导航雷达第七章雷达目标跟踪与AIS课件.pptx

1、导航雷达第七章雷达目标跟导航雷达第七章雷达目标跟踪与踪与AIS第七章第七章 雷达目标跟踪与雷达目标跟踪与AIS目标报告目标报告第一节第一节 雷达目标跟踪基本原理雷达目标跟踪基本原理一、雷达目标跟踪装置构成 雷达信息（包括定时信号、回波视频信息、天线角位置和船首标识信息）、艏向信息和航速信息是保证雷达跟踪器正常工作的基本信息。（二）信息处理器（二）信息处理器（一）传感器（一）传感器功能：（1）按照综合导航系统（INS）综合信息处理原则，验证各传感器信息的完善性，对未通过完善性验证的传感器信息发出报警。（2）按照驾驶员及程序指令综合处理、分配和综合（融合）船位、艏向、航速、AIS目标报告、雷达目标

2、跟踪、海图的水文地理信息等信息，完成目标跟踪信息与其他传感器信息的融合。（三）跟踪器（三）跟踪器 跟踪器通过硬件和软件配合，在主处理器协调下，完成对目标的检测、捕获和跟踪，建立目标的运动轨迹，警示危险目标，辅助提供避碰措施等功能。（四）综合信息显示与操作控制（四）综合信息显示与操作控制 在雷达显示器上，通过控制面板各种开关控钮或操作屏幕菜单，能够控制雷达的所有功能。按照程序或操作面板的指令，在主控制器的控制下，将视频处理器输出的雷达视频、跟踪器获得的目标跟踪信息、以及信息处理器对多传感器信息的运算结果融合为雷达综合视频，送显示器显示。二、雷达目标跟踪基本原理二、雷达目标跟踪基本原理 目标跟踪：

3、目标跟踪：雷达跟踪目标在屏幕上位置的变化，建立雷达跟踪目标在屏幕上位置的变化，建立目标运动轨迹，获取目标运动参数的跟踪器运算过程。目标运动轨迹，获取目标运动参数的跟踪器运算过程。一般地，雷达目标跟踪在一般地，雷达目标跟踪在1 min之内可获得目标的运动之内可获得目标的运动趋势，在趋势，在3 min内，雷达对被捕获目标跟踪达到较高的精内，雷达对被捕获目标跟踪达到较高的精度，获得目标的预测运动，进入稳定跟踪状态。度，获得目标的预测运动，进入稳定跟踪状态。目标跟踪包括：目标跟踪包括：目标检测、目标捕获、目标跟踪、危目标检测、目标捕获、目标跟踪、危险判断、试操船等过程。险判断、试操船等过程。（一）目标

4、检测（一）目标检测 在噪声和杂波背景中发现目标的过程，称为目标检测。在噪声和杂波背景中发现目标的过程，称为目标检测。检测原理：检测原理：设定一个阈值电压，如果回波信号幅值大设定一个阈值电压，如果回波信号幅值大于该电压，就认为是目标予以保留，相反则认为是杂波于该电压，就认为是目标予以保留，相反则认为是杂波或噪声不予记录。或噪声不予记录。检测注意事项：检测注意事项：在目标检测时，近距离海浪和较强的在目标检测时，近距离海浪和较强的雨雪杂波的强度可能会比正常目标回波高出很多，设备无雨雪杂波的强度可能会比正常目标回波高出很多，设备无法分辨目标与杂波，而将杂波判别为目标；法分辨目标与杂波，而将杂波判别为目

5、标；为了提高目标自动检测的可靠性，驾驶员应细心调整为了提高目标自动检测的可靠性，驾驶员应细心调整雷达，将回波保持在最佳状态。雷达，将回波保持在最佳状态。（二）目标捕获（二）目标捕获（acquisition）捕获：捕获：选择所需跟踪的目标，跟踪器记录其初始位置，选择所需跟踪的目标，跟踪器记录其初始位置，启动对目标位置在屏幕上相继变化的检测和跟踪的雷达启动对目标位置在屏幕上相继变化的检测和跟踪的雷达工作过程。工作过程。捕获分为捕获分为人工捕获和自动捕获人工捕获和自动捕获，小于，小于10 000 GT的的船舶配备的雷达可不具有自动捕获目标的功能。船舶配备的雷达可不具有自动捕获目标的功能。人工捕获通过

6、光标、轨迹球直接捕获需要跟踪的目人工捕获通过光标、轨迹球直接捕获需要跟踪的目标；自动捕获通过设置捕获范围（警戒区标；自动捕获通过设置捕获范围（警戒区/环）来实现。环）来实现。（三）目标跟踪（三）目标跟踪 雷达记录目标在屏幕上位置随扫描更新相继变化，建雷达记录目标在屏幕上位置随扫描更新相继变化，建立目标的运动轨迹的运算过程，称为目标跟踪。立目标的运动轨迹的运算过程，称为目标跟踪。目标跟踪原理目标跟踪原理：预测加修正，天线边扫描边跟踪，：预测加修正，天线边扫描边跟踪，不断提高跟踪的精度，直到跟踪稳定为止。不断提高跟踪的精度，直到跟踪稳定为止。跟踪树跟踪树第一次探测位置第一次探测位置第二次探测位置第

7、二次探测位置估算位置估算位置滤波位置滤波位置第三次探测位置第三次探测位置第四次扫描第四次扫描目标输出窗口目标输出窗口第五次扫描第五次扫描探测位置探测位置滤波位置滤波位置估算位置估算位置跟踪窗跟踪窗发现目标重新跟踪发现目标重新跟踪ARPA目标跟踪原理目标跟踪原理位置滑动滤波停止位置滑动滤波停止窗口放大窗口放大跟踪位置跟踪位置窗口缩小窗口缩小窗口稳定窗口稳定1.跟踪窗尺寸跟踪窗尺寸大，不易丢失目标，但易误跟踪；大，不易丢失目标，但易误跟踪；2.跟踪窗尺寸跟踪窗尺寸小，不易跟踪上，易丢失目标。小，不易跟踪上，易丢失目标。一般大（一般大（0.18 n mile）、中（、中（0.125 n mile）、

8、小（、小（0.07 n mile）三个，自动调节。开始大窗口，逐渐变小，稳定时最小窗三个，自动调节。开始大窗口，逐渐变小，稳定时最小窗口，目标回波约占跟踪窗（波门）面积的口，目标回波约占跟踪窗（波门）面积的75。l跟踪窗尺寸对跟踪性能的影响跟踪窗尺寸对跟踪性能的影响：l目标丢失目标丢失(1)目标回波变弱目标回波变弱:未检测到目标未检测到目标,无法建立跟踪无法建立跟踪(2)杂波干扰杂波干扰(3)目标大幅度快速机动目标大幅度快速机动(4)雷达实测目标误差太大雷达实测目标误差太大(5)目标进入阴影区或被高大目标遮挡目标进入阴影区或被高大目标遮挡l 目标丢失报警：目标丢失报警：按照性能标准规定，在连续

9、按照性能标准规定，在连续10次天线次天线扫描中，只要有扫描中，只要有5次能够在显示器上清楚识别出目标，目标次能够在显示器上清楚识别出目标，目标跟踪就应能够继续。如果违反了这个原则，雷达就判定目标跟踪就应能够继续。如果违反了这个原则，雷达就判定目标丢失，给出目标丢失报警。丢失，给出目标丢失报警。l目标交换目标交换 将已跟踪的目标放弃，错误地跟踪上另一个目标，这将已跟踪的目标放弃，错误地跟踪上另一个目标，这种错误跟踪的现象称为目标交换种错误跟踪的现象称为目标交换。目标交换产生原因：目标交换产生原因：(1)目标进入强海浪区目标进入强海浪区;(2)被跟踪的弱目标接近未被跟踪的强目标被跟踪的弱目标接近未

10、被跟踪的强目标;(3)目标转向目标转向;（四）危险判断（四）危险判断 在目标跟踪过程中，跟踪器不断将跟踪目标的在目标跟踪过程中，跟踪器不断将跟踪目标的CPA/TCPA值值与驾驶员设定的安全界限与驾驶员设定的安全界限CPA LIM/TCPA LIM比较，对小于安比较，对小于安全界限的目标给出危险报警。全界限的目标给出危险报警。（五）试操船（五）试操船 当本船在避碰行动或导航中需要机动（改向或改速或艏向当本船在避碰行动或导航中需要机动（改向或改速或艏向航速同时改变）航行时，试操船可以在图形显示区域模拟本航速同时改变）航行时，试操船可以在图形显示区域模拟本船机动操作的未来态势，辅助驾驶员做出保障船舶

11、航行安全船机动操作的未来态势，辅助驾驶员做出保障船舶航行安全的有效避碰决策。的有效避碰决策。二、雷达目标跟踪基本原理二、雷达目标跟踪基本原理（六）目标跟踪流程（六）目标跟踪流程第二节第二节 雷达目标跟踪基本功能雷达目标跟踪基本功能一、目标跟踪初始设置一、目标跟踪初始设置（一）传感器设置（一）传感器设置保证雷达跟踪器正常工作的基本传感器包括：保证雷达跟踪器正常工作的基本传感器包括：l雷达:为跟踪器提供了定时信号、回波视频信息、天线角位置和船首标识信息。l陀螺罗经或艏向发送装置（THD）：提供航向信息l船舶航速和航程测量设备（SDME，如计程仪）：提供速度信息。1雷达设置：雷达设置：（1）图像调整

12、：）图像调整：增益、人工增益、人工/自动调谐、脉冲宽度选择、人工杂波（海浪、雨雪）自动调谐、脉冲宽度选择、人工杂波（海浪、雨雪）抑制等控钮。抑制等控钮。（2）量程选择：）量程选择：按照按照IMO雷达性能标准，具有目标跟踪功能的量程至少包括雷达性能标准，具有目标跟踪功能的量程至少包括3、6和和12 n mile，目前多数雷达从，目前多数雷达从0.75 n mile24 n mile量程都具有目量程都具有目标跟踪功能。通常驾驶员可以在标跟踪功能。通常驾驶员可以在612 n mile量程捕获目标和判断量程捕获目标和判断目标碰撞危险，在目标碰撞危险，在6 n mile量程确定对危险目标的避碰方案，在量

13、程确定对危险目标的避碰方案，在3 n mile量程实施避碰行动和评估避碰效果。量程实施避碰行动和评估避碰效果。（3）显示方式选择：）显示方式选择：使用雷达目标跟踪功能应选择方位稳定的显示方式，如使用雷达目标跟踪功能应选择方位稳定的显示方式，如N-up或或C-up，避免使用，避免使用H-up显示方式。现代雷达在显示方式。现代雷达在H-up显示方式下通常显示方式下通常会禁止目标跟踪功能。会禁止目标跟踪功能。2本船艏向设置本船艏向设置 确认雷达艏向复示器的读数应与本船艏向发送装置的示确认雷达艏向复示器的读数应与本船艏向发送装置的示数保持一致且随动正常。数保持一致且随动正常。按照性能标准要求，在艏向信

14、息失按照性能标准要求，在艏向信息失效后效后1 min内，雷达应自动切换至艏向上不稳定模式，目标跟内，雷达应自动切换至艏向上不稳定模式，目标跟踪功能停止工作。踪功能停止工作。3本船航速设置本船航速设置 在避碰时，雷达应采用对水航速（在避碰时，雷达应采用对水航速（STW），以获得对水稳），以获得对水稳定方式；在导航时，雷达应采用定方式；在导航时，雷达应采用SOG，以获得对地稳定方式。，以获得对地稳定方式。本船航速通常通过传感器取得，需要时人工输入。按照性能本船航速通常通过传感器取得，需要时人工输入。按照性能标准要求，为雷达系统提供航速的传感器应能够提供本船标准要求，为雷达系统提供航速的传感器应能够

15、提供本船STW和和SOG。（二）（二）安全界限设置安全界限设置 设置避碰安全界限设置避碰安全界限CPA LIM/TCPA LIM，目标跟踪，目标跟踪功能能够自动将被跟踪目标的功能能够自动将被跟踪目标的CPA/TCPA值与安全界限值与安全界限比较，对小于安全界限的目标发出危险报警。比较，对小于安全界限的目标发出危险报警。安全界限设置过大，虚警增加，给驾驶员带来不必要的安全界限设置过大，虚警增加，给驾驶员带来不必要的负担；设置过小，安全系数降低甚至不能达到对碰撞危险负担；设置过小，安全系数降低甚至不能达到对碰撞危险预警的目的。安全界限的设置值与很多因素有关，包括本预警的目的。安全界限的设置值与很多

16、因素有关，包括本船吨位和操纵特性、驾驶团队船艺水平、航行水域开阔程船吨位和操纵特性、驾驶团队船艺水平、航行水域开阔程度和船舶密度、气象海况等度和船舶密度、气象海况等。CPA LIM/TCPA LIM在航海上设置的惯例：在航海上设置的惯例：结合海上避碰规则，大洋航行时结合海上避碰规则，大洋航行时CPA LIM通常为通常为2 n mile左左右，右，TCPA LIM通常不低于通常不低于18 min；近岸航行时，结合上述因素考虑安全界限，近岸航行时，结合上述因素考虑安全界限，CPA LIM可为可为12 n mile，TCPA LIM通常为通常为12 n min以上；以上；狭窄水域航行时，雷达避碰的局

17、限性比较大，特别当狭窄水域航行时，雷达避碰的局限性比较大，特别当CPA LIM设置小于设置小于0.8 n mile仍然无法满足航行要求时，雷达目标跟仍然无法满足航行要求时，雷达目标跟踪信息只能作为参考，驾驶员应考虑其他避碰手段。踪信息只能作为参考，驾驶员应考虑其他避碰手段。二、目标捕获二、目标捕获船舶大小500 GT以下500 GT至10 000 GT以下及10 000 GT以下高速船所有10 000 GT及以上船舶最少捕获雷达目标数203040SOLAS公约雷达最少捕获跟踪目标数量（一）人工捕获 人工捕获目标时，应遵循驾驶员最关注目标优先捕获，即人工捕获目标时，应遵循驾驶员最关注目标优先捕获

18、，即船首（相对方位船首（相对方位330 30）、右舷（相对方位、右舷（相对方位0 112.5 ）、）、近距离（近距离（8 n mile以内的范围）的原则，船首、右舷、近距离以内的范围）的原则，船首、右舷、近距离三者无先后顺序，应当结合当时海面状况综合判断。三者无先后顺序，应当结合当时海面状况综合判断。人工捕获具备如下特点：人工捕获具备如下特点：（1）可按航行态势和航行需要逐个捕获目标，目的明确，针）可按航行态势和航行需要逐个捕获目标，目的明确，针对性强。对性强。（2）可根据雷达观测经验，在复杂的回波环境中辨识和捕获）可根据雷达观测经验，在复杂的回波环境中辨识和捕获目标，避免捕获杂波、假回波和不

19、需要捕获的目标。目标，避免捕获杂波、假回波和不需要捕获的目标。（3）如驾驶员疏忽视觉及雷达瞭望，可能会遗漏相关目标，）如驾驶员疏忽视觉及雷达瞭望，可能会遗漏相关目标，造成漏警。造成漏警。（4）操作过程费时，随着航行态势不断变化，对新出现的相）操作过程费时，随着航行态势不断变化，对新出现的相关目标或丢失后需再次捕获的目标需要额外操作，增加驾驶关目标或丢失后需再次捕获的目标需要额外操作，增加驾驶员工作负担。员工作负担。（二）自动捕获（二）自动捕获1、设置警戒/捕获区2排除区排除区 排除区也称限制区，是驾驶员在雷达屏幕上设置的拒绝自排除区也称限制区，是驾驶员在雷达屏幕上设置的拒绝自动捕获目标的区域。

20、动捕获目标的区域。3自动捕获设置自动捕获设置 一般地说，距本船一般地说，距本船812 n mile范围可设置为雷达警戒区，范围可设置为雷达警戒区，在在6 n mile左右设置目标捕获区，近于左右设置目标捕获区，近于1.5 n mile的范围最好的范围最好设置为排除区。设置为排除区。自动捕获功能具有以下特点：自动捕获功能具有以下特点：（1）捕获速度快，可应付多目标快速逼近复杂会遇局面中及时捕获目标的需要。（2）能根据驾驶员自动捕获区和排除区的设置，按照优先方案捕获目标。（3）如果捕获区设置不合理，容易过多地捕获没有跟踪意义的目标，浪费系统资源，分散驾驶员注意力。（4）会误将干扰杂波、陆地或岛屿等

21、当作有用目标捕获，造成虚警。（5）可能因捕获区设置不合理，无法捕获相关目标。（6）可能会因杂波干扰或阴影扇形区域影响，漏失弱小目标，造成漏警。（7）不可免除驾驶员雷达观测职责，必须与人工捕获配合使用，确保不漏失对相关目标的捕获和跟踪。（三）捕获方案选择（三）捕获方案选择l 驾驶员应根据航行需要综合考虑目标捕获方案。l 人工捕获适合各种海域和会遇局面，是辅助驾驶员判断会遇局面必须使用的功能。l 自动捕获是捕获目标的辅助手段，更适合在气象海况条件良好的大洋中使用，在回波复杂的环境，对目标的选择性要求较高，不适合自动捕获。l 在任何会遇局面中，适当设置自动捕获区，并配合排除区是值得推荐的方案。三、雷

22、达目标跟踪功能三、雷达目标跟踪功能（一）目标跟踪（一）目标跟踪l从目标被捕获开始，性能标准要求雷达应在从目标被捕获开始，性能标准要求雷达应在1 min之内之内指示目标的运动趋势（初始跟踪），通常是在雷达图像指示目标的运动趋势（初始跟踪），通常是在雷达图像区域显示目标的矢量和区域显示目标的矢量和CPA，此时数据精度较低。，此时数据精度较低。l在在3 min之内，雷达指示目标的预测运动（稳定跟踪），之内，雷达指示目标的预测运动（稳定跟踪），如目标相对矢量、真矢量、过去位置、如目标相对矢量、真矢量、过去位置、PAD、危险标识等，、危险标识等，并在雷达数据显示区域显示目标跟踪数据（八参数）并在雷达数据

23、显示区域显示目标跟踪数据（八参数）。对雷达目标跟踪距离的分析：对雷达目标跟踪距离的分析：1.5nm：处理延时导致了数据不可靠；处理延时导致了数据不可靠；12nm：无实际意义。无实际意义。性能标准要求，自动跟踪装置至少应在性能标准要求，自动跟踪装置至少应在3 3、6 6和和12 n mile12 n mile量量程上有效程上有效 。目前。目前多数多数雷达从雷达从0.75 n mile0.75 n mile量程到量程到24 n mile24 n mile量量程都具有目标跟踪功能。程都具有目标跟踪功能。（二）矢量（二）矢量（Vector）矢量是根据目标位置和本船矢量是根据目标位置和本船CCRP位置，

24、预测目位置，预测目标和本船未来一段时间（时间长度可调）运动的线段。标和本船未来一段时间（时间长度可调）运动的线段。相对矢量显示相对矢量显示真矢量显示真矢量显示两种矢量适用范围：两种矢量适用范围：相对矢量适合目标危险判断，真矢量适合在采取避碰行相对矢量适合目标危险判断，真矢量适合在采取避碰行动时掌握航行态势，做出避碰决策。动时掌握航行态势，做出避碰决策。相对矢量应用相对矢量应用1 1：判断碰撞危险判断碰撞危险CPALIM圈相对矢量应用相对矢量应用2 2：估算估算CPACPA和和TCPATCPACPATCPA相对矢量应用相对矢量应用3 3：估算估算BCRBCR和和BCTBCTBCRBCT相对矢量应

25、用相对矢量应用4 4：预测目标未来的位置预测目标未来的位置延长矢量时间为20min20min后目标的位置真矢量应用一：直观地判断会遇态势 T2T1T3T4l本船与目标T1成交叉态势，本船为直航船，目标T1为让路船；l本船与T2同向同速，互不影响；l本船与目标T3成交叉会遇态势，本船为让路船，目标T3为直航船；lT4为固定目标，互不影响 真矢量应用二：判断碰撞危险T3真矢量末端间距若小于CPALIM，则有碰撞危险T1 真矢量判断碰撞危险不如相对矢真矢量判断碰撞危险不如相对矢量直观方便，仅适合单船避碰。量直观方便，仅适合单船避碰。（三）过去位置（三）过去位置（Past Position）过去位置是

26、指目标（包括雷达和过去位置是指目标（包括雷达和AIS报告目标）报告目标）及本船等时间间隔的过去（历史）位置标记。分及本船等时间间隔的过去（历史）位置标记。分为：真过去位置和相对过去位置。为：真过去位置和相对过去位置。新的性能标准要求雷达的过去位置模式与矢量模式保持一致。过去位置的应用：过去位置的应用：1、用于判断目标是否机动：、用于判断目标是否机动：l相对过去位置用于判断目标相对于我船是否机动；l对水真过去位置有助于在避碰行动中了解目标机动航行情况，掌握航行态势。l对地真过去位置有助于在导航中了解本船是否沿正确航道航行。过去位置显示判断目标机动雷达选择对水真运动：雷达选择对水真运动：本船O保速

27、右转目标T1保速保向目标T2加速保向目标T3保速右转目标T4为水上漂浮目标过去位置的应用：过去位置的应用：2、检查雷达目标跟踪能力、检查雷达目标跟踪能力：l在本船保速保向航行时，如果所有目标过去位置出现不规则或不稳定的显示情况（如跳跃），说明此时雷达目标跟踪环节有问题，雷达目标跟踪数据不可轻信。（四）预测危险区（四）预测危险区（Predicted Area of Danger-PAD）T3T1 当本船艏线与目标PAD相交时，表示有碰撞危险，其图形直观，但狭窄水域、渔区和沿岸航行航行时由于目标较多，图像易混乱。PAD应用前提：本船保速目标船保速保向。第三节第三节 AIS报告目标报告目标一、一、A

28、IS报告信息内容报告信息内容 将AIS目标信息连接到雷达，解决了目标属性识别的问题。l静态信息静态信息l动态信息动态信息l航次相关信息航次相关信息l安全相关短消息安全相关短消息3.动态数据：动态数据：位置信息位置信息对地航向、航速对地航向、航速船首向等船首向等1.静态数据：静态数据：船名、呼号船名、呼号船长、船宽船长、船宽船舶类型等船舶类型等2.航次数据：航次数据：预计到达时间预计到达时间航行计划航行计划货物种类等货物种类等4.其它安全电文其它安全电文二、二、AIS报告信息在雷达显示器上显示特点报告信息在雷达显示器上显示特点AIS目标的类型：目标的类型：休眠、激活、被选、危险、丢失目标休眠、激

29、活、被选、危险、丢失目标。三、三、AIS报告信息优势与局限性报告信息优势与局限性1、精度优势：、精度优势：近量程（3 n mile之内）报告数据精度不低于雷达目标跟踪的精度，远量程精度应高于雷达目标跟踪。2、信息优势：、信息优势：AIS还能够提供比雷达跟踪目标更丰富的船舶相关信息。3、依赖性强：、依赖性强：信息的精度完全依赖目标船的人为设置和对方传感器的精度4、通讯延时与错误：、通讯延时与错误：信息更新间隔超时，错误、不准确或延误信息的传递；第四节第四节 雷达跟踪目标与雷达跟踪目标与AIS报告目标关联报告目标关联一、目标关联的概念一、目标关联的概念 雷达将分别来自于雷达传感器和雷达将分别来自于

30、雷达传感器和AIS传感器关于目标的传感器关于目标的位置、航向、航速等精度离散的信息，依据一定的准则优化位置、航向、航速等精度离散的信息，依据一定的准则优化处理，根据驾驶员的要求输出关于目标一致性的最佳动态信处理，根据驾驶员的要求输出关于目标一致性的最佳动态信息，称为雷达跟踪目标与息，称为雷达跟踪目标与AIS报告目标关联。报告目标关联。“A+B=C”二、雷达跟踪目标与二、雷达跟踪目标与AIS报告目标独立性与相关性报告目标独立性与相关性 独立性：独立性：雷达目标跟踪信息的精度取决于本船配雷达目标跟踪信息的精度取决于本船配备的雷达、艏向传感器和航速传感器的精度，还取决备的雷达、艏向传感器和航速传感器

31、的精度，还取决于本船与目标船的动态和气象海况于本船与目标船的动态和气象海况。二、雷达跟踪目标与二、雷达跟踪目标与AIS报告目标独立性与相关性报告目标独立性与相关性 独立性：独立性：AIS报告目标动态信息的精度取决于目标船所报告目标动态信息的精度取决于目标船所配备的配备的GPS接收机、艏向传感器、航速传感器及其他传感器，接收机、艏向传感器、航速传感器及其他传感器，也在一定程度上受到气象海况和具体设备因素的影响。也在一定程度上受到气象海况和具体设备因素的影响。相关性：相关性：对于同一个目标而言，目标跟踪信息与对于同一个目标而言，目标跟踪信息与AIS报告信息又必然具有较好的相关性。报告信息又必然具有

32、较好的相关性。三、雷达跟踪目标与三、雷达跟踪目标与AIS报告目标关联设置原则报告目标关联设置原则原则原则1：在通常航行状态下，系统满足精度要求时，在通常航行状态下，系统满足精度要求时，目标关联设置的基本原则是以目标关联设置的基本原则是以AIS信息为参考信息为参考。三、雷达跟踪目标与三、雷达跟踪目标与AIS报告目标关联设置原则报告目标关联设置原则原则原则2：在低于在低于1.5 n mile量程，在系统满足精度要求的航量程，在系统满足精度要求的航行状态下，雷达跟踪精度与行状态下，雷达跟踪精度与AIS目标精度相当，驾驶员可目标精度相当，驾驶员可以根据航行需要选择关联设置原则。以根据航行需要选择关联设

33、置原则。原则原则3：在任何量程中，当驾驶员对在任何量程中，当驾驶员对AIS精度有任何怀疑，精度有任何怀疑，应考虑以雷达跟踪目标为准设置目标关联。应考虑以雷达跟踪目标为准设置目标关联。完成关联需要设置的参数包括目标的完成关联需要设置的参数包括目标的距离差值距离差值、方位方位差值和航速差值差值和航速差值，也有设备还需要设置目标的航向差，也有设备还需要设置目标的航向差值和地理位置差值值和地理位置差值。四、目标跟踪信息与目标报告信息优势互补四、目标跟踪信息与目标报告信息优势互补（一）雷达目标跟踪装置优势与局限性（一）雷达目标跟踪装置优势与局限性雷达优势：雷达优势：1、雷达是自主式探测设备，可以直观观测

34、到本船周围包括岸线在内的水面目标，获得较为全面的交通形势图像。2、雷达也是目前国际海上避碰规则推荐的唯一可以作为瞭望设备的航海仪器，其在避碰行动中的观测和操作信息可以作为海事证据予以采纳。（一）雷达目标跟踪装置优势与局限性（一）雷达目标跟踪装置优势与局限性雷达局限性：雷达局限性：1、雷达易受气象海况的影响丢失弱小目标；2、有3050 m左右的近距离盲区，在障碍物遮挡形成的阴影扇形区域探测能力受到影响；3、目标的探测精度和分辨力，尤其方位分辨力有限（2左右）；4、雷达只对保速保向的目标保持精度较高的跟踪，不能及时响应本船和目标船的机动变化，系统对信息的处理有13 min的延时，在船舶机动频繁的狭

35、窄水域雷达的跟踪精度降低，目标数据误差增大。5、雷达还存在错误捕获，漏捕获、捕获和显示容量限制、目标信息量少、目标丢失、目标交换、无法识别目标等固有缺陷。（二）（二）AIS优势与局限性优势与局限性优势：优势：1、AIS通信不受气象海况影响，信息传输具有一定的绕越障碍能力，跟踪稳定性与可靠性高于雷达；2、AIS不存在近距离盲区，不会因杂波干扰丢失弱小目标；3、目标的分辨能力取决于GPS的精度，高于雷达，且不随目标距离和方位的变化而变化；4、对于快速机动高动态目标信息的更新间隔为2 s，更新率不低于雷达；5、AIS目标不会发生目标交换现象。局限性：局限性：1、AIS不是自主探测设备，不能显示岛屿、

36、岸线和未装备AIS设备的导航标识，对目标的监测依赖他船设备的正常工作。2、并非所有在航的船舶都配备了AIS设备，配有AIS设备的船舶也可能随时将设备关闭。3、一些小型船舶安装的B类AIS设备，发射功率低，信息更新间隔延长至30 s，在通讯繁忙时船位报告发送不及时。4、AIS和其他广播系统一样，对射频干扰敏感，同时还受到VHF电波传播的限制。5、AIS的核心是卫星导航系统，因此它也具有GNSS固有的脆弱性。因此，AIS报告信息只应作为雷达目标跟踪信息的有益的补充，协助雷达设备判断会遇局面。（二）（二）AIS优势与局限性优势与局限性五、雷达与五、雷达与AIS目标无法关联目标无法关联（一）个别或部分

37、目标无法关联原因：（一）个别或部分目标无法关联原因：1.超大型目标船舶（船长超过250 m）雷达回波前沿位置可能与其AIS目标报告位置（主GPS天线位置）相距超过较大；2.目标船舶AIS信息的实际更新间隔远低于理论值，其目标位置更新不及时。3.个别目标船的GPS接收机或AIS设备出现了较大误差，位置报告误差超常。（二）所有目标均无法关联的原因（二）所有目标均无法关联的原因五、雷达与五、雷达与AIS目标无法关联目标无法关联 由于本船雷达或GPS误差造成，雷达探测到的所有目标的位置（方位或距离）或其WGS-84地理位置都有误差，而AIS报告目标位置（目标船GPS位置）是准确的，从而无法实现目标关联

38、。（三）关联效果失常的原因（三）关联效果失常的原因 表现为所有或多数目标关联不稳定，目标的AIS图标标识与雷达回波无规律偏离。如果确认本船GPS接收机定位正常，则通常是目标跟踪环节出现问题。第五节第五节 会遇局面与碰撞危险判断及试操船会遇局面与碰撞危险判断及试操船一、会遇局面与碰撞危险判断一、会遇局面与碰撞危险判断雷达判断碰撞危险方法：雷达判断碰撞危险方法：1.数据比较数据比较CPACPA LIM时，来船为非危险目标；CPACPA LIM，但TCPACPA LIM时，来船为非紧迫碰撞危险目标，驾驶员需要视TCPA酌情关注；CPACPA LIM，且TCPATCPA LIM时，来船为紧迫碰撞危险目

39、标，雷达会发出声光报警，需要立即考虑避碰措施。2.矢量指示矢量指示 利用相对矢量辅助以CPA LIM圆判断碰撞危险；雷达判断碰撞危险方法：雷达判断碰撞危险方法：3.PAD图示图示 在目标保速保向及本船保速的前提下，当本船艏线与目标的PAD区域相交时，说明本船与目标存在碰撞危险，可能在PAD区域内发生碰撞，否则安全。二、试操船二、试操船（Trial Manoeuvre）（一）试操船概念及特点（一）试操船概念及特点试操船：试操船：通过图形模拟方式帮助驾驶员验证拟采取避碰方案的可行性，求取避让的安全航速和航向。试操船的理想结果试操船的理想结果是对已构成碰撞危险的目标报警解除，并不对其他目标产生新的危

40、险报警。SOLAS公约要求所有吨位大于10 000 GT的船舶所配备的雷达必须具备试操船功能。2试操船特点试操船特点（1）试操船仅对被跟踪目标和至少对激活AIS目标有效，也可以对休眠AIS目标有效。（2）试操船过程中，雷达图像显示区域显示是试操船模拟画面。（3）试操船功能启动时刻的初始试操船艏向/航速通常为该时刻本船的实际艏向/航速，驾驶员可在此基础上修改作为试操船艏向/航速。（4）新的雷达性能标准要求试操船应能够模拟本船的动态操纵特性，包括旋回特性（设置船舶旋回速率或旋回半径）和速度变化特性（设置速度变化率）。（5）试操船功能应模拟操船前时间延迟，并提供至操船时刻的倒计时。所谓操船前时间延迟

41、，是指从试操船功能启动时刻到本船实际操船机动真正开始时刻的时间延迟。2试操船特点试操船特点（6）试操船的过程实际上可以视为）试操船的过程实际上可以视为3个模拟阶段。首先，操船个模拟阶段。首先，操船前时间延迟内模拟本船以当前艏向前时间延迟内模拟本船以当前艏向/航速保速保向航行；其次，航速保速保向航行；其次，在时间延迟时刻按照输入的本船旋回特性和速度变化特性模拟在时间延迟时刻按照输入的本船旋回特性和速度变化特性模拟本船动态操纵特性；最后，模拟本船以试操船艏向本船动态操纵特性；最后，模拟本船以试操船艏向/航速保速航速保速保向航行。保向航行。（7）试操船的过程可以是试操船艏向）试操船的过程可以是试操船

42、艏向/航速计算结果的最终呈航速计算结果的最终呈现，也可以是操船过程的时间比例演示，即以一定比例的时间现，也可以是操船过程的时间比例演示，即以一定比例的时间进度快速模拟避碰过程。进度快速模拟避碰过程。（8）试操船画面用闪烁的大写英文字母）试操船画面用闪烁的大写英文字母“T”标注，提醒驾驶标注，提醒驾驶员注意。员注意。2试操船特点试操船特点（9）在使用试操船的过程中，不可在模拟画面停留太长时间。目前）在使用试操船的过程中，不可在模拟画面停留太长时间。目前一般停留不超过一般停留不超过1 min，超时则自动返回实际画面。，超时则自动返回实际画面。（10）在试操船过程中，雷达继续跟踪目标，在字母数字显示

43、区显）在试操船过程中，雷达继续跟踪目标，在字母数字显示区显示的目标数据是雷达真实跟踪数据。示的目标数据是雷达真实跟踪数据。（二）试操船操作方法（二）试操船操作方法试操船按机动措施试操船按机动措施：1、艏向试操船：、艏向试操船：以试操船艏向代替本船当前艏向；（变向）2、航速试操船：、航速试操船：以试操船航速代替SDME航速；（变速）3、混合试操船、混合试操船：以试操船艏向代替本船当前艏向，同时以试操船航速代替SDME航速。（变向+变速）（二）试操船操作方法（二）试操船操作方法1不带操船前时间延迟和动态特性的试操船操作方法不带操船前时间延迟和动态特性的试操船操作方法（1）数据比较试操船：）数据比较

44、试操船：使用时逐渐改变试操船艏向，直到恰好目标危险报警解除，此时的试操船艏向即为临界安全艏向。（2）矢量模式试操船：）矢量模式试操船：首先应在相对矢量模式首先应在相对矢量模式下判断碰撞危险，如目标下判断碰撞危险，如目标T2有碰撞危险。有碰撞危险。切换至真矢量，确定本切换至真矢量，确定本船为让需要采取避碰措施。船为让需要采取避碰措施。启动试操船（标识启动试操船（标识“T”），在相对矢量模式），在相对矢量模式下求取临界安全艏向为下求取临界安全艏向为050。切换至真矢量，如图切换至真矢量，如图（d）所示，核实采取避）所示，核实采取避碰措施后的航行态势。碰措施后的航行态势。（3）PAD模式试操船模式试

45、操船 在PAD显示模式下可通过电子方位线（EBL）直接量取安全艏向，因此不需要艏向试操船。如果需要改变航速避让，可以实施航速试操船，只需输入试操船航速，观察本船艏线不与任何目标的PAD相交便可。2带操船前时间延迟和动态特性的试操船操作方法带操船前时间延迟和动态特性的试操船操作方法FURUNO FAR 28X7系列 1）在使用试操船功能前，需要预先）在使用试操船功能前，需要预先输入船舶的转艏速率和航速变化率，输入船舶的转艏速率和航速变化率，设定新的艏向和设定新的艏向和/或新的航速，设定或新的航速，设定操船前时间延迟，而后启动试操船操船前时间延迟，而后启动试操船功能，如图功能，如图；2）在操船前时

46、间延迟内，本船仍保）在操船前时间延迟内，本船仍保持当前的艏向和航速，操船前时间持当前的艏向和航速，操船前时间延迟结束后开始模拟本船的动态特延迟结束后开始模拟本船的动态特性，最终模拟本船的新艏向和性，最终模拟本船的新艏向和/或新或新航速。航速。3）当在模拟的情况下预计出现碰撞）当在模拟的情况下预计出现碰撞危险时，代表目标的图标标识就会危险时，代表目标的图标标识就会变成三角形并闪烁，说明该避碰方变成三角形并闪烁，说明该避碰方案不合适，需要驾驶员重新调整试案不合适，需要驾驶员重新调整试操船参数，而后重新试操船。操船参数，而后重新试操船。（三）试操船使用注意事项（三）试操船使用注意事项（1）试操船功能

47、不能判断驾驶员输入的试操船机动方案是）试操船功能不能判断驾驶员输入的试操船机动方案是否符合海上避碰规则；否符合海上避碰规则；（2）试操船后，原来未被跟踪的目标可能对本船构成新的）试操船后，原来未被跟踪的目标可能对本船构成新的碰撞危险；碰撞危险；（3）在复杂的会遇环境中无法通过一次方案实现避让时，）在复杂的会遇环境中无法通过一次方案实现避让时，可以采取阶段避让方案，首先避开紧迫危险目标，随后再可以采取阶段避让方案，首先避开紧迫危险目标，随后再考虑其他会遇目标；考虑其他会遇目标；（4）使用试操船功能时，雷达图像区域呈现的是试操船模）使用试操船功能时，雷达图像区域呈现的是试操船模拟画面；拟画面；（5

48、）不可在试操船画面下长时间停留，以免影响正常的雷）不可在试操船画面下长时间停留，以免影响正常的雷达观测。达观测。（三）试操船使用注意事项（三）试操船使用注意事项（6）试操船功能对船舶操纵特性的模拟和实际情况有一定）试操船功能对船舶操纵特性的模拟和实际情况有一定出入；出入；（7）雷达跟踪目标和）雷达跟踪目标和AIS报告目标的数据都存在误差，在报告目标的数据都存在误差，在利用试操船功能做决策时需要注意这些误差带来的影响，利用试操船功能做决策时需要注意这些误差带来的影响，为安全避让留出适当的余量。为安全避让留出适当的余量。8）试操船的结果仅在本船和目标船不发生机动的前提下才）试操船的结果仅在本船和目

49、标船不发生机动的前提下才有效，一旦本船或目标船出现机动，应立即终止试操船，有效，一旦本船或目标船出现机动，应立即终止试操船，等待两船航向和航速稳定后再做新的决定。等待两船航向和航速稳定后再做新的决定。（9）试操船功能不仅仅用于避碰决策，还可以用于复杂会）试操船功能不仅仅用于避碰决策，还可以用于复杂会遇态势下为机动航行提供决策参考遇态势下为机动航行提供决策参考。第六节第六节 影响目标跟踪可靠性因素影响目标跟踪可靠性因素一、目标跟踪局限性一、目标跟踪局限性（一）跟踪可靠性（一）跟踪可靠性跟踪可靠性限制主要表现为误跟踪和跟踪丢失率高两个方面。（二）设备硬件（二）设备硬件显示器的尺寸、屏幕信息的容量、

50、信息的可用性受到限制。（三）跟踪距离及航速（三）跟踪距离及航速 当目标航行远至超过雷达设计的最大跟踪距离时（如12 n mile），雷达将自动放弃对目标的跟踪。雷达正常跟踪目标的最大相对航速要求在100 kn内。（四）处理延时（四）处理延时 在捕获目标3 min之内，目标的数据和矢量信息只供驾驶员参考，不可盲目信赖。二、传感器误差及其局限性二、传感器误差及其局限性（一）雷达测量误差（一）雷达测量误差 雷达测量误差导致目标回波位置误差，是限制目标跟踪精度的基本因素，尤其应注意不恰当图像调整引起的雷达测量误差对雷达目标跟踪精度的显著影响。跟踪器输出的目标数据，包括所有的相对数据和真数据的精度都受到