雷达模拟器中的单片机应用

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随着雷达技术的发展,ARPA(Automatic Radar Plotting Aids自动雷达标绘仪)由于可以直接显示目标船的航向、航速,同时可以直接得到目标船的DCPA和TCPA,因而得到了广泛的应用。在航海船员培训中,对雷达的培训使用是一个重要的方面。航海雷达模拟器利用计算机仿真技术,模拟在能见度不良的情况下船舶的操纵和避碰,使学员应对复杂海况,做出正确的判断。为此国际海事组织(IMO)通过了《STCW78/95公约》,特别强调了海员的“适任性评估”的作用与要求,将雷达与ARPA培训作为船舶驾驶员必须参加的强制性专业培训项目,同时要求应用IMO认可的模拟器进行海运培训和适任性评估,因而雷达模拟器的研究具有重要的意义。 在目前的雷达模拟器上,进行雷达标绘通常都是采用手工几何作图的方法进行的,时间长,误差大,而对于如何评价和确定被训练者的成绩,则必须有一个标准值即标准答案。目前的雷达模拟器上无法直接提供此标准值,造成评估的误差。同时目前的雷达/ARPA上,只能求取DAPA、TCPA等参数,对于如何进行避碰时的改向、改速等问题,没有明确的标示,无法给避碰决策提供太多帮助。 本论文针对当前雷达模拟器标绘训练中的不足,实现了利用单片机进行雷达模拟器标绘标准值的计算,主要成果有以下方面: 首先,利用单片机计算得到了在预定点改变航向和改变航速的计算,求得预定点改向的新航向C_N和预定点变速的新速度V_N,恢复原航向和原航速的时机点的计算;在给定避碰的新航向、航速的条件下,计算出恢复原航向/航速的时机点H的距离R_H和方位θ_H;目标船的六要素,即DCPA、TCPA、距离R(t)、方位θ(t)、真航速V_T和真航向C_T。 其次,将初始数据和计算结果通过串口在单片机和计算机之间传送,利用串口实现了和计算机的通信。 由于数学解析的结果比较精确,可以将单片机计算的结果作为雷达模拟器训练评估成绩的准确值。同时现代科学技术的发展,使船舶驾驶自动化逐渐成为现实,“无纸化”的人工标绘,即刚计算机软件模拟标绘的过程,在人机交互的界面下进行雷达标绘训练,有利于减少硬件的投资。本结果也可作为船舶智能避碰系统的组成部分,为实现“无纸化”的人工标绘打下基础。
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