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多传感器融合的水上智能交通管理系统

技术简介

       目前国际上VTS系统普遍通过对岸基雷达、AIS、VHF、VHF-DF、CCTV、GPS/北斗、水文气象等多元异类信息进行综合处理,利用统一计算平台架构及多任务综合管理等技术,构建VTS系统技术与应用体系。

       技术开发单位从2002年从事VTS相关技术的研发,经过10余年的技术积累,完成国内首套VTS系统的研制,形成了成套的VTS系统技术体系。2014年3月18日,VTS系统通过了中国航海学会的科技成果鉴定,鉴定委员会认为系统整体技术水平达到了国际先进水平,部分技术指标达到了国际领先水平。


技术指标

       (1)系统技术指标
       检测能力
       最大作用距离:≥4.5nm(1m2测试球)
       条件:晴天,3级以下海况,发现概率90%
       分辨力
       距离分辨力:≤20m(最小脉宽,3nm量程)
       方位分辨力:≤0.5°(18ft雷达天线,3nm量程)
       定位精度
       距离精度:≤14m(∣a∣+3σ)(动目标)(a为平均误差,σ为均方根误差)
       ≤10m(∣a∣+3σ)(静目标)
       方位精度:≤0.2°(∣a∣+3σ)(动目标)
       ≤0.1°(∣a∣+3σ)(静目标)
       系统跟踪能力
       跟踪目标: ≥10000个
       接入传感器类型:雷达、AIS、VHF、VHF-DF、CCTV、GPS/北斗、气象水文;
       最大接入雷达数量:10
       跟踪处理范围:≥32nm
       跟踪精度(目标速度12节):
       速度: ≤0.8kn(∣a∣+3σ)
       航向: ≤2°(∣a∣+3σ)
       跟踪速度:
       直线速度:≥50kn
       匀加/匀减:≥0.38m/s2
       (2)岸基监管雷达技术指标
       其技术性能如下:
       总体性能
       工作频率:X波段(9410MHz±30MHz);
       对海探测距离:视距;
       方位分辨率:≤0.45°
       距离分辨率:30m或量程的1%(两者取大);
       监管能力:200批;
       天线性能
       天线形式:波导裂缝线源赋形天线;
       天线口径尺寸:18ft;
       天线波束宽度:水平≤0.45°,俯仰≤22°;
       天线极化方式:水平/垂直可选;
       天线增益:≥30dBi;
       天线副瓣电平:≤-30dB;
       伺服转台性能
       转台转速:24rpm/36rpm可变;
       伺服转台承载:最大19ft天线;
       连续工作时间:≥100h
       发射机性能
       发射机类型:磁控管;
       发射峰值功率:≥25KW;
       接收机性能
       中频频率:60MHz;
       接收机噪声系数:3.5dB;
       环境适应能力
       工作温度:-25℃~+55℃;
       抗凝露、盐雾腐蚀;
       抗风能力:风速45m/s下正常工作,60m/s下不损坏;
       可靠性
       MTBF:≥1500h;
       MTTR:≤30min;


技术特点

       本项目着重解决雷达发射机高可靠工程化控制保护、无人值守高可靠雷达伺服系统的工程设计、基于复杂航道下多弱小目标精确跟踪处理、基于多传感器应用的VTS系统电磁兼容控制等方面关键技术,研制满足VTS系统要求的岸基监管雷达,实现VTS系统的高性能、多功能、高可靠、网络化要求,重点要突破雷达发射机高可靠工程化控制保护技术、无人值守高可靠雷达伺服系统的工程设计技术、基于复杂航道下多弱小目标精确跟踪处理技术、基于多传感器应用的系统电磁兼容控制技术。


技术水平

       国际先进


适用范围

       高温太阳能应用,太阳能光热发电。中温太阳能应用,工业蒸汽(替代或部分替代传统工业蒸汽锅炉)、城镇集中供暖工程、社区供暖、太阳能空调集热制冷、稠油热采、烟草、中药材、食品干燥等。


专利状态

       授权专利8项


技术状态

       批量生产、成熟应用阶段


合作方式

       (1)投资需求。雷达是VTS系统中最重要、最昂贵的传感器,目前国内VTS系统中的雷达设备全部依赖进口,由此导致价格偏高。本项目的顺利实施将形成适应VTS系统监管需求的雷达设备及产业化能力,由于国内成本优势,预计将降低雷达设备成本40-50%,使VTS系统更具成本优势。
VTS工程实施的成本包括设备采购、系统设计与集成、工程实施、安装调试、系统测试、技术培训、系统维护等方面。通过与国外主流VTS系统厂商对比发现,在系统设计研发、工程集成设计、用户沟通、设备安装调试等方便国内企业具有明显的成本优势。经测算,采用国产化VTS系统建设成本约为国外系统的60~70%,后期维护成本更低,因此本项目具有明显的成本竞争力。
       (2)合作研发。实现VTS系统产业化和岸基监管雷达适应性改造目标,面向海洋的首台套系统市场样机技术路线为:利用当前已取得的相关技术积累,从军用技术中提取共性关键技术,开展岸基雷达适应性改造,提升系统的关键技术指标,并结合市场推广应用相结合形式,全面推进目标的实现。首先根据需求分析进行总体方案设计,并按照总体方案开展各子系统设计与研制、相关模块和组件设计与研制、相关设备整装整调、应用研究和软件开发,通过系统集成、系统联调试验与改进,使系统技术指标达到设计要求。利用2套国际先进岸基监管雷达和1套本项目研制的岸基监管雷达计划在江苏沿海构建3站1中心的VTS市场样机系统,进行系统验证与完善,并开展市场推广应用工作。同时在项目实施过程中,产、研、用等多方面工作相互结合、相互促进。
       (3)技术服务。本项目研制的VTS系统主要应用在国家海事监管、地方海事监管、海洋渔业监管、海关缉私、海岸警戒等市场。结合海事主管部门近期对国产化VTS系统的大力支持,已在南京、镇江、泰州等项目中应用的国产化VTS系统,积累了大量的工程实施经验,建立了用户资源,为国产化VTS系统的广泛推广应用,奠定了坚实的基础。


预期效益

       本项目实施结束时将建成年产系统4~6套、系统专用岸基雷达20-30套生产能力,通过在国家海事、地方海事、海洋渔业、石油平台等行业的推广应用,预计2017年实现年销售收入6100万元。降低VTS建设单位成本20-30%,降低系统使用维护成本30%左右。