JP2804145B2

JP2804145B2 - 自動レーダプロッティング装置

Info

Publication number: JP2804145B2
Application number: JP2063878A
Authority: JP
Inventors: 正三渋谷
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 1990-03-14
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JPH03264880A

Description

【発明の詳細な説明】（ａ）産業上の利用分野この発明は、レーダエコー信号から物標の捕捉および
追尾を行って、その航跡などを自動表示する自動レーダ
プロッティング装置に関する。

（ｂ）従来の技術従来より航法援助装置として、または他船監視装置と
して、いわゆるARPA（自動レーダプロッティング装置）
が用いられている。

従来の自動レーダプロッティング装置は、レーダで探
知した物標（船、ブイ、島など）を手動あるいは自動で
捕捉した後、自動追尾してその物標の識別信号、位置、
船速、針路および航跡をグラフィックまたはキャラクタ
ー表示する。

レーダで探知した物標を自動追尾する手法として所謂
α−βトラッカ法がある。これは予測した位置と実際の観測位置との差を求め、このば
らつきを平滑化して現在の物標の位置（平滑位置）を設
定する。

同様にして、前回の平滑位置から今回の平滑位置まで
の速度（平滑速度）を算出し、これを物標の今後の速度
を考えて、物標の現在の平滑位置から将来位置を予測す
る。

このとを繰り返すことによって物標を自動追尾す
るものである。すなわち物標の将来位置として予測され
る範囲をゲートとして設定し、次回にこのゲート内に入
った物標を目標の物標とみなす。

（ｃ）発明が解決しようとする課題ところが、追尾中の物標の近くに他の物標が存在し
て、上記追尾ゲート内に他の物標が入った場合、追尾中
の物標の代わりに誤って他の物標を追尾する、所謂乗り
移りが生じる場合がある。このときARPAは乗り移りが生
じたことを自身で検知できないため警報も出力されな
い。

このことは、監視員（乗組員）が監視対照のＡ船が自
動追尾されて、それが表示画面上に表示されているもの
と考えているのに、途中知らぬ間に（乗り移りが生じ
て）Ｂ船を追尾している、と言ったことが起こる。従っ
てこの場合にはＡ船の監視が不可能となり、Ａ船の航跡
も記録されないため、例えばＡ船がどのように移動して
漁撈行為を行ったか、200海里ラインを越えなかったか
どうかなどが判らなくなる。

この発明の目的は、乗り移りの発生を自動検知して、
その物標を表示するようにした自動レーダプロッティン
グ装置を提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段この発明の自動レーダプロッティング装置は、レーダ
エコー信号から追尾すべき物標を抽出する物標抽出手段
と、物標の位置を予測するとともに、同一物標を継続的に
識別する物標追尾手段と、追尾物標の航跡を記憶する追尾物標航跡記憶手段と、追尾物標の予測位置を予定時間後または予定時刻とと
もに入力する予測位置入力手段と、予定時間後または予定時刻に予測位置にない物標を乗
り移り物標として検知する乗り移り物標検知手段と、乗り移り物標が検知されたとき、その旨を通報する通
報手段とを備えてなる。

（ｅ）作用この発明の自動レーダプロッティング装置では、物標
抽出手段はレーダエコー信号から追尾すべき物標を抽出
し、物標追尾手段は物標の位置を予測するとともに、同
一物標を継続的に識別することにより追尾を行う。そし
て追尾物標航跡記憶手段は追尾物標の航跡を順次記憶す
る。乗り移り物標検知手段は予定時間後または予定時刻
に予測位置にない物標を乗り移り物標として検知する。
そして通報手段はランプの点滅、ブサー音の鳴動を行っ
たり、追尾物標航跡記憶手段の記憶内容および乗り移り
物標に関する情報をグラフィックまたはキャラクタ表示
する。

このように乗り移り物標の自動検知および乗り移り物
標の表示が行われるため、監視員による表示内容の確認
や装置の手動操作によって乗り移り前の物標を再び追尾
することも可能となる。

（ｆ）実施例この発明の実施例である自動レーダプロッティング装
置の具体説明の前に各部の構成とその変形例について述
べる。

先ず、乗り移りの検知方法として次の方法が挙げられ
る。

（１）移動物標の場合ラインまたはエリアを設定し、そのラインを越えるま
での、またはエリア内に進入するまでの時間または時刻
を設定しておいて、予定時間経過後または予定時刻に達
しても物標がラインを越えなかったり、エリア内に進入
しないときを乗り移りが発生したものとみなす。

ラインまたはエリアの設定方法には、例えば下記の
（Ａ）〜（Ｃ）の３つの方法がある。

（Ａ）地図上にラインまたはエリアを設定する方法第４図（Ａ）の上部に示すように、物標の予定コース
上に予定時間後または予定時刻に通過するラインを設定
する。同図に示す例では、９時15分にはライン１を通過
し、９時30分にはライン２を通過し、９時45分にはライ
ン３を通過するものとして設定している。

また、第４図（Ａ）の下部に示すように、予定時間後
または予定時刻に到達するエリアを地図上に設定する。
同図に示す例では、35分後にエリア１内に到達し、50分
後にエリア２に到達し、65分後にエリア３に到達するも
のとして設定している。

（Ｂ）自船からの距離と方位で設定する方法第４図（Ｂ）に示すように予定時間経過後または予定
時刻における物標の位置を自船からの距離と方位で設定
する。同図に示す例では、９時20分にラインを通過する
ことを設定している。

（Ｃ）物標からの距離と方位で設定する方法第４図（Ｃ）に示すように、予定時間経過後または予
定時刻における物標の位置を現在の物標からの距離と方
位で設定する。同図に示す例ではＡ船の位置が10分後に
エリア内に到達することを設定している。

上記（Ａ）〜（Ｃ）の方法によれば乗り移り物標に限
らず物標の急旋回、急加速、急減速など急激な変化も検
出することができる。

なお、上記ラインの長さとその位置、上記エリアの大
きさとその位置は一定でもよく、また物標の動きや大き
さおよび自船の動きに応じて変化させてもよい。また、
ラインやエリアの数は複数でもよく、ラインは直線でも
曲線でもよい。またエリアは扇型、円形、正方形あるい
は長方形など種々の形状を採ることができる。さらに、
所要時間は現在からの時間で設定してもよく、ライン間
やエリア間の所要時間として設定しても良い。

（２）静止物標の場合物標がブイなどの静止物標の場合には、エリアを地図
上あるいは物標の現在位置を中心に設定し、そのエリア
外に物標が移動した時に乗り移りが発生したものとみな
す。

以下に述べるこの発明の実施例では、上記（１）−
（Ｃ）の検出方法、すなわち移動物標を物標からの距離
と方位で設定することによって乗り移りを検知するもの
とする。また、捕捉方法は手動とする。（自動捕捉につ
いては後述する。）具体的な設定方法は第３図に示すとおりである。エリ
アは扇型で、時間は現在位置からの所要時間を用い、扇
型の方位は、その時の物標の進路を用い、扇型の大きさ
はその時の物標の速度に比例させる。このとき、所要時
間をＴ（分）、扇型の方位幅をΔθ（度）に設定する。
この時の物標の速度をＶ（マイル／分）とすると、Ｒ＋ΔR/2＝Ｖ・Ｔ ΔＲ＝α・Ｖ・Ｔ＋Rmin ここでαとRminは定数である。

なお、ΔθをＶの関数としてもよい。

このように、Ｔ分前のエリア位置と現在位置を常に比
較し、そのエリア内に現在位置が存在しないとき乗り移
り警報を出力するとともに、乗り移り物標はキャラクタ
およびグラフィック表示する。

装置全体のブロック図を第１図に示す。

先ず、キーボードの操作により設定された縮尺、ベク
トル長（ベクトル長に対応する時間）、画面中心の緯度
・経度を示す値と、トラックボールの操作により設定さ
れたトラックボールマーク位置（画面上の位置で単位は
ドットである。但しキャラクタ表示のためには、その位
置は緯度・経度に、また制御部５へ送給されるときに
は、その位置は自船からの相対位置（方位角と距離）と
して自船航跡処理部１で変換される。）、自船情報ｉ
（自船情報ｉには位置、船速、針路があり、位置はロラ
ン、デッカ、GPSなどの航法装置より送給され、船速は
電磁ログ、ドップラーログなどの船速測定装置より送給
され、さらに針路はジャイロコンパス、磁気コンパスな
どの船首方位角測定装置より送給される。）がそれぞれ
自船航跡処理部１へ送給される。

自船航跡処理部１は上記の各情報と予め内部メモリに
記憶しておいた海岸線情報に基づいて次の内容をグラフ
ィックおよびキャラクタ表示するための情報に変換して
航跡処理部２へ送給する。

縮尺、ベクトル長、自船位置のキャラクタ表示、縮尺と画面中心の値より作成された緯度線と経度線の
グラフィックおよびキャラクタ表示、縮尺、画面中心の値および海岸線情報より作成された
海岸線のグラフィック表示、縮尺、画面中心の値および自船情報ii（自船航跡処理
部１の内部メモリに自船位置を記憶して得られる自船航
跡と上記自船情報ｉを含むもの。）より作成された自船
のマーク、ベクトルおよび航跡のグラフィック表示、縮尺、画面中心およびトラックボールマーク位置より
作成されたトラックボールマーク（＋）位置のグラフィ
ックおよびキャラクタ表示、また、自船航跡処理部１は制御部５へ縮尺、ベクトル
長、画面中心の値、自船情報ｉを常時または一定時間毎
に送給する。さらに自船航跡処理部１は制御部５を通し
て目標追尾部８と他船航跡処理部９へ後述する手動捕捉
のためにトラックボールマーク位置、識別符号、符号設
定信号を、また乗り移り検知のためのキーで設定された
α,Rmin,T,Δθをそれぞれ送給する。

航跡処理部２はカラーのCRT画面情報を記憶しておく
リフレッシュメモリを有し、自船航跡処理部１からの情
報を予め定められた色、マークでカラー表示器４のCRT
に対応したカラーのCRT画面情報に変換してリフレッシ
ュメモリに書き込むとともに、上記信号発生器11からの
同期信号により上記リフレッシュメモリから信号を読み
出して、ビデオ信号を混合器３へ送給する。また、同期
信号発生器11は表示部10とカラー表示器４へも同期信号
を送給する。

混合器３は複数のビデオ信号を合成するもので、航跡
処理部２からの自船の情報および海図情報などのビデオ
信号と表示部10からの後述するレーダ映像および他船の
情報などのビデオ信号を合成してカラー表示器４へ送給
する。

カラー表示器４はラスタースキャン方式の表示器で、
混合器３からのビデオ信号を受信し、CRTに海図情報、
自船および他船のグラフィック・キャラクタ表示および
レーダー映像を表示するものである。

以上が自船を主体にした表示方法を述べたものである
が、次にレーダー映像の表示方法を述べる。

レーダから送給されたレーダエコー、船首マーカ、レ
ーダアンテナの指向角度、送信トリガ、の各信号は全て
レーダインターフェイス６で受信される。

レーダインターフェイス６は、エコーに対して干渉除
去、外面反射抑制および雨雪反射抑制などの前処理をし
た後、これらを予め定められた周期（周期は縮尺に連動
せず一定）で量子化して内部のバッファメモリに１スイ
ープ分蓄積する。また、この前処理したレーダエコーを
適当なタイミングで読み出して、レーダ映像処理部７お
よび目標追尾部８に送給する。また、同図にレーダアン
テナの船首に対する指向角も例えばディジタル値に変換
し、レーダ映像処理部７および目標追尾部８に送給す
る。

レーダのエコーから対照物例えば他船の位置を算出す
る場合、原理上通常は自船からの距離およびレーダアン
テナの船首に対する指向角の極座標系で表示するもので
あるが、本装置はラスタースキャン方式の表示器４にノ
ースアップで表示するのであるから、北を基準とする直
交座標系に変換する必要がある。また、通常レーダ映像
を表示する場合は、単純に船首方向または真北方向を画
面上部にとり、自船位置（レーダ映像の中心）を表示画
面の中心に設定して極座標系を直交座標系に変換するだ
けで良いが、本装置では、自船航跡処理部１で作成した
海図上に重畳して表示する必要があるので、この海図に
則した画面位置に補正する必要がある。すなわち、海図
がメルカトール図法で描かれている場合は、自船の位置
を示す緯度，経度に応じて緯度線方向と経度線方向の長
さを補正する必要があり、このため、上述の補正が制御
部５、レーダ映像処理部７で行われる。すなわち、制御
部５では自船航跡処理部１からの自船の位置を常時、ま
たは一定時間毎に受信しているので、これを基に、現在
の自船位置における補正値として緯度線方向と経度線方
向の長さの比および生成した海図の縮尺値でのCRT表示
画面の中心点とレーダ映像の中心点（自船位置と同じ）
との偏差である緯度線方向の偏差および経度線方向の偏
差の双方（センターオフセット量）を算出し、レーダ映
像処理部の７へ送給する。

レーダ映像処理部７には、制御部５からの自船船首方
位角およびレーダインターフェイス６から送給された、
レーダアンテナの船首に対する指向角よりレーダアンテ
ナの方位角（北を基準とする角度）を求め、これを縮尺
値を考慮して極座標系から直交座標系に変換し、さらに
制御部５からのセンターオフセット量と緯度線・経度線
方向の長さの比による緯度線・経度線方向の補正を行
い、表示部10のリフレッシュメモリの書込アドレスを算
出する。また、レーダ映像処理部７は、レーダインター
フェイス６より送給されたレーダエコーをその強度に応
じた１色の濃淡（または数種の色別でも良い）でCRT画
面情報に変換し、このCRT画面情報と上述の書込アドレ
ス情報を表示部10へ送給して、表示部10のリフレッシュ
メモリに書き込む。

次に他船の航跡表示の方法について述べる。

上述のレーダ映像を表示するのと同様に、他船の航跡
を表示するための準備が制御部５で行われる。すなわ
ち、制御部５は自船航跡処理部１からの自船船首方位角
を目標追尾部８に送給し、また他船航跡処理部９に対し
て、自船航跡処理部１で生成された海図上に他船航跡マ
ークおよびベクトル表示をするためのパラメータとして
自船情報ｉおよびベクトル長を送給する。

目標追尾部８は、上述のレーダインターフェイス６か
らの前処理済のレーダエコー情報を複数スイープ分、内
部のバッファメモリに記憶し、適当なタイミングでこの
バッファメモリからレーダエコーを読み出し、雑音など
のエコーを除去する。そして、抽出したレーダエコーの
位置を、自船からの距離と方位角として他のメモリに記
憶する。但し、雑音などのエコーが除去された後の全て
のエコーを抽出するのではなく、監視員が指定したもの
のみである。

上記監視員による指定は次のようにして行われる。先
ず監視員が監視したい他船の識別符号をキー入力し、次
にトラックボールを操作して画面上でその船のレーダエ
コー上にトラックボールマークを重ね、符号入力キーを
押す。このことにより符号設定信号が自船航跡処理部１
および制御部５を通って目標追尾部８へ送給される。目
標追尾部８はこの符号設定信号が入力されると、トラッ
クボールマークの相対位置を基に、トラックボールマー
ク近辺のレーダエコーを抽出する。このとき、その他船
の識別符号も記憶する。

上記レーダエコーの抽出はレーダインターフェイス６
からの送給タイミングに一致して繰り返すことにより１
スキャン分のエコーに対する情報を得る。さらにこの処
理を複数スキャン分行い、各スキャン毎にメモリ内に記
憶している過去のスキャンにおける自船位置との相対位
置を示すエコーの位置と現在のスキャンにおけるエコー
の相対位置とを各エコー毎に比較することにより他船の
位置（相対位置）を抽出し、個々の他船の相対速度およ
び相対針路を算出する。算出した相対速度と相対針路か
ら将来の個々の他船の相対位置を推定し、その近辺のレ
ーダエコーをサンプルして、より正確な位置を抽出して
再び相対速度と相対針路を算出する。以後、この処理を
繰り返して個々の他船の位置を追尾する。さらに、目標
追尾部８は、上述の処理により追尾中の個々の他船の相
対位置情報の個々の識別符号を付加して各スキャン毎、
また一定スキャン毎に他船航跡処理部９に送給する。

他船航跡処理部９は、目標追尾部８からの各他船の相
対位置、相対速度、相対針路、識別符号および制御部５
からの自船情報ｉ、縮尺値、ベクトル長およびΔθ,T,R
min,αを基に個々の他船の緯度、経度、絶対速度、絶対
針路およびベクトルを算出し、各他船毎に分類できる形
式で内部のメモリに順次記憶する。さらにこの他船の情
報を自船航跡処理部１で作成された海図上に個々の他船
情報としてグラフィックおよびキャラクタ表示するため
予め定められた色、マークなどでカラー表示器４のCRT
に対応したカラーのCRT画面情報に変換して表示部10に
送給する。

また、他船航跡処理部９は、上述に示す通り個々の他
船の現在および過去の位置を認識しているので、Ｔ分前
のエリアと現在位置とを比較してＴ分前のエリア内に現
在位置が存在するか否かを判定する。連続して数スキャ
ン存在しないときには、乗り移りが発生したものと判断
し、ランプの点滅およびブザー音などで警報を発すると
ともに、乗り移り物標表示欄にその物標名を表示しその
物標の航跡の色を橙色から黄色に変化させる。

表示部10は、レーダー映像処理部７からのレーダ映像
のCRT画面情報および他船航跡処理部９からの他船情報
のCRT画面情報を各々のリフレッシュメモリの対応する
アドレスに記憶し、これらの記憶内容を同期信号発生器
11からの同期信号に同期して読み出し、レーダ映像およ
び他船情報のビデオ信号として混合器３に送給する。

混合器３は、上述の通り自船の情報および海図情報な
どのビデオ信号とレーダ映像および他船の情報などのビ
デオ信号を合成する。これによりカラー表示器４のCRT
に海図情報、自船・他船に関する情報およびレーダ映像
が表示される。

カラー表示器４の表示例を第２図に示す。同図は海図
情報、自船および他船の情報、乗り移り物標およびレー
ダ映像の全てをノースアップトルーモーション表示した
例である。図に示すように、自船情報のグラフィック表
示として自船航跡、自船マークおよび自船ベクトルがそ
れぞれ白色で表示される。自船ベクトルは自船の針路と
船速を示し、そのベクトル頂点は例えばベクトル長が３
分のとき、現在の船速と針路を維持したときの３分後の
位置を示す。自船情報のキャラクタ表示としては自船位
置の緯度，経度が画面上に表示される。また、同図に示
すように他船情報のグラフィック表示として他船航跡、
他船マークおよび他船ベクトルがそれぞれ橙色で表示さ
れ、他船情報のキャラクタ表示として他船マークの近傍
に識別符号（A1,S6）が表示される。また、乗り移り物
標として検知された他船の航跡が黄色で表示（実線が乗
り移り前で橙色、破線が乗り移りで黄色）され、その船
のマーク、ベクトルおよび識別符号（B6）がそれぞれ橙
色で表示される。また、乗り移り物標表示欄は乗り移り
物標として検知された物標の識別符号（B6）が表示され
る。また海図情報が水色でグラフィックされ、緯度線お
よび経度線がそれぞれ青色でグラフィック表示され、各
線の値が画面周辺部にキャラクタ表示される。また、ト
ラックボールマークが黄色でグラフィック表示され、そ
の値が画面右下にキャラクタ表示される。その他のキャ
ラクタ表示としてベクトル長および縮尺が表示される。
これらの情報表示に対し、さらに海岸線や船舶のレーダ
映像が緑色で重畳表示される。

以上に示した例は、追尾すべき物標の抽出を手動で行
う手動捕捉を例としたが、これを自動捕捉しても良い。
手動捕捉を行う場合と自動捕捉を行う場合とで第１図に
示した各部の処理内容は次のように異なる。

目標追尾部８＜手動捕捉時＞監視員により指定された他船レーダエコーのみ追尾す
る。その際、監視員が各追尾物標に識別符号を付ける。
したがって制御部５からのトラックボール位置、識別符
号および符号設定信号を必要とする。

＜自動捕捉時＞全ての点あるいは定められた範囲内（例えば自船から
押50マイル以内）の他船レーダエコーを追尾する。その
際、例えば抽出したエコー上に一連の番号で分類可能な
情報（識別符号とは無関係）を自動的に付ける。自動捕
捉時には識別符号は付けない（他線航跡処理部９で付け
る。）したがって、制御部５からのトラックボール位
置、識別符号および符号設定信号は不要である。

他船航跡処理部９＜手動捕捉時＞追尾中の全ての他船を航跡、マーク、ベクトル、識別
符号付で表示器４上に表示させる。識別符号はすでに付
いているため、制御部５からのトラックボール位置、識
別符号および符号設定信号は不要である。

＜自動捕捉時＞追尾中の全ての他船を航跡、マーク、ベクトル付で表
示する。監視員によるトラックボールマークで指定され
た他船には識別符号を表示させる。このときその他船の
「分類可能な情報」は監視員が静定した識別符号に置き
換えられ、識別符号に置き換えられた他船が引き継がれ
る。通常、「分類可能な情報」は表示されない。また、
監視員が識別符号をつけるために制御部５からのトラッ
クボール位置、識別符号および符号設定信号が必要とな
る。

（ｇ）発明の効果この発明によれば、監視員が設定した条件に基づいて
乗り移りが自動的に検知され、乗り移りがあったときこ
れが通報されるため、乗り写りの発生およびその状況を
確実に把握することができ、その後の監視員による手動
操作などにより追尾すべき目標物標の監視を続行するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である自動レーダプロッティ
ング装置のブロック図、第２図は同装置におけるカラー
表示器の表示例である。第３図は実施例で用いた乗り移
り検知を行うための設定例を示す図、第４図（Ａ）〜
（Ｃ）は乗り移り検知のための主要な設定例を説明する
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーダエコー信号から追尾すべき物標を抽
出する物標抽出手段と、物標の位置を予測するとともに、同一物標を継続的に識
別する物標追尾手段と、追尾物標の航跡を記憶する追尾物標航跡記憶手段と、追尾物標の予測位置を予定時間後または予定時刻ととも
に入力する予測位置入力手段と、予定時間後または予定時刻に予測位置にない物標を乗り
移り物標として検知する乗り移り物標検知手段と、乗り移り物標が検知されたとき、その旨を通報する通報
手段と、を備えてなる自動レーダプロッティング装置。