一种红外和可见光增强的船用导航雷达的制作方法

一种红外和可见光增强的船用导航雷达的制作方法
【专利摘要】一种红外和可见光增强的船用导航雷达，尤其涉及一种船用导航雷达。包括一船用无线导航雷达系统，船用无线导航雷达系统的信号输出端连接一显控终端；还包括一红外热像系统、一可见光成像系统；红外热像系统和可见光成像系统的信号输出端连接显控终端；显控终端接收船用无线导航雷达系统的雷达图像信号、红外热像系统的红外视频信号和可见光成像系统的可见光视频信号，通过信息处理和信息融合，实现三种信号的综合显示。本发明在现有无线导航雷达的基础上，增加红外热像系统、可见光成像系统，并对原雷达的显控终端进行功能扩展，实现三种成像方式的融合，大大提高无线电干扰下的雷达导航能力，有利于航行船只的安全行驶。
【专利说明】一种红外和可见光增强的船用导航雷达

【技术领域】
[0001] 本发明涉及船用导航领域，尤其涉及一种船用导航雷达。

【背景技术】
[0002] 船用导航雷达是保障船舶航行的雷达，也称航海雷达。它特别适用于黑夜、雾天引 导船只出入海湾、通过窄水道和沿海航行，主要起航行防撞作用。船上装备导航雷达始于第 二次世界大战期间，战后逐渐扩大到民用商船。国际海事组织规定，1600吨位以上的船只须 装备导航雷达。
[0003] 传统的导航雷达仅采用无线电方式进行水面探测，通过无线电回波实现目标监测 功能。随着无线电使用的日趋频繁，无线信号干扰也成为一个严重的问题，特别在船只集中 区域，各种无线信号的混叠会导致导航雷达间的相互干扰，严重降低导航雷达的导航性能， 甚至有可能因此出现船只相撞的事故。
[0004] 中国专利文献201010588392. X公开了一种多周期相关抗同频干扰方法及其装 置，方法包括模拟信号的底部箝位、信号的模数转换及脉内积累、自动门限电平的确定、数 字信号的多周期相关处理、数字信号的跨周期视频积累和数模转换和放大等过程；装置包 括底部箝位电路、A/D变换器、脉内积累器、噪声自动检测器、微处理器、视频积累器、D/A变 换器和视频放大器。该发明适用于防止导航雷达之间的同频干扰，具有可以提高导航雷达 的抗干扰性能、可以不受导航雷达带宽限制等优点。然而该方法的主要不足在于没有摆脱 无线电干扰的制约，仅能在一定程度降低导航雷达受干扰程度，但无法从根本上解决干扰 问题。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于，提供一种红外和可见光增强的船用导航雷达，解决以上技术 问题。
[0006] 本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
[0007] -种红外和可见光增强的船用导航雷达，包括一无线导航雷达系统，所述无线导 航雷达系统的信号输出端连接一显控终端；其特征在于，还包括一红外热像系统、一可见光 成像系统；所述红外热像系统和所述可见光成像系统的信号输出端连接所述显控终端；
[0008] 所述显控终端接收所述无线导航雷达系统的雷达图像信号、所述红外热像系统的 红外视频信号和所述可见光成像系统的可见光视频信号，通过信息处理和信息融合，实现 三种信号的综合显示。
[0009] 本发明同时具备无线导航雷达系统、红外热像系统和可见光成像系统三种探测系 统，实现水面目标监测。红外热像系统是一种被动成像系统，可见光成像系统属于主动成像 系统；两者所反应的目标特征信息不同，可见光图像的场景细节丰富，但容易受到天气和外 界环境的干扰，采用(XD/CM0S成像器件和数字图像处理技术之后，增强了观察者在恶劣气 象环境下的观察和识别效果，但对诸如军事迷彩的探测和分辨能力仍然受到限制；热图像 则呈现较好的热对比度，受天气和照明的影响小，具有穿透雾、霭、雨、雪且作用距离远的优 势，有效地提高了人们发现目标的能力，但其为目标场景的红外辐射图像，与人眼视觉效果 相差较大，部分影响了对目标和场景的识别。本发明在现有无线导航雷达的基础上，增加红 外热像系统、可见光成像系统，并对原雷达的显控系统进行功能扩展，即可实现三种成像方 式的融合，大大提高无线电干扰下的雷达导航能力，有利于航行船只的安全行驶。
[0010] 优选地，所述无线导航雷达系统包括一天馈分系统，所述天馈分系统包括一天线 支架、位于所述天线支架上的天线，所述天线支架连接一旋转装置，所述天线在所述旋转装 置的作用下实现旋转，所述红外热像系统和所述可见光成像系统通过直接或间接的方式与 所述旋转装置连接，随天线转动实现360度扫描。
[0011] 优选地，所述天馈分系统连接一发射分系统、一接收分系统，所述发射分系统发射 的雷达信号通过所述天馈分系统辐射出去，然后接收分系统将经过目标水面反射的信号接 收回来后发送给一信号处理分系统进行回波提取和目标识别，所述信号处理分系统上设有 雷达图像信号输出端，所述雷达图像信号输出端输出雷达图像信号与所述显控终端进行通 讯。
[0012] 优选地，所述红外热像系统包括红外探测器、与所述红外探测器位于同轴的红外 成像光学镜组，所述红外探测器的信号输出端连接一红外信号处理器；所述红外信号处理 器上设有红外视频信号输出端，所述红外视频信号输出端输出红外视频信号与所述显控终 端进行通讯。
[0013] 优选地，所述可见光成像系统包括可见光探测器，与所述可见探测器位于同轴的 光学成像光学镜组，所述可见光探测器的信号输出端连接一可见光信号处理器；所述可见 光信号处理器上设有可见光视频信号输出端，所述可见光视频信号输出端输出可见光视频 信号与所述显控终端进行通讯。
[0014] 优选地，所述红外热像系统的红外成像光学镜组的朝向与所述无线导航雷达系统 的工作方向一致；所述可见光成像系统的光学成像光学镜组的朝向与所述无线导航雷达系 统的工作方向一致；所述红外热像系统、所述可见光成像系统随天线转动实现360度扫描。
[0015] 优选地，所述红外信号处理器与所述可见光信号处理器分别连接一无线通讯模 块，所述红外信号处理器与所述可见光信号处理器通过无线的方式连接所述显控终端。 [0016] 优选地，所述红外信号处理器通过光纤连接的方式与所述显控终端通讯，为了解 决转动部件相对船体旋转产生的光纤自绕，通过在所述红外信号处理器的信号输出端设置 一光纤旋转连接器，连接光纤至所述显控终端的通讯接口。
[0017] 优选地，所述无线导航雷达系统包括一供电电源，所述红外热像系统与所述可见 光成像系统通过电刷连接所述供电电源实现电源传输。
[0018] 一种红外和可见光增强的船用导航雷达的工作方法，其中，启动所述红外和可见 光增强的船用导航雷达系统，并按既定参数进行扫描；所述无线导航雷达系统将雷达图像 信号通过有线方式传输至所述显控终端；所述红外热像系统和所述可见光成像系统将红外 视频信号和可见光视频信号通过无线方式或光纤传输的方式发送至所述显控终端；所述显 控终端视频信号处理器对雷达图像信号、红外视频信号和可见光视频信号进行综合处理， 实现三种信号的图像融合；所述显控终端按用户要求将视频信号在显示单元显示；所述显 控终端按用户指令要求，发送控制参数至所述无线导航雷达系统、所述红外热像系统、所述 可见光成像系统，实现三个系统的扫描控制。
[0019] 有益效果：由于采用以上技术方案，本发明在现有无线导航雷达的基础上，增加红 外热像系统、可见光成像系统，并对原雷达的显控终端进行功能扩展，实现三种成像方式的 融合，大大提高无线电干扰下的雷达导航能力，有利于航行船只的安全行驶。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 图1为本发明的架构图；
[0021] 图2为本发明的工作方法流程图。

【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0023] 参照图1，一种红外和可见光增强的船用导航雷达，包括一无线导航雷达系统1， 无线导航雷达系统1的信号输出端连接一显控终端2 ;还包括一红外热像系统3、一可见光 成像系统4 ;红外热像系统3和可见光成像系统4的信号输出端连接显控终端2 ;无线导航 雷达系统1设有雷达图像信号输出端，红外热像系统3设有红外视频信号输出端，可见光成 像系统4设有可见光视频信号输出端；
[0024] 显控终端2接收雷达图像信号输出端的雷达图像信号、红外视频信号输出端的红 外视频信号和可见光视频信号输出端的可见光视频信号，通过信息处理和信息融合，实现 三种视频信号的综合显示。
[0025] 本发明同时具备无线导航雷达系统、红外热像系统3和可见光成像系统4三种探 测系统，实现水面目标监测。红外热像系统3是一种被动成像系统，可见光成像系统4属 于主动成像系统；两者所反应的目标特征信息不同，可见光图像的场景细节丰富，但容易受 到天气和外界环境的干扰，采用CCD/CM0S成像器件和数字图像处理技术之后，增强了观察 者在恶劣气象环境下的观察和识别效果，但对诸如军事迷彩的探测和分辨能力仍然受到限 制；热图像则呈现较好的热对比度，受天气和照明的影响小，具有穿透雾、霭、雨、雪且作用 距离远的优势，有效地提高了人们发现目标的能力，但其为目标场景的红外辐射图像，与人 眼视觉效果相差较大，部分影响了对目标和场景的识别。本发明在现有无线导航雷达的基 础上，增加红外热像系统3、可见光成像系统4,并对原雷达的显控系统进行功能扩展，即可 实现三种成像方式的融合，大大提高无线电干扰下的雷达导航能力，有利于航行船只的安 全行驶。
[0026] 优选地，无线导航雷达系统1包括一天馈分系统11，天馈分系统11包括一天线 支架、位于天线支架上的天线，天线支架连接一旋转装置，天线在旋转装置的作用下实现旋 转，红外热像系统和可见光成像系统通过直接或间接的方式与旋转装置连接，随天线转动 实现360度扫描。
[0027] 优选地，天馈分系统11连接一发射分系统12、一接收分系统13,发射分系统12发 射的雷达信号通过天馈分系统11辐射出去，然后接收分系统13将经过目标水面反射的信 号接收回来后发送给一信号处理分系统14进行回波提取和目标识别，信号处理分系统14 上设有雷达图像信号输出端，雷达图像信号输出端输出雷达图像信号与显控终端2进行通 讯。
[0028] 优选地，红外热像系统3包括红外探测器32、与红外探测器32位于同轴的红外成 像光学镜组31，红外探测器32的信号输出端连接一红外信号处理器33 ;红外信号处理器 33上设有红外视频信号输出端，红外视频信号输出端输出红外视频信号与显控终端2进行 通讯。水面目标经红外成像光学镜组31成像于焦平面，红外探测器32接收成像并经红外 信号处理器33处理从而获得红外热像图。
[0029] 优选地，可见光成像系统4包括可见光探测器42,与可见探测器位于同轴的光学 成像光学镜组41，可见光探测器42的信号输出端连接一可见光信号处理器43 ;可见光信号 处理器43上设有可见光视频信号输出端，可见光视频信号输出端输出可见光视频信号与 显控终端2进行通讯。水面目标经光学成像光学镜组41成像于焦平面，可见光探测器42 接收后组镜头的成像并经可见光信号处理器43处理从而获得可见光图像。
[0030] 优选地，红外热像系统3的红外成像光学镜组31的朝向与无线导航雷达系统1的 工作方向一致；可见光成像系统4的光学成像光学镜组41的朝向与无线导航雷达系统1的 工作方向一致；红外热像系统3、可见光成像系统4随天线转动实现360度扫描。
[0031] 优选地，显控终端2包括控制单元21，控制单元21连接一视频信号处理器23,控 制单元21连接一显示单元24,视频信号处理器23接收通过通信接口 22发送来的视频信号 进行处理，并将处理过的视频信号发送至显示单元24。控制单元21具备信息融合功能，可 实现三种扫描信号的独立显示，也可实现三种信号的合成显示。
[0032] 优选地，显控终端2连接红外热像系统3、可见光成像系统4与无线导航雷达系统 1的控制端，实现对无线导航雷达系统、红外热像系统3、可见光成像系统4的扫描参数控 制。
[0033] 优选地，红外信号处理器33连接一无线通讯模块，可见光信号处理器43也连接一 无线通讯模块，红外信号处理器33与可见光信号处理器43通过无线的方式连接显控终端 2。无线通讯模块采用蓝牙通讯模块、Zigbee通讯模块或其他适合短距离、高速率的无线传 输方式。
[0034] 传统的数据连接线不便于转动部件的数据下传，本发明采用无线信号下传数据方 式，实现红外热像系统3和可见光成像系统4的视频数据传输。
[0035] 优选地，红外信号处理器33通过光纤连接的方式与显控终端2通讯，为了解决转 动部件相对船体旋转产生的光纤自绕，通过在红外信号处理器33的信号输出端设置一光 纤旋转连接器，连接光纤至显控终端2的通讯接口。本发明采用光纤旋转连接器，连接转动 部分和静止部分光纤，旋转连接置于天线转轴下方，并跟随天线转轴转动实现视频图像的 可靠传输。
[0036] 优选地，无线导航雷达系统包括一供电电源，红外热像系统3与可见光成像系统4 的电源信号输入端连接供电电源。由于红外热像系统3与可见光成像系统4配置在转动部 件上，传统的电源供电方式不能适用，本发明中红外热像系统3与可见光成像系统4通过电 刷连接供电电源实现电源传输。
[0037] 参照图2, 一种红外和可见光增强的船用导航雷达的工作方法，其中，第一步，启动 红外和可见光增强的船用导航雷达系统，并按既定参数进行扫描；第二步：无线导航雷达 系统1将雷达图像信号通过有线方式传输至显控终端2 ;红外热像系统3和可见光成像系 统4将红外视频信号和可见光视频信号通过无线方式或光纤传输的方式发送至显控终端 2 ;第三步：显控终端2视频信号处理器23对雷达图像信号、红外视频信号和可见光视频信 号进行综合处理，实现三种信号的图像融合；第四步：显控终端2按用户要求将视频信号在 显示单元24显示；第五步：显控终端2按用户指令要求，发送控制参数至无线导航雷达系 统1、红外热像系统3、可见光成像系统4,实现三个系统的扫描控制。
[0038] 以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范 围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的 等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种红外和可见光增强的船用导航雷达，包括一无线导航雷达系统，所述无线导航 雷达系统的信号输出端连接一显控终端；其特征在于，还包括一红外热像系统、一可见光成 像系统；所述红外热像系统和所述可见光成像系统的信号输出端连接所述显控终端；所述显控终端接收所述无线导航雷达系统的雷达图像信号、所述红外热像系统的红外 视频信号和所述可见光成像系统的可见光视频信号，通过信息处理和信息融合，实现三种 信号的综合显示。
2. 根据权利要求1所述的一种红外和可见光增强的船用导航雷达，其特征在于，所述 无线导航雷达系统包括一天馈分系统，所述天馈分系统包括一天线支架、位于所述天线支 架上的天线，所述天线支架连接一旋转装置，所述天线在所述旋转装置的作用下实现旋转， 所述红外热像系统和所述可见光成像系统通过直接或间接的方式与所述旋转装置连接，随 天线转动实现360度扫描。
3. 根据权利要求2所述的一种红外和可见光增强的船用导航雷达，其特征在于，所述 天馈分系统连接一发射分系统、一接收分系统，所述发射分系统发射的雷达信号通过所述 天馈分系统辐射出去，然后接收分系统将经过目标水面反射的信号接收回来后发送给一信 号处理分系统进行回波提取和目标识别，所述信号处理分系统上设有雷达图像信号输出 端，所述雷达图像信号输出端输出雷达图像信号与所述显控终端进行通讯。
4. 根据权利要求3所述的一种红外和可见光增强的船用导航雷达，其特征在于，所述 红外热像系统包括红外探测器、与所述红外探测器位于同轴的红外成像光学镜组，所述红 外探测器的信号输出端连接一红外信号处理器；所述红外信号处理器上设有红外视频信号 输出端，所述红外视频信号输出端输出红外视频信号与所述显控终端进行通讯。
5. 根据权利要求4所述的一种红外和可见光增强的船用导航雷达，其特征在于，所述 可见光成像系统包括可见光探测器，与所述可见探测器位于同轴的光学成像光学镜组，所 述可见光探测器的信号输出端连接一可见光信号处理器；所述可见光信号处理器上设有可 见光视频信号输出端，所述可见光视频信号输出端输出可见光视频信号与所述显控终端进 行通讯。
6. 根据权利要求5所述的一种红外和可见光增强的船用导航雷达，其特征在于，所述 红外热像系统的红外成像光学镜组的朝向与所述无线导航雷达系统的工作方向一致；所述 可见光成像系统的光学成像光学镜组的朝向与所述无线导航雷达系统的工作方向一致；所 述红外热像系统、所述可见光成像系统随天线转动实现360度扫描。
7. 根据权利要求6所述的一种红外和可见光增强的船用导航雷达，其特征在于，所述 红外信号处理器与所述可见光信号处理器分别连接一无线通讯模块，所述红外信号处理器 与所述可见光信号处理器通过无线的方式连接所述显控终端。
8. 根据权利要求6所述的一种红外和可见光增强的船用导航雷达，其特征在于，所述 红外信号处理器通过光纤连接的方式与所述显控终端通讯，为了解决转动部件相对船体旋 转产生的光纤自绕，通过在所述红外信号处理器的信号输出端设置一光纤旋转连接器，连 接光纤至所述显控终端的通讯接口。
9. 根据权利要求1至8任意一项所述的一种红外和可见光增强的船用导航雷达，其特 征在于，所述无线导航雷达系统包括一供电电源，所述红外热像系统与所述可见光成像系 统通过电刷连接所述供电电源实现电源传输。
10. -种红外和可见光增强的船用导航雷达的工作方法，包括权利要求1所述的一种 红外和可见光增强的船用导航雷达，其特征在于：启动所述红外和可见光增强的船用导航 雷达系统，并按既定参数进行扫描；所述无线导航雷达系统将雷达图像信号通过有线方式 传输至所述显控终端；所述红外热像系统和所述可见光成像系统将红外视频信号和可见光 视频信号通过无线方式或光纤传输的方式发送至所述显控终端； 所述显控终端视频信号处理器对雷达图像信号、红外视频信号和可见光视频信号进行 综合处理，实现三种信号的图像融合；所述显控终端按用户要求将视频信号在显示单元显 示；所述显控终端按用户指令要求，发送控制参数至所述无线导航雷达系统、所述红外热像 系统、所述可见光成像系统，实现三个系统的扫描控制。
【文档编号】G01S13/93GK104215963SQ201310214598
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】赵伟, 刘宇靖, 杨春华, 吴剑清, 帅涛 申请人:上海仪电电子股份有限公司