智能化是船舶发展的主要方向,船舶智能化的核心目标之一是航行安全。船舶碰撞危险的准确预警是船舶安全航行的重要保证,也是船舶有效避让的前提。预警的准确性主要取决于两个方面,一是科学合理的碰撞危险评判模型,二是精确可靠的传感器数据。这两个方面相互独立,又相互影响。船用雷达系统作为船舶避碰的主要数据来源,2004年国际海事组织颁布了MSC.192(72)决议,对船用雷达性能提出要求,但该性能要求并不适用于危险评判精确性要求较高的水域。因此论证满足复杂水域危险预警要求的船用雷达系统主要性能指标,作为雷达设备设计、生产、检验的依据,具有理论意义和应用价值。本文依托导师团队承接的由工业和信息化部发起的“船舶航行态势智能感知系统研制”项目(编号:MC-201920-X01),针对目前对于航行态势感知设备指标论证研究较少的问题,也为了能给今后其他设备或多设备融合的指标论证提供指导,以船用雷达系统为例,开展感知设备指标论证研究。主要完成以下的研究工作:(1)研究船用雷达系统的误差对船舶碰撞危险预警性能的影响。通过分析雷达目标碰撞参数计算的原理和船舶碰撞危险判断的原理,建立船用雷达系统的误差传递公式,运用误差分析理论,分析船用雷达系统的误差对船舶碰撞危险预警性能的影响。(2)提出基于船舶碰撞危险预警模型的雷达系统主要性能指标的论证方法,并对论证方法进行了验证。基于船舶碰撞危险预警模型,从模型的功能需求出发对船用雷达系统的重要指标进行初步分析论证,重要指标包括探测距离、数据处理延时、跟踪精度等。探测距离理想情况下不得低于一般危险临界距离、最低限度要求不得低于船舶紧迫局面的临界距离;数据处理延时指标需要考虑船舶会遇时不同阶段对时间的要求;跟踪精度的指标需要满足船舶避碰预警的可靠性。以镇扬汽渡渡轮航行避碰预警系统为例,对提出的论证方法进行了验证,验证结果表明此方法计算得到的需求指标具有合理性,可作为雷达研制使用性能指标的参考依据。(3)以工业和信息化部发起的项目为载体,提供仿真研究环境下,试验船在全海域航行自动预警对船用雷达系统主要性能指标的要求。设计了典型会遇态势识别模型,融合到船舶碰撞危险预警模型,实现了碰撞危险阈值模型的精细化处理,并以算法的形式集成到我校自主研发的船舶智能操控(Ship Intelligent Handle and Control,简称SIHC)仿真研究平台,通过设计典型会遇态势的仿真实验方案,最终仿真获得试验船实现全海域航行自动预警对雷达系统主要性能的需求指标。