Pointing and Tracking Aid for the Modular Radar System using the Automatic Identification System

Abstract

The purpose of this thesis was to develop a Pointing and Tracking Aid software engineering project for the Danish Defence Acquisition and Logistics Organization. The project was to implement a utility that is to be used for placing the measurement area of the Modular Radar System more accurately. The radar system is used to perform scientific and other diagnostic measurements for the Applied Research department of the organization.

The application uses a system known as the Automatic Identification System to identify and locate nearby ships and other naval targets. The aim is to communicate with the AIS via its own proprietary binary protocol in order for the application to receive information regarding ships. The software is also intended to be used in conjunction with the radar's control unit which was developed by the Danish Defence.

The application was developed in accordance with modern software engineering practices by first performing a throughout system analysis followed by a software architecture modelling phase and finally ending into an implementation and testing phase. UML was used as the modelling language of the software system, C++ programming language as the implementation language and Qt as the application framework.

The application was successfully developed and taken into use by the Danish Defence team of scientists. Communication with both the AIS system and the existing radar control unit was implemented successfully and verified to function properly. Some error was detected in the computed vessel distances from the AIS and the magnitude of the error was proportional to the distance itself. This suggests that the algorithm used for computing the ship distances or one of the parameters used contain inaccuracies. Further work is needed to resolve the issue.

Insinöörityön aiheena oli toteuttaa Pointing and Tracking Aid -ohjelmistoprojekti Tanskan puolustusvoimien hankinta ja logistiikkayksikön käyttöön. Projektissa toteutettiin apuohjelma, jota on tarkoitus käyttää avuksi Tanskan puolustusvoimien modulaarisen tutkajärjestelmän (engl. Modular Radar System) mittausalueen tarkempaan kohdentamiseen. Kyseistä tutkajärjestelmää käytetään tieteellisten mittauksien ja muunlaisten kokeiden toteuttamiseen.

Apuohjelma käyttää avukseen Automatic Identification System -järjestelmää, joka kykenee paikallistamaan ja tunnistamaan tutka-alueen sisäpuolella kulkevat laivat sekä muut kohteet. Apuohjelma kommunikoi järjestelmän kanssa sen omalla binaarisella protokollallaan saaden tietoa lähialueen kohteista. Ohjelman on myös tarkoitus toimia yhdessä jo olemassa olevan puolustusvoimien tutkan hallintayksikön ohjelmiston kanssa.

Ohjelma kehitettiin käyttäen nykyaikaisia ohjelmistotuotannon käytäntöjä aloittaen kokonaisvaltaisella järjestelmäarkkitehtuurin analysoinnilla, edeten suunnittelu- ja mallinnusvaiheeseen sekä lopulta päätyen kehitys- ja testausvaiheeseen. Ohjelman arkkitehtuurin mallinnukseen käytettiin UML-mallinnuskieltä sekä C++-ohjelmointikieltä ja Qt-kirjastoa ohjelman tekniseen toteutukseen.

Ohjelma kehitettiin onnistuneesti ja se otettiin Tanskan puolustusvoimien tutkintayksikön käyttöön. Kommunikointi AIS-järjestelmän ja hallintayksikön ohjelmiston kanssa toteutetiin onnistuneesti ja sen toiminta varmistettiin. Laivojen lasketuissa etäisyyksissä huomattiin pieni laskennallinen virhe, jonka suuruus oli verrannollinen laivan etäisyyteen AIS-vastaanottimesta. Tämä antaa aihetta olettaa, että ohjelman laivojen etäisyyden laskemiseen käytetyssä algoritmissa tai jossain sen parametreissa on epätarkkuutta. Lisätutkimuksia tarvitaan tämän ongelman selvittämiseen.