专利名称：基于北斗卫星的多功能导航雷达的制作方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，也属于北斗卫星导航系统的应用领域。具体地说就是将北斗的授时、定位、通信功能应用于导航雷达，再将电子海图、AIS等功能与导航雷达的目标测量与海况测量的功能集成为一体，使舰船导航雷达的导航能力得到了巨大的提升，具备了水面态势监测、本船导航、航路规划、舰艇机动绘算、避碰告警、目标指示、雷达组网、海况测量及信息记录与上报等多种功能。其突出特点，是利用中国自主卫星导航系统的多功能导航雷达。
背景技术：
船用导航雷达主要用于观测海上浮标、岛礁、船只和海岸等，测出雷达作用区域内观测物的距离，完成舰船进出港ロ及航行中的导航任务，保证复杂条件下的航行安全。导航雷达的功能与其应用领域和科学技术发展水平息息相关。在导航雷达发展的开始阶段，导航雷达只是根据雷达回波绘制扫描图，显示海面的船只、浮标、海岸、灯塔等。导航雷达的防撞功能需要的目标录取、跟踪、绘图和判断等整个过程，全靠人工。之后，导航雷达增加了真运动显示，缩短了人工绘图和判断的时间。随着数字计算机的出现及应用，出现了与导航雷达配套使用的雷达自动标绘仪(ARPA)，逐步实现了对目标的检测、录取、跟踪、绘图、判断报警、舰船的航向、航速、与目标相遇最接近点距离、到达最接近点时间指示的自动化。电子海图显示与信息系统(ECDIS)是随着航海事业及科技的发展而产生的ー种集成式实时导航信息系统，被认为是继雷达和雷达自动标绘仪之后近年来在航海领域又一项重要的技术革命。随着全球定位系统(GPS)的出现和应用，出现了海图雷达，即用矢量电子图表数据做雷达图像底图，把雷达的回波图像与电子海图叠加显示，海图雷达既能突出电子海图系统的信息显示能力，又能提高雷达的导航避碰能力，发达国家在GPS卫星导航定位与舰船导航雷达的结合应用方面已经走在前面。虽然GPS在以往20多年的广泛应用中，充分体现了它的成熟性和卓越的性能，但由于GPS是由美国军方所控制的，所以在应用时受到技术和政策两方面的影响，甚至在特殊时期面临着人为干扰或系统关闭的情況。随着中国国力的发展与壮大，中国北斗卫星导航系统的建设也取得了很大的成就。该系统规划有35颗卫星，其中，27颗用于全球导航定位和授时，8颗用于亚太地区的导航定位、授时和短信通讯。目前，该系统已经成功发射了 11颗卫星，5颗用于亚太地区的系统已建成投入使用。北斗卫星导航系统的建设，对于我国的国防和整个国民经济和现代化建设，有着极其重要的意义。我国的北斗导航系统比美国的GPS多了ー项短信通讯功能。北斗用户机的短信通讯均由北斗用户机直接通过在3. 6万高度的公里的卫星直接进行，不受地面基站设备的影响。北斗用户之间不需要其它任何地面基站或者设备，利用手中的设备就可以像手机收发短信一样进行联络。、
在我国，由于北斗卫星导航系起步相对较晚，加上发达国家得我国在该项技术上的封锁，我国的北斗、电子海图在大型舰船上虽然开始有所应用，但和本舰船的导航雷达都是单独应用，互不连接。到目前为止，还没有将北斗功能与导航雷达的功能进行融合并投入使用于的先例。为了打破美国等发达国家在卫星导航定位与导航雷达的功能进行融合领域的垄断地位，研制了基于北斗的多功能导航雷达系统。
发明内容
本发明为一种基于北斗卫星导航系统的多功能导航雷达。将导航雷达与北斗卫星导航系统的地面应用设备一体化设计，充分应用北斗卫星导航系统的定位、测速、授时、通信等功能，使导航雷达具备将对本舰船的精确定位、舰船网络组建、与上级单位的联络、接受上级单位的监控、查询兄弟舰船的位置、航电子海图、航路规划、航路自动引导、航迹回放、航路标绘、避碰告警、目标探测、水面态势监測、目标指示、雷达组网、海况测量等多项功倉^:。I、北斗卫星导航系统的授时功能在导航雷达中得到应用。提供精确时间的设备，使现代化装备的最重要的基础设备之一。没有精确的时间，舰船的导航、定位、通讯、测速、目标探测、避碰等功能都无法进行。具有我国自主知识产权北斗的授时功能在国防领域装备上的应用，一方面，是我们的导航装备增加了很多的功能；另ー方面，彻底消除了我们过去使用美国的GPS存在的极大隐患。2、北斗卫星导航系统的导航定位和测速功能在导航雷达中得到应用。北斗卫星导航系统的主要功能之一是导航定位和测速，有了这些功能，移动目标的导航、避碰等功能才能实现真正的电子化和真正的现代化。再加上我们原来开发的通过电子海图实现的航路规划、航路自动引导、航迹回放、航路标绘、避碰告警等功能，使导航雷达进入了一个多功能、智能化的崭新时代。3、北斗卫星导航系统的通讯功能在导航雷达中得到应用。我国的北斗导航系统比美国的GPS多了ー项短信通讯功能。北斗用户机的短信通讯均由北斗用户机直接通过在3. 6万高度的公里的卫星直接进行，不受地面基站设备的影响。导航雷达利用了北斗这项功能，就可以使舰船増加网络组建、雷达网络组建、与上级単位的联络、接受上级单位的监控、查询兄弟舰船的位置等功能，这对指挥单位对舰船的指挥、监控、舰船个体对上级单位及兄弟舰船的联络等增添了崭新的手段，使我国的海军的舰船的作战能有了极大的提高，对我国的国防现代化是ー个很大的贡献。北斗的通讯功能还可以将雷达的海况测量信息与本船的水文气象数据(海区天气、温度、相対湿度、气压、风向、风速等要素)的信息进行上传，为有关部门积累海洋气象的重要数据。4、北斗卫星导航系统与导航的雷达首次实现了功能上的、紧密的融合。在此以前，北斗系统只有授时等少数功能在船舶上有所应用，其它功能实用的机会很少。但是，即使有实用的机会，与同舰船的导航雷 达也是完全独立的、互不连接的两个系统。本发明的使用，使北斗卫星导航系统与导航的雷达首次实现了功能上的、紧密的、一体化的融合，并且界面友好、人机对话能力很强，使产品成为ー个功能齐全、现代化、电子化水平很高、实用性极强、操作简单的重要装备。
图I为本发明的效果图。其中I为北斗导航卫星，2为雷达天线，3为北斗接收机天线，4为信号处理单元，5为键盘，6为显示器。
具体实施例方式I、将导航雷达与北斗用户机天线进行一体化设计。将北斗用户机的天线与导航雷达的天线集成安装在一起，使雷达天线的位置坐标与北斗接收天线的位置坐标一致，以减少定位误差，提高定位精度；2、用北斗授时作为导航雷达的基准时间信息。导航雷达需要精准的时间，比如雷达录取目标的时刻需要给雷达的录取的目标打上时戳等等。总之，雷达与北斗的工作过程都离不开精准的时间。利用北斗时间信息对雷达的定时器频率(或时间)进行校准，让北斗的时间与雷达的时间一致，对于本发明的导航、定位、通讯、探測等功能的实现和精度的提高，都有极大的帮助。3、将导航雷达与北斗用户机的软件进行一体化设计。导航雷达与北斗用户机的软件进行一体化设计，是本发明必不可少的重要组成部分。因为导航雷达探测到的目标信息需要告诉北斗，以便北斗把雷达的信息向上级汇报，以便北斗把本身的位置与探測到的目标信息进行比对，需要事发出告警警报，等等，北斗与雷达在多方面需要密切的、时时的沟通，所以，软件的一体化设计是必不可少的。
4、将导航雷达与北斗用户机显控台进行一体化设计。传统的导航雷达有专用的显示屏和显控台，传统的北斗也有专用的、具有通讯、导航、定位、测速等内容更复杂的显示屏和显控台。本发明需要将两种显控台、显示屏、操作键盘做一体化设计，将导航雷达、北斗卫星用户机、电子海图等需要的显控台、显示屏、操作键盘进行融合，统ー设计到ー个显控台、显示屏、操作键盘上，方便用户的使用。
权利要求
1.基于北斗卫星的多功能导航雷达的特征是将北斗的授时、定位、通信功能应用于导航雷达，使导航雷达具有对本舰船的精确定位、舰船网络组建、与上级单位的联络、接受上级单位的监控、查询兄弟舰船的位置、航电子海图、航路规划、航路自动引导、航迹回放、航路标绘、避碰告警、水面态势监测、目标探测、海况测量及信息记录与上报等多种功能。
2.根据权力要求书I所述的基于北斗卫星的多功能导航雷达，其特征是将北斗用户机的天线与导航雷达的天线进行一体化设计，使雷达天线的位置坐标与北斗接收天线的位置坐标一致，以减少定位误差，提高定位精度；将北斗用户机的显控台与导航雷达的显控台实行融合。
3.根据权力要求书I所述的基于北斗卫星的多功能导航雷达，其特征是不利用其它数据链，仅靠北斗导航设备自身就可以完成超远程的雷达数据通信、雷达组网功能。
4.根据权力要求书I所述的基于北斗卫星的多功能导航雷达，其特征是不利用平台罗经、计程仪等其它航海仪器，仅靠北斗导航设备就可以全部、很好的替代这些原有的航海仪器。
全文摘要
本发明既属于北斗卫星导航系统的应用领域，也属于雷达技术领域。具体地说，就是将我国北斗卫星导航系统应用于导航雷达，将北斗卫星导航系统与导航雷达进行一体化设计，使北斗的授时、定位、测速、导航、通信、电子海图等功能与导航雷达的目标测量、海况测量功能集成为一体，让导航雷达具备了本舰船的精确定位、电子海图、航路规划、航路自动引导、航迹回放、航路标绘、避碰告警、目标指示、舰船网络组建、与上级单位的联络、接受上级单位的监控、查询兄弟舰船的位置、水面态势监测、雷达组网、海况测量及信息记录与上报等多种功能，使舰船导航雷达的导航能力得到了巨大的提升。
文档编号G01S19/42GK102628932SQ20121010669
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者李明湘, 王伦发, 陈同义, 马子健 申请人:北京汇美电子技术有限公司