论文总字数：21832字

摘 要

船舶在海上航行时，船位的获取尤为重要，当GPS设备不能正常使用时，可以使用雷达定位获取船舶船位；但传统雷达定位主要是雷达人工定位，耗时长、误差大，对操作人员要求较高。为解决传统雷达定位的弊端问题，提出一种基于单目标的快速自动雷达定位方法。单目标自动雷达定位具有耗时短、操作简单、精度高等功效，论文主要研究工作如下：

1.通过查阅文献，了解国内外关于单目标自动雷达定位的研究现状，整理思路，确定本文的研究方法及技术路线。

2.熟悉单目标雷达人工定位方法，分析其精度及影响精度的因素。

3.研究求解船位的数学公式，建立船位解算模型。

4.使用自动雷达标绘仪跟踪参考目标，提取参考目标相关参数，导入计算机船位解算模型，计算机自动运算得出船位。

5.用Excel整理实验相关数据，分析自动雷达定位精度及其实用性。

6.展望未来自动雷达定位的发展。

研究结果表明：利用此方法得到的船舶经纬度与GPS所得到的经纬度相差不大，自动雷达定位方法可用于船舶的定位。

论文的特色：为船舶定位寻找一种新的快捷可行的方法，突破传统的雷达定位。

关键词：雷达定位；单目标定位；雷达跟踪目标；自动雷达定位

Abstract

When the ship is sailing on the sea, the acquisition of ship position is particularly important. When GPS equipment can not be used normally, radar positioning can be used to obtain ship position. However, the traditional radar positioning is mainly radar manual positioning, which takes a long time and has a large error, and requires high operators. In order to solve the disadvantages of traditional radar positioning, a fast automatic radar positioning method based on single target is proposed. Single target automatic radar positioning has the advantages of short time-consuming, simple operation and high precision. The main research work of this paper is as follows:

1.By consulting the literature, we can understand the research status of single target automatic radar positioning at home and abroad, sort out the ideas, and determine the research methods and technical routes of this paper.

2.Be familiar with the manual positioning method of single target radar, analyze its accuracy and the factors affecting the accuracy.

3.Study the mathematical formula of ship position and establish the ship position calculation model.

4.Use the automatic radar plotter to track the reference target, extract the relevant parameters of the reference target, import the computer ship position calculation model, and the computer automatically calculates the ship position.

5.Use Excel to sort out the experimental data and analyze the positioning accuracy and practicability of automatic radar.

6.Look forward to the future development of automatic radar positioning.

The results show that there is no significant difference between the longitude and latitude of the ship obtained by this method and that obtained by GPS.

The feature of this paper is to find a new, fast and feasible method for ship positioning and break through the traditional radar positioning.

Key words: radar positioning; single target positioning; radar tracking target; automatic radar positioning.

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容及技术路线 2

1.3.1 研究目标 2

1.3.2 研究内容 2

1.3.3 研究方法 3

1.3.4 技术路线 3

第2章 雷达人工定位方法 5

2.1 雷达定位 5

2.2 雷达人工定位 5

2.2.1 雷达人工定位方法 5

2.2.2 雷达人工定位时机 5

2.3 雷达人工定位的精度分析 6

2.3.1 雷达测量误差 6

2.3.2 人工作图误差 7

2.4 本章小结 7

第3章 基于单目标的船位解算模型 9

3.1 船位解算建模思路 9

3.2 船位解算实例 9

3.3 本章小结 12

第4章 自动雷达定位的实现方法 14

4.1 自动雷达定位 14

4.1.1 自动雷达定位概述 14

4.1.2 自动雷达定位过程 14

4.2 自动雷达定位数据的提取及运用 14

4.2.1 雷达与计算机之间的连接 14

4.2.2 雷达数据的提取 15

4.2.3 实测实验数据 16

4.2.4 自动雷达定位数据的运用 16

4.3 本章小结 16

第5章 自动雷达定位的精度分析 18

5.1 自动雷达定位数据的测量 18

5.1.1 测量思路 18

5.1.2 数据的测量 18

5.2 自动雷达定位精度分析 20

5.2.1 量程3海里数据分析 20

5.2.2 量程4海里数据分析 21

5.2.3 精度分析 22

5.3 本章小结 22

第6章 结论与展望 23

6.1 论文总结 23

6.2 研究展望 24

致 谢 26

参考文献 27

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

随着航海时代的发展，船舶定位这一技术显得尤为重要，方法也有很多种，目前船舶最常见的定位方法就是利用GPS进行卫星定位，从而得到船舶的船位。但假若船上的GPS出了故障，除天文定位外，还可以用雷达人工定位来完成定位任务，但这两种定位方法人工操作时误差较大，因此很有必要研究一种新的自动定位方法。《1974年国际海上人命安全公约1981年修正案》^[1]对不同吨位的船舶需要安装雷达台数和雷达生产日期做出了要求，国际海事组织也先后通过航海雷达和自动雷达标绘仪的性能标准。由此可以看出，雷达对于船舶航行的重要性。船用雷达发射无线电波,并接收该电波从目标反射的回波,在显示器上一目了然地显示周围物标相对于本船的图像。测定一个或几个固定物标相对于本船的方位和距离,可在海图上作出船位^[2]。但是，读数和作图的过程中，由于人工操作难免会产生一些误差，比如读完数在海图上作图时，需要一定的时间，而待作图完毕后，船位已经偏离之前进行测量的位置，此误差称为移位误差；画图的过程同样存在着误差，因此传统的雷达定位得出的船位并不精确。

本文研究基于单目标的精准雷达定位方法，是将一个确定位置的目标（如雷达能探测到且已知位置的岛屿）将其经纬度输入船位解算模型程序中，然后结合自动雷达标绘仪捕捉此参考目标的方位和距离所得到的实时数据传输出来，经过程序的自动运算，就可以得出本船的实时船位，然后与GPS的船位相比对，看其船位的准确性。此过程免去人工读数误差、人工作图误差以及作图时间上的误差，而且得出的船位也相对准确。对于如何确定目标，可以结合海图与雷达屏幕显示的图像来确定目标，并在海图上找出目标的经纬度，此方法在刘彤^[3]所编辑的航海仪器中有说明。

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