多模式综合海上目标搜索定位技术的研究

摘 要

我国当前搜救定位模式较为单一，导致搜救效率低、定位精度差等弊端。为了解决此问题，提出一种多模式综合海上目标搜索定位方案，是基于多源信息融合叠加显示技术的一种能融合信号的高集成度、多模式、综合化的机载搜救设备，满足了对海上船舶目标的跟踪监视、对遇险船舶和落水人员的搜索定位的需求。

【关键词】多源信息融合 目标识别 搜救雷达 高精度定位 自动应答

我国海岸线较长，海上交通制约因素较多且面临日益复杂的政治形势。为加强海上监管密度，扩大执法范围，提高航信安全，利用航空飞行器进行海上航空巡逻和应急搜救是最有效、最直接的介入方式。

1 国内外发展现状及趋势

国外发达国家的海上航空搜索定位技术具有功能模式多、综合化程度高的特点，且具备多源信息融合和叠加显示功能。以法国THALES公司的AMASCOS海事九渊/巡逻飞机为例，搜救人物系统包括了无线电设备、雷达、红外、AIS等，且通过机载显示平台对目标进行综合化显示与跟踪，定位手段丰富，技术先进，有助于提高目标识别率。目前，我处于初步发展阶段，海上搜索定位设备探测手段比较单一，且不同探测方法设备不能相互融合互补，造成总体技术水平相对落后，海上搜救定位能力较弱的局面。

2 实现目标与主要指标

本课题研究海上多种无线电信号的识别定位技术、各类有源目标和无源目标的数据融合和叠加显示技术、基于电子海图的目标可视化显示技术等一系列关键技术，形成多模式综合化机载海上目标搜索定位机载设备的工程化设计和验证方法，以满足对海上船舶目标的跟踪监视、对遇险船舶和落水人员的搜索定位的需求。

技术指标：（1）同时具备AIS信号、MF/HF DSC信号、VHF DSC信号、EPIRB信号、SART信号的接收和识别功能。

（2）具有无线电自主定位功能，测向精度≤5°，测距精度≤100米。

（3）具备红外和雷达数据接口和跟踪链，目标跟踪能力≥250批。

（4）飞行高度6000米时，目标搜索半径不低于250公里。

（5）基于VxWorks系统的机载电子海图的多源目标实时显示。

3 总体方案

多模式综合化机载海上目标搜索定位设备主要主控计算机、AIS信号收发子系统、MF/HF DSC收发子系统、VHF DSC收发子系统、EPIRB接收子系统、X波段搜索雷达（SART收发子系统）、机载定位对时装置，显控终端、人机交互系统以及其他预留传感器接口（红外探测等）。

3.1 主控计算机

主控计算机主要承担多个不同种类目标探测收发系统和传感器通讯数据处理、不同坐标系的转换，多源信息融合处理，最终实现搜索目标匹配和航迹相关滤波。基本配置有AIS信号收发子系统、MF/HF DSC收发子系统、VHF DSC收发子系统、EPIRB接收子系统、X波段搜索雷达等，完成对其本子系统对探测目标坐标信号的收发、采集、滤波、解码等。

3.2 显控终端与人机交互系统

显控终端实现电子海图与对应海面搜索目标叠加和实时显示。人机交互系统使操作者方便的进行设备操作。机载定位对时装置采用GPS/GLOSNASS/北斗/伽利略多种方式并存，使定位精度得到保证。设备预留其他传感器接口（采用RS485，RS232，RS422、CAN等总线形式），可以方便对系统进行功能扩展。

3.3 AIS信号收发子系统

AIS（船舶自动识别系统）的主要功能是船舶识别、监视、通信和状态报告，该系统为船船及船岸间的信息交换提供了新的手段。有助于加强海上交通管制并提高海域安全管理效率AIS系统实现了船舶的自动识别功能，还能实现诸如导航、监视、通信、控制、状态报告等其他功能。

3.4 MF/HF DCS信号收发子系统

DSC（数字选择性呼叫终端）是利用检错编码技术，并由工作在MF、HF和VHF海上通信频带的海岸电台和船舶电台所使用一个数字选择呼叫系统。主要由船舶电台发送遇险报警并由海岸电台发送对该报警的收妥承认所使用的一个系统。船舶电台或海岸电台还可以使用该系统转发遇险报警，实现海上遇险通信和救援。

3.5 EPIRB信号接收子系统

EPIRB（卫星应急示位标）作用是在船舶遇险时以406.025MHZ的频率向卫星发送紧急遇险信号。主要作用是为遇险的船舶发送遇险信号，通过该设备，将遇险信号发送给全球卫星搜救系统，搜救系统再将信号发送给离遇险地点较近的地面站台，由站台组织营救工作。EPIRB接收子系统可以接收到由卫星中继的EPIRB无线电信号，经过数字中频解调技术进行解调，对协议数据进行解析后，可将失事船舶、落水人员的精确位置信息显示出来。

3.6 X波段搜索雷达

SART（搜救雷达应答器）必须与X波段搜索雷达相配合才能实现定位功能，搜救雷达应答器平时处于待命状态， 只有X波段搜索雷达信号作用到雷达应答器天线上并被收到后， 应答器才会立即发出应答信号。当接收到搜救船只或飞机的X波段雷达信号时， 将信号放大并进行标记， 并立即做出反应， 发射一串应答信号，等效增大搜救对象的雷达散射截面积， 使搜救船只在雷达屏幕上很容易发现识别，并确定其位置。

4 结论

该系统能够对目标进行准确搜索与精确定位。采用了多源信息融合叠加显示技术提高对船舶、人员等海上目标的搜索定位成功率；通过综合化和可视化处理方法增强对目标识别和跟踪效率，从而提升海上维权、执法、安全监管和应急搜救能力。

参考文献

[1]于娜.通用自动识别系统（AIS）的应用研究[D].大连：大连海事大学，2007.

[2]朱耀辉.虚拟海岸电台技术的研究[D].大连：大连海事大学，2006.

[3]王祖佩.紧急无线电示位标的介绍[J]. 航海技术，1994（3）：35-36.

作者简介

司翰，男，现为西安黄河机电有限公司设计研究所工程师，主要从事技术管理及雷达系统电源技术研究工作。

作者单位

西安黄河机电有限公司设计研究所 陕西省西安市 710043