障或失效，會帶來很大的安全隱患。

近幾年來，也出現了一些新體制的相參固態雷達，比如調頻連續波(FMCW)，其以或半導體放大器作為發射源，收發天線分離，而且信號帶寬更寬，具有成本低、無盲區、高解析度、無損耗件的優勢，但也存在以下缺陷：

(1)作用距離短。由於發射功率很低，所用距離相對較近。

(2)不能接收雷達信號應答器(SART)信號，使得其不能滿足IMO雷達的規範。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服上述技術的不足，而提供一種多模船用導航雷達，以磁控管脈衝雷達為主，FMCW固態雷達為輔，優勢互補，作用距離遠，近距離性能佳。

本實用新型為實現上述目的，採用以下技術方案：包括顯示器、鼠鍵、多模雷達信號處理主機、磁控管脈衝雷達傳感頭以及FMCW固態雷達傳感頭；所述磁控管脈衝雷達傳感頭通過電纜與所述多模雷達信號處理主機信號連接，所述FMCW固態雷達傳感頭通過乙太網與所述多模雷達信號處理主機信號連接；所述顯示器和軌跡球鼠鍵操控臺分別與所述多模雷達信號處理主機信號連接。

優選地，所述多模雷達信號處理主機通過乙太網與網絡遙控與數據採集接口連接。

優選地，所述FMCW固態雷達傳感頭為1-4個。

優選地，一個磁控管脈衝雷達傳感頭裝在桅杆下，另外二個FMCW固態雷達傳感頭裝在船尾兩端。

本實用新型的有益效果是：相對於現有技術，本裝置具有以下優點：(1)以磁控管脈衝雷達為主，FMCW固態雷達為輔，優勢互補。作用距離遠，近距離性能好，保持了單一模式的優點。

(2)系統可以配置多個FMCW雷達傳感頭，可以空間多點布防，做到探測無死角。

(3)一個顯示器顯示，可以做到多畫面成像，多信息融合處理，極大地提高了雷達探測性能以及目標跟蹤TT功能。

(4)多傳感頭冗餘配置，極大地提高了設備的可靠性。

(5)設備性價比高，與傳統雷達相比，不增加太多成本，卻大大提高了系統性能。

(6)模塊化可組合，允許單模式運行。

(7)支持乙太網控制與數據採集，支持遠程監控系統。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及較佳實施例詳細說明本實用新型的具體實施方式。如圖1所示，一種多模船用導航雷達，包括顯示器、鼠鍵、多模雷達信號處理主機、磁控管脈衝雷達傳感頭以及FMCW固態雷達傳感頭；所述磁控管脈衝雷達傳感頭通過電纜與所述多模雷達信號處理主機信號連接，所述FMCW固態雷達傳感頭通過乙太網與所述多模雷達信號處理主機信號連接；所述顯示器和鼠鍵分別與所述多模雷達信號處理主機信號連接。

工作原理

(1)磁控管脈衝雷達傳感頭

所述磁控管脈衝雷達傳感頭由收發天線，伺服電機，收發開關，磁控管發射器，接收與放大裝置，中頻放大電路組成；

所述磁控管發射器用於發出高能量微波信號；

所述高能量微波信號經所述收發開關送至所述收發天線，向空間輻射高能量微波信號；

所述高能量微波信號經目標反射的微波信號，被所述天線接收，經過所述收發開關進入所述接收電路，變頻轉換為中頻信號；

所述中頻信號經過所述中頻放大電路，將模擬信號送達多模雷達信號處理主機中；

(2)FMCW固態雷達傳感頭

所述FMCW固態雷達傳感頭由發射天線，接收天線，伺服電機，功放裝置，FMCW調製信號，接收與放大裝置，數字量化裝置，FMCW雷達數位訊號處理單元，中頻放大電路組成；

所述FMCW雷達數位訊號處理單元用於配置產生FMCW調製信號；

所述FMCW調製信號經過發射信號功率放大器驅動後傳遞給發射天線，向空間輻射微波信號；

所述微波信號經目標反射後，同時被接收天線接收，與發射的信號在接收電路裡變頻轉換為中頻信號；

所述中頻信號在所述中頻放大電路進行放大，將模擬信號通過中頻數位化電路量化為數位訊號並傳送到FMCW雷達數位訊號處理單元中；所述伺服電機用於帶動天線轉動，形成四周的雷達全景圖。

(3)多模雷達信號處理主機

多模雷達信號處理主機是多模船用導航雷達的核心，其功能有生成顯示數據送給顯示器，管理鼠鍵操控單元，輸入輸出雷達所需要的導航數據，最重要是接收磁控管脈衝雷達傳感頭的信號和FMCW固態雷達的信號，並對不同模式的雷達接收信號進行信息融合與組合顯示。

組合的顯示方式有：

(a)單模式單窗口顯示，包括磁控管脈衝和FMCW固態兩種方式。

(b)自動切換顯示，按照不同的量程或其它設置規則，自動在各個傳感頭之間切換，單窗口顯示其回波圖像。

(c)多模式顯示，多畫面同時顯示多個傳感頭的回波圖像，提供一個主窗口，多個輔助窗口。

(d)融合顯示模式，單窗口顯示多模融合後的回波圖像。

由於不同傳感頭的安裝位置不同，多模雷達信號處理主機需要修正各傳感頭和參考為位置的偏移。一個磁控管脈衝雷達傳感頭裝在桅杆下，另外二個FMCW固態雷達傳感頭裝在船尾兩端。安裝本多模船用導航雷達，可以有效克服由於船體較大帶來的探測死角盲區。在雷達顯示屏幕上，要消除由於傳感頭天線位置不同帶來的視覺參考。

另外，船舶設備的網絡化、綜合化、智能化，是一個趨勢，多模雷達信號處理主機提供了強大的網絡遙控和雷達信號數據採集功能，適合於遠程監控的場合，比如VTS。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。