JP3603206B2 - レーダ装置の表示方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はレーダ装置に関し、特に、船舶等の移動体に搭載されたレーダ装置によって、船首（移動体の進行方向）をレーダ表示画面の上方にしてレーダ映像をレーダ表示画面上に表示する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この技術分野で周知のように、レーダ装置においては、受信ビデオ情報を表示する指示方式として、ＰＰＩ（Ｐｌａｎｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）方式がある。このＰＰＩ方式は、目標と位置関係が直観的に理解しやすいので、船舶において広く使用されている。
【０００３】
ＰＰＩ方式は、レーダ表示画面（ＣＲＴ）の中心点をレーダの設置位置とみなし、中心から放射方向（半径方向）に距離、円周方向に方位をとり、アンテナの正対方位に同期させ、中心線から円周に向けて掃引を行い、受信ビデオをレーダ表示画面に輝点として表示するものである。したがって、ＰＰＩ方式では放射状に出た掃引線上に他船等の物標の存在および反射強度が輝度で表される。このため、反射強度の強い物標ほど明るく輝いて示されることになる。
【０００４】
このようなＰＰＩ方式において、船舶において使用されるレーダ映像の方位指示方式としては、次に述べるような４つの指示方式が知られている（例えば、西谷 芳雄著、「航海計器シリーズ▲３▼電波計器（三訂増補版）」、平成３年３月２８日、成山堂書店発行、頁６５〜頁６８参照）。
【０００５】
（１）真方位指示方式。この方位指示方式は、レーダ表示画面の上方を０°（北）にする方式で、ノースアップ（Ｎｏｒｔｈ−ｕｐ）表示とも呼ばれる。この真方位指示方式では、変針やヨーイング（偏揺れ）の際には船首方位線が回転するだけで、映像は振れ回ることなく、安定している。したがって、この方位指示方式では映像はぼけることがないので、正確に方位測定を行うことができる。またこの方位指示方式は海図と同様に画面の上方が北であるから、海岸線や島を確認しやすく、映像と海図の対比が容易であり、船位の確認に都合がよい。しかしこの方位指示方式では、船首方向が１８０°に近い場合には自船から目視した物標とレーダ映像の左右関係が逆になっているような錯覚を起すおそれがあるので注意を要する。
【０００６】
（２）相対方位指示方式。この方位指示方式は、船首方位をレーダ表示画面の上方にする方式で、ヘッドアップ（Ｈｅａｄｉｎｇ−ｕｐ）表示とも呼ばれる。この相対方位指示方式では、自船から目視した物標とレーダ表示画面上の映像の方位関係（左右関係）が同じになるから、映像と物標の対比が容易であり、直観的な判断をしやすい。したがって、この相対方位指示方式は、左舷、右舷の関係が重要なとき、出入港や船舶の輻輳する海域で直観的なす早い判断が要求される場合に適している。しかしこの方位指示方式は変針やヨーイングの際には、船首方位線は真上方向に静止して動かず、スコープ（レーダ表示画面）上の映像が振れ回るので、レーダ映像がぼけることがあり、方位測定の際の誤差が増える。またこの方位指示方式によって得られる方位は船首からの相対方位であるから、真方位に直すには、その際の船首方位を加減しなくてはならない。従って船位測定には不利な方式である。
【０００７】
（３）方位安定式相対方位指示方式。この方位指示方式は、上述した真方位指示方式と相対方位指示方式の両方式の長所を取り入れて、直観的な判断が可能で、しかも映像がぼけない方法として考えられたもので、コースアップ（Ｃｏｕｒｓｅ−ｕｐ ）表示とも呼ばれる。すなわち、方位安定式相対方位指示方式は、設定針路をレーダ表示画面の上方にする方式で、相対方位指示方式とよく似ているが、映像はジャイロコンパスと連動していて、船がヨーイングや変針をしても、船首方位線が回転するだけで、映像は回転しない。このように、この方位指示方式では、ヨーイングだけの場合は船首方位線が真上を中心に左右に小角度振れるだけであるから、直観的な判断に支障はなく、しかも映像は鮮明に保たれていて、方位測定精度が低下することもない。この方位指示方式では、変針を開始すると船首方位線だけが回転する。変針終了後の適当な時機に針路再設定のスイッチを押す（あるいは、一度ヘッドアップ表示に切り換えてから、再びコースアップ表示に戻す）と、映像が変針した方向と逆方向に回転して、新しい針路がスコープ上の真上に設定し直される。この方位指示方式はヨーイング（あるいは変針）による映像のぼけを抑え、しかも物標と映像の比較照合を容易にしたもので、出入港や船舶の輻輳する海域で、直感的に迅速な操船の場合に適するものである。
【０００８】
（４）真方位測定機構付相対方位指示方式。この方位指示方式は、相対方位目盛とは別に真方位目盛盤を設け、これをジャイロコンパスに連結して、船の旋回に応じて回転するようにした方式である。この方位指示方式は、映像と船首方位線の関係は相対方位指示方式と全く同じであるが、物標の真方位を直ちに読み取ることができる。この方位指示方式は真方位指示方式よりも機構が簡単であるので、小型船用レーダ装置によく用いられてきたが、物標と映像の照合が容易で直観的な判断に適すると共に、物標の真方位を直接読み取ることができるので、船位決定上も有利である。
【０００９】
このようにＰＰＩ方式におけるレーダ映像の方位指示方式には一長一短があるので、実際には、そのときの状況に応じて、上述した方位指示方式を切り換えて使用することが行われている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した方位指示方式のいずれも、そのレーダ表示画面上のレーダ映像は、船首（移動体）の方位が変わった場合、その変わった時点よりも前の方位に関しては、瞬時には、自船（自移動体）に対して正しい方位関係とはならないという欠点がある。以下にその理由について説明する。
【００１１】
船舶等の移動体に搭載されるレーダ装置では、周知のように、アンテナを見晴らしの良い箇所に設置しておき、水平面内でアンテナを所定の回転周期で回転させつつ、アンテナから所定のパルス繰り返し周期をもつ電波（パルス波）の送信を行っている。自船（自移動体）周囲の物標までの距離は、パルス波の送信時刻から物標からの反射波の受信時刻までの経過時間として知ることができ、物標の相対方位は船首（移動体の進行方向）を基準としたアンテナ方位として知ることができる。このようにレーダ装置ではアンテナが回転しているために、アンテナをスキャナと呼ぶことがある。
【００１２】
このようなレーダ装置において、レーダ表示画面上では、アンテナの回転に同期して掃引線の方向が回転している。すなわち、掃引線の回転周期はアンテナの回転周期に等しい。レーダ表示画面上では、このように掃引線の方向がアンテナの回転周期と同期して回転しているので、現時点の掃引線の方向よりも前のレーダ表示画面上のレーダ映像は、すべて残光として表示された過去のものである。したがって、レーダ表示画面上には、常に、最大で掃引線の回転周期（アンテナの回転周期）に等しい過去のレーダ映像が表示されることになる。例えば、アンテナの回転数（回転周期の逆数）が毎分２０回とすると、全画面を形成するのに３秒かかる。このようにレーダ表示画面上には過去のレーダ映像が表示されるとはいうものの、レーダ装置が固定物に搭載されている場合や、船舶等の移動体に搭載されていてもその方向が変化しない場合には、レーダ表示画面上のレーダ映像は自船（自移動体）に対して正しい方位関係となっている。
【００１３】
しかしながら、レーダ装置を搭載した船首（移動体）の方位が変わった場合、レーダ表示画面上には過去のレーダ映像が表示されているので、その変わった時点よりも前の方位に関しては、レーダ表示画面上のレーダ映像は瞬時には、自船（自移動体）に対して正しい方位関係とはならない。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、移動体の方位が変わった場合にも、常に、自移動体に対して正しい方位関係をもつレーダ映像を実時間でレーダ表示画面上に表示することができるレーダ装置の表示方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によるレーダ装置の表示方法は、移動体に搭載されたレーダ装置によって、この移動体の進行方向をレーダ表示画面の上方にしてレーダ映像をレーダ表示画面上に表示する方法であって、移動体の進行方向とは無関係な所定の方向を上方とした基準レーダ映像を基準映像メモリに格納するステップと、変換アドレス発生回路にて所定の方向からの移動体の進行方向の方位差を表す方位差情報を受け、所定の方向から方位差だけ回転した座標を表す書込アドレスを発生するステップと、基準映像メモリから読み出された読出データを、書込アドレスに応答して表示用メモリに書き込むステップと、読出アドレスに応答して表示用メモリから読み出された表示データをレーダ映像としてレーダ表示画面上に表示するステップとを含む。
【００１６】
本発明の第２の態様によるレーダ装置の表示方法は、移動体に搭載されたレーダ装置によって、この移動体の進行方向をレーダ表示画面の上方にしてレーダ映像をレーダ表示画面上に表示する方法であって、移動体の進行方向とは無関係な所定の方向を上方とし、かつ前回のスキャンで得られた１スキャン分の基準レーダ映像を基準映像メモリに格納するステップと、変換アドレス発生回路にて所定の方向からの移動体の進行方向の方位差を表す方位差情報と前回のスキャンの開始時点からの移動体の移動量を表す移動量情報とを受け、所定の方向から方位差だけ回転しかつ前回のスキャンの開始時点から移動量だけシフトした座標を表す書込アドレスを発生するステップと、基準映像メモリから読み出された読出データを、書込アドレスに応答して表示用メモリに書き込むステップと、読出アドレスに応答して表示用メモリから読み出された表示データをレーダ映像としてレーダ表示画面上に表示するステップとを含む。
【００１７】
【作用】
本発明の第１の態様によるレーダ装置の表示方法では、基準レーダ映像を移動体の方位差に応じて回転して表示する。
【００１８】
本発明の第２の態様によるレーダ装置の表示方法では、基準レーダ映像を移動体の方位差および移動量に応じて回転およびシフトして表示する。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の第１の実施例による表示方法を実現するレーダ装置は、船舶等の移動体（図示せず）に搭載され、この移動体の進行方向をレーダ表示画面（図示せず）の上方にしてレーダ映像をレーダ表示画面上に表示可能である。
【００２１】
図示のレーダ装置は、ノースアップモードＰＰＩ映像メモリ１０と、ＰＰＩ映像メモリ書込コントロール回路１１と、回転変換時読出アドレス発生回路１２と、回転変換アドレス発生回路１３と、表示用メモリ１４と、読出／書込アドレス切換器１５と、表示アドレス発生回路１６とを有する。
【００２２】
ノースアップモードＰＰＩ映像メモリ１０は、レーダ表示画面の上方を０°（北）にしたノースアップ表示の基準レーダ映像を、前回のスキャンで得られた１スキャン分格納する基準映像メモリである。ノースアップモードＰＰＩ映像メモリ１０には、ＰＰＩ映像メモリ書込コントロール回路１１から基準レーダ映像を表すデータと、書込許可信号ＷＥと、書込アドレスとが供給される。ノースアップモードＰＰＩ映像メモリ１０は、書込許可信号ＷＥが許可を示しているとき、基準レーダ映像を表すデータを書込アドレスに書込む。クロックに同期して回転変換時読出アドレス発生回路１２は読出アドレスを発生する。ノースアップモードＰＰＩ映像メモリ１０からは、読出アドレスから、格納された基準レーダ映像が読出データとして読み出される。
【００２３】
回転変換アドレス発生回路１３は、北方向を基準にした移動体の方位差θを表す方位差情報を受け、クロックに同期して、北方向から方位差θだけ回転した座標を表す書込アドレスを発生する。本実施例において、方位差は北方向を基準として時計回りを正として計測した、北方向と移動体の進行方向との夾角を示す。この書込アドレスは読出／書込アドレス切換器１５に供給される。読出／書込アドレス切換器１５には表示アドレス発生回路１６から読出アドレスも供給される。表示アドレス発生回路１６が発生する読出アドレスは画面走査方向に沿ったアドレスである。読出／書込アドレス切換器１５は、書込／読出コントロール信号に応答して、書込アドレスと読出アドレスとを交互に選択して、選択したアドレスを表示用メモリ１４に供給する。
【００２４】
表示用メモリ１４にはノースアップモードＰＰＩ映像メモリ１０から読み出された読出データも供給される。選択したアドレスが書込アドレスの場合、すなわち、書込／読出コントロール信号が書込を示している場合、表示用メモリ１４は読出データを書込アドレス（選択したアドレス）に書き込む。一方、選択したアドレスが読出アドレスの場合、すなわち、書込／読出コントロール信号が読出を示している場合、表示用メモリ１４は読出アドレス（選択したアドレス）から表示データを読み出す。この読み出された表示データはレーダ表示器（図示せず）に供給される。すなわち、表示データはレーダ映像としてレーダ表示器のレーダ表示画面上に表示される。この表示されたレーダ映像は、移動体の進行方向（船首方位）をレーダ表示画面の上方にしたものであり、この意味において、前述した従来の相対方位指示方式と同じである。
【００２５】
しかしながら、従来の相対方位指示方式では、移動体の方位が変化するとレーダ映像がぼけ、自移動体に対して正しい方位関係となっていない。これに対して、第１の実施例で得られるレーダ映像は、移動体の方位が変わっても、ぼけることなく、かつ常に自移動体に対して正しい方位関係となっており、実時間でレーダ表示器のレーダ表示画面上に表示される。
【００２６】
図２を参照すると、本発明の第２の実施例による表示方法を実現するレーダ装置は、回転変換アドレス発生回路１３の代わりに、移動回転変換アドレス発生回路１３ａを使用している点を除いて、図１に示したものと同様の構成を有する。したがって、図１に示したものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付して、それらの説明を省略する。
【００２７】
移動回転変換アドレス発生回路１３ａには、方位差情報とクロックの他に、さらに前回のスキャンの開始時点からの移動体の移動量ｓを表す移動量情報が供給される。移動回転変換アドレス発生回路１３ａは、クロックに同期して、北方向から方位差θだけ回転しかつ前回のスキャンの開始時点から移動量ｓだけシフトした座標を表す書込アドレスを発生する。
【００２８】
このような構成の第２の実施例のレーダ装置で得られるレーダ映像は、上述した第１の実施例のものと同様に、移動体の方位が変わっても、ぼけることなく、かつ常に自移動体に対して正しい方位関係となっており、実時間でレーダ表示器のレーダ表示画面上に表示される。さらに、第２の実施例では、方位差θだけでなく移動量ｓをも考慮に入れているので、第１の実施例のものよりも、より正確なレーダ映像を得ることができる。
【００２９】
図３を参照して、図１に示された回転変換アドレス発生回路１３および図２に示された移動回転変換アドレス発生回路１３ａの動作について説明する。
【００３０】
先ず、回転変換アドレス発生回路１３の動作について説明する。回転変換とは、図３のａで示す画面を方位差θだけ回転したａ´で示す画面に変換することである。画面ａの内容はノースアップモードＰＰＩ映像メモリ１０に格納されている。画面ａ´の内容は後述するように表示用メモリ１４に格納される。ノースアップモードＰＰＩ映像メモリ１０には、固定物標が同じ位置に書込（ＴＭ書込）まれ、エンドレスのアドレスで構成されている。ノースアップモードＰＰＩ映像メモリ１０をＸＹ読出し（メモリ１０上では１行毎）し、表示用メモリ１４への読出データとし、一方、回転変換アドレス発生回路１３により回転座標を発生し、表示用メモリ１４への書込アドレスとする。例えば、図３において、ｌをｌ´に変換する。ここで、移動体位置を（Ｘｃ ，Ｙｃ ）とし、変換前の画面ａの原点を（０，０）とし、移動体位置（Ｘｃ ，Ｙｃ ）と原点（０，０）との距離をｄで表すと、回転変換後の画面ａ´の原点は、下記の数式１で表される。
【００３１】
【数１】

【００３２】
ｌからｌ´への座標変換において、スタートアドレスがｌがＸ方向にインクリメントされる毎に変化する。このスタートアドレスの算出には、周知のレートマルチを使った回路を使用する。この回路を使用する代わりに、ソフト的に処理しても良い。具体例をあげて説明する。方位が２７０°＋θのとき、スタートアドレスは上記数式１で表したアドレス、すなわち、（Ｘｃ −ｄｓｉｎ（θ＋４５°），Ｙｃ −ｄｃｏｓ（θ＋４５°））であり、クロックとしてｌのインクリメントクロックを使用する。このようにして、表示用メモリ１４には回転変換後の画面ａ´の内容が格納される。
【００３３】
次に、移動回転変換アドレス発生回路１３ａの動作について説明する。移動回転変換とは、図３のａで示す画面を方位差θだけ回転したａ´で示す画面をさらに移動量ｓだけ移動した画面に変換することである。移動回転変換後の画面の原点は、下記の数式２で表される。
【００３４】
【数２】

【００３５】
各ラインｌの変換の方向は１回の回転変換終了まで同じである。方位が１８０°＋θのとき、スタートアドレスはスタートアドレス算出回路（図示せず）で求められた値、クロックとしては表示用メモリ１４の出来るだけ早いライトサイクルクロックを使用する。このようにして、表示用メモリ１４には移動回転変換後の画面の内容が格納される。
【００３６】
以上本発明を実施例によって説明したが、本発明は上述した実施例に限定せず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更／変形が可能であるのは勿論である。たとえば、基準レーダ映像として北方向以外の所定の方向を上方としたものを使用しても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のレーダ装置の表示方法は、基準レーダ映像を移動体の方位差／移動量に応じて回転／シフトして表示しているので、移動体の方位が変わった場合にも、常に、自移動体に対して正しい方位関係をもつレーダ映像を実時間でレーダ表示画面上に表示することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による表示方法を実現するレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例による表示方法を実現するレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１および図２に示したレーダ装置における回転変換アドレス発生回路および移動回転変換アドレス発生回路の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ ノースアップモードＰＰＩ映像メモリ
１１ ＰＰＩ映像メモリ書込コントロール回路
１２ 回転変換時読出アドレス発生回路
１３ 回転変換アドレス発生回路
１３ａ 移動回転変換アドレス発生回路
１４ 表示用メモリ
１５ 読出／書込アドレス切換器
１６ 表示アドレス発生回路

Claims (2)

1. 移動体に搭載されたレーダ装置によって、該移動体の進行方向をレーダ表示画面の上方にしてレーダ映像を前記レーダ表示画面上に表示する方法であって、
   前記移動体の進行方向とは無関係な所定の方向を上方とした基準レーダ映像を基準映像メモリに格納するステップと、
   変換アドレス発生回路にて前記所定の方向からの前記移動体の進行方向の方位差を表す方位差情報を受け、前記所定の方向から前記方位差だけ回転した座標を表す書込アドレスを発生するステップと、
   前記基準映像メモリから読み出された読出データを、前記書込アドレスに応答して表示用メモリに書き込むステップと、
   読出アドレスに応答して前記表示用メモリから読み出された表示データを前記レーダ映像として前記レーダ表示画面上に表示するステップと
   を含むレーダ装置の表示方法。
2. 移動体に搭載されたレーダ装置によって、該移動体の進行方向をレーダ表示画面の上方にしてレーダ映像を前記レーダ表示画面上に表示する方法であって、
   前記移動体の進行方向とは無関係な所定の方向を上方とし、かつ前回のスキャンで得られた１スキャン分の基準レーダ映像を基準映像メモリに格納するステップと、
   変換アドレス発生回路にて前記所定の方向からの前記移動体の進行方向の方位差を表す方位差情報と前記前回のスキャンの開始時点からの前記移動体の移動量を表す移動量情報とを受け、前記所定の方向から前記方位差だけ回転しかつ前記前回のスキャンの開始時点から前記移動量だけシフトした座標を表す書込アドレスを発生するステップと、
   前記基準映像メモリから読み出された読出データを、前記書込アドレスに応答して表示用メモリに書き込むステップと、
   読出アドレスに応答して前記表示用メモリから読み出された表示データを前記レーダ映像として前記レーダ表示画面上に表示するステップと
   を含むレーダ装置の表示方法。

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