JP2654427B2 - レーダ映像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーダにより受信されたレーダ映像を信号処
理して表示装置に供給するレーダ映像処理装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来レーダ映像の表示装置としてはPPI（Plan Positi
on Indication）が一般的であり、PPI表示面で掃引原点
がレーダ設置位置に対応し、目標までの距離は掃引原点
から目標までの掃引輝線の長さにより、目標の方位は例
えば掃引原点の真上を基準方位（例えば真北を基準方位
とし方位零度）としたときのアンテナの方位に等しい掃
引方位により表示するものであった。

即ちレーダの実時間において、時々刻々と受信され表
示装置に入力される映像をそのまま表示する装置が一般
的であった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記のような従来のレーダ映像表示装置
では、レーダの実時間で受信された映像がそのまま表示
されるため、表示装置で観測される物標映像の変動が大
きく、レーダアンテナの回転毎に物標映像の形状が異な
るという問題点があった。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、レーダアンテナの回転による物標映像の形状の変動
が少ない映像を表示装置へ供給することができるレーダ
映像処理装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るレーダ映像処理装置は、レーダ映像を信
号処理して表示装置に供給するレーダ映像処理装置にお
いて、レーダアンテナの回転毎にレーダにより受信され
る物標の映像信号を、その方位及び距離に対応して逐次
入力映像メモリに書込むレーダ映像入力手段と、該レー
ダ映像入力手段により書込まれた映像信号を記憶する入
力映像メモリと、該入力映像メモリに書込む物標の映像
について、追尾処理を行うと共に、既に合成映像メモリ
に記憶された映像パターンとの類似度判別処理を行い、
合成映像メモリに記憶された同一物標の映像を検出する
手段と、該同一物標映像検出手段により検出された同一
物標映像の前記合成映像メモリに記憶された物標の映像
位置から前記入力映像メモリに記憶された物標の映像位
置への直線移動及び回転を含む移動量を検出する移動量
検出手段と、該移動量検出手段により検出された移動量
に基づき前記合成映像メモリに記憶された物標の映像位
置の座標変換を行なうと共に前記入力映像メモリ及び合
成映像メモリに記憶された同一物標映像の平均値の映像
により合成映像を作成し、該作成される新規の合成映像
信号により逐次前記合成映像メモリに記憶された合成映
像信号を更新する合成映像作成手段と、該合成映像作成
手段により逐次更新される合成映像信号を記憶する合成
映像メモリと、表示装置からの表示同期信号に基づき前
記合成映像メモリに記憶された合成映像信号を逐次読出
し、前記表示装置に供給する合成映像表示手段とを備え
たものである。

［作用］ 本発明においては、レーダ映像を信号処理して表示装
置に供給するレーダ映像処理装置において、レーダ映像
入力手段はレーダアンテナの回転毎にレーダにより受信
される物標の映像信号を、その方位及び距離に対応して
逐次入力映像メモリに書込み、入力映像メモリは前記レ
ーダ映像入力手段により書込まれた映像信号を記憶す
る。同一物標映像検出手段は前記入力映像メモリに書込
む物標の映像について、追尾処理を行うと共に、既に合
成映像メモリに記憶された映像パターンとその類似度判
別処理を行い、合成映像メモリに記憶された同一物標の
映像を検出し、移動量検出手段は前記同一物標映像検出
手段により検出された同一物標映像の前記合成映像メモ
リに記憶された物標の映像位置から前記入力映像メモリ
に記憶された物標の映像位置への直線移動及び回転を含
む移動量を検出する。合成映像作成手段は前記移動量検
出手段により検出された移動量に基づき前記合成映像メ
モリに記憶された物標の映像位置の座標変換を行なうと
共に前記入力映像メモリ及び合成映像メモリに記憶され
た同一物標映像の平均値の映像により合成映像を作成
し、該作成される新規の合成映像信号により逐次前記合
成映像メモリに記憶された合成映像信号を更新する。合
成映像メモリは前記合成映像作成手段により逐次更新さ
れる合成映像信号を記憶し、合成映像表示手段は表示装
置からの表示同期信号に基づき前記合成映像メモリに記
憶された合成映像信号を逐次読出し、前記表示装置に供
給する。

［実施例］ 第１図は本発明に係るレーダ映像処理装置の構成を示
すブロック図である。同図においては、図示されないレ
ーダ装置の受信機からレーダ映像信号が入力され、本レ
ーダ映像処理装置からの出力信号がレーダ表示装置に供
給される。

第１図において、１はレーダ映像入力手段であり、レ
ーダ装置の受信機から入力されるレーダアンテナ１回転
分（即ち表示装置への一画面分）のレーダ映像信号をレ
ーダ映像メモリ２へ記憶させる手段を有する。従ってこ
のレーダ映像入力手段１にはレーダ映像信号のほかにア
ンテナ方位信号及び送信トリガ信号が入力される。そし
て各アンテナ方位の送信トリガ信号毎に起動されるサン
プリング信号によりレーダ映像信号を量子化し（例えば
電圧比較器を介した２値化信号またはA/D変換器を介し
た複数ビットのデジタル信号として）、各アンテナ方位
と距離（距離は送信トリガ信号から前記サンプリング信
号を計数することにより得られる）とをメモリのアドレ
ス信号として、前記量子化されたレーダ映像信号をメモ
リへ格納するデータとして入力映像メモリ２へ実時間で
逐次書込む動作を行なう。従ってレーダ映像入力手段１
は、例えばレーダ映像用のA/D変換器11、アンテナ方位
用のシンクロ／デジタル変換器（以下S/D変換器とい
う）12、サンブリング信号発生器13、距離カウンタ14
（アドレスカウンタと兼用）、書込み制御回路15等によ
り構成することができる。入力映像メモリ２は前記レー
ダの方位及び距離をアドレスとしてレーダアンテナ１回
転分のデジタル映像信号を記憶できる容量を有するデジ
タルメモリ、例えばRAM（ランダムアクセスメモリ）な
どである。

３は同一物標映像検出手段であり、前記入力映像メモ
リ２と後述する合成映像メモリ６に記憶された物標の映
像から同一物標の映像を検出する手段を有する。この目
的のため同一物標検出手段３はまず入力映像メモリ２に
記憶すべき各物標の追尾手段を含んでいる。この物標の
追尾手段は、例えば船舶や航空機の衝突予防装置等に広
く採用されている手段であり、物標の過去から現在まで
に移動した航跡及び速度並びに現在位置から未来の（即
ち次のアンテナ回転時の）推測位置をカルマンフィルタ
などにより予測算出し、トラッキングゲートを用いて追
尾するものである。このようにして追尾された物標が合
成映像メモリ６に記憶されている物標と同一物標である
かの判定は、合成映像メモリ６に記憶されているそれ迄
の合成映像と比較され、例えばパターンマッチング技術
を用いた類似度データ（距離データともいう）を算出す
ることにより可能となる。従って同一物標映像検出手段
３は、例えば物標追尾手段31、物標映像の類似判別手段
32及び上記の諸計算を行なう演算手段33を含んでいる。

４は移動量検出手段であり、同一物標映像検出手段３
が検出した同一物標映像の位置関係から合成映像メモリ
６に記憶されている合成映像の現在位置（即ち入力映像
メモリ２に記憶されている同一物標映像の位置）への移
動量（直線移動及び回転を含む）を計算する手段であ
る。従って移動量検出手段４は演算手段41を含んでい
る。

５は合成映像作成手段であり、移動量検出手段４によ
り検出された物標映像の移動量に基づき、合成映像メモ
リ６に記憶されている合成映像の位置を入力映像メモリ
２の物標映像の位置に一致させるように座標変換（直線
移動及び回転を含む）を行ない、入力映像メモリ２及び
合成映像メモリ６における同一物標映像の平均値の映像
を算出する。そしてこの座標変換された新規の位置にお
ける前記算出された平均値の映像による物標映像により
合成映像メモリの記憶内容を更新しておくものである。
上記物標映像の平均値の算出法については後述するが、
合成映像作成手段５は、座標変換及び平均値算出を行な
うための演算手段51を含んでいる。

６は合成映像メモリであり、前記合成映像作成手段５
により作成された表示装置の１画面分のデジタル合成映
像信号を記憶するメモリであり、入力映像メモリ２と同
様にレーダの方位及び距離による極座標のアドレスか、
または直交座標に座標変換されたアドレスによりメモリ
へのデータの書込み及び読出しが行なわれる。この合成
映像メモリ６に格納する合成映像信号は通常レーダアン
テナの数回転分過去から現在に至る各映像信号にそれぞ
れ重ね係数を考慮して算出された平均値の映像信号が格
納されている。

７は合成映像表示手段であり、合成映像メモリ６から
読出した合成映像信号を表示装置に表示できるようにす
る手段を有する。表示装置がPPI方式の場合は、表示装
置の掃引同期信号に同期して合成映像メモリ６から読出
したデジタル合成映像信号をD/A変換器を介してアナロ
グ電圧信号に変換して出力する。また表示装置がラスタ
走査方式の場合には、PPI表示の極座標を直交座標に変
換することが必要であるが、この座標変換は例えば合成
映像メモリ６にデータを書込む際に合成映像作成手段５
内の演算手段51により行なうことができる。この場合は
合成映像表示手段７には特に演算手段は要しない。従っ
て合成映像表示手段７は例えばD/A変換器71、読出し制
御回路72により構成することができる。

また第１図の実施例においては、複数の演算手段33、
41及び51を必要とする構成となっているが、演算能力の
高いパーソナルコンピュータを用いて時分割処理を行え
ば、共通のパーソナルコンピュータにより本発明に係る
複数の演算処理、物標追尾処理及び類似判別処理などを
実行できることは自明である。

第２図は本発明に係るレーダ映像の移動量及び座標変
換を示す図であり、第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明に係
るレーダ合成映像を説明する図である。第２図及び第３
図において、Ｐ′_n-1は合成映像メモリ７に格納されて
いるレーダアンテナがｎ−１回目までの合成映像、P_nは
レーダアンテナがｎ回目の入力映像、Ｐ′_ｎはレーダア
ンテナがｎ回目までの合成映像である。

第２図及び第３図（ａ）〜（ｄ）を参照し、第１図の
動作を説明する。レーダ映像入力手段１はレーダ装置か
ら入力される送信トリガ信号、アンテナ方位信号及びレ
ーダ映像信号により、レーダの各方位及び距離毎の量子
化映像データを実時間で逐次入力映像メモリ２に書込み
む。同時にレーダ映像入力手段１の出力信号は同一物標
検出手段３内の物標追尾手段31により追尾されており、
合成映像メモリ内に記憶されているそれ迄の（例えば今
回の入力映像をアンテナがｎ回目の映像とすると、ｎ−
１回目までの）合成映像と比較され、類似判別手段32及
び演算手段33により同一物標映像の検出が行なわれる。
そして移動量検出手段４は前記同一物標映像として検出
された合成映像メモリ６内の合成映像の現在位置への移
動量を算出する。この移動量に対応した座標変換は合成
映像作成手段５により行なわれる。

第２図において、レーダアンテナがｎ−１回目迄の合
成映像Ｐ′_n-1からレーダアンテナがｎ回目の入力映像P
_nへの移動量は真北を基準方位の零度としたとき、時計
廻りの方位がθ、距離がＲの移動量ベクトルとして示さ
れる。この移動量に対応して新規の合成映像Ｐ′_ｎの座
標変換が行なわれる。この座標変換の公知文献として
は、例えば“現在数学百科”（158〜161頁、矢野健太郎
訳補、1968年11月出版、講談社）などがあり、座標変換
は一般に公知技術である。

合成映像作成手段５は次に合成映像メモリ６と入力映
像メモリ２における同一物標映像の平均値の映像を算出
する。

第３図において、（ａ）は入力映像メモリ２に記憶さ
れたレーダアンテナがｎ回目の入力映像、（ｂ）は合成
映像メモリ６に格納されているレーダアンテナがｎ−１
回目までの合成映像Ｐ′_n-1である。（ｃ）は算出され
た移動量ベクトルにより合成映像Ｐ′_n-1を移動し、入
力映像P_nと重ね合わせた映像を示している。そして必要
に応じ合成映像Ｐ′_n-1を回転し入力映像とパターンが
一致するように座標変換を行なう。（ｄ）は合成映像
Ｐ′_n-1が入力映像P_nとの平均値の映像、即ちレーダア
ンテナがｎ回目までの合成映像Ｐ′_ｎにされる様子を示
している。即ち長円形状の合成映像Ｐ′_n-1が新規の位
置において円形状の合成映像Ｐ′_ｎに更新されている。

ここで平均値の算出方法について説明する。レーダ映
像データに用いられる一般的な手法は、新規の入力映像
値に１より小さい係数k₁を乗算し、それまでの合成映像
値にも同様に１より小さい係数k₂を乗算し、両者の和を
求める方法である。但し一般にk₁＋k₂＝１であり、どち
らのデータを重視するかで、それぞれの係数の値が決定
される。

いま両方のデータを平等と考えるとk₁＝k₂＝ｋ＝0.5
となり単純な算術平均の場合となる。この場合のアンテ
ナ回転毎の合成映像値は次のようになる。

即ち新規の入力映像値には常に0.5の係数が乗算され
て合成映像値が算出され、代りに古い映像値ほど乗算す
る係数が小さくなり合成映像値への影響が失なわれる。
従って実質上はレーダアンテナの数回転分過去から現在
に至る各映像値にそれぞれ対応する重み係数を乗算して
加算された平均値の合成映像値が得られる。

またその時点におけるレーダの受信状態により、例え
ば風が強くて海面反射が多く、過去の蓄積データの方を
重視した方がよい場合には新規の入力映像値に乗算する
係数k₁は0.3〜0.4、合成映像値に乗算する係数k₂は0.7
〜0.6などの値を採用することもできる。

このように新規の入力映像の位置に移動され、且つ平
均値の映像として更新された合成映像は一旦合成映像メ
モリ６に格納される。そして合成映像表示手段７は表示
装置からの表示同期信号に基づき、前記合成映像メモリ
６に格納された合成映像信号を逐次読出し、D/A変換器7
1を介してアナログ電圧の表示映像信号として表示装置
へ供給する。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、レーダ映像を信号処理
して表示装置に供給するレーダ映像処理装置において、
レーダアンテナの回転毎にレーダにより受信される物標
の映像信号を一旦入力映像メモリに記憶し、前記入力映
像メモリに書込む物標映像について、追尾処理を行うと
共に、既に合成映像メモリに記憶された映像パターンと
の類似度判別処理を行い、合成映像メモリに記憶された
同一物標の映像を検出し、合成映像メモリに記憶された
前記同一物標映像について入力映像位置への座標変換及
び両映像から平均値の映像の算出を行ない新規の合成映
像を作成し、該作成された新規の合成映像により前記合
成映像メモリに記憶される内容を逐次更新すると共に、
前記合成映像メモリから逐次更新された合成映像を読出
して表示装置へ供給するようにしたので、同時に複数の
移動物標が小領域に存在するような場合においても、各
移動物標の映像を取り違えることなく、レーダアンテナ
の回転による各物標映像の形状変動を少なく抑制処理し
た映像を表示装置へ供給することができる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーダ映像処理装置の構成を示す
ブロック図、第２図は本発明に係るレーダ映像の移動量
及び座標変換を示す図、第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明
に係るレーダ合成映像を説明する図である。 図において、１はレーダ映像入力手段、２は入力映像メ
モリ、３は同一物標映像検出手段、４は移動量検出手
段、５は合成映像作成手段、６は合成映像メモリ、７は
合成映像表示手段、11はA/D変換器、12はS/D変換器、13
はサンプリング信号発生器、14は距離カウンタ、15は書
込み制御回路、31は物標追尾手段、32は類似判別手段、
33、41、51は演算手段、71はD/A変換器、72は読出し制
御回路である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーダ映像を信号処理して表示装置に供給
   するレーダ映像処理装置において、 レーダアンテナの回転毎にレーダにより受信される物標
   の映像信号を、その方位及び距離に対応して逐次入力映
   像メモリに書込むレーダ映像入力手段と、 該レーダ映像入力手段により書込まれた映像信号を記憶
   する入力映像メモリと、 該入力映像メモリに書込む物標の映像について、追尾処
   理を行うと共に、既に合成映像メモリに記憶された映像
   パターンとの類似度判別処理を行い、合成映像メモリに
   記憶された同一物標の映像を検出する同一物標映像検出
   手段と、 該同一物標映像検出手段により検出された同一物標映像
   の前記合成映像メモリに記憶された物標の映像位置から
   前記入力映像メモリに記憶された物標の映像位置への直
   線移動及び回転を含む移動量を検出する移動量検出手段
   と、 該移動量検出手段により検出された移動量に基づき前記
   合成映像メモリに記憶された物標の映像位置の座標変換
   を行なうと共に前記入力映像メモリ及び合成映像メモリ
   に記憶された同一物標映像の平均値の映像により合成映
   像を作成し、該作成される新規の合成映像信号により逐
   次前記合成映像メモリに記憶された合成映像信号を更新
   する合成映像作成手段と、 該合成映像作成手段により逐次更新される合成映像信号
   を記憶する合成映像メモリと、 表示装置からの表示同期信号に基づき前記合成映像メモ
   リに記憶された合成映像信号を逐次読出し、前記表示装
   置に供給する合成映像表示手段とを備えたことを特徴と
   するレーダ映像処理装置。