基于电子海图的雷达图像叠加显示技术研究

论文摘要

作为船舶综合导航系统的重要的组成设备,电子海图和导航雷达是在船舶航行时为航海人员显示海上安全信息的系统,对船舶导航和避碰安全发挥着极其重要的作用。但是两者单独使用有一定的局限性,为了更好的提高海上航行安全,实现雷达图像与电子海图叠加显示是必要的。本文依据目前船舶导航系统的实际要求和发展方向,在电子海图的基础上,利用Visual C#.NET开发工具来设计与实现雷达图像与电子海图叠加显示功能,使得海图背景、本船位置和雷达图像的动静态目标能够实时叠加显示。本设计不仅需要分别实现电子海图和雷达图像的显示内容,而且需要完成整个交互界面的设计,通过控件实现系统的各个功能。本文对电子海图和导航雷达显示的发展状况和基本原理作了简要介绍,采用分层设计的实施方案,对电子海图显示系统、雷达显示系统和叠加显示系统进行分别研究,实现了雷达视频图像的实时叠加显示和雷达目标模拟显示两种显示方式。并对显示实现时电子海图与雷达图像系统中的坐标变换、快速显示、叠加匹配算法等关键技术进行了探讨和研究。另外,根据实际需要,本文在Visual Studio.NET开发环境下构建了电子海图与雷达叠加显示系统人机交互界面的显示平台,设计出了良好的人机交互界面,实现了显示时基本的功能操作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电子海图系统发展概况
• 1.2.1 电子海图系统现状研究
• 1.2.2 电子海图系统发展趋势
• 1.3 船用导航雷达系统发展概况
• 1.3.1 船用导航雷达现状研究
• 1.3.2 船用导航雷达的发展趋势
• 1.4 本文的主要工作及研究意义
• 1.4.1 课题研究意义
• 1.4.2 本文的内容与结构
• 第2章 电子海图系统与船用导航雷达的理论基础
• 2.1 电子海图系统概述
• 2.2 电子海图的数据结构
• 2.2.1 S-57的逻辑结构与数据结构
• 2.2.2 数据格式的设计
• 2.3 船用导航雷达工作原理
• 2.3.1 船用雷达的基本组成及各部分作用
• 2.3.2 雷达测距测向原理
• 第3章 电子海图与雷达图像叠加显示系统的总体结构与功能
• 3.1 系统功能结构
• 3.2 开发工具的选择
• 3.3 系统的设计方案
• 3.3.1 电子海图显示子系统
• 3.3.2 雷达显示子系统
• 3.3.3 叠加显示子系统
• 第4章 电子海图与雷达图像叠加显示系统的关键技术
• 4.1 坐标变换系统
• 4.1.1 常用坐标系
• 4.1.2 大地坐标系和空间直角坐标系之间的转换
• 4.1.3 北京54与WGS-84间的坐标转换
• 4.1.4 海图的投影方式选择
• 4.1.5 平面坐标到屏幕坐标的转换
• 4.1.6 雷达极坐标到直角坐标的转换
• 4.2 海图显示的关键技术
• 4.2.1 内存缓冲技术
• 4.2.2 内存位图技术
• 4.3 雷达显示关键技术
• 4.3.1 雷达图像的绘制方式
• 4.3.2 双帧显示方式
• 第5章 电子海图与雷达图像叠加显示系统的软件实现
• 5.1 系统主界面的设计
• 5.1.1 显示界面的开发环境
• 5.1.2 界面的设计原则
• 5.1.3 界面设计的实现
• 5.2 电子海图显示部分的实现
• 5.2.1 背景层的实现
• 5.2.2 电子海图的显示
• 5.2.3 电子海图的缩放
• 5.2.4 电子海图的漫游
• 5.3 雷达图像显示部分的实现
• 5.3.1 雷达数据的处理
• 5.3.2 雷达图像的显示方式
• 5.3.3 雷达控制界面实现
• 5.3.4 雷达图像显示
• 5.4 叠加部分的实现
• 5.4.1 雷达图像与电子海图叠加的基本条件
• 5.4.2 雷达图像与电子海图的实时匹配算法
• 5.4.3 雷达目标模拟叠加
• 5.4.4 雷达视频图像实时叠加
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历