基于GIS的高频地波雷达船舶探测系统的研究与实现

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对于海洋监测,高频地波雷达是一门新兴的技术,它能够对世界临海各国的相关海洋移动目标进行有效的探测,例如监测船舶等。然而,地波雷达数据的传输、存储、解析、显示等都需要专业人员进行相关的处理,缺乏体现空间特征的显示,在进行空间数据叠置、统计、量算,以及与AIS等辅助数据匹配处理方面不方便。目前还鲜有软件能够针对地波雷达数据进行空间表达与分析,与GIS相结合的应用也还处于探索与研究阶段。  本文在分析现有高频地波雷达回波信号的数据特点基础上,研究了GIS环境下高频地波雷达数据解析、显示的方法和技术,构建了地波雷达船舶探测系统。本文主要研究两个方面内容,一方面,对地波雷达数据以及产品形式进行了分析研究,采用GIS手段实现地波雷达距离-多普勒谱(Range-Doppler,RD,简称R-D二维谱)实时显示、CFAR检测结果与频谱信息叠加显示、特定距离的一维谱以及目标在地图上的显示;另一个面,研究了AIS(Automatic Identification System,船只自动识别系统)数据网络端的实时接收、解析、组织、存储、表达方式,实现了AIS船舶点迹、航迹的实时显示,并将雷达探测目标与同步获取的AIS数据对比显示。本文在构建系统过程中,解决了R-D二维谱表达分析、与AIS实时匹配显示以及提高系统显示效率三个主要问题。首先,由于高频地波雷达时域数据的R-D二维谱存在非成像与非直观性的问题,因此以GIS栅格结构实现了R-D二维谱的直观显示;其次,分析了AIS数据特点及结构,在点迹的基础上实时表达船舶航迹;第三,采用同步多线程处理的方式提高系统运行速度,本文对地波雷达数据多频率多波段数据以及实时AIS数据,开辟多线程协同处理进行解析与显示,提高了系统的显示与查询效率。本文构建的高频地波雷达船舶探测系统已经过初步试用,基本满足用户需求。
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