瓦片式电子海图与导航雷达信息融合显示的研究与实现

发布时间：2020-10-31 19:36

　　 电子海图和导航雷达是船舶导航系统不可或缺的设备。多年来,两者普遍单独使用,无法全面显示船舶周围静态和动态目标的综合态势。而将二者的导航信息融合显示能够同时显示海上危险的运动目标和水面下的暗礁、浅滩,从而提高船舶的避障能力。本文在Linux系统平台下,采用QT图形框架设计并实现了电子海图与雷达信息的融合显示系统。首先,本文介绍了融合显示系统的基本结构,并分析了电子海图和导航雷达的系统原理,进而给出了融合显示的总体设计方案:采用模块化和分层显示的思想设计融合显示系统,该系统的主要模块包括电子海图显示模块、雷达信息显示模块和融合显示模块,导航信息依次分为海图层、雷达图像层和AIS目标层进行分层显示。其次,设计并实现了电子海图显示模块。为实现电子海图的快速显示,本文基于瓦片技术实现电子海图的显示模块。瓦片式电子海图的显示流程主要包括电子海图ENC(Electronic Navigational Chart)文件的解析、海图物标数据的转存、电子海图瓦片的绘制和电子海图瓦片的渲染显示。然后,研究了雷达信息的显示。本文将雷达信息显示模块分为数据接收模块、数据处理模块及显示模块。为实现雷达视频图像的实时更新显示,本文采用坐标索引查表法实现极坐标与直角坐标的快速转换,同时采用虚拟显存的方法实现雷达图像的实时更新绘制。最后,实现了电子海图及雷达图像融合显示,并对融合显示系统的功能和性能进行测试。本文采用GPS(Global Positioning System)信息作为位置参考,并将电子海图及雷达信息显示在同一坐标系中,从而实现海图的静态物标与雷达图像的动态目标实时融合显示,提高了对静态障碍物和动态目标的判定。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN957.52;U666.1
【部分图文】：

(a) 显示级别为 5 的电子海图 (b)显示级别为 6 的电子海图图 3.18 电子海图渲染显示效果图2. 缩放和漫游本系统根据视窗参数确定需要显示的海图瓦片坐标（参考 3.4.3），因此本系统采用修改视窗参数的方法响应电子海图的缩放和漫游操作。本系统对视窗的数据结构定义如下：class MapViewPort{private:double center_lon,center_lat; //视窗中心经纬度int level; //显示级别double scale; //当前显示比例尺int win_width,win_height; //视窗的宽度、高度double m_minx; //显示范围世界坐标左边界

大量的数据中找出前 k 大或前 k 小的数，其在最坏 O(N)，所以本系统通过 BFPRT 算法筛选距离最近显示，其中 k 为用户设置的 AIS 目标显示个数。试环境为某大学的楼顶，测试平台如图 5.3 所示，波段天线。由于条件限制，在实验室环境下，无内陆测试的融合效果图的目标并没有保持位置一致性。天线实时采集，而海图数据为沿海地区的海图数据及可靠性，本节主要对融合显示系统在功能及性能两的计算机配置参数如表 5.1 所示。

表 5.1 配置参数表设备名 性能参数显示器 PHILIPS 品牌分辨率为1280 1 024显示器CPU Intel(R)Core(TM)i3-2120@3.30GHz显卡 Intel (R) HD Graphics 2500RAM DDR3(8GB)操作系统 Ubuntu12.04硬盘 1TB3.1 功能性需求测试) 海图文件管理本系统采用数据库管理电子海图 ENC 文件（参考 3.2），在数据库 infos 表中了电子海图 ENC 文件的概要信息，如图 5.4 为数据库 infos 表的查询结果，通列表不仅可以打开指定海图，而且还可以添加新的电子海图文件。
【参考文献】

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本文编号：2864412