1、第二篇第二篇 自动雷达标绘仪自动雷达标绘仪(ARPA)(ARPA)第一章第一章 绪论绪论v1-1 1-1 普通船用雷达用于船舶避碰的局限性普通船用雷达用于船舶避碰的局限性v1-2 ARPA1-2 ARPA系统的组成及各部分作用系统的组成及各部分作用v1-3 ARPA1-3 ARPA系统的分类系统的分类航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论第一章第一章 绪论绪论1.1 1.1 普通船用雷达用于船舶避碰的局限性普通船用雷达用于船舶避碰的局限性一、一、普通船用雷达在船舶避碰中的应用普通船用雷达在船舶避碰中的应用 船舶船舶避碰避碰包含包含“预测预测”和和“避让避让”两个涵义。两个涵义
2、。v预测预测:预测本船与相遇船在何时（何处）会存在预测本船与相遇船在何时（何处）会存在碰撞危险。碰撞危险。v避让避让:本船对危险船采取的避让机动。本船对危险船采取的避让机动。v普通雷达采用普通雷达采用：人工标绘人工标绘目的：求出目的：求出 CPA CPA、TCPATCPA方法：方法：v相对运动人工标绘避碰法相对运动人工标绘避碰法v真运动人工标绘避碰法真运动人工标绘避碰法航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论6 6、在、在ARPAARPA中，中，MINCPAMINCPA、MINTCPAMINTCPA由驾驶员来设定由驾驶员来设定（输入）（输入）7 7、设置设置MINCPAMINC
3、PA、MINTCPAMINTCPA应考虑的因素应考虑的因素1 1）本船大小、速度、操纵性能（若船大（速度）本船大小、速度、操纵性能（若船大（速度）MINCPAMINCPA大）大）2 2）水域宽阔程度，船舶密度（若窄、密）水域宽阔程度，船舶密度（若窄、密MINCPAMINCPA小）小）3 3）气象条件（风浪、雾、雪）（若风浪大、雾大）气象条件（风浪、雾、雪）（若风浪大、雾大NINCPANINCPA大）大）航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论8、碰撞危险判断碰撞危险判断v当当 CPA CPA MINCPA MINCPATCPA TCPA MINTCPA MINTCPA-则判断为
4、则判断为安全船安全船，无碰撞危险无碰撞危险 v当当CPA CPA MINCPA MINCPATCPA TCPA MINTCPA MINTCPA-危险船但尚不紧迫，本船应考虑避让措施危险船但尚不紧迫，本船应考虑避让措施v当当CPA CPA MINCPA MINCPA0 0 TCPA TCPA MINTCPAMINTCPA-非常危险船，本船应立即采取避让措施非常危险船，本船应立即采取避让措施航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论图图2-1-4 相对运动雷达人工标绘避碰流程图相对运动雷达人工标绘避碰流程图雷雷 达达传感器传感器在在CRT上观测目标上观测目标检测目标检测目标目标录取目
5、标录取 选择避让目标选择避让目标确定目标初始位置数据确定目标初始位置数据人工标绘人工标绘避碰作图避碰作图 按规定的时间间隔观测按规定的时间间隔观测目标位置数据，并标绘目标位置数据，并标绘计算目标的航向、航速、计算目标的航向、航速、方位、距离、方位、距离、CPA、TCPA分析每个目标速度三角形及避碰分析每个目标速度三角形及避碰三角形，计算目标参数三角形，计算目标参数人工设定人工设定MIN CPA、MIN TCPA设置安全判据设置安全判据危险船？危险船？NO保向、保速保向、保速YES避碰规则，本船操纵性能，操船经验避碰规则，本船操纵性能，操船经验权利船或权利船或义务船义务船权利船权利船保向保速保向
6、保速 加强了望加强了望改向或减改向或减速速改向改向改向指令改向指令减速减速减速指令减速指令义务船义务船航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论人工标绘的局限性人工标绘的局限性1 1）费时（）费时（3737分钟）、麻烦分钟）、麻烦2 2）不直观、不准确）不直观、不准确3 3）难以应付复杂局面）难以应付复杂局面2 2、真运动雷达用于船舶避碰、真运动雷达用于船舶避碰 航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论二、普通船用雷达用于船舶避碰的局限性二、普通船用雷达用于船舶避碰的局限性1 1、低亮度显示，影响相遇船回波的识别、低亮度显示，影响相遇船回波的识别2 2、只能显示目
7、标的瞬时位置，难以判断危险船、只能显示目标的瞬时位置，难以判断危险船3 3、需通过人工标绘获得目标碰撞及航行参数，但、需通过人工标绘获得目标碰撞及航行参数，但人工标绘存在局限性人工标绘存在局限性4 4、验证避让效果仍须重新进行人工标绘、验证避让效果仍须重新进行人工标绘航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论三、名称：三、名称：自动雷达标绘仪自动雷达标绘仪Automatic Automatic Radar Plotting Aids Radar Plotting Aids 简称简称 ARPAARPA ，中，中文译音文译音“阿帕阿帕”。四、发展简况四、发展简况1 1、雷达作用雷达作
8、用特别能见度低劣特别能见度低劣，但随船（速，但随船（速度度、体积、体积、密度、密度）避碰事件不断发生避碰事件不断发生改革（很多措施）改革（很多措施）但只有与计算机结合但只有与计算机结合（自动化、智能化）（自动化、智能化）ARPAARPA2 2、ARPAARPA起源起源，美国，美国，19761976年秋天，连续发生油年秋天，连续发生油轮事故轮事故提出要求提出要求IMO1981IMO1981制定制定ARPAARPA标准。标准。3 3、目前已经在远洋船上安装、目前已经在远洋船上安装ARPAARPA。学习重要性，。学习重要性，正确使用正确使用APPAAPPA大大减轻负担大大减轻负担 航海雷达与航海雷达
9、与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论1 1、传感器：、传感器：v 由它们提供必要的信息供标绘用由它们提供必要的信息供标绘用1 1）X/S X/S波段高质量雷达提供波段高质量雷达提供:触发脉冲触发脉冲（triggertrigger）视频脉冲视频脉冲（VideoVideo）天线角位置信号及船首标志信号天线角位置信号及船首标志信号2 2）陀螺罗经）陀螺罗经:v提供本船航向信号提供本船航向信号3 3）船舶计程仪）船舶计程仪:v提供本船航速信号提供本船航速信号（对水、对地）（对水、对地）4 4）外存器）外存器:磁盘或光盘，磁盘或光盘，v提供视频地图或电子海图。提供视频地图或电子海图。航海雷达与航海雷达
10、与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论1-2 ARPA1-2 ARPA系统的组成及各部分作用系统的组成及各部分作用2 2、ARPA ARPA 部分部分1 1）预处理：对）预处理：对原始视频原始视频杂波处理杂波处理模数转换模数转换2 2）目标检测：）目标检测：对的回波信号自动检测，满足存在目标条件者输出发现目标的数字信号。对的回波信号自动检测，满足存在目标条件者输出发现目标的数字信号。3 3）目标录取）目标录取（人工人工/自动录取）自动录取）将已检测到的目标的将已检测到的目标的初始位置初始位置送入跟踪器。送入跟踪器。4 4）跟踪器：）跟踪器：对已被录取的目标进行自动跟踪并建立目标的运动轨迹对已被
11、录取的目标进行自动跟踪并建立目标的运动轨迹5 5）电子计算机：）电子计算机：自动录取、跟踪和计算目标的航行和碰撞参数、自动判断有无碰撞危险、自动录取、跟踪和计算目标的航行和碰撞参数、自动判断有无碰撞危险、完成自动标绘的任务。完成自动标绘的任务。航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论vPPIPPI综合图形显示器：综合图形显示器：显示回波、矢量等各种标志符号。显示回波、矢量等各种标志符号。v数据显示器：数据显示器：显示本船及目标航行与碰撞数据。显示本船及目标航行与碰撞数据。7 7）控制台：）控制台：PPIPPI及数据显示器的控制器及数据显示器的控制器 8 8）接口电路：）接口电路
12、：将各种传感模拟信号变换成计算机可接受的数字信号将各种传感模拟信号变换成计算机可接受的数字信号 9 9）电源：）电源：供电供电 6）显示器：）显示器：航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论序序号号分类分类方式方式类型类型特点特点优点优点缺点缺点1按 系 统按 系 统组 合 方组 合 方式分式分分立式分立式主雷达显示主雷达显示器与器与ARPA显显示分开示分开两 者 图 象两 者 图 象可比较可比较设 备 多、设 备 多、价格高价格高组合式组合式主雷达显示主雷达显示器与器与ARPA显显示合二为一示合二为一设 备 少、设 备 少、价格低价格低一 旦 出 现一 旦 出 现故 障 影
13、响故 障 影 响雷达雷达2按 显 示按 显 示目 标 动目 标 动态 方 式态 方 式不同分不同分矢量型矢量型目标动态矢目标动态矢量显示量显示精 度 高、精 度 高、画面清晰画面清晰不如不如PAD直观直观图示型图示型（PAD型）型）目标动态用目标动态用PAD显示显示直观方便直观方便精 度 差、精 度 差、图 象 画 面图 象 画 面差差3按 扫 描按 扫 描方式分方式分径向园径向园扫描扫描电视光电视光栅光标栅光标航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论1-3 ARPA1-3 ARPA系统的分类系统的分类及特点及特点图图 2-1-6 ARPA系统自动标绘避碰流程图系统自动标绘避碰
14、流程图计程仪计程仪雷达雷达陀螺罗经陀螺罗经传感器传感器信号预处理与目标检测信号预处理与目标检测录取录取超过规定数超过规定数量溢出报警量溢出报警录取目标录取目标逐个逐个/全部清除全部清除跟踪器跟踪器连续跟踪已连续跟踪已录取目标录取目标计算航行及避碰数据计算航行及避碰数据分解每个速度分解每个速度三角形及避碰三角形及避碰三角形三角形设置设置MIN CPAMIN TCPA危险船？危险船？设置安全判裾设置安全判裾碰撞危险判断碰撞危险判断NO保向、保速保向、保速YES试操船试操船报警（声光）报警（声光）改向或变速改向或变速报警解除报警解除试操船航向、航速试操船航向、航速避碰规则避碰规则改向指令改向指令改向
15、改向变速指令变速指令航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论复习思考题：复习思考题：vP118P118 3,43,4航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论图图2-1-1人工标绘图人工标绘图O(本船本船)SHMA(目标）目标）BDCPACPARVCD0VTV目视线目视线两船保速保向时预计的视运动两船保速保向时预计的视运动航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论航海雷达与航海雷达与ARPA第二篇第二篇Ch1 绪论绪论图图2-1-5 2-1-5 基本基本ARPAARPA系统组成框图系统组成框图X/SX/S波段波段雷达雷达陀螺陀螺罗经罗经计程计程仪仪外存外存器器传感器传感器预处理预处理触发脉冲触发脉冲天线位置及天线位置及船首信号船首信号本船航向本船航向本船航速本船航速输输入入|输输出出接接口口目目标标检检测测跟跟踪踪器器目标数据目标数据计计算算机机布置命令布置命令触发脉冲触发脉冲PPIPPI综合综合显示器显示器数据数据显示器显示器回波原始视频回波原始视频ARPAARPA控制台控制台操作操作命令命令操船操船命令命令报报警警ARPAARPA电源电源ARPAARPA ARPA系统的组成及各部分作用系统的组成及各部分作用
