JP2007163225A

JP2007163225A - レーダ表示装置

Info

Publication number: JP2007163225A
Application number: JP2005358027A
Authority: JP
Inventors: Tomohide Mizuno; 知秀水野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】拡大表示の際に解像度を向上させ、柔軟に拡大率を選択することができるレーダ表示装置を提供する。
【解決手段】レーダビデオ信号の信号強度データを格納する入力画像メモリ１１，１２を走査ごとに切り換えてデータの書き込みおよび読み出しを行い、座標変換部１４、正規化部１５は、入力画像メモリ１１，１２のいずれかから完全な１走査分のレーダビデオ信号を用いて座標変換処理、拡大率に応じた信号強度データの正規化処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＰＩ（Plan Position Indicator）スキャンからラスタスキャンに変換してレーダ画像を表示するレーダ表示装置に関する。

ＰＰＩ（Plan Position Indicator）スキャンからラスタスキャンに変換してレーダ画像を表示するレーダ表示装置として、図３に示すようなものがある。図３に示すレーダ表示装置において、外部のレーダ信号処理装置から、デジタル化された極座標系のレーダビデオ信号の距離データｒ、方位角データθ、信号強度データＩが入力される。アドレス生成部２は、距離データｒ、方位角データθを書き込みアドレスとして、入力画像メモリ１に信号強度データＩを記憶させる。

入力画像メモリ１に記憶された信号強度データは、アドレス生成部２からの読み出し制御信号によって読み出される。読み出された信号強度データＩ´は、拡大部４に入力される。また、アドレス生成部２は、読み出された信号強度データＩ´の距離データｒ´、方位角データθ´を座標変換部３に出力する。

座標変換部３は、信号強度データＩ´の極座標値（ｒ´，θ´）を座標変換して直交座標値（Ｘ´，Ｙ´）を算出し、拡大部４に出力する。拡大部４は、拡大率Ｋとすると、直交座標値（Ｘ´，Ｙ´）に対してその付近のＫ^２個の座標値を出力画像メモリ５の書き込みアドレスとして生成する。そして、出力画像メモリ５は、拡大部４で生成したＫ^２個の座標値を書き込みアドレスとして、それぞれのアドレスに信号強度データＩ´を記憶する。

出力画像メモリ５に記憶された信号強度データＩ´は、合成部７において、レーダ画像に重畳して表示する地図等の画像のデジタルデータと合成され、ラスタスキャン方式の表示部８で表示される。重畳して表示する画像のデジタルデータは、図示しない外部の装置から入力されてデジタルデータメモリ６に格納されている。

このように、図３に示すレーダ表示装置では、表示画面を拡大しようとした場合、拡大率Ｋに対してＫ^２個の書き込みアドレスに信号強度データＩ´を記憶し、これを読み出してレーダ画像を表示するが、これは拡大前の画素を引き伸ばすことになり、解像度という点では拡大前と変わらなかった（例えば、特許文献１参照）。入力データを保存する入力画像メモリ１がレーダの１走査分しか格納することができず、保持するデータのサンプル数が少ないため、このような拡大処理を行っていた。

そこで、拡大表示の場合に解像度を向上させる表示装置として、特許文献２に開示されたものがある。この表示装置は、ビデオ信号を２系列のデータに変換して記憶し、拡大表示するときは２系列のデータを交互に選択することにより、解像度のよい拡大機能を実現している。
特開平２−１６２２８２号公報特公平４−６４４３２号公報

しかし、特許文献２に示された技術は、拡大により解像度を向上させることができるが、拡大率が２倍に固定されており、拡大機能としては不十分であるという問題があった。

そこで本発明は、拡大表示の際に解像度を向上させ、柔軟に拡大率を選択することができるレーダ表示装置を提供することを目的とする。

本発明のレーダ表示装置は、極座標系走査のレーダビデオ信号の信号強度データを、極座標系の座標値をアドレスとして格納する２つの入力画像記憶手段と、これら２つの入力画像記憶手段への前記レーダビデオ信号の信号強度データの書き込みおよび読み出しを制御する記憶制御手段と、２つの前記入力画像記憶手段の一方から読み出された前記レーダビデオ信号の信号強度データに対応する座標値を極座標系から直交座標系に変換する座標変換手段と、２つの前記入力画像記憶手段の一方から読み出された前記レーダビデオ信号の信号強度データを拡大率に応じて正規化して代表値を算出する正規化手段と、この正規化手段で算出された前記代表値を、前記座標変換手段により得られた直交座標系の座標値をアドレスとして格納する出力画像記憶手段と、この出力画像記憶手段に格納された前記代表値に対応する直交座標系走査のレーダ画像を表示する表示部とを備え、前記記憶制御手段は、走査ごとに２つの前記入力画像記憶手段を切り換えてレーダビデオ信号の信号強度データの書き込みおよび読み出しを行い、一方の前記入力画像記憶手段から読み出しを行っているときは他方の前記入力画像記憶手段に書き込みを行うように制御することを特徴とする。

本発明のレーダ表示装置は、レーダビデオ信号の信号強度データを格納する入力画像記憶手段を２つ備え、走査ごとに２つの入力画像記憶手段を切り換えて書き込みおよび読み出しを行うので、常にどちらかの入力画像記憶手段から完全な１走査分のレーダビデオ信号を用いて、データを欠落させることなく座標変換処理を行い、拡大率に応じた信号強度データの正規化処理を行うことができるので、拡大表示の際に解像度を向上させ、柔軟に拡大率を選択することができる。

以下、本発明のレーダ表示装置を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係るレーダ表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように本実施の形態のレーダ表示装置は、極座標系走査のレーダビデオ信号の信号強度データを格納する入力画像メモリ１１，１２と、入力画像メモリ１１，１２への書き込みおよび読み出しを制御するメモリ制御部１３と、入力画像メモリ１１，１２の一方から読み出されたレーダビデオ信号の信号強度データに対応する座標値を極座標系から直交座標系に変換する座標変換部１４と、入力画像メモリ１１，１２の一方から読み出されたレーダビデオ信号の信号強度データを拡大率に応じて正規化して代表値を算出する正規化部１５と、正規化部１５で算出された代表値を格納する出力画像メモリ１６と、レーダ画像に重畳して表示する地図等の画像のデジタルデータを格納するデジタルデータメモリ１７と、レーダ画像に地図等の画像を合成する合成部１８と、合成部１８で生成された画像を表示する表示部１９とを備える。表示部１９は、ＣＲＴ、ＬＣＤ等の、ラスタスキャン方式のディスプレイから構成される。

ここで、図１に示すレーダ表示装置の動作を説明する。図示しない外部のレーダ信号処理装置から、デジタル化されたレーダビデオ信号の距離データｒ、方位角データθ、信号強度データＩが入力されると、メモリ制御部１３は、距離データｒ、方位角データθを書き込みアドレスとして、入力画像メモリ１１または入力画像メモリ１２に信号強度データＩを記憶させる。入力画像メモリ１１，１２は、レーダ信号処理装置の分解能を落とさずにレーダビデオ信号の信号強度データを格納できるだけの容量を有している。

ここで、メモリ制御部１３は、走査ごとに入力画像メモリ１１，１２を切り換えて信号強度データＩの書き込みを行うように制御する。また、データの書き込みは読み出しを行っていない方の入力画像メモリから行う。例えば、入力画像メモリ２から信号強度データＩ´の読み出しを行っている場合は、入力画像メモリ１１に信号強度データＩの書き込みを行うように制御する。

そして、入力画像メモリ１１または入力画像メモリ１２に記憶された信号強度データは、メモリ制御部１３からの読み出し制御信号によって読み出される。読み出しは書き込みを行っていない方の入力画像メモリから行われる。読み出された信号強度データＩ´は、正規化部１５に入力される。また、メモリ制御部１３は、読み出された信号強度データＩ´の距離データｒ´、方位角データθ´を座標変換部１４および正規化部１５に出力する。

座標変換部１４は、レーダビデオ信号の座標系を極座標系（ｒ，θ）から直交座標系（Ｘ，Ｙ）に変換する。

ＰＰＩ画像の中心の座標を（Ｘ_０，Ｙ_０）、拡大率Ｋとすると、直交座標（Ｘ，Ｙ）は以下の（数式１），（数式２）で求められる。

Ｘ＝Ｋｒsinθ＋Ｘ_０（数式１）
Ｙ＝Ｋｒcosθ＋Ｙ_０（数式２）
ここで、中心座標（Ｘ_０，Ｙ_０）、拡大率Ｋは、図示しないＰＣ等の外部装置から座標変換部１４に入力される。

図２は極座標系から直交座標系への座標変換を説明するための図である。図２では、ＰＰＩ画像の中心の座標を（Ｘ_０，Ｙ_０）、表示部１９の画面２１を縦Ｍ画素、横Ｎ画素とした場合の座標変換を示している。

図２に示すある点Ａ（ｒ´，θ´）の直交座標値（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）は、拡大率Ｋとすると、（数式１），（数式２）より、以下のようになる。

（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）＝（Ｋｒ´sinθ´＋Ｘ_０，Ｋｒ´cosθ´＋Ｙ_０）（数式３）
ここで、レーダ信号処理装置におけるθの分解能をＴとすると、従来の技術ではθ_０からθ_Ｔ−１までＴ回の三角関数の演算が必要であった。しかし、本発明では、入力画像メモリ１１，１２の少なくとも一方に、常に１走査分のレーダビデオ信号を保持しているので、点Ａ（ｒ´，θ´）の座標変換をする際に、点Ｂ（ｒ´，θ´+π／２）、点Ｃ（ｒ´，θ´+π）、点Ｄ（ｒ´，θ´+３π／４）のＸＹ座標も符号反転と足し算の簡単な処理で求めることができる。点Ｂ，Ｃ，Ｄの直交座標値（Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ），（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ），（Ｘ_Ｄ，Ｙ_Ｄ）は、拡大率Ｋとすると、以下のようになる。

（Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ）＝（Ｋｒ´cosθ´＋Ｘ_０，−Ｋｒ´sinθ´＋Ｙ_０）（数式４）
（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）＝（−Ｋｒ´sinθ´＋Ｘ_０，−Ｋｒ´cosθ´＋Ｙ_０）（数式５）
（Ｘ_Ｄ，Ｙ_Ｄ）＝（−Ｋｒ´cosθ´＋Ｘ_０，Ｋｒ´sinθ´＋Ｙ_０）（数式６）
すなわち、θ_０からθ_{Ｔ／４−１}まで（０〜９０度まで）、Ｔ／４回の三角関数の計算で極座標系から直交座標系へ座標変換を行うことができる。

なお、ＰＰＩ表示画像の中心を移動させる場合、例えば、中心を（Ｘ_０，Ｙ_０）から（Ｘ_０＋ａ，Ｙ_０＋ｂ）に移動させる場合は、点Ａ（ｒ´，θ´）の直交座標値（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）は以下のようになる。

（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）＝（Ｋｒ´sinθ´＋Ｘ_０＋ａ，Ｋｒ´cosθ´＋Ｙ_０＋ｂ）（数式７）
座標変換部１４は、上記のように座標変換によって算出したＸＹ座標を、出力画像メモリ１６のアドレスとして出力する。

正規化部１５は、入力されたレーダビデオ信号の信号強度データＩ´を拡大率Ｋに応じて正規化する。ｒ方向の分解能Ｌ、θの分解能Ｔとすると、入力画像メモリ１１，１２にはそれぞれＬ×Ｔ個のデータが格納されている。拡大率を１（通常表示）、出力する表示部の画面サイズを縦Ｍ画素、横Ｎ画素（Ｍ≦Ｎ）とすると、ＰＰＩ表示画像の半径ｒは最大でもＮ／２画素となる。

正規化部１５は、ｒ方向の分解能ＬをＮ／２画素に正規化するために、r方向の連続するＬ／（Ｎ／２）＝２Ｌ／Ｎ個の信号強度データＩ´の最大値をとり、この最大値を２Ｌ／Ｎ個の受信強度の代表値Ｉ´´とし、出力画像メモリ１６に出力する。

拡大率Ｋの場合は、（２Ｌ／Ｎ）／Ｋ＝２Ｌ／ＮＫ個の連続する信号強度データＩ´の最大値を受信強度の代表値Ｉ´´とする。また、２Ｌ／ＮＫ＝１、すなわちＫ＝２Ｌ／Ｎのとき、拡大率Ｋは最大となる。

例えば、Ｍ＝Ｎ＝２０４８画素、ｒ方向の分解能Ｌ＝４０９６とすると、Ｌ／（Ｎ／２）＝４となるので、拡大率１の通常表示の場合、ｒ方向に４つ連続する信号強度データＩ´の値から代表値Ｉ´´を求め、この代表値Ｉ´´を出力画像メモリ１６に出力する。また、上記の条件では最大の拡大率Ｋは４であり、このとき、出力される代表値Ｉ´´は、入力された信号強度データＩ´と同じとなる。この場合は、ｒ方向の分解能Ｌ＝４０９６のうち、内側の１／４にあたる１０２４個の点を直交座標系に変換することになり、分解能は保たれる。

出力画像メモリ１６は、正規化部１５から出力される代表値Ｉ´´を書き込む。この際、座標変換部１４で得られた代表値Ｉ´´に対応するＸＹ座標を出力画像メモリ１６のアドレスとする。なお、ＸＹ座標が画面２１の表示範囲外である場合には、出力画像メモリ１６は書き込みを行わない。

出力画像メモリ１６に記憶された信号強度データの代表値Ｉ´´は、合成部１８において、レーダ画像に重畳して表示する地図等の画像のデジタルデータと合成され、ラスタスキャン方式の表示部１９で表示される。

レーダ画像に重畳して表示する画像のデジタルデータＤは、図示しない外部の装置から入力されてデジタルデータメモリ１７に格納されている。レーダ画像を拡大したり、ＰＰＩ表示画像の中心を移動させたりする場合には、拡大、移動させたデジタルマップがデジタルデータメモリ１７に入力される。

このように本実施の形態によれば、ＰＰＩスキャンのレーダビデオ信号の信号強度データを格納する入力画像メモリ１１，１２への書き込み、読み出しを走査ごとに切り換えることで、常に１走査分のデータを使用することができ、これによりデータを欠落させることなく、レーダ画像の拡大やＰＰＩ画像の中心点の移動をしたラスタスキャンへの変換を行うことが可能となり、拡大表示の際の解像度を向上させ、柔軟に拡大率を選択することができる。

また、入力画像メモリ１１，１２の少なくとも一方に、常に１走査分のレーダビデオ信号を保持しているので、これを用いて符号反転と足し算の簡単な処理を行うことにより、三角関数の演算量を１／４にすることができる。

本発明の一実施の形態に係るレーダ表示装置の構成を示すブロック図である。極座標系から直交座標系への座標変換を説明するための図である。従来のレーダ表示装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１，１２入力画像メモリ
１３メモリ制御部
１４座標変換部
１５正規化部
１６出力画像メモリ
１７デジタルデータメモリ
１８合成部
１９表示部

Claims

極座標系走査のレーダビデオ信号の信号強度データを、極座標系の座標値をアドレスとして格納する２つの入力画像記憶手段と、
これら２つの入力画像記憶手段への前記レーダビデオ信号の信号強度データの書き込みおよび読み出しを制御する記憶制御手段と、
２つの前記入力画像記憶手段の一方から読み出された前記レーダビデオ信号の信号強度データに対応する座標値を極座標系から直交座標系に変換する座標変換手段と、
２つの前記入力画像記憶手段の一方から読み出された前記レーダビデオ信号の信号強度データを拡大率に応じて正規化して代表値を算出する正規化手段と、
この正規化手段で算出された前記代表値を、前記座標変換手段により得られた直交座標系の座標値をアドレスとして格納する出力画像記憶手段と、
この出力画像記憶手段に格納された前記代表値に対応する直交座標系走査のレーダ画像を表示する表示部とを備え、
前記記憶制御手段は、走査ごとに２つの前記入力画像記憶手段を切り換えてレーダビデオ信号の信号強度データの書き込みおよび読み出しを行い、一方の前記入力画像記憶手段から読み出しを行っているときは他方の前記入力画像記憶手段に書き込みを行うように制御することを特徴とするレーダ表示装置。
前記座標変換手段は、一方の前記入力画像記憶手段に記憶されている１走査分の極座標系走査のレーダビデオ信号の信号強度データを用い、１／４走査分の三角関数の演算で１走査分の座標変換を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーダ表示装置。