JP3305457B2 - 船舶用レーダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転するアンテナが取
得したレーダ映像信号を直交座標形式でフレームメモリ
に格納しラスタスキャン方式で表示する船舶用レーダ装
置に係り、特に表示するレーダ映像のＳ／Ｎの向上に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の船舶用レーダ装置の構成
例を示す。図３において、ＣＰＵ回路１１は各部を制御
し当該レーダ装置の諸機能を実現するが、基本的な送受
信と表示の動作は次のようにして行われる。

【０００３】アンテナ１は水平面内で回転駆動される。
送受信機制御回路１０は、ＣＰＵ回路１１から送信指令
を受けてアンテナ１からパルス状電波の送信を行わせ
る。当該レーダ装置を搭載する船舶の周囲（レーダレン
ジ内）に存在する他の船舶等の物標での反射波がアンテ
ナ１に受信される。

【０００４】アンテナ１がある方位角で送信しレーダレ
ンジの端での反射波を受信するまでの１回の送受信動作
を１スイープと称するが、アンテナ１が取得した受信信
号（レーダ映像信号）は、受信の順序に従って順にＡ／
Ｄ変換回路２にてティジタル化されてレーダ映像データ
となり、１スイープの期間を区分する書込みクロック
（図示省略）によりスイープ毎に順にスイープメモリ３
に格納される。

【０００５】そして、スイープメモリ３に格納されたレ
ーダ映像データは、書込みクロックとは非同期の読出し
クロック（図示省略）でスイープ毎に順に読み出され、
レーダ映像フレームメモリ５に書込みデータとして与え
られる。このレーダ映像フレームメモリ５の書込みアド
レスは座標変換回路４が次のようにして生成する。

【０００６】即ちスイープメモリ３に格納されたレーダ
映像データのビット位置は、自船位置から物標までの距
離情報Ｒ及び相対方位の角度情報θで規定される（Ｒ、
θ）の極座標形式で表現されるので、ＣＲＴ表示器９に
ラスタスキャン方式で表示できるようにするには、レー
ダ映像データのビット位置を（Ｘ、Ｙ）の直交座標形式
で表現する必要がある。座標変換回路４は、レーダ映像
フレームメモリ５への書込みアドレスを（Ｘ、Ｙ）とす
ることにより、（Ｒ、θ）→（Ｘ、Ｙ）の座標変換を実
現している。

【０００７】具体的には、スイープメモリ３からの読出
しはスイープの原点位置（自船位置）から順にレーダレ
ンジの端に向かって行われる。従って、読出しクロック
の個数はスイープメモリ３上のデータのビット位置に対
応し物標の自船位置からの距離情報Ｒを示す。

【０００８】また、角度信号制御回路７は、ＣＰＵ回路
１１から初期値設定等の制御を受けるが、アンテナ１の
回転に応じてアンテナ回転信号発生回路６から入力する
パルス状アンテナ回転信号からアンテナ１の方位を示す
角度信号を形成する。この角度信号は物標の相対方位角
θを示す。

【０００９】そこで、座標変換回路４は、スイープメモ
リ３からデータビットが読み出される度に、その読出し
クロックから距離情報Ｒを角度信号制御回路７から角度
情報θをそれぞれ取得して式１の演算を実行し、（Ｒ、
θ）の極座標で規定されるデータビットの位置を自船位
置（Ｘ_S 、Ｙ_S ）を基準とした（Ｘ、Ｙ）の直交座標で
規定される位置に変換し、その位置（Ｘ、Ｙ）を書込み
アドレスとしてレーダ映像フレームメモリ５に与え、ス
イープメモリ３から読出されたデータビットを書込むの
である。

【００１０】

【数１】Ｘ＝Ｘ_S ＋Ｒ・sin θ Ｙ＝Ｙ_S ＋Ｒ・cos θ

【００１１】このように座標変換が実行され、レーダ映
像フレームメモリ５にレーダ映像データが格納される
が、例えば各レーダスキャン毎のレーダ映像データを順
々にレーダ映像フレームメモリ５に格納しつつ順々にラ
スタスキャンの走査の順序に従って取り出し、Ｄ／Ａ変
換回路８にてアナログ化し、ＣＲＴ表示器９にレーダ映
像をラスタスキャン方式で表示する。

【００１２】なお、ＣＰＵ回路１１は、各部を制御し当
該船舶用レーダ装置の諸機能を実現する一環としてグラ
フィック制御回路１２に対し表示するカーソル等の指示
を与える制御をしているが、これによりグラフィック制
御回路１２はグラフィックデータを生成する。このグラ
フィックデータは、一旦グラフィックフレームメモリ１
３に格納され、そこから読出されてＤ／Ａ変換回路８に
てアナログ化され、ＣＲＴ表示器９にレーダ映像と重畳
表示され、観測者の利便に供される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、座標変換動
作は、以上説明したようにスイープ単位に行われるが、
スイープデータの１データビットを単にレーダ映像フレ
ームメモリの１メモリセルに格納する図３に示す構成で
は、例えば図４に示すように、原理的にレーダ映像フレ
ームメモリの１メモリセルを複数のスイープに係るデー
タがアクセスする場合が生ずる。この多重アクセスの発
生頻度は、レーダ映像の中心点近傍、即ち自船位置近傍
に近づく程に高くなるが、かかる多重アクセスが生じた
所の映像は本来のものと異なり不自然な映像になる。

【００１４】即ち、図４において、θ１、θ２、θ３が
示す直線は、それぞれ隣接したスイープを示すが、これ
らはレーダ映像フレームメモリ上の斜線で示す同一メモ
リセルをアクセスしている。スイープの順序がθ１、θ
２、θ３の順序であれば、最後にアクセスしたスイープ
θ３のデータが該当メモリセルに書込まれるので、例え
θ１とθ２のスイープのデータが共に“１”であって
も、スイープθ３のデータが“０”であれば、該当メモ
リセルには“０”が書込まれる。この場合、該当メモリ
セルには“１”が書込まれるのが本来であるが、上述し
た構成ではかかる不具合を生じる。

【００１５】そこで、従来からこのような問題を解決す
る方策が種々検討され、その１つとして、同一メモリセ
ルをアクセスする複数のスイープに係るデータのうち最
も大きい階調値（レベル）を有するものを当該メモリセ
ルに書込む方式が開発され実用に供されている。

【００１６】この方式によれば、図４の例において３回
のアクセスのうち２回が“１”、１回が“０”である場
合は、“１”が書込まれることとなり、より自然なレー
ダ映像に近づけることができる。

【００１７】しかし、上述した改良方式では、Ｓ／Ｎの
低下を生じる可能性があるという問題がある。即ち、同
一メモリセルをアクセスする複数のスイープのうち、１
スイープでも階調値の大きいノイズを含むものである場
合は、このノイズが該当メモリセルに書込まれることと
なり、Ｓ／Ｎの低下を生じるのである。

【００１８】本発明は、かかる問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、より自然で実際に近く、かつ、Ｓ／Ｎ
の良好なレーダ映像を表示できる船舶用レーダ装置を提
供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の船舶用レーダ装置は次の如き構成を有す
る。即ち、本発明の船舶用レーダ装置は、直交座標形式
でレーダ映像データを記憶する複数のレーダ映像フレー
ムメモリと； 前記レーダ映像フレームメモリの書込み
アドレスを各スイープ毎に取得されるレーダ映像データ
に係る距離情報及び角度情報により生成する座標変換回
路と； 前記座標変換回路と同一の距離情報及び角度情
報を用いて前記レーダ映像フレームメモリ上の同一メモ
リセルへのアクセスを許可する所定数のスイープに係る
書込みアドレスを指定するアドレス制御信号を発生する
アドレス制御信号発生回路と； 前記座標変換回路が出
力する書込みアドレスにより各スイープのレーダ映像デ
ータを前記複数のレーダ映像フレームメモリに格納する
に際し、前記アドレス制御信号により指定されたスイー
プに係るレーダ映像データが互いに重複しないで複数の
レーダ映像フレームメモリに格納されるように書込み制
御を行う書込制御回路と； 前記複数のレーダ映像フレ
ームメモリ上の対応するデータを平均化しラスタスキャ
ン方式で表示するレーダ映像を生成する平均化回路と；
を備えることを特徴とするものである。

【００２０】

【作用】次に、前記の如く構成される本発明の船舶用レ
ーダ装置の作用を図１を参照して説明する。図１におい
て、Ａ−１〜Ａ−ｎのｎ個のレーダ映像フレームメモリ
には、各スイープ毎のレーダ映像データが書込みデータ
として並列的に与えられる。座標変換回路Ｂは、従来と
同様にレーダ映像フレームメモリの書込みアドレスを各
スイープ毎に取得されるレーダ映像データに係る距離情
報及び角度情報により生成する。ここで生成される書込
みアドレスは、ｎ個のレーダ映像フレームメモリについ
て同一のものであるが、ｎ個のレーダ映像フレームメモ
リに直接適用されるのではなく、書込制御回路Ｄの制御
下に後述のようにして適用される。

【００２１】アドレス制御信号発生回路Ｃは、座標変換
回路Ｂと同一の距離情報及び角度情報を用いてレーダ映
像フレームメモリ上の同一メモリセルへのアクセスを許
可する所定数のスイープに係る書込みアドレスを指定す
るアドレス制御信号を発生する。要するに、同一メモリ
セルをアクセスすることになるスイープ数は図４に示す
ように相当に多いがそれを間引いて所定数のスイープと
するのである。

【００２２】書込制御回路Ｄは、座標変換回路Ｂが出力
する書込みアドレスにより各スイープのレーダ映像デー
タを前記ｎ個のレーダ映像フレームメモリに格納するに
際し、前記アドレス制御信号により指定されたスイープ
に係るレーダ映像データが互いに重複しないでｎ個のレ
ーダ映像フレームメモリに格納されるように書込み制御
を行う。

【００２３】例えば、指定されたスイープのうち、第１
番目はＡ−１のレーダ映像フレームメモリに格納し、第
２番目はＡ−２のレーダ映像フレームメモリに格納し、
……、第ｎ番目はＡ−ｎのレーダ映像フレームメモリに
格納するような書込み制御を行う。従って、指定するス
イープ数は、レーダ映像フレームメモリの個数を最大値
とした所定数であり、基本的には経験により定めるが、
その他装置の性能など種々の要因で定まる適宜な数であ
る。

【００２４】平均化回路Ｅは、前記ｎ個のレーダ映像フ
レームメモリ上の対応するデータを平均化しラスタスキ
ャン方式で表示するレーダ映像を生成する。

【００２５】斯くして、本発明によれば、同一メモリセ
ルをアクセスする所定数のスイープに係るレーダ映像デ
ータを代表値として格納し、それらの平均を取るように
したので、階調値の高いノイズのレーダ映像に与える寄
与を１／ｎに低減でき、より自然で実際に近く、かつ、
Ｓ／Ｎの良好なレーダ映像を表示できる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図２は、本発明の一実施例に係る船舶用レーダ装
置を示す。本発明では、図３に示した従来の船舶用レー
ダ装置において、１個のレーダ映像フレームメモリ５に
代えて５−１〜５−ｎのｎ個のレーダ映像フレームメモ
リを設けると共に、これらを制御するアドレス制御信号
発生回路２１と書込制御回路２２を設け、またｎ個のレ
ーダ映像フレームメモリ（５−１〜５−ｎ）とＤ／Ａ変
換回路８との間に平均化回路２３を設けてある。以下、
本発明に係る部分を中心に説明する。

【００２７】ｎ個のレーダ映像フレームメモリ（５−１
〜５−ｎ）には、スイープメモリ３から図示しない読出
しクロックにより読出されるレーダ映像データが並列的
に書込みデータとして与えられる。

【００２８】座標変換回路４は、図３における場合と同
様にスイープメモリ３の読出しクロックにより距離情報
を得（図示省略）、角度信号制御回路７の出力角度信号
により相対方位の角度情報を得て、前記式１により、ス
イープメモリ３から読出されるレーダ映像データの各デ
ータビットに対する書込みアドレスを生成する。

【００２９】ここで生成される書込みアドレスは、ｎ個
のレーダ映像フレームメモリ（５−１〜５−ｎ）につい
て同一のものであるが、ｎ個のレーダ映像フレームメモ
リに直接適用されるのではなく、書込制御回路２２の制
御下に後述のようにして適用される。

【００３０】アドレス制御信号発生回路２１は、座標変
換回路４と同一の距離情報及び角度情報を用いて書込制
御回路２２に与えるアドレス制御信号を発生する。

【００３１】即ち、図４に示したように同一メモリセル
を複数のスイープに係るレーダ映像データがアクセスす
る多重アクセスは、レーダ映像の中心点（自船位置）に
近い程多く発生し、レーダレンジの端に向かって順に減
少する。

【００３２】そこで、アドレス制御信号発生回路２１
は、座標変換回路４と同様の座標変換を実行して各スイ
ープ毎にデータビットの書込みアドレスを生成し、レー
ダ映像フレームメモリ上の同一メモリセルをアクセスす
る全てのスイープのうちの所定数のスイープに係る書込
みアドレスを指定するアドレス制御信号を発生する。

【００３３】指定するスイープ数は、多重アクセスの発
生頻度に応じたものであるので、自船位置近傍に対応す
るメモリセルでは多く、レーダレンジの端に向かって順
に減少するが、自船位置を中心とした同心円上の各メモ
リセルをアクセスすることになるスイープ数は、適度に
しかも均一に間引かれたものとなる。

【００３４】かかるアドレス制御信号発生回路２１は、
以上の説明から推察できるように、例えば読出し専用メ
モリ（ＲＯＭ）で構成できる。即ち、多重アクセスする
スイープ数はメモリセル毎に既値であるから、距離と角
度からなる読出しアドレスを与え、それに応じたアドレ
ス制御信号を読出すようにするのである。

【００３５】書込制御回路２２は、ＣＰＵ回路１１の制
御下に座標変換回路４が出力する書込みアドレスにより
各スイープのレーダ映像データをｎ個のレーダ映像フレ
ームメモリ（５−１〜５−ｎ）に格納するに際し、前記
アドレス制御信号により指定されたスイープに係るレー
ダ映像データが互いに重複しないでｎ個のレーダ映像フ
レームメモリに格納されるように書込み制御を行う。

【００３６】具体的には、多重アクセスの発生頻度が最
小のレーダレンジの端の方では、スイープ指定は殆どな
されないので、各スイープに係るレーダ映像データを共
通にｎ個のレーダ映像フレームメモリに格納するが、多
重アクセスの発生頻度が最大の自船位置近傍では、数多
くのスイープ指定がなされるので、指定されたスイープ
のうち、第１番目は５−１のレーダ映像フレームメモリ
に格納し、第２番目は５−２のレーダ映像フレームメモ
リに格納し、……、第ｎ番目は５−ｎのレーダ映像フレ
ームメモリに格納し、また多重アクセスの発生頻度が中
程度のレーダレンジ中間付近では、ｎ以下の所定数のス
イープが指定されるので、それらが重複しないようにｎ
個のレーダ映像フレームメモリのうちの所定数に分散格
納し、残余のレーダ映像フレームメモリには指定外の適
宜スイープに係るレーダ映像データを共通に格納するよ
うな書込み制御を行う。

【００３７】従って、アドレス制御信号が指定するスイ
ープ数は、レーダ映像フレームメモリの個数ｎを最大値
とした所定数であり、基本的には経験により定めるが、
その他装置の性能など種々の要因で定まる適宜な数であ
る。

【００３８】平均化回路２３は、ｎ個のレーダ映像フレ
ームメモリ（５−１〜５−ｎ）上の対応するデータを平
均化しラスタスキャン方式で表示するレーダ映像データ
を生成し、Ｄ／Ａ変換回路８に与える。

【００３９】その結果、ｎ個のレーダ映像フレームメモ
リ（５−１〜５−ｎ）の何れかに階長値の高いノイズデ
ータが書込まれていたとしても、レーダ映像に対するこ
のノイズデータの影響は、平均操作により１／ｎに低減
することになるので、Ｓ／Ｎが向上し、従来よりもノイ
ズの低減したレーダ映像がＣＲＴ表示器９に表示され
る。

【００４０】以上のように本発明では、多重アクセスの
問題を解決すべくその多重アクセススイープの全てを独
立に格納するためレーダ映像フレームメモリを複数個設
けるが、アドレス制御信号発生回路２１により適宜数を
間引くようにしてあるので、レーダ映像フレームメモリ
の数量が過大となることはない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の船舶用レ
ーダ装置は、同一メモリセルをアクセスする所定数のス
イープに係るレーダ映像データを代表値として格納し、
それらの平均を取るようにしたので、階調値の高いノイ
ズのレーダ映像に与える寄与を１／ｎに低減でき、より
自然で実際に近く、かつ、Ｓ／Ｎの良好なレーダ映像を
表示できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の船舶用レーダ装置の原理説明図であ
る。

【図２】本発明の一実施例に係る船舶用レーダ装置の構
成ブロック図である。

【図３】従来の船舶用レーダ装置の構成ブロック図であ
る。

【図４】同一メモリセルの多重アクセスの説明図であ
る。

【符号の説明】

１ アンテナ ２ Ａ／Ｄ変換回路 ３ スイープメモリ ４ 座標変換回路 ５−１〜５−ｎ レーダ映像フレームメモリ ６ アンテナ回転信号発生回路 ７ 角度信号制御回路 ８ Ｄ／Ａ変換回路 ９ ＣＲＴ表示器 １０ 送受信機制御回路 １１ ＣＰＵ回路 ２１ アドレス制御信号発生回路 ２２ 書込制御回路 ２３ 平均化回路

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

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交座標形式でレーダ映像データを記憶
   する複数のレーダ映像フレームメモリと； 前記レーダ
   映像フレームメモリの書込みアドレスを各スイープ毎に
   取得されるレーダ映像データに係る距離情報及び角度情
   報により生成する座標変換回路と； 前記座標変換回路
   と同一の距離情報及び角度情報を用いて前記レーダ映像
   フレームメモリ上の同一メモリセルへのアクセスを許可
   する所定数のスイープに係る書込みアドレスを指定する
   アドレス制御信号を発生するアドレス制御信号発生回路
   と； 前記座標変換回路が出力する書込みアドレスによ
   り各スイープのレーダ映像データを前記複数のレーダ映
   像フレームメモリに格納するに際し、前記アドレス制御
   信号により指定されたスイープに係るレーダ映像データ
   が互いに重複しないで複数のレーダ映像フレームメモリ
   に格納されるように書込み制御を行う書込制御回路と；
   前記複数のレーダ映像フレームメモリ上の対応するデ
   ータを平均化しラスタスキャン方式で表示するレーダ映
   像を生成する平均化回路と； を備えることを特徴とす
   る船舶用レーダ装置。