JP3628386B2 - 監視画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はレーダやスキャニングソナー、航跡表示装置などの監視画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばレーダにおいては、監視範囲内の所定の範囲をより詳細に監視するために、監視範囲内の指定箇所を拡大する、所謂ズーム機能を有している。これは、拡大表示させるべき範囲の中心に十字形のカーソルを移動させ、その状態でズーム機能を実行させるキーを操作することによって、そのカーソル位置を中心としてレンジを変えて探知画像を拡大表示させるものである。
【０００３】
また、従来のスキャニングソナーにおいては、自船の周囲へ一定俯角で超音波パルスを送受波し、自船周囲の水中物体を探知し、その全探知範囲を画面に２次元表示するものである。
【０００４】
また、従来の航跡表示装置は、自船の位置を繰り返し測位し、海図とともに自航跡を表示するが、その表示の際、画面の上部を北とするノースアップモード、画面の上部を船首方位とするヘッドアップモード、画面の上部を目的位置の方位とするコースアップモードのいずれかで、海図と自航跡を画面全体に表示するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のレーダにおける監視領域内に存在する物体の画像を拡大表示するズーム機能は、所定範囲を重点的に監視・観察するために有効な機能である。しかし、ズーム機能を実行する前後で画面の表示内容の全体が切り換わって表示がなされるため、全体の監視範囲内における拡大表示された範囲の相対的位置関係が把握しにくいという問題があった。
【０００６】
この問題を解消する方法としては、例えば特開昭６３−２４１４８０号や実開平２−７５５８８号・特開平５−２７３３４８号に示されているように、ひとつの画面内に複数の仮想的な画面を設けて、縮尺率（レンジ）の異なった画像を１つの画面内に表示することが考えられる。しかし、これらの従来技術では、一つの画面内の各区画にそれぞれ表示される画像の基準とする方位は同一であった。そのため、監視領域の画像の基準方位を目的に応じて変えて別々の画面に表示させる、といったことは不可能であった。また、上記従来技術によれば、監視領域内の所定区域を別の画面に拡大表示すれば、その所定区域の物体などを重点的に探知することが可能となるが、例えば自船が移動したり変針すれば、拡大表示されていた物体などの画像が表示範囲から逸脱することになる。
【０００７】
またレーダ以外の従来のスキャニングソナーや航跡表示装置等の監視装置においても、１つの画面内に複数の区画を設けて、ある区画内の画像の一部を他の区画に表示する、といったことはできなかった。
【０００８】
この発明の目的は、監視領域内に存在する物体や監視領域内の所定位置に付したマークなどの画像を画面に表示する際、監視領域全体の画像または該領域の一部の画像をそれぞれ独立に、基準とする方位を画面の所定方向に一致させて、画面内の複数の区画にそれぞれ表示できるようにした監視画像表示装置を提供することにある。
【０００９】
この発明の他の目的は、監視領域に存在する物体を探知し、物体の画像を画面に表示する際、監視領域内の所定区域を設定することにより、監視位置が移動したり監視方位が変化しても、常に前記所定区域の物体画像が表示されるようにした監視画像表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の監視表示装置は、監視領域内に存在する物体や監視領域内の所定位置に付したマークなどの画像を画面に表示する監視画像表示装置において、監視領域全体の画像または該領域の一部の画像をそれぞれ独立に、基準とする方位を画面の所定方向に一致させて、画面内の複数の区画にそれぞれ表示できるようにするため、請求項１、請求項４に記載のとおり、それぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像または該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する複数の画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された各画像を画面内の複数の区画にそれぞれ独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１１】
また、この発明の監視画像表示装置は、監視位置を中心として監視領域に存在する物体を探知し、前記物体の画像を画面に表示する監視画像表示装置において、監視領域に存在する物体を探知し、物体の画像を画面に表示する際、監視領域内の所定区域（探知範囲）を設定することにより、自船などの監視位置が移動したり船首方位などの監視方位が変化しても、常に前記所定区域（探知範囲）の物体画像が表示されるようにするため、請求項２、請求項５、請求項６に記載のとおり、監視領域内の所定区域を設定する手段と、その設定後の監視位置の移動および監視方位の変化に応じて、該監視位置の移動または監視方位の変化に拘らず常に前記所定区域（探知範囲）の物体画像を抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された前記所定区域の画像を画面内の一部に独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１２】
また、この発明の監視画像表示装置は、監視領域に存在する物体を探知して、該物体の画像を画面に表示する監視画像表示装置において、監視領域内の所定区域を設定することによって、所定区域の物体画像を表示させる際、監視領域内の所定区域の範囲を明らかにするため、請求項３に記載のとおり、監視領域内の所定区域を設定する手段と、設定された前記所定区域の物体画像を抽出して前記監視領域の画像とともに１つの画面内にそれぞれ独立に表示する表示制御手段と、前記所定区域を表すマークを前記監視領域の画像内に表示する設定区域表示手段とを設ける。
【００１３】
また、この発明の監視画像表示装置は、自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の複数の区画にそれぞれ独立に表示する際、各区画に設定されるレンジに応じて雨雪反射の成分を適正に除去できるように、請求項７に記載のとおり、各区画ごとにレンジを設定する手段と、設定されたレンジに応じた時定数でレーダエコー信号に対してそれぞれ微分作用を施す複数のＦＴＣ回路と、各ＦＴＣ回路の出力信号を基に前記設定されたレンジに応じて監視領域の画像をそれぞれ独立に抽出または生成する複数の画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された各画像を前記各区画に独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１４】
また、この発明の監視画像表示装置は、自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ独立に表示する際、いずれか一方の区画の表示によって、自船の向いている方向に応じて監視を行い、また他方の区画の表示によって、予め定めた方位を基準として監視を行えるようにするため、請求項８に記載のとおり、大面積の区画と小面積の区画のうち一方の区画の表示モードをノースアップモードまたはコースアップモードのいずれかに、他方の区画の表示モードをヘッドアップモードにそれぞれ設定する表示モード設定手段と、設定された表示モードに応じてそれぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像と該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された画像を前記各区画にそれぞれ独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１５】
また、この発明の監視画像表示装置は、自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ独立に表示する際、小面積の区画の表示によって広範囲の探知画像を把握し、大面積の区画の表示によって一部の探知範囲を詳細に観察できるようにするため、請求項９に記載のとおり、それぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像と該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された前記一部の画像を前記大面積の区画に表示するとともに、前記監視領域全体の画像を前記小面積の区画に独立に表示する表示制御手段を設ける。
【００１６】
さらに、この発明の監視画像表示装置は、自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ独立に表示する際、いずれか一方の区画の表示によって、自船の向いている方向に応じて監視を行い、また他方の区画の表示によって、予め定めた方位を基準として監視を行えるようにするとともに、小面積の区画の表示によって広範囲の探知画像を把握し、大面積の区画の表示によって一部の探知範囲を詳細に観察できるようにするため、請求項１０に記載のとおり、大面積の区画と小面積の区画のうち一方の区画の表示モードをノースアップモードまたはコースアップモードのいずれかに、他方の区画の表示モードをヘッドアップモードにそれぞれ設定する表示モード設定手段と、設定された表示モードに応じてそれぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像と該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された前記一部の画像を前記大面積の区画に表示するとともに、前記監視領域全体の画像を前記小面積の区画に独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１７】
この発明の請求項１，４に係る監視画像表示装置の構成例を図１に示す。同図において画像抽出生成手段１，２は、監視領域内に存在する物体の画像やマークの画像を画面に表示させるための基になる監視領域画像抽出生成用情報から監視領域の画像またはその一部の画像を抽出または生成し、画像メモリ５，６へ書き込む。その際、画像抽出生成手段１，２はそれぞれ基準方位の情報をもとに、基準方位を画面の所定方向に一致させるように画像の抽出または生成を行って画像メモリ５，６へ書き込む。表示信号生成部７，８は画像メモリ５，６をそれぞれ表示器１１のスキャニングに合わせてアドレッシングするとともに、読み出した画像データから表示信号を生成する。ウィンドウ制御部１０は切換器９を制御して、表示信号生成部７，８のいずれか一方の出力信号を表示器１１へ与える。これにより表示器１１の画面の２つの区画にそれぞれの画像表示がなされる。このようにして、画面内の２つの区画には、設定された基準方位に応じて、それぞれ独立に画像表示が成される。
【００１８】
次に、請求項２，５，６に係る監視画像表示装置の構成例を図２に示す。同図において画像抽出生成手段１，２は、監視領域内に存在する物体の画像やマークの画像を画面に表示させるための基になる監視領域画像抽出生成用情報から監視領域の画像またはその一部の画像を抽出または生成し、画像メモリ５，６へ書き込む。区域設定手段３は監視位置を基準に監視領域内の所定区域を設定し、画像抽出生成手段２はこの設定された区域の情報と前記監視位置の移動および監視方位の変化の情報を基に、その監視位置の移動または監視方位変化に拘らず前記所定区域の画像を抽出または生成する。表示制御手段４の構成は図１に示したものと同一である。したがって監視位置が移動したり監視方位が変化しても、画面内の一方の区画には監視領域の例えば全領域が表示され、他方の画面内の区画にはその一部の区域が常に表示されることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態に係るレーダの構成を図３〜図１３を基に以下に説明する。
【００２０】
図３は画面の表示例である。ここでＥ１は画面のほぼ３／４に相当する区画、Ｅ２は画面の右下１／４に相当する区画である。区画Ｅ１には画面の中心を自船位置とするレーダ映像が所定のレンジで表示され、陸地の映像とともに船舶などの映像が表示されている。区画Ｅ２には区画Ｅ１に表示されている監視領域内のＭで示す探知範囲が拡大表示されている。この例では区画Ｅ２に２つの探知物体ＯＢの画像が表示されている。なお、区画Ｅ１内に円形のマークＭを表示することによって、区画Ｅ２に表示されている画像が区画Ｅ１内のどの区域に相当するものかを示す。以下画面内の区画Ｅ１を大画面、Ｅ２を小画面という。
【００２１】
図４は大画面と小画面の用い方の例を示す。（Ａ）は図３に示したように、大画面Ｅ１内の探知範囲を小画面Ｅ２に拡大表示する例、（Ｂ）は大画面Ｅ１に表示される領域より広い探知範囲を縮小して小画面Ｅ２に表示する例をそれぞれ示している。この（Ｂ）の利用形態は、監視領域の全体の画像を小画面で把握するとともに、その一部である重要とみなす探知範囲を大画面Ｅ１で詳細に観察する場合に適している。同図の（Ｃ）は大画面Ｅ１と小画面Ｅ２の監視領域を同一にした例である。ただし、大画面Ｅ１に表示される画像の基準方位は船首方位として、これを画面の所定方向（画面の上方）に一致させて、いわゆるヘッドアップモードで表示するとともに、小画面Ｅ２に表示される画像の基準方位は北としてノースアップモードで表示している。尚、これとは逆に小画面Ｅ２をヘッドアップモードで表示し、大画面Ｅ１をノースアップモードで表示してもよい。さらには画像の基準方位を目的位置の方位としてこれを画面の上方に一致させるコースアップモードで一方の画面を表示し、他方の画面をヘッドアップモードで表示するようにしてもよい。このように大画面と小画面とで基準方位をそれぞれ独立に設定する。同図の（Ｄ）は（Ｂ）と（Ｃ）の組み合わせであり、小画面Ｅ２に表示される探知範囲を大画面Ｅ１に表示される探知範囲より広くするとともに、大画面Ｅ１をヘッドアップモードで表示し、小画面Ｅ２をノースアップモードで表示している。
【００２２】
図５は大画面に表示されている監視領域の一部の区域（探知範囲）を小画面に表示している状態で自船が移動した場合の例を示す。（Ａ）に示す状態から自船が船首方向へ移動すると、大画面内に表示されている物体の画像は（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）に示すように移動する。しかし、自船の移動にともない大画面内の所定区域の設定位置が自船の移動に応じて更新されるため、小画面には常に同一物体の画像が同一方位で表示されることになる。
【００２３】
図６は大画面に表示されている監視領域の一部の区域（探知範囲）を小画面に表示している状態で自船が変針した場合の表示例である。大画面がヘッドアップモードで表示されている時、自船が左舷方向へ変針した場合、大画面に表示される物体の画像は（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）のように相対的に右方向へ回転する。しかし、小画面をノースアップモードで表示している場合、自船の変針に拘らず、小画面には常に同一物体の画像が同一方位で表示されることになる。
【００２４】
図７はレーダの制御部の構成を示すブロック図である。同図においてＦＴＣ回路４４，４５はそれぞれ微分回路からなり、レーダエコー信号に対して微分処理を施し、雨雪反射に成分を除去する。尚、このＦＴＣ回路から後述する画像メモリ（２次メモリ）までそれぞれ２チャンネル分備えて、それぞれ異なったレンジで探知を行えるようにしているが、１スイープの時間における送反射波のパルス幅の比率はレンジによって異なるため、同一時定数の微分回路であってもレンジによって雨雪反射の除去効果の効き方が異なる。従ってレンジに応じて微分回路の時定数を適宜設定できるように、独立して２つのＦＴＣ回路を設けている。Ａ／Ｄコンバータ２１，２２はレーダエコー信号をディジタルデータに変換し、１次メモリ２３，２４は１スイープ分のレーダエコー信号のデータを記憶する。制御信号発生回路２５，２６は所定のサンプリングクロック信号を１次メモリ２３，２４へ与える。画像メモリ（２次メモリ）２７，２８は１次メモリ２３，２４から出力されるデータを順次展開し、記憶する。制御信号発生回路２５，２６は設定パラメータ計算部３６から与えられるサンプリングクロック周波数の制御信号を基に、トリガ信号の発生時から一定数のサンプリングクロック信号を１次メモリ２３へ与えるとともに、書込アドレス発生回路３１に対して距離方向のデータを与える。書込アドレス発生回路３１，３２は、設定パラメータ計算部３６から与えられる自船位置と画面中央とのずれ（オフセット）の情報、基準方位、レンジ、制御信号発生回路２５，２６から与えられる距離方向のデータ、ベアリングパルスおよびヘディングパルス等を基に極座標を直角座標に変換するとともに画像メモリ２７，２８に対する書込アドレスを順次発生する。設定パラメータ計算部３６は、入力部３３から入力される大画面と小画面の表示モード（ヘッドアップモード，ノースアップモード，コースアップモードのいずれか）の情報、監視領域内のどの点を画面（大画面または小画面）の中央とするかの情報およびレンジに応じて、またコンパスから読み取った船首方位および船速計から読み取った船速に応じて、制御信号発生回路２５，２６および書込アドレス発生回路３１，３２に対する各種パラメータを計算し、それらの設定を行う。読出アドレス発生回路３７は画像メモリ２７，２８およびウィンドウエリアメモリ４０に対する読出アドレスをモニター３９のラスタースキャンに同期して発生する。切換回路２９，３０，４１はメモリの読出時にこの読出アドレス発生回路３７の出力をそれぞれのメモリに読出アドレスとして与える。ウィンドウエリアメモリ４０は２画面分のメモリからなり、それぞれに図８の（Ａ），（Ｂ）に示すようなパターンのデータが書き込まれている。同図においてハッチング部分には１、その他の部分には０のデータがそれぞれ書き込まれている。図７に示したように、画像メモリ２７，２８からはそれぞれ同一アドレスの内容が読み出され、またウィンドウエリアメモリ４０についても同一の読出アドレスの内容が読み出されて、切換器３８へ入力される。これにより、図８の（Ａ）に示すハッチング部分が読み出されている期間は画像メモリ２７より読み出された信号がモニター３９へ与えられ、図８の（Ｂ）に示すハッチング部分が読み出されている期間は画像メモリ２８より読み出された信号がモニター３９へ与えられる。これにより図３に示したように、一つの表示画面内に大画面と小画面が合わせて表示されるようになる。なお、ＧＤＣ４２はウィンドウエリアメモリ４０に対して図８に示したようなパターンのデータを書き込む。マーク表示用画像メモリ４３は図３において大画面Ｅ１内にＭで示したようなマークを表示させるために用いる。設定パラメータ計算部３６は、入力部３３より、大画面内のどの位置を小画面に表示させるかを読み取り、設定された大画面と小画面のレンジなどに応じて、マーク表示用画像メモリ４３に所定のマークを書き込む。このマーク表示用画像メモリ４３は読出アドレス発生回路３７より出力されるアドレスによって、順次読み出され、図３に示したように画面内の所定位置に表示される。
【００２５】
図９は図７に示した各部の波形図である。このようにトリガ信号が与えられた以降、１スイープ分のレーダエコー信号がサンプリングクロックによりサンプリングされるが、その際、レンジに応じた周波数のサンプリングクロック信号が一次メモリ２３，２４へ与えられる。例えば画像メモリ２７に大画面用の画像データを書き込み、画像メモリ２８に小画面用の画像データを書き込み、大画面内の画像の一部を小画面に拡大表示する場合には、１次メモリ２４へ与えるサンプリングクロック周期は１次メモリ２３へ与えるサンプリングクロック周期より短くなる。
【００２６】
図１０は図７に示した設定パラメータ計算部３６におけるレンジと表示モードの設定に関する処理内容を示すフローチャートである。まずこの処理では各種キーの読み取りを行い、レンジ切換キーが操作されたなら、その操作に応じたレンジの切換を行う。具体的には大画面と小画面ごとにそれぞれ個別にキー操作により設定されるレンジの状態を記憶し、図７に示した制御信号発生回路２５，２６および書込アドレス発生回路３１，３２に対しそのデータを与える。もし表示モードキー切換キーが操作されたなら、ノースアップ（ＮＵ）モード、ヘッドアップ（ＨＵ）モードまたはコースアップ（ＣＵ）モードの切換を行う。具体的には、大画面と小画面ごとにそれぞれ個別にキー操作によって表示モードが指定され、それに応じて画面ごとにノースアップ、ヘッドアップ、コースアップのいずれのモードで表示するかを記憶するとともに、図７に示した書込アドレス発生回路３１，３２へ、設定されたモードに応じた基準方位のデータを与える。
【００２７】
図１１は図３に示したように、大画面Ｅ１の監視領域内の探知範囲を設定するための処理手順を示すフローチャートである。まず、入力部の一部であるトラックボールの操作を読み取り、その操作に応じて図３に示した十字形のカーソルＣの表示位置を更新し、設定キーが操作されるのを待つ。設定キーが操作されたなら、自船位置を中心として現在のカーソル表示位置の極座標（ｒ，θａ）を算出する。ここでｒは自船からカーソルで示される位置までの距離であり、画面上のカーソル位置とレンジに応じて求める。またθａは北からの方位であり、大画面の基準方位（画面上方の北からの方位）と画面上のカーソル位置に基づいて求める。続いて船首方位を基準とするカーソルの方位θｃを算出する。これは船首方位をθｈとすれば、θｃ＝θａ−θｈで求める。続いて（ｒ，θｃ）を設定区域の位置として記憶する。その後、大画面と小画面の表示内容の対応関係を明らかにするために、小画面の表示範囲に相当する探知範囲のマークを大画面内に表示する。これは大画面と小画面のレンジに応じて定まる半径の円を上記設定区域を中心としてマーク表示用画像メモリ４３へ書き込むことによって行う。
【００２８】
図１２は自船の変針に対して設定区域の位置を追従させる処理内容を示すフローチャートである。まず前回求めた船首方位θｈと今回コンパスで読み取った船首方位との比較を行い、これが一定量以上変位していたなら、今回の船首方位をθｈとして更新し、新しい船首方位からのカーソルの方位θｃを算出する。距離方向の変化はないので、ｒはそのままとして（ｒ，θｃ）を新たな設定区域の位置として更新する。その後、マーク表示用画像メモリ４３内のマークを更新して小画面の表示範囲に相当する探知範囲を表す新たなマークを大画面内に表示する。
【００２９】
図１３は自船の船首方向への移動に対する設定探知位置の追従処理の内容を示すフローチャートである。まず船速計から船速情報を読み取り、また現在設定されている大画面のレンジを読み取り、大画面上の画像が相対的に１ドット分以上移動するに相当する分だけ自船が移動したか否かを判定する。この一定距離以上の移動があれば、大画面上での移動量をΔｙとして算出し、現在設定されている監視位置（ｒ，θｃ）とΔｙとから新たな監視位置（ｒ，θｃ）を次式によって求める。
【００３０】
ｒ＝√｛（ｒ・ｓｉｎ θｃ）２ ＋（ｒ・ｃｏｓ θｃ −Δｙ ）２ ｝
θｃ＝ ｔａｎ｛ｒ・ｓｉｎ θｃ ／（ｒ・ｃｏｓ θｃ −Δｙ）｝
その後、マーク表示用画像メモリ４３内のマークを更新して小画面の表示範囲に相当する探知範囲を表す新たなマークを大画面内に表示する。
【００３１】
尚、上記実施形態では、大画面と小画面のレンジおよび表示モードをそれぞれ任意に設定可能とした例を示したが、例えば図４の（Ｂ）に示したように、大画面Ｅ１をヘッドアップモードで表示するとともに、小画面Ｅ２をノースアップモードまたはコースアップモードで表示するか、逆に、小画面Ｅ２をヘッドアップモードで表示するとともに、大画面Ｅ１をノースアップモードまたはコースアップモードで表示するように、設定パラメータ計算部の処理内容を固定してもよい。また、例えば図４の（Ｂ），（Ｄ）に示したように、小画面Ｅ２に表示される探知範囲を大画面Ｅ１に表示される探知範囲より広くするように設定パラメータ計算部の処理内容を固定してもよい。
【００３２】
次に第２の実施形態に係るレーダの構成を図１４〜図１６を基に説明する。
【００３３】
図１４はレーダの制御部の構成を示すブロック図である。図７に示した構成と異なる点は設定パラメータ計算部３６が図７では船速計３５からのデータを入力するようにしていたのに対し、図１４ではＧＰＳ受信機５３からのデータを入力するようにしている点である。その他の構成は図７に示したものと同一である。図１５は図３に示したように、大画面Ｅ１の監視領域内の探知範囲を設定するための処理手順を示すフローチャートである。まず、入力部の一部であるトラックボールの操作を読み取り、その操作に応じて図３に示した十字形のカーソルＣの表示位置を更新し、設定キーが操作されるのを待つ。設定キーが操作されたなら、自船位置を中心として現在のカーソル表示位置の極座標（ｒ，θａ）を算出する。ここでｒは自船からカーソルで示される位置までの距離であり、画面上のカーソル位置とレンジに応じて求める。またθａは北からの方位であり、大画面の基準方位（画面上方の北からの方位）と画面上のカーソル位置に基づいて求める。続いて船首方位を基準とするカーソルの方位θｃを算出する。これは船首方位をθｈとすれば、θｃ＝θａ−θｈで求める。続いて（ｒ，θｃ）を設定区域の位置として記憶する。続いてＧＰＳ受信機５３から自船の位置（緯度，経度）データを読み取り、この自船の位置データと（ｒ，θａ）とから探知位置の緯度，経度データを算出しておく。その後、大画面と小画面の表示内容の対応関係を明らかにするために、小画面の表示範囲に相当する探知範囲のマークを大画面内に表示する。
【００３４】
図１６は自船の移動に対する設定探知位置の追従処理の内容を示すフローチャートである。まずＧＰＳ受信機５３から自船位置のデータを読み取り、また現在設定されている大画面のレンジを読み取り、大画面上の画像が相対的に１ドット分以上移動するに相当する分だけ自船が移動したか否かを判定する。この一定距離以上の移動があれば、自船位置（緯度，経度）と上記探知位置（緯度，経度）とから、新たな自船位置から見た探知位置の極座標（ｒ，θａ）を算出する。続いて船首方位θｈを読み取り、船首からのカーソル方位θｃを算出し、（ｒ，θｃ）を新たな探知位置として設定する。その後、マーク表示用画像メモリ４３内のマークを更新して小画面の表示範囲に相当する探知範囲を表す新たなマークを大画面内に表示する。
【００３５】
次に第３の実施形態に係るスキャニングソナーの構成を図１７および図１８を基に説明する。
【００３６】
図１７はスキャニングソナーの制御部の構成を示すブロック図である。同図においてＡ／Ｄコンバータ２１，２２はエコー信号をディジタルデータに変換し、画像メモリ２７，２８はこれを所定のアドレスに記憶する。書込アドレス発生回路３１，３２は超音波パルスの送受波タイミングなどの各タイミング信号を基に、画像メモリ２７，２８に対する書込アドレスを発生する。設定パラメータ計算部３６は入力部３３から入力される大画面と小画面のレンジおよび監視領域内のどの点を画面（大画面または小画面）の中央とするかの情報に応じて、またコンパスから読み取った船首方位および船速計から読み取った船速に応じて、書込アドレス発生回路３１，３２に対する各種パラメータを計算しそれらの設定を行う。読出アドレス発生回路３７は画像メモリ２７，２８およびウィンドウエリアメモリ４０に対する読出アドレスをモニター３９のラスタースキャンに同期して発生する。切換回路２９，３０，４１はメモリの読出時にこの読出アドレス発生回路３７の出力をそれぞれのメモリに読出アドレスとして与える。ウィンドウエリアメモリ４０、切換器３８、モニター３９、ＧＤＣ４２、マーク表示用画像メモリ４３の構成および作用は図７に示したものと同様である。
【００３７】
図１８は表示例を示す。この例では大画面Ｅ１に自船周囲の探知映像を自船位置を中心として表示し、小画面Ｅ２には大画面Ｅ１の一部を拡大表示している。先の実施形態で述べたレーダの場合と同様に、カーソルを例えば所定の魚群の表示位置へ持っていき、その状態で設定キーを操作することによって、小画面に魚群を拡大表示する。
【００３８】
尚、上記スキャニングソナーの場合についても先の実施形態で挙げたレーダの場合と同様に、大画面と小画面の基準方位を個別に設定することによって、設定パラメータ計算部３６および書込アドレス発生回路３１，３２の作用により、それぞれ所定の方位で探知画像を表示する。また、設定パラメータ計算部３６および書込アドレス発生回路３１，３２の作用により、自船の移動または変針（回頭）に応じて設定区域が自動的に修正され、小画面に常に所定の探知範囲の探知画像を表示する。
【００３９】
次に、第４の実施形態に係る航跡表示装置の構成を図１９および図２０を基に説明する。
【００４０】
図１９は航跡表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。同図において表示データ生成部５１，５２は入力部から設定される設定パラメータとＧＰＳ受信機５３およびコンパス３４より出力される自船位置および船首方位の情報を基に画像メモリ２７，２８に対し航跡などのマークを書き込む。またこの表示データ生成部５１，５２はフロッピーディスクドライブ装置５４から海図データを読み出して、画像メモリ２７，２８に対し海岸線等の海図を書き込む。この表示データ生成部５１，５２に与えられる設定パラメータとしては、縮尺率データ、基準方位に関する表示モード（ノースアップ、ヘッドアップ、コースアップのいずれかのモード）の情報、移動表示に関する表示モード（トルーモーション、リラティブモーションのいずれかのモード）の情報、画面中央の座標（緯度，経度）および大画面または小画面の中央の表示画面内における位置情報などである。表示データ生成部５１，５２はこれらの設定パラメータを基に画像メモリ２７，２８に対し航跡および海岸線等の海図を書き込む。
【００４１】
図２０は表示例を示す。同図においてＭ１は自船マーク、Ｍ２は航跡、Ｍ３は目的地のマーク、Ｍ４，Ｍ５はその他のマーク、Ｍ６，Ｍ７は経度線および緯度線、さらにＭ８は海岸線を示す。大画面Ｅ１の表示モードはコースアップリラテブモーション、小画面Ｅ２の表示モードはノースアップトルーモーションである。このようにして２つの画面で自船位置および自船の航行状態を複数のモードで監視する。
【００４２】
【発明の効果】
この発明の請求項１，４に係る監視表示装置によれば、監視領域全体の画像または該領域の一部の画像がそれぞれ独立に、基準とする方位が定められて画面内の複数の区画にそれぞれ表示されるため、監視領域を画面内のそれぞれの区画に表示される内容から監視領域を多角的にまたはその重点部を詳細に監視できるようになる。
【００４３】
また、この発明の請求項２，５，６に係る監視画像表示装置によれば、監視領域内の所定区域（探知範囲）を設定することにより、自船などの監視位置が移動したり船首方位などの監視方位が変化しても、常に前記所定区域（探知範囲）の物体画像が表示されるようになるため、常に所定区域（探知範囲）を重点的に監視できるようになる。
【００４４】
また、この発明の請求項３に係る監視画像表示装置によれば、監視領域内の所定区域を設定することによって、所定区域の物体画像の表示とともにその所定区域の範囲が明らかとなるため、画面内の各区画に表示されている監視範囲の対応関係を把握しつつ監視を行うことができる。
【００４５】
また、この発明の請求項７に係る監視画像表示装置によれば、自船周囲の監視領域に存在する物体がレーダで探知され、前記物体の画像が１つの画面内の複数の区画に表示される際、各区画に設定されるレンジに応じて雨雪反射の成分が適正に除去されるようになる。
【００４６】
また、この発明の請求項８に係る監視画像表示装置によれば、自船周囲の監視領域に存在する物体がレーダで探知され、前記物体の画像が１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ表示される際、いずれか一方の区画の表示によって、自船の向いている方向に応じて監視が行われ、また他方の区画の表示によって、予め定めた方位を基準として監視が行われる。
【００４７】
また、この発明の請求項９に係る監視画像表示装置によれば、自船周囲の監視領域に存在する物体がレーダで探知され、前記物体の画像が１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ表示される際、小面積の区画の表示によって広範囲の探知画像が容易に把握され、大面積の区画の表示によって一部の探知範囲が詳細に観察されるようになる。
【００４８】
さらに、この発明の請求項１０に係る監視画像表示装置によれば、自船周囲の監視領域に存在する物体がレーダで探知され、前記物体の画像が１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ表示される際、いずれか一方の区画の表示によって、自船の向いている方向に応じて監視が行われ、また他方の区画の表示によって、予め定めた方位を基準として監視が行われるとともに、小面積の区画の表示によって広範囲の探知画像が容易に把握され、大面積の区画の表示によって一部の探知範囲が詳細に観察されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，４に係る監視画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】請求項２，５，６に係る監視画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係るレーダの表示例を示す図である。
【図４】第１の実施形態における大画面と小画面の対応関係を示す図である。
【図５】自船の移動に伴う表示内容の変化の例を示す図である。
【図６】自船の変針に伴う表示内容の変化の例を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係るレーダの制御部のブロック図である。
【図８】図７におけるウィンドウエリアメモリの内容を示す図である。
【図９】図７における各部の波形を示す図である。
【図１０】図７における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】図７における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１２】図７における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１３】図７における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施形態に係るレーダの制御部のブロック図である。
【図１５】図１４における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１６】図１４における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１７】第３の実施形態に係るスキャニングソナーの制御部の構成を示すブロック図である。
【図１８】第３の実施形態に係るスキャニングソナーの表示例を示す図である。
【図１９】第４の実施形態に係る航跡表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図２０】第４の実施形態に係る航跡表示装置の表示例を示す図である。
【発明の属する技術分野】
この発明はレーダやスキャニングソナー、航跡表示装置などの監視画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばレーダにおいては、監視範囲内の所定の範囲をより詳細に監視するために、監視範囲内の指定箇所を拡大する、所謂ズーム機能を有している。これは、拡大表示させるべき範囲の中心に十字形のカーソルを移動させ、その状態でズーム機能を実行させるキーを操作することによって、そのカーソル位置を中心としてレンジを変えて探知画像を拡大表示させるものである。
【０００３】
また、従来のスキャニングソナーにおいては、自船の周囲へ一定俯角で超音波パルスを送受波し、自船周囲の水中物体を探知し、その全探知範囲を画面に２次元表示するものである。
【０００４】
また、従来の航跡表示装置は、自船の位置を繰り返し測位し、海図とともに自航跡を表示するが、その表示の際、画面の上部を北とするノースアップモード、画面の上部を船首方位とするヘッドアップモード、画面の上部を目的位置の方位とするコースアップモードのいずれかで、海図と自航跡を画面全体に表示するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のレーダにおける監視領域内に存在する物体の画像を拡大表示するズーム機能は、所定範囲を重点的に監視・観察するために有効な機能である。しかし、ズーム機能を実行する前後で画面の表示内容の全体が切り換わって表示がなされるため、全体の監視範囲内における拡大表示された範囲の相対的位置関係が把握しにくいという問題があった。
【０００６】
この問題を解消する方法としては、例えば特開昭６３−２４１４８０号や実開平２−７５５８８号・特開平５−２７３３４８号に示されているように、ひとつの画面内に複数の仮想的な画面を設けて、縮尺率（レンジ）の異なった画像を１つの画面内に表示することが考えられる。しかし、これらの従来技術では、一つの画面内の各区画にそれぞれ表示される画像の基準とする方位は同一であった。そのため、監視領域の画像の基準方位を目的に応じて変えて別々の画面に表示させる、といったことは不可能であった。また、上記従来技術によれば、監視領域内の所定区域を別の画面に拡大表示すれば、その所定区域の物体などを重点的に探知することが可能となるが、例えば自船が移動したり変針すれば、拡大表示されていた物体などの画像が表示範囲から逸脱することになる。
【０００７】
またレーダ以外の従来のスキャニングソナーや航跡表示装置等の監視装置においても、１つの画面内に複数の区画を設けて、ある区画内の画像の一部を他の区画に表示する、といったことはできなかった。
【０００８】
この発明の目的は、監視領域内に存在する物体や監視領域内の所定位置に付したマークなどの画像を画面に表示する際、監視領域全体の画像または該領域の一部の画像をそれぞれ独立に、基準とする方位を画面の所定方向に一致させて、画面内の複数の区画にそれぞれ表示できるようにした監視画像表示装置を提供することにある。
【０００９】
この発明の他の目的は、監視領域に存在する物体を探知し、物体の画像を画面に表示する際、監視領域内の所定区域を設定することにより、監視位置が移動したり監視方位が変化しても、常に前記所定区域の物体画像が表示されるようにした監視画像表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の監視表示装置は、監視領域内に存在する物体や監視領域内の所定位置に付したマークなどの画像を画面に表示する監視画像表示装置において、監視領域全体の画像または該領域の一部の画像をそれぞれ独立に、基準とする方位を画面の所定方向に一致させて、画面内の複数の区画にそれぞれ表示できるようにするため、請求項１、請求項４に記載のとおり、それぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像または該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する複数の画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された各画像を画面内の複数の区画にそれぞれ独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１１】
また、この発明の監視画像表示装置は、監視位置を中心として監視領域に存在する物体を探知し、前記物体の画像を画面に表示する監視画像表示装置において、監視領域に存在する物体を探知し、物体の画像を画面に表示する際、監視領域内の所定区域（探知範囲）を設定することにより、自船などの監視位置が移動したり船首方位などの監視方位が変化しても、常に前記所定区域（探知範囲）の物体画像が表示されるようにするため、請求項２、請求項５、請求項６に記載のとおり、監視領域内の所定区域を設定する手段と、その設定後の監視位置の移動および監視方位の変化に応じて、該監視位置の移動または監視方位の変化に拘らず常に前記所定区域（探知範囲）の物体画像を抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された前記所定区域の画像を画面内の一部に独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１２】
また、この発明の監視画像表示装置は、監視領域に存在する物体を探知して、該物体の画像を画面に表示する監視画像表示装置において、監視領域内の所定区域を設定することによって、所定区域の物体画像を表示させる際、監視領域内の所定区域の範囲を明らかにするため、請求項３に記載のとおり、監視領域内の所定区域を設定する手段と、設定された前記所定区域の物体画像を抽出して前記監視領域の画像とともに１つの画面内にそれぞれ独立に表示する表示制御手段と、前記所定区域を表すマークを前記監視領域の画像内に表示する設定区域表示手段とを設ける。
【００１３】
また、この発明の監視画像表示装置は、自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の複数の区画にそれぞれ独立に表示する際、各区画に設定されるレンジに応じて雨雪反射の成分を適正に除去できるように、請求項７に記載のとおり、各区画ごとにレンジを設定する手段と、設定されたレンジに応じた時定数でレーダエコー信号に対してそれぞれ微分作用を施す複数のＦＴＣ回路と、各ＦＴＣ回路の出力信号を基に前記設定されたレンジに応じて監視領域の画像をそれぞれ独立に抽出または生成する複数の画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された各画像を前記各区画に独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１４】
また、この発明の監視画像表示装置は、自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ独立に表示する際、いずれか一方の区画の表示によって、自船の向いている方向に応じて監視を行い、また他方の区画の表示によって、予め定めた方位を基準として監視を行えるようにするため、請求項８に記載のとおり、大面積の区画と小面積の区画のうち一方の区画の表示モードをノースアップモードまたはコースアップモードのいずれかに、他方の区画の表示モードをヘッドアップモードにそれぞれ設定する表示モード設定手段と、設定された表示モードに応じてそれぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像と該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された画像を前記各区画にそれぞれ独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１５】
また、この発明の監視画像表示装置は、自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ独立に表示する際、小面積の区画の表示によって広範囲の探知画像を把握し、大面積の区画の表示によって一部の探知範囲を詳細に観察できるようにするため、請求項９に記載のとおり、それぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像と該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された前記一部の画像を前記大面積の区画に表示するとともに、前記監視領域全体の画像を前記小面積の区画に独立に表示する表示制御手段を設ける。
【００１６】
さらに、この発明の監視画像表示装置は、自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ独立に表示する際、いずれか一方の区画の表示によって、自船の向いている方向に応じて監視を行い、また他方の区画の表示によって、予め定めた方位を基準として監視を行えるようにするとともに、小面積の区画の表示によって広範囲の探知画像を把握し、大面積の区画の表示によって一部の探知範囲を詳細に観察できるようにするため、請求項１０に記載のとおり、大面積の区画と小面積の区画のうち一方の区画の表示モードをノースアップモードまたはコースアップモードのいずれかに、他方の区画の表示モードをヘッドアップモードにそれぞれ設定する表示モード設定手段と、設定された表示モードに応じてそれぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像と該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された前記一部の画像を前記大面積の区画に表示するとともに、前記監視領域全体の画像を前記小面積の区画に独立に表示する表示制御手段とを設ける。
【００１７】
この発明の請求項１，４に係る監視画像表示装置の構成例を図１に示す。同図において画像抽出生成手段１，２は、監視領域内に存在する物体の画像やマークの画像を画面に表示させるための基になる監視領域画像抽出生成用情報から監視領域の画像またはその一部の画像を抽出または生成し、画像メモリ５，６へ書き込む。その際、画像抽出生成手段１，２はそれぞれ基準方位の情報をもとに、基準方位を画面の所定方向に一致させるように画像の抽出または生成を行って画像メモリ５，６へ書き込む。表示信号生成部７，８は画像メモリ５，６をそれぞれ表示器１１のスキャニングに合わせてアドレッシングするとともに、読み出した画像データから表示信号を生成する。ウィンドウ制御部１０は切換器９を制御して、表示信号生成部７，８のいずれか一方の出力信号を表示器１１へ与える。これにより表示器１１の画面の２つの区画にそれぞれの画像表示がなされる。このようにして、画面内の２つの区画には、設定された基準方位に応じて、それぞれ独立に画像表示が成される。
【００１８】
次に、請求項２，５，６に係る監視画像表示装置の構成例を図２に示す。同図において画像抽出生成手段１，２は、監視領域内に存在する物体の画像やマークの画像を画面に表示させるための基になる監視領域画像抽出生成用情報から監視領域の画像またはその一部の画像を抽出または生成し、画像メモリ５，６へ書き込む。区域設定手段３は監視位置を基準に監視領域内の所定区域を設定し、画像抽出生成手段２はこの設定された区域の情報と前記監視位置の移動および監視方位の変化の情報を基に、その監視位置の移動または監視方位変化に拘らず前記所定区域の画像を抽出または生成する。表示制御手段４の構成は図１に示したものと同一である。したがって監視位置が移動したり監視方位が変化しても、画面内の一方の区画には監視領域の例えば全領域が表示され、他方の画面内の区画にはその一部の区域が常に表示されることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態に係るレーダの構成を図３〜図１３を基に以下に説明する。
【００２０】
図３は画面の表示例である。ここでＥ１は画面のほぼ３／４に相当する区画、Ｅ２は画面の右下１／４に相当する区画である。区画Ｅ１には画面の中心を自船位置とするレーダ映像が所定のレンジで表示され、陸地の映像とともに船舶などの映像が表示されている。区画Ｅ２には区画Ｅ１に表示されている監視領域内のＭで示す探知範囲が拡大表示されている。この例では区画Ｅ２に２つの探知物体ＯＢの画像が表示されている。なお、区画Ｅ１内に円形のマークＭを表示することによって、区画Ｅ２に表示されている画像が区画Ｅ１内のどの区域に相当するものかを示す。以下画面内の区画Ｅ１を大画面、Ｅ２を小画面という。
【００２１】
図４は大画面と小画面の用い方の例を示す。（Ａ）は図３に示したように、大画面Ｅ１内の探知範囲を小画面Ｅ２に拡大表示する例、（Ｂ）は大画面Ｅ１に表示される領域より広い探知範囲を縮小して小画面Ｅ２に表示する例をそれぞれ示している。この（Ｂ）の利用形態は、監視領域の全体の画像を小画面で把握するとともに、その一部である重要とみなす探知範囲を大画面Ｅ１で詳細に観察する場合に適している。同図の（Ｃ）は大画面Ｅ１と小画面Ｅ２の監視領域を同一にした例である。ただし、大画面Ｅ１に表示される画像の基準方位は船首方位として、これを画面の所定方向（画面の上方）に一致させて、いわゆるヘッドアップモードで表示するとともに、小画面Ｅ２に表示される画像の基準方位は北としてノースアップモードで表示している。尚、これとは逆に小画面Ｅ２をヘッドアップモードで表示し、大画面Ｅ１をノースアップモードで表示してもよい。さらには画像の基準方位を目的位置の方位としてこれを画面の上方に一致させるコースアップモードで一方の画面を表示し、他方の画面をヘッドアップモードで表示するようにしてもよい。このように大画面と小画面とで基準方位をそれぞれ独立に設定する。同図の（Ｄ）は（Ｂ）と（Ｃ）の組み合わせであり、小画面Ｅ２に表示される探知範囲を大画面Ｅ１に表示される探知範囲より広くするとともに、大画面Ｅ１をヘッドアップモードで表示し、小画面Ｅ２をノースアップモードで表示している。
【００２２】
図５は大画面に表示されている監視領域の一部の区域（探知範囲）を小画面に表示している状態で自船が移動した場合の例を示す。（Ａ）に示す状態から自船が船首方向へ移動すると、大画面内に表示されている物体の画像は（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）に示すように移動する。しかし、自船の移動にともない大画面内の所定区域の設定位置が自船の移動に応じて更新されるため、小画面には常に同一物体の画像が同一方位で表示されることになる。
【００２３】
図６は大画面に表示されている監視領域の一部の区域（探知範囲）を小画面に表示している状態で自船が変針した場合の表示例である。大画面がヘッドアップモードで表示されている時、自船が左舷方向へ変針した場合、大画面に表示される物体の画像は（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）のように相対的に右方向へ回転する。しかし、小画面をノースアップモードで表示している場合、自船の変針に拘らず、小画面には常に同一物体の画像が同一方位で表示されることになる。
【００２４】
図７はレーダの制御部の構成を示すブロック図である。同図においてＦＴＣ回路４４，４５はそれぞれ微分回路からなり、レーダエコー信号に対して微分処理を施し、雨雪反射に成分を除去する。尚、このＦＴＣ回路から後述する画像メモリ（２次メモリ）までそれぞれ２チャンネル分備えて、それぞれ異なったレンジで探知を行えるようにしているが、１スイープの時間における送反射波のパルス幅の比率はレンジによって異なるため、同一時定数の微分回路であってもレンジによって雨雪反射の除去効果の効き方が異なる。従ってレンジに応じて微分回路の時定数を適宜設定できるように、独立して２つのＦＴＣ回路を設けている。Ａ／Ｄコンバータ２１，２２はレーダエコー信号をディジタルデータに変換し、１次メモリ２３，２４は１スイープ分のレーダエコー信号のデータを記憶する。制御信号発生回路２５，２６は所定のサンプリングクロック信号を１次メモリ２３，２４へ与える。画像メモリ（２次メモリ）２７，２８は１次メモリ２３，２４から出力されるデータを順次展開し、記憶する。制御信号発生回路２５，２６は設定パラメータ計算部３６から与えられるサンプリングクロック周波数の制御信号を基に、トリガ信号の発生時から一定数のサンプリングクロック信号を１次メモリ２３へ与えるとともに、書込アドレス発生回路３１に対して距離方向のデータを与える。書込アドレス発生回路３１，３２は、設定パラメータ計算部３６から与えられる自船位置と画面中央とのずれ（オフセット）の情報、基準方位、レンジ、制御信号発生回路２５，２６から与えられる距離方向のデータ、ベアリングパルスおよびヘディングパルス等を基に極座標を直角座標に変換するとともに画像メモリ２７，２８に対する書込アドレスを順次発生する。設定パラメータ計算部３６は、入力部３３から入力される大画面と小画面の表示モード（ヘッドアップモード，ノースアップモード，コースアップモードのいずれか）の情報、監視領域内のどの点を画面（大画面または小画面）の中央とするかの情報およびレンジに応じて、またコンパスから読み取った船首方位および船速計から読み取った船速に応じて、制御信号発生回路２５，２６および書込アドレス発生回路３１，３２に対する各種パラメータを計算し、それらの設定を行う。読出アドレス発生回路３７は画像メモリ２７，２８およびウィンドウエリアメモリ４０に対する読出アドレスをモニター３９のラスタースキャンに同期して発生する。切換回路２９，３０，４１はメモリの読出時にこの読出アドレス発生回路３７の出力をそれぞれのメモリに読出アドレスとして与える。ウィンドウエリアメモリ４０は２画面分のメモリからなり、それぞれに図８の（Ａ），（Ｂ）に示すようなパターンのデータが書き込まれている。同図においてハッチング部分には１、その他の部分には０のデータがそれぞれ書き込まれている。図７に示したように、画像メモリ２７，２８からはそれぞれ同一アドレスの内容が読み出され、またウィンドウエリアメモリ４０についても同一の読出アドレスの内容が読み出されて、切換器３８へ入力される。これにより、図８の（Ａ）に示すハッチング部分が読み出されている期間は画像メモリ２７より読み出された信号がモニター３９へ与えられ、図８の（Ｂ）に示すハッチング部分が読み出されている期間は画像メモリ２８より読み出された信号がモニター３９へ与えられる。これにより図３に示したように、一つの表示画面内に大画面と小画面が合わせて表示されるようになる。なお、ＧＤＣ４２はウィンドウエリアメモリ４０に対して図８に示したようなパターンのデータを書き込む。マーク表示用画像メモリ４３は図３において大画面Ｅ１内にＭで示したようなマークを表示させるために用いる。設定パラメータ計算部３６は、入力部３３より、大画面内のどの位置を小画面に表示させるかを読み取り、設定された大画面と小画面のレンジなどに応じて、マーク表示用画像メモリ４３に所定のマークを書き込む。このマーク表示用画像メモリ４３は読出アドレス発生回路３７より出力されるアドレスによって、順次読み出され、図３に示したように画面内の所定位置に表示される。
【００２５】
図９は図７に示した各部の波形図である。このようにトリガ信号が与えられた以降、１スイープ分のレーダエコー信号がサンプリングクロックによりサンプリングされるが、その際、レンジに応じた周波数のサンプリングクロック信号が一次メモリ２３，２４へ与えられる。例えば画像メモリ２７に大画面用の画像データを書き込み、画像メモリ２８に小画面用の画像データを書き込み、大画面内の画像の一部を小画面に拡大表示する場合には、１次メモリ２４へ与えるサンプリングクロック周期は１次メモリ２３へ与えるサンプリングクロック周期より短くなる。
【００２６】
図１０は図７に示した設定パラメータ計算部３６におけるレンジと表示モードの設定に関する処理内容を示すフローチャートである。まずこの処理では各種キーの読み取りを行い、レンジ切換キーが操作されたなら、その操作に応じたレンジの切換を行う。具体的には大画面と小画面ごとにそれぞれ個別にキー操作により設定されるレンジの状態を記憶し、図７に示した制御信号発生回路２５，２６および書込アドレス発生回路３１，３２に対しそのデータを与える。もし表示モードキー切換キーが操作されたなら、ノースアップ（ＮＵ）モード、ヘッドアップ（ＨＵ）モードまたはコースアップ（ＣＵ）モードの切換を行う。具体的には、大画面と小画面ごとにそれぞれ個別にキー操作によって表示モードが指定され、それに応じて画面ごとにノースアップ、ヘッドアップ、コースアップのいずれのモードで表示するかを記憶するとともに、図７に示した書込アドレス発生回路３１，３２へ、設定されたモードに応じた基準方位のデータを与える。
【００２７】
図１１は図３に示したように、大画面Ｅ１の監視領域内の探知範囲を設定するための処理手順を示すフローチャートである。まず、入力部の一部であるトラックボールの操作を読み取り、その操作に応じて図３に示した十字形のカーソルＣの表示位置を更新し、設定キーが操作されるのを待つ。設定キーが操作されたなら、自船位置を中心として現在のカーソル表示位置の極座標（ｒ，θａ）を算出する。ここでｒは自船からカーソルで示される位置までの距離であり、画面上のカーソル位置とレンジに応じて求める。またθａは北からの方位であり、大画面の基準方位（画面上方の北からの方位）と画面上のカーソル位置に基づいて求める。続いて船首方位を基準とするカーソルの方位θｃを算出する。これは船首方位をθｈとすれば、θｃ＝θａ−θｈで求める。続いて（ｒ，θｃ）を設定区域の位置として記憶する。その後、大画面と小画面の表示内容の対応関係を明らかにするために、小画面の表示範囲に相当する探知範囲のマークを大画面内に表示する。これは大画面と小画面のレンジに応じて定まる半径の円を上記設定区域を中心としてマーク表示用画像メモリ４３へ書き込むことによって行う。
【００２８】
図１２は自船の変針に対して設定区域の位置を追従させる処理内容を示すフローチャートである。まず前回求めた船首方位θｈと今回コンパスで読み取った船首方位との比較を行い、これが一定量以上変位していたなら、今回の船首方位をθｈとして更新し、新しい船首方位からのカーソルの方位θｃを算出する。距離方向の変化はないので、ｒはそのままとして（ｒ，θｃ）を新たな設定区域の位置として更新する。その後、マーク表示用画像メモリ４３内のマークを更新して小画面の表示範囲に相当する探知範囲を表す新たなマークを大画面内に表示する。
【００２９】
図１３は自船の船首方向への移動に対する設定探知位置の追従処理の内容を示すフローチャートである。まず船速計から船速情報を読み取り、また現在設定されている大画面のレンジを読み取り、大画面上の画像が相対的に１ドット分以上移動するに相当する分だけ自船が移動したか否かを判定する。この一定距離以上の移動があれば、大画面上での移動量をΔｙとして算出し、現在設定されている監視位置（ｒ，θｃ）とΔｙとから新たな監視位置（ｒ，θｃ）を次式によって求める。
【００３０】
ｒ＝√｛（ｒ・ｓｉｎ θｃ）２ ＋（ｒ・ｃｏｓ θｃ −Δｙ ）２ ｝
θｃ＝ ｔａｎ｛ｒ・ｓｉｎ θｃ ／（ｒ・ｃｏｓ θｃ −Δｙ）｝
その後、マーク表示用画像メモリ４３内のマークを更新して小画面の表示範囲に相当する探知範囲を表す新たなマークを大画面内に表示する。
【００３１】
尚、上記実施形態では、大画面と小画面のレンジおよび表示モードをそれぞれ任意に設定可能とした例を示したが、例えば図４の（Ｂ）に示したように、大画面Ｅ１をヘッドアップモードで表示するとともに、小画面Ｅ２をノースアップモードまたはコースアップモードで表示するか、逆に、小画面Ｅ２をヘッドアップモードで表示するとともに、大画面Ｅ１をノースアップモードまたはコースアップモードで表示するように、設定パラメータ計算部の処理内容を固定してもよい。また、例えば図４の（Ｂ），（Ｄ）に示したように、小画面Ｅ２に表示される探知範囲を大画面Ｅ１に表示される探知範囲より広くするように設定パラメータ計算部の処理内容を固定してもよい。
【００３２】
次に第２の実施形態に係るレーダの構成を図１４〜図１６を基に説明する。
【００３３】
図１４はレーダの制御部の構成を示すブロック図である。図７に示した構成と異なる点は設定パラメータ計算部３６が図７では船速計３５からのデータを入力するようにしていたのに対し、図１４ではＧＰＳ受信機５３からのデータを入力するようにしている点である。その他の構成は図７に示したものと同一である。図１５は図３に示したように、大画面Ｅ１の監視領域内の探知範囲を設定するための処理手順を示すフローチャートである。まず、入力部の一部であるトラックボールの操作を読み取り、その操作に応じて図３に示した十字形のカーソルＣの表示位置を更新し、設定キーが操作されるのを待つ。設定キーが操作されたなら、自船位置を中心として現在のカーソル表示位置の極座標（ｒ，θａ）を算出する。ここでｒは自船からカーソルで示される位置までの距離であり、画面上のカーソル位置とレンジに応じて求める。またθａは北からの方位であり、大画面の基準方位（画面上方の北からの方位）と画面上のカーソル位置に基づいて求める。続いて船首方位を基準とするカーソルの方位θｃを算出する。これは船首方位をθｈとすれば、θｃ＝θａ−θｈで求める。続いて（ｒ，θｃ）を設定区域の位置として記憶する。続いてＧＰＳ受信機５３から自船の位置（緯度，経度）データを読み取り、この自船の位置データと（ｒ，θａ）とから探知位置の緯度，経度データを算出しておく。その後、大画面と小画面の表示内容の対応関係を明らかにするために、小画面の表示範囲に相当する探知範囲のマークを大画面内に表示する。
【００３４】
図１６は自船の移動に対する設定探知位置の追従処理の内容を示すフローチャートである。まずＧＰＳ受信機５３から自船位置のデータを読み取り、また現在設定されている大画面のレンジを読み取り、大画面上の画像が相対的に１ドット分以上移動するに相当する分だけ自船が移動したか否かを判定する。この一定距離以上の移動があれば、自船位置（緯度，経度）と上記探知位置（緯度，経度）とから、新たな自船位置から見た探知位置の極座標（ｒ，θａ）を算出する。続いて船首方位θｈを読み取り、船首からのカーソル方位θｃを算出し、（ｒ，θｃ）を新たな探知位置として設定する。その後、マーク表示用画像メモリ４３内のマークを更新して小画面の表示範囲に相当する探知範囲を表す新たなマークを大画面内に表示する。
【００３５】
次に第３の実施形態に係るスキャニングソナーの構成を図１７および図１８を基に説明する。
【００３６】
図１７はスキャニングソナーの制御部の構成を示すブロック図である。同図においてＡ／Ｄコンバータ２１，２２はエコー信号をディジタルデータに変換し、画像メモリ２７，２８はこれを所定のアドレスに記憶する。書込アドレス発生回路３１，３２は超音波パルスの送受波タイミングなどの各タイミング信号を基に、画像メモリ２７，２８に対する書込アドレスを発生する。設定パラメータ計算部３６は入力部３３から入力される大画面と小画面のレンジおよび監視領域内のどの点を画面（大画面または小画面）の中央とするかの情報に応じて、またコンパスから読み取った船首方位および船速計から読み取った船速に応じて、書込アドレス発生回路３１，３２に対する各種パラメータを計算しそれらの設定を行う。読出アドレス発生回路３７は画像メモリ２７，２８およびウィンドウエリアメモリ４０に対する読出アドレスをモニター３９のラスタースキャンに同期して発生する。切換回路２９，３０，４１はメモリの読出時にこの読出アドレス発生回路３７の出力をそれぞれのメモリに読出アドレスとして与える。ウィンドウエリアメモリ４０、切換器３８、モニター３９、ＧＤＣ４２、マーク表示用画像メモリ４３の構成および作用は図７に示したものと同様である。
【００３７】
図１８は表示例を示す。この例では大画面Ｅ１に自船周囲の探知映像を自船位置を中心として表示し、小画面Ｅ２には大画面Ｅ１の一部を拡大表示している。先の実施形態で述べたレーダの場合と同様に、カーソルを例えば所定の魚群の表示位置へ持っていき、その状態で設定キーを操作することによって、小画面に魚群を拡大表示する。
【００３８】
尚、上記スキャニングソナーの場合についても先の実施形態で挙げたレーダの場合と同様に、大画面と小画面の基準方位を個別に設定することによって、設定パラメータ計算部３６および書込アドレス発生回路３１，３２の作用により、それぞれ所定の方位で探知画像を表示する。また、設定パラメータ計算部３６および書込アドレス発生回路３１，３２の作用により、自船の移動または変針（回頭）に応じて設定区域が自動的に修正され、小画面に常に所定の探知範囲の探知画像を表示する。
【００３９】
次に、第４の実施形態に係る航跡表示装置の構成を図１９および図２０を基に説明する。
【００４０】
図１９は航跡表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。同図において表示データ生成部５１，５２は入力部から設定される設定パラメータとＧＰＳ受信機５３およびコンパス３４より出力される自船位置および船首方位の情報を基に画像メモリ２７，２８に対し航跡などのマークを書き込む。またこの表示データ生成部５１，５２はフロッピーディスクドライブ装置５４から海図データを読み出して、画像メモリ２７，２８に対し海岸線等の海図を書き込む。この表示データ生成部５１，５２に与えられる設定パラメータとしては、縮尺率データ、基準方位に関する表示モード（ノースアップ、ヘッドアップ、コースアップのいずれかのモード）の情報、移動表示に関する表示モード（トルーモーション、リラティブモーションのいずれかのモード）の情報、画面中央の座標（緯度，経度）および大画面または小画面の中央の表示画面内における位置情報などである。表示データ生成部５１，５２はこれらの設定パラメータを基に画像メモリ２７，２８に対し航跡および海岸線等の海図を書き込む。
【００４１】
図２０は表示例を示す。同図においてＭ１は自船マーク、Ｍ２は航跡、Ｍ３は目的地のマーク、Ｍ４，Ｍ５はその他のマーク、Ｍ６，Ｍ７は経度線および緯度線、さらにＭ８は海岸線を示す。大画面Ｅ１の表示モードはコースアップリラテブモーション、小画面Ｅ２の表示モードはノースアップトルーモーションである。このようにして２つの画面で自船位置および自船の航行状態を複数のモードで監視する。
【００４２】
【発明の効果】
この発明の請求項１，４に係る監視表示装置によれば、監視領域全体の画像または該領域の一部の画像がそれぞれ独立に、基準とする方位が定められて画面内の複数の区画にそれぞれ表示されるため、監視領域を画面内のそれぞれの区画に表示される内容から監視領域を多角的にまたはその重点部を詳細に監視できるようになる。
【００４３】
また、この発明の請求項２，５，６に係る監視画像表示装置によれば、監視領域内の所定区域（探知範囲）を設定することにより、自船などの監視位置が移動したり船首方位などの監視方位が変化しても、常に前記所定区域（探知範囲）の物体画像が表示されるようになるため、常に所定区域（探知範囲）を重点的に監視できるようになる。
【００４４】
また、この発明の請求項３に係る監視画像表示装置によれば、監視領域内の所定区域を設定することによって、所定区域の物体画像の表示とともにその所定区域の範囲が明らかとなるため、画面内の各区画に表示されている監視範囲の対応関係を把握しつつ監視を行うことができる。
【００４５】
また、この発明の請求項７に係る監視画像表示装置によれば、自船周囲の監視領域に存在する物体がレーダで探知され、前記物体の画像が１つの画面内の複数の区画に表示される際、各区画に設定されるレンジに応じて雨雪反射の成分が適正に除去されるようになる。
【００４６】
また、この発明の請求項８に係る監視画像表示装置によれば、自船周囲の監視領域に存在する物体がレーダで探知され、前記物体の画像が１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ表示される際、いずれか一方の区画の表示によって、自船の向いている方向に応じて監視が行われ、また他方の区画の表示によって、予め定めた方位を基準として監視が行われる。
【００４７】
また、この発明の請求項９に係る監視画像表示装置によれば、自船周囲の監視領域に存在する物体がレーダで探知され、前記物体の画像が１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ表示される際、小面積の区画の表示によって広範囲の探知画像が容易に把握され、大面積の区画の表示によって一部の探知範囲が詳細に観察されるようになる。
【００４８】
さらに、この発明の請求項１０に係る監視画像表示装置によれば、自船周囲の監視領域に存在する物体がレーダで探知され、前記物体の画像が１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ表示される際、いずれか一方の区画の表示によって、自船の向いている方向に応じて監視が行われ、また他方の区画の表示によって、予め定めた方位を基準として監視が行われるとともに、小面積の区画の表示によって広範囲の探知画像が容易に把握され、大面積の区画の表示によって一部の探知範囲が詳細に観察されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，４に係る監視画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】請求項２，５，６に係る監視画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係るレーダの表示例を示す図である。
【図４】第１の実施形態における大画面と小画面の対応関係を示す図である。
【図５】自船の移動に伴う表示内容の変化の例を示す図である。
【図６】自船の変針に伴う表示内容の変化の例を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係るレーダの制御部のブロック図である。
【図８】図７におけるウィンドウエリアメモリの内容を示す図である。
【図９】図７における各部の波形を示す図である。
【図１０】図７における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】図７における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１２】図７における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１３】図７における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施形態に係るレーダの制御部のブロック図である。
【図１５】図１４における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１６】図１４における設定パラメータ計算部３６の処理内容を示すフローチャートである。
【図１７】第３の実施形態に係るスキャニングソナーの制御部の構成を示すブロック図である。
【図１８】第３の実施形態に係るスキャニングソナーの表示例を示す図である。
【図１９】第４の実施形態に係る航跡表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図２０】第４の実施形態に係る航跡表示装置の表示例を示す図である。
Claims (10)
- 監視領域内に存在する物体や監視領域内の所定位置に付したマークなどの画像を画面に表示する監視画像表示装置において、
それぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像または該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する複数の画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された各画像を画面内の複数の区画にそれぞれ独立に表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とする監視画像表示装置。 - 監視位置を中心として監視領域に存在する物体を探知し、前記物体の画像を画面に表示する監視画像表示装置において、
監視領域内の所定区域を設定する手段と、その設定後の監視位置の移動および監視方位の変化に拘らず常に前記所定区域の物体画像を抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された前記所定区域の画像を画面内の一部に独立に表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とする監視画像表示装置。 - 前記所定区域を表すマークを前記監視領域の画像内に表示する設定区域表示手段とを設けたことを特徴とする請求項２に記載の監視画像表示装置。
- 監視領域内に存在する海岸線やマークなどの海図データを予め記憶している媒体から海図データを読み出し、自船の移動にともない生じる自航跡を求めて、前記海図の画像と前記自航跡などの画像を画面に表示する監視画像表示装置において、
それぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像または該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する複数の画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された各画像を画面内の複数の区画にそれぞれ独立に表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とする監視画像表示装置。 - 自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を画面に表示する監視画像表示装置において、
監視領域内の所定の探知範囲を設定する手段と、その設定後の自船位置の移動および船首方位の変化に拘らず常に前記探知範囲の物体画像を抽出または生成する画像抽出生成手段と、前記監視領域の画像とともに前記探知範囲の画像を画面内の一部に独立に表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とする監視画像表示装置。 - 自船位置を中心として水中の監視領域に存在する物体をスキャニングソナーで探知し、前記物体の画像を画面に表示する監視画像表示装置において、
監視領域内の所定の探知範囲を設定する手段と、その設定後の自船位置の移動および船首方位の変化に拘らず常に前記探知範囲の物体画像を抽出または生成する画像抽出生成手段と、前記監視領域の画像とともに前記探知範囲の画像を画面内の一部に独立に表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とする監視画像表示装置。 - 自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の複数の区画にそれぞれ独立に表示する監視画像表示装置であって、
前記各区画ごとにレンジを設定する手段と、設定されたレンジに応じた時定数でレーダエコー信号に対してそれぞれ微分作用を施す複数のＦＴＣ回路と、各ＦＴＣ回路の出力信号を基に前記設定されたレンジに応じて監視領域の画像をそれぞれ独立に抽出または生成する複数の画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された各画像を前記各区画に独立に表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とする監視画像表示装置。 - 自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ独立に表示する監視画像表示装置であって、
前記大面積の区画と小面積の区画のうち一方の区画の表示モードをノースアップモードまたはコースアップモードのいずれかに、他方の区画の表示モードをヘッドアップモードにそれぞれ設定する表示モード設定手段と、設定された表示モードに応じてそれぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像と該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された画像を前記各区画にそれぞれ独立に表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とする監視画像表示装置。 - 自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ独立に表示する監視画像表示装置であって、
それぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像と該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された前記一部の画像を前記大面積の区画に表示するとともに、前記監視領域全体の画像を前記小面積の区画に独立に表示する表示制御手段を設けたことを特徴とする監視画像表示装置。 - 自船位置を中心として自船周囲の監視領域に存在する物体をレーダで探知し、前記物体の画像を１つの画面内の大面積の区画と小面積の区画とにそれぞれ独立に表示する監視画像表示装置であって、
前記大面積の区画と小面積の区画のうち一方の区画の表示モードをノースアップモードまたはコースアップモードのいずれかに、他方の区画の表示モードをヘッドアップモードにそれぞれ設定する表示モード設定手段と、設定された表示モードに応じてそれぞれ独立の基準方位を画面の所定方向に一致させて、前記監視領域全体の画像と該領域の一部の画像をそれぞれ抽出または生成する画像抽出生成手段と、この画像抽出生成手段により抽出または生成された前記一部の画像を前記大面積の区画に表示するとともに、前記監視領域全体の画像を前記小面積の区画に独立に表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とする監視画像表示装置。
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