JP3866784B2 - 電子海図の重畳表示可能なレーダ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ映像と電子海図とを重畳して表示することの可能なレーダ装置に関し、特に、自船の位置がレーダスコープ（表示器）の画面上で固定される、いわゆる相対運動モード時に適用して好適な電子海図の重畳表示可能なレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーダ装置は、電波の送受信により周囲の状況を画像として表示器の画面上に表示する装置である。このため、海岸線などのように反射の弱い物標や反射波の届かない物標は画面上に表示されない。
【０００３】
近年、海岸線などを明瞭に表示することを目的として、レーダ映像といわゆる電子海図とを重畳表示することが行われている。これにより、レーダ映像と海図とが対応付けられ、陸地と自船位置の位置関係が明確に把握されて座礁の防止等を図ることができる。
【０００４】
ところで、レーダ装置においては、周知のように、空中線を水平方向に回転させながら、所定のタイミングで電波を送出し、他船等の物標による反射波を空中線により受信する方式を採用している。このため、反射波から得られる情報は、極座標形式の情報となる。
【０００５】
一方、レーダ映像を表示する表示器は、直交座標形式のラスタスキャン方式の表示器が一般的である。したがって、表示器上にレーダ映像を映出する際には、レーダ装置から得られる極座標形式の情報を直交座標形式の情報に変換する座標変換が必須の処理となっており、直交座標系への座標変換後の受信信号がレーダ映像データとして画像メモリ部に書き込まれる。
【０００６】
レーダ映像に重畳される電子海図情報は、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気媒体等のメモリ媒体により緯度・経度に対応した直交座標系の情報であり、海図映像データとして提供される。この場合、航法装置から供給される緯度・経度による自船位置情報とレーダ装置の使用距離縮尺（設定距離縮尺）に応じて、レーダ映像に対応する面積分の所定範囲の電子海図データが海図メモリ部に書き込まれる。
【０００７】
そして、画像メモリ部に係るレーダ映像と海図メモリ部に係る電子海図映像（以下、単に、海図映像ともいう。）とが、同時に読み出されて混合器により混合された後、表示器に供給されることで、レーダ映像と海図映像とが重畳表示されることになる。
【０００８】
次に、背景技術を説明する前に、レーダ装置において慣用されている、運動モード、方位表示モード、および表示器上の表示を理解する上での基本的事項について説明する。
【０００９】
運動モードには、相対運動モードと真運動モードとの２つの選択乃至設定可能なモードがある。相対運動モードは、表示器上で自船の位置が、所望の位置、例えば、中心位置に固定され、物標が相対速度で移動する表示モードである。これに対して、真運動モードは、表示器上で自船の位置が自船の運動にしたがって移動する表示である。
【００１０】
方位表示モードには、ヘッドアップ表示モード（相対表示モード、または単に、ヘッドアップモードともいう。）とノースアップ表示モード（単に、ノースアップモードともいう。）とコースアップ表示モード（単に、コースアップモードともいう。）とがある。ヘッドアップ表示モードは、表示器上で船首線（船首輝線ともいう。）が画面の真上（固定方位メモリの０°）になるように表示されるモードであり、目で観測した状況と表示器上の映像の方位関係が一致する。ノースアップ表示モード（真方位表示モードともいう。）は、表示器上で画面の真上が真北に表示されるモードであり、海図との対比が容易である。コースアップ表示モードは、設定時点における針路が表示器の画面上で真上になるように表示されるモードである。したがって、コースアップ表示モードに設定した瞬間の表示は、ヘッドアップ表示モードと同一であり、船首線が真上に表示される。ただし、設定の後に自船が針路を変更した場合、いわゆる変針した場合には、その変針量に応じて船首線も回転するので、設定針路からの偏位を視認することができる。
【００１１】
次に、各方位表示モードにおいて、表示器上に表示される船首線と掃引線について説明する。
【００１２】
図８は、空から平面的に観測した仮想的状況を表し、自船２０１が真北から時計方向４５°の方向へ進行している様子を示している。このとき、ジャイロコンパスから得られる針路（ジャイロコンパスの針路、ジャイロコンパスの針路指示値または単に、ジャイロ針路ともいう。）θ_G はθ_G ＝４５°になる。すなわち、ジャイロコンパスの針路θ_G は、真北を０°として時計方向に計測された船の進路を表す角度になる。図１中、符号２０２は、自船２０１の進行方向、すなわち船首方向を表す。
【００１３】
図９に示すように、自船２０１には、水平時計方向に回転する空中線（レーダアンテナ）２０３が搭載され、自船２０１の船首方向２０２を基準として、電波が輻射される輻射面２０４の輻射方向２０５との間で時計方向に採った角度を空中線２０３の角度θ_A という。したがって、空中線の角度θ_A は、空中線２０３の輻射方向２０５が、船首方向２０２から何度回転しているのかを示す角度になる。
【００１４】
図８および図９の状態において、自船２０１に搭載されたレーダ装置の表示器上の画面を図１０Ａ、図１０Ｂに示す。
【００１５】
図１０Ａは、ヘッドアップ表示モードにおける画面Ｄ上の表示を示し、船首線ＳＨＭは、真上を向き、掃引線ＳＷＰは、船首線ＳＨＭの位置から時計方向に空中線の角度θ_A だけ回転した位置に表示される。この場合、掃引線ＳＷＰは連続的に時計方向に回転する。
【００１６】
図１０Ｂは、ノースアップ表示モードにおける画面Ｄ上の表示を示し、船首線ＳＨＭは、真上（真北）からジャイロ針路θ_G だけ回転した方向を向き、掃引線ＳＷＰは、その船首線ＳＨＭから空中線の角度θ_A だけ回転した位置に表示される。この場合においても、掃引線ＳＷＰは、連続的に時計方向に回転する。なお、図１０Ｂ中、点線は仮想的に描いた線であり、真北方向を示す線である。
【００１７】
次に、図１１に示すように、図８に示す状態の時点ｔ１において、コースアップ表示モードに設定し、その後、時点ｔ２において自船２０１の針路を６０°に変針した場合の動作について、時点ｔ２以降の状態における船首線ＳＨＭと掃引線ＳＷＰとの各方位表示モードにおける画面Ｄ上の表示位置について説明する。なお、図１１において、符号θ_C は、コースアップの針路を表し、時点ｔ１でコースアップ表示モードに設定した時の針路（ジャイロコンパスの針路指示値）θ_G であって、真北を基準（０°）として時計方向に計測した角度である。
【００１８】
図１２Ａは、ヘッドアップ表示モードにおける画面Ｄ上の表示を示し、船首線ＳＨＭは真上を向き、掃引線ＳＷＰは、船首線ＳＨＭの位置から時計方向に空中線の角度θ_A だけ回転した位置に表示される。
【００１９】
図１２Ｂは、ノースアップ表示モードにおける画面Ｄ上の表示を示し、船首線ＳＨＭは、真上の真北位置からジャイロ針路θ_G だけ回転した方向を向き、掃引線ＳＷＰは、その船首線ＳＨＭから空中線の角度θ_A だけ回転した位置に表示される。
【００２０】
図１２Ｃは、コースアップ表示モードにおける画面Ｄ上の表示を示し、船首線ＳＨＭは、真上方向を示す２点鎖線の位置から変針角度分（θ_G −θ_C ）だけ回転した位置に表示され、掃引線ＳＷＰは、その回転位置から空中線の角度θ_A だけ回転した位置に表示される。
【００２１】
以上の説明が、この発明の理解の前提となる、レーダ装置において慣用されている、運動表示モード、方位表示モード、およびレーダスコープ（表示器）上の表示の基本的事項についての説明である。
【００２２】
次に、この出願人による背景技術について説明する。
【００２３】
（背景技術）
図１３は、この出願人によるレーダ装置の構成例を示している。
【００２４】
空中線２０３（図９参照）により受信されたアナログの受信信号であるビデオ信号ＶＤは、端子２１を通じてＡ／Ｄ変換部１に供給され、このＡ／Ｄ変換部１でアナログビデオ信号からデジタルビデオ信号に変換され、図示しないサンプリングクロック毎にリアルタイム（実時間）でレーダ映像データＲｖｄａとしてバッファメモリ部２へ順次記憶される。
【００２５】
この場合、レーダ映像データＲｖｄａのバッファメモリ部２への記録は、図１４に模式的に示すように、空中線２０３の角度θ_A が、点線の矢印に示すように、θ_A ＝０°の列から順に列毎に、極座標形式（ｒ，θ_A ）（図１５に示すＸＹ軸上での極座標表示参照）に応じて与えられるメモリアドレスにサンプリングクロック毎に、自船２０１の位置を距離ｒ＝０値として、その距離ｒ＝０値から、任意の距離Ｒ（ｒ＝Ｒ）を経て設定されたレーダ装置の使用距離縮尺Ｒｍａｘ（ｒ＝Ｒｍａｘ）まで、３６０°方向の全てのレーダ映像データＲｖｄａが記憶される。すなわち、メモリアドレス（ｒ，θ_A ）として（０，０）→（０，１）→…→（０，Ｒ）→…（０，Ｒｍａｘ）→（１，０）→…→（Ａ，Ｒ）→…→（Ａｍａｘ，Ｒｍａｘ）の順でバッファメモリ部２に記憶される。なお、図１４中、数値１[ ｍ] と１[ °] は、仮想的な値であって、実際の値ではない。
【００２６】
このようにしてバッファメモリ部２に記憶された極座標形式のレーダ映像データＲｖｄａを、フレームバッファである画像メモリ部６に書き込む際には、極座標形式（ｒ，θ_A ）から直交座標形式（ｘ，ｙ）に変換して格納し直す必要がある。ここで、フレームバッファとは、周知のように、ラスタスキャン方式のディスプレイ（表示器）の画面イメージをピクセル単位で保持するＸＹメモリであり、例えば、１２８０×１０２４箇のピクセル数（メモリアドレス数）を有し、各ピクセル（メモリアドレス）当たり、例えば、８ビットのデータを記憶することができるようになっている。
【００２７】
極座標形式（ｒ，θ_A ）から直交座標形式（ｘ，ｙ）に変換する場合には、基本的には、次の（１）式に基づいて行えばよい（図１５参照）。
【００２８】

ただし、この変換式は、空中線の角度θ_A の０°が表示器上の真上に表示される、上述のヘッドアップ表示モードの場合にのみ適用される。
【００２９】
他の方位表示モードにも適用し得る座標変換のための基準角度を、θ_Z で表す。この座標変換用の基準角度θ_Z は、方位演算部３で計算される。
【００３０】
この場合、空中線２０３の向いている方位角（上述の空中線の角度）θ_A を示す方位信号（この方位信号の符号もθ_A とする。）は端子２２を通じて方位演算部３に供給される。また、方位演算部３には、ジャイロコンパスから出力される針路信号である上述のジャイロコンパスの針路θ_G が供給されるとともに、図示しない操作パネル上で設定された方位表示モードＡＺＤＭが端子２６を通じて供給される。
【００３１】
方位演算部３は、方位表示モードＡＺＤＭの内容に応じて、空中線の角度θ_A 、ジャイロコンパスの針路θ_G 、コースアップの針路θ_C を以下の（２）式に示すように所定演算して、座標変換用の基準角度θ_Z を得、座標変換部４に送出する。
【００３２】

この座標変換用の基準角度θ_Z は、上述したように、極座標から直交座標に変換する際に使用する角度であり、図１２Ａ〜図１２Ｃから分かるように、画面Ｄの真上から掃引線ＳＷＰまでの時計方向の回転角度を表している。したがって、以下の説明において、座標変換用の基準角度θ_Z を掃引角度θ_Z ともいう。
【００３３】
制御部５は、端子２７を通じて操作パネルにより設定される運動モードＭＭに応じて座標変換部４へ画像メモリ部６上の以下に説明する座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）を設定する。なお、座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）は、自船２０１の現位置の座標に対応する。
【００３４】
したがって、運動モードＭＭが相対運動モードに選択されているときには、自船２０１の画面Ｄ上の位置は移動しないので、座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）は、例えば、図１６に示すように、画像メモリ部６の中心Ｃに設定され、自船２０１が移動しても一定である。
【００３５】
運動モードＭＭが真運動モードに選択されているときには、図示しないリセットスイッチ等が操作されて、画像メモリ部６の中心Ｃに戻されるまでは、自船２０１の移動位置に応じてこの座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）を移動させる必要がある。
【００３６】
この場合、自船２０１の針路、すなわちジャイロコンパスの針路θ_G と図示しない速力計から端子２４を通じて取り込まれる速度信号Ｓｖにより計算される自船２０１の速度Ｖと、時間ｔ前の自船位置、言い換えれば、読み出し開始アドレス（Ｘ_S-1 ，Ｙ_S-1 ）とから、現時点における座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）が次の（３）式に示すように表される。
【００３７】

なお、座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）は、通常、１スキャン（空中線２０３の１回転）に対応する時間経過毎に１回更新される。ただし、相対運動モードにおいては、上述したように、中心Ｃが座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）であり変化しない。
【００３８】
座標変換部４は、方位演算部３から供給される座標変換用の基準角度θ_Z と、制御部５から供給される座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）と図示しないタイミングジェネレータから端子２９を通じて供給されるクロック（座標変換クロックともいう。）とにより画像メモリ部６へのレーダ映像データＲｖｄｂの書き込みアドレス（Ｘ，Ｙ）を発生し、バッファメモリ部２よりクロックに同期してレーダ映像データＲｖｄｂを読み出して画像メモリ部６に書き込む。
【００３９】
この場合、画像メモリ部６への書き込みアドレス（Ｘ，Ｙ）は、自船２０１の位置からの（掃引）距離をｒとするとき、次の（４）式で与えられる。
【００４０】

制御部５は、海図入力部７からメモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気媒体等で提供される緯度・経度によりアドレスの定まる電子海図情報Ｍｖｄａを取り込み、図示しない航法装置から端子２５を通じて供給される自船位置信号Ｓｐにより分かる緯度・経度の自船位置情報と、レーダ装置の使用距離縮尺Ｒｍａｘに応じて、電子海図情報Ｍｖｄａの切り取り範囲を計算し、海図メモリ部８に対する書き込みアドレスを発生させて、海図映像データＭｖｄｂを書き込む。海図メモリ部８の構成は、通常、画像メモリ部６と同一の構成である。なお、レーダ装置の使用距離縮尺（レンジスケール）Ｒｍａｘとは、レーダの観測範囲を示すもので、表示器内に表示している範囲が何マイル分表示しているのかを示す値である。
【００４１】
海図映像の表示器上への描画のために取り扱われるデータ量が膨大であることから、従来、自船２０１の移動に従って海図映像を連続的に変更する必要のないノースアップ・真運動モードまたはコースアップ・真運動モードのときのみ描画を行うようにしていた。そして、描画または描画の更新は、レーダ装置の使用距離縮尺Ｒｍａｘの変更時、離心（オフセンタ）モード変更時、表示モード変更時、真運動のリセット時等に１回のみ実施される。なお、真運動のリセットとは、自船２０１が移動して自船２０１の位置が表示領域外にはみ出すことを回避するために、表示器上の予め決められた位置に自船２０１が到達したとき、自船２０１の位置を表示器の中心または予め定められた離心に自動的にまたは手動により引き戻す処理をいう。
【００４２】
制御部５は、画像メモリ部６と海図メモリ部８へ表示器１０上の表示ドットに対応して発生されるドットクロック毎に表示アドレス（表示のためのリードアドレス）を設定する。この場合、表示アドレスは、表示器１０に供給される図示しない水平同期信号に同期して列アドレスおよび行アドレスが１列毎に画像メモリ部６と海図メモリ部８に与えられる。
【００４３】
これにより、画像メモリ部６と海図メモリ部８とからそれぞれレーダ映像データＲｖｄｃと海図映像データＭｖｄｃとが読み出され、混合器９で混合され、表示器１０上にレーダ映像（レーダエコー）と海図映像とが重畳して表示されることになる。
【００４４】
この場合、画像メモリ部６と海図メモリ部８には、表示時にも、制御部５がランダムアクセス（ランダムにリード／ライト）できるように、並列データのランダムアクセス可能なリードライトメモリと直列データを転送するためのシリアルアクセスメモリを搭載したマルチポートＲＡＭが使用されている。
【００４５】
図１７に、画像メモリ部６と海図メモリ部８と混合器９（表示器１０）のそれぞれの概念的構成図を示す。
【００４６】
図１７から分かるように、画像メモリ部６と海図メモリ部８とは、それぞれ、１辺が長さＬ（Ｌは、Ｌ箇のメモリアドレスと考えることができる。）の正方形で構成されているものと考えている。したがって、メモリアドレス数（メモリエリアともいう。）は、Ｌ×Ｌ箇である。画像メモリ部６には、映像表示枠１１内に自船２０１の位置と船首線ＳＨＭとレーダ映像Ｒｖとが書き込まれ、海図メモリ部８には、海図映像Ｍｃが書き込まれ、これらの映像が同時に読み出されて混合器９内で混合され表示器１０上に表示される。なお、図１７の表示例は、ノースアップ・真運動モードによる表示の場合を示している。また、自船２０１の位置は画面の中心である。
【００４７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レーダ映像Ｒｖに重畳して表示される海図映像Ｍｃの元の電子海図情報Ｍｖｄａは、上述したように、緯度・経度の絶対位置情報で与えられ、また、海岸線の地形、航路情報、等深線、沈没船、灯台、ブイ等の各種情報が含まれる膨大な情報量である。このため、制御部５における電子海図情報Ｍｖｄａの切り取り範囲の計算を行い海図メモリ部８への書き込みアドレスを発生させ、海図メモリ部８から読み出して表示器１０上に表示するまでに相当の時間を必要とする。
【００４８】
一般的に、表示器１０上に海図映像を表示するには、単位をポイント（２ポイントで１線分）として計算すると、数千ポイントから数万ポイントが必要とされ、実際上、数秒の表示時間が必要となる。したがって、海図映像（海図情報）を頻繁に更新することは不可能に近い。
【００４９】
このような理由から、従来は、海図の連続的な更新の不要な、言い換えれば、陸地、海岸線等の固定物標が表示器上で基本的には固定される真運動モード、具体的には、ノースアップ・真運動モードとコースアップ・真運動モードのときにのみ、レーダ映像と海図映像との重畳表示が可能となっていた。換言すれば、連続的に海図を更新することの必要な相対運動モードにおいて、レーダ映像と海図映像とを重畳表示することが相当に困難であった。上述したように、相対運動モードとは、表示器上で自船の位置が、例えば、中心位置に固定され、物標が相対速度で移動し、海図を自船の速力に比例して自船の針路方向（進行方向）と反対方向に移動させることの必要な表示モードである。
【００５０】
この場合、ヘッドアップ・真運動モードは、真運動モードが、そもそも海図が表示器上で固定される表示方法と定義しており、波等の影響で自船の船首方向が絶えずふらつく場合等を想定すると、ヘッドアップ表示モードはこのような場合にも、常に、船首線を表示器の真上に表示しようとする表示モードと定義していることから、その場合には、海図を回転させなければならず、結局、両方の定義を同時に満足させるには矛盾が起こり、したがって、レーダ装置では、ヘッドアップ・真運動モードは設定されていない。
【００５１】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、自船の実際の移動に伴い、表示器上で自船は固定し、相対的かつ連続的に海図を移動する（更新する）ことの必要な相対運動モード時においても、簡単な構成で、レーダ映像に対して電子海図の重畳表示可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【００５２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、海図メモリ部の読み出しアドレスを生成する海図メモリ部読み出し制御部と、ラスタスキャンの１水平走査分の海図映像データを記憶する水平走査メモリ部とを備え、海図メモリ部のメモリエリアは、前記画像メモリ部のメモリエリアより大きく選定され、海図メモリ部には、自船位置情報と前記レーダ装置の使用距離縮尺に応じて切り取り範囲が決められる電子海図情報が書き込まれ、海図メモリ部読み出し制御部は、設定された方位表示モードに応じて、海図メモリ部からの読み出し角度を回転させた読み出しアドレスを生成し、この生成した読み出しアドレスにより、海図メモリ部からラスタスキャンの１水平走査分の海図映像データを読み出して水平走査メモリ部に記憶させ、混合器により、水平走査メモリ部に記憶された海図映像データとレーダ映像データとを混合して、自船の位置が表示器上で固定される相対運動モード時においても、海図映像とレーダ映像との重畳表示を行うようにしている。
【００５３】
この場合、頻繁な海図映像の更新を防止するため、画像メモリ部のメモリエリアをＬ×Ｌ箇とするとき、海図メモリ部のメモリエリアは、その４倍のメモリアドレスを有する２Ｌ×２Ｌ箇とする。
【００５４】
さらに、具体的な例により説明すると、座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）の更新は、自船の針路・速度に応じて１スキャンに１回実施し、海図映像は、レーダ装置の使用距離縮尺Ｒｍａｘの２倍程度の範囲をノースアップで表示器上に描画する。画像メモリ部からのレーダ映像データの読み出しは、表示器の水平同期信号に同期させて１列毎に読み出す。一方、海図メモリ部からの読み出しは、列単位ではなく、運動モードに対応して読み出し位置より、方位表示モードに応じてメモリアドレスを回転させ、１アドレス毎に１水平走査分のデータを読み出して１水平走査メモリ部に格納し、表示器の水平同期信号に同期させて水平走査メモリ部より読み出し、画像メモリ部から読み出したレーダ映像データと混合して、表示器に送出するようにする。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図８〜図１７に示したものと対応するものには同一の符号を付けて簡明に説明する。また、必要に応じて図８〜図１７をも参照して説明する。
【００５６】
図１は、この発明の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００５７】
図１において、端子２１を通じて供給されたビデオ信号ＶＤは、Ａ／Ｄ変換部１でレーダ映像データＲｖｄａに変換され、図示しないサンプリングクロックによりバッファメモリ部２へ記憶される。バッファメモリ部２には、空中線２０３（図９参照）の１スイープ（掃引）分のレーダ映像データＲｖｄｂが記憶される。
【００５８】
船首方向２０２（図９参照）を基準として、空中線２０３の電波輻射面の向いている方位を表す、空中線の角度θ_A が、端子２２を通じて方位演算部３と制御部５ａとに供給される。
【００５９】
方位演算部３には、空中線の角度θ_A とともに、端子２３を通じてジャイロコンパスの針路θ_G が供給され、かつ端子２６を通じて方位表示モードＡＺＤＭが供給される。
【００６０】
方位演算部３は、上述したように、方位表示モードＡＺＤＭの内容（ヘッドアップモード、ノースアップモードまたはコースアップモード）に対応して、空中線の角度θ_A 、ジャイロコンパスの針路θ_G 、コースアップの針路θ_C を以下の（２）式｛上述の（２）式を再掲示した式｝に示すように所定演算して、座標変換用の基準角度θ_Z として座標変換部４に送出する。
【００６１】

制御部５ａは、端子２７を通じて供給される運動モードＭＭの内容（真運動モードまたは相対運動モード）に応じて座標変換部４へ画像メモリ部６上の座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）を設定する。この場合、相対運動モードに選択されているとき、座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）は、例えば、画像メモリ部６の中心Ｃ（図１６参照）に設定される一定値であり、真運動モードに選択されているときには、自船２０１の針路、すなわちジャイロコンパスの針路θ_G と速力計から端子２４を通じて取り込まれる速度信号Ｓｖにより計算される自船２０１の速度Ｖと、時間ｔ前の自船位置、言い換えれば、読み出し開始アドレス（Ｘ_S-1 ，Ｙ_S-1 ）とから、現時点における座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）が次の（３）式｛上述の（３）式を再掲示した式｝に示すように表される。
【００６２】

座標変換部４は、方位演算部３から供給される座標変換用の基準角度θ_Z と、制御部５ａから供給される座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）と図示しないタイミングジェネレータから供給される座標変換クロックとにより画像メモリ部６へのレーダ映像データＲｖｄｂの書き込みアドレス（Ｘ，Ｙ）を発生し、バッファメモリ部２よりその座標変換クロックに同期してレーダ映像データＲｖｄｂを読み出して画像メモリ部６に書き込む。
【００６３】
この場合、画像メモリ部６への書き込みアドレス（Ｘ，Ｙ）は、自船２０１の位置からの（掃引）距離をｒとするとき、次の（４）式｛上述の（４）式を再掲示した式｝で与えられる。
【００６４】

制御部５ａは、海図入力部７から緯度・経度によりアドレスの定まる電子海図情報Ｍｖｄａを取り込み、端子２５を通じて供給される自船位置信号Ｓｐにより分かる緯度・経度の自船位置情報と、レーダ装置の使用距離縮尺Ｒｍａｘに応じて、電子海図情報Ｍｖｄａの切り取り範囲を計算し、海図メモリ部８ａに対する書き込みアドレスを発生させて、海図映像データＭｖｄｂを書き込む。なお、この海図メモリ部８ａへの海図映像データＭｖｄｂの書き込み処理を、表示器１０上での表示と対応して考える利便性を考慮して、便宜上、海図メモリ部８ａに海図映像を描画するともいう。
【００６５】
図２Ａに画像メモリ部６の構成例を示し、図２Ｂに海図メモリ部８ａの構成例を示している。画像メモリ部６は、１辺の長さがＬ（したがって、メモリアドレス数としては、Ｌ×Ｌ箇）の正方形で構成され、自船２０１の位置と船首線ＳＨＭと映像表示枠１１とレーダ映像Ｒｖが書き込まれる。海図メモリ部８ａは、この実施の形態では、１辺の長さが２Ｌ（したがって、メモリアドレス数としては、２Ｌ×２Ｌ箇）の正方形で構成されている。このように海図メモリ部８ａを画像メモリ部６より大きく選んだ理由は、海図メモリ部８ａの任意の点から任意の方向に海図映像Ｍｃを読み出したときに、海図映像Ｍｃの欠けを防止するためと自船２０１の移動に伴い頻繁に海図入力部７から海図メモリ部８ａへの再描画処理を行う必要性を回避するためである。
【００６６】
海図メモリ部８ａへの海図入力部７からの電子海図情報Ｍｖｄａの再書き込みは、レーダ装置の使用距離縮尺Ｒｍａｘを変更したときその縮尺に応じた大きさの海図映像Ｍｃを取り込むとき、自船２０１の位置を変更する離心（オフセンタ）モードへ変更したときにその離心量に応じてオフセットさせた海図映像Ｍｃを取り込むとき、運動モードを変更したとき、真運動モードでリセットしたとき、および以下に説明するような海図メモリ部８ａに欠けが生じたとき等に１度だけ座標変換開始アドレス（Ｘ_S ，Ｙ_S ）を中心として、運動モード、方位表示モードに拘わらず、ノースアップで描画が行われる。
【００６７】
海図メモリ部８ａの欠けとは、この実施の形態では、海図メモリ部８ａの読み出し中心アドレス（Ｘ_O ，Ｙ_O ）を自船２０１の移動に連動して変更するようにしているため、自船２０１の位置が移動したときに、直径Ｌの円内に海図情報が記憶されていない部分が含まれる場合をいい、その部分について海図メモリ部８ａから海図情報が読み出せない場合をいう。
【００６８】
具体的には、図３に示すように、自船２０１の位置が、速度Ｖ、ジャイロコンパスの針路θ_G で点Ａから点Ｂに移動した場合には、海図メモリ部８ａの読み出しアドレスが点Ａの中心アドレスから点Ｂに対応するアドレスに移動して、その点Ｂを映像表示枠１１に一致する円の中心とする直径Ｌの範囲内で海図情報に欠けが発生する場合をいう。
【００６９】
この発明の特徴的な構成の１つである読み出し制御部５ｂは、使用している（選択している）運動モード・方位表示モードに応じて海図メモリ部８ａへ読み出しアドレス（Ｘ_H ，Ｙ_H ）を送出し、海図メモリ部８ａから読み出した海図映像データＭｖｄｃを、ラスタスキャンの１水平走査分の海図映像データＭｖｄｃを記憶可能な水平走査メモリ部１２へ転送する。
【００７０】
次に、読み出し制御部５ｂによる海図メモリ部８ａからの海図映像データＭｖｄｃの読み出し方法について、運動モードが相対運動モードであり、方位表示モードがヘッドアップ表示モードである場合について説明する。
【００７１】
読み出し方向は、ノンインターレース・ラスタスキャン方式の表示器１０に与える垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと水平同期信号Ｈｓｙｎｃに同期して水平同期信号Ｈｓｙｎｃ毎に、図４に示すように、読み出し開始アドレスＲ₁ ｛Ｒ₁ ＝Ｒ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）｝からアドレスＲ₂ へ、次にアドレスＲ₃ からアドレスＲ₄ の順に海図メモリ部８ａからの読み出し角度を真北方向０°から読み出し角度θだけ回転させた読み出しアドレスを生成して読み出す。Ｘ_R 、Ｙ_R は、それぞれ、読み出し開始Ｘアドレス 読み出し開始Ｙアドレスという。
【００７２】
この実施の形態においては、相対運動・ヘッドアップ表示モードであるので、読み出し角度θは、ジャイロコンパスの針路θ_G に等しい角度θ＝θ_G になる。
【００７３】
この場合、読み出し開始アドレスＲ₁ ＝Ｒ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）は、海図メモリ部８ａの読み出し中心アドレスを（Ｘ_O ，Ｙ_O ）として、以下の（５）式に示すように与えられる。
【００７４】

読み出し開始アドレスＲ₁ ＝Ｒ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）からアドレスＲ₂ までの水平走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_H ，Ｙ_H ）は、転送クロックをＣＫ、そのカウント値をｎ・ＣＫとすると、次の（６）式に示すように得られる。
【００７５】

また、読み出し開始アドレスＲ₁ ＝Ｒ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）からアドレスＲ₃ までの垂直走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_V ，Ｙ_V ）は、図示しないタイミングジェネレータから送出される水平同期信号Ｈｓｙｎｃ毎に更新され、水平同期信号Ｈｓｙｎｃのカウント値をｍ・ＨＣＫとして、次の（７）式に示すように与えられる。

図５は、海図メモリ部８ａの水平走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_H ，Ｙ_H ）と垂直走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_V ，Ｙ_V ）を生成する読み出し制御部５ｂの詳細な構成例を示している。制御部５ａから端子３１、３２を通じて送出される読み出し開始アドレスＲ₁ ＝Ｒ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）と、端子３３、３４を通じて送出される水平走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_H ，Ｙ_H ）の変化率ｃｏｓθ、ｓｉｎθと、端子３５、３６を通じて送出される垂直走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_V ，Ｙ_V ）の変化率ｃｏｓ｛θ＋（π／２）｝、ｓｉｎ｛θ＋（π／２）｝とを読み出し制御部５ｂに与えるだけで、図４に示したアドレスを回転させた読み出し動作が可能なように構成されている。
【００７６】
なお、図５において、Ｘ_V アドレスドライバ６６、Ｙ_V アドレスドライバ６７、Ｘ_H アドレスドライバ６８およびＹ_H アドレスドライバ６９は、データの表示画面上の表示位置を指定するカウンタである、いわゆるアドレスポインタとして動作する。
【００７７】
すなわち、制御部５ａは、海図メモリ部８ａの読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）をラッチ６０、６１に記憶させる。また、水平走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_H ，Ｙ_H ）の変化率ｃｏｓθ、ｓｉｎθを、それぞれ、Ｘ_H 乗算器６２とＹ_H 乗算器６３に設定する。さらに、垂直走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_V ，Ｙ_V ）の変化率ｃｏｓ｛θ＋（π／２）｝、ｓｉｎ｛θ＋（π／２）｝を、それぞれ、Ｘ_V 乗算器６４とＹ_V 乗算器６５に設定する。
【００７８】
さらにまた、図示しないタイミングジェネレータから端子３７〜３９を通じて、それぞれ、所定のタイミングで海図メモリ部８ａから海図映像データＭｖｄｃを読み出して水平走査メモリ部１２に格納するための転送クロックＣＫと垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと水平同期信号Ｈｓｙｎｃとが送出され、それらは、それぞれ、Ｘ_H 乗算器６２、Ｙ_H 乗算器６３と、Ｘ_V アドレスドライバ６６、Ｙ_V アドレスドライバ６７と、Ｘ_V 乗算器６４、Ｙ_V 乗算器６５、Ｘ_H アドレスドライバ６８、Ｙ_H アドレスドライバ６９とに供給される。
垂直同期信号Ｖｓｙｎｃにより、ラッチ６０、６１の出力である読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）が、垂直走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_V ，Ｙ_V ）を発生させるＸ_V アドレスドライバ６６とＹ_V アドレスドライバ６７にそれぞれロードされる。この後、Ｘ_V アドレスドライバ６６とＹ_V アドレスドライバ６７にそれぞれロードされた読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）が、水平同期信号Ｈｓｙｎｃにより水平走査方向の読み出しアドレス（Ｘ_H ，Ｙ_H ）を発生させるＸ_H アドレスドライバ６８とＹ_H アドレスドライバ６９にロードされる。
【００７９】
転送クロックＣＫによりＸ_H 乗算器６２、Ｙ_H 乗算器６３は設定された変化率ｃｏｓθ、ｓｉｎθに応じてＵＰクロックもしくはＤＯＷＮクロックを発生し、これらのクロックによりＸ_H アドレスドライバ６８、Ｙ_H アドレスドライバ６９はＵＰカウントもしくはＤＯＷＮカウントして海図メモリ部８ａへ読み出しアドレス（Ｘ_H ，Ｙ_H ）を送出する。Ｌ箇の転送クロックＣＫにより図４に示した読み出し開始アドレスＲ₁ からアドレスＲ₂ までの水平走査方向の読み出しが完了する。
【００８０】
そして、次の水平同期信号ＨｓｙｎｃによりＸｖ乗算器６４、Ｙ_V 乗算器６５は設定された変化率ｃｏｓ｛θ＋（π／２）｝、ｓｉｎ｛θ＋（π／２）｝に応じてＵＰクロックもしくはＤＯＷＮクロックを発生し、これらのクロックによりＸ_V アドレスドライバ６６、Ｙ_V アドレスドライバ６７はＵＰカウントもしくはＤＯＷＮカウントして水平走査方向のＸ_H アドレスドライバ６８、Ｙ_H アドレスドライバ６９へ次の水平走査の読み出しの始点となる図４に示すアドレスＲ₃ を次の読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）として送出する。
【００８１】
このようにして水平同期信号Ｈｓｙｎｃ毎に図４に示す読み出し開始アドレスＲ₁ からアドレスＲ₃ 方向への海図メモリ部８ａからの海図映像データＭｖｄｃの読み出しが順次行われ、いわゆる１フレーム（１画面）分の表示画面の読み出しが完了する。
【００８２】
そして、次の垂直同期信号ＶｓｙｎｃによりＸ_V アドレスドライバ６６、Ｙ_V アドレスドライバ６７に、再度読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）がロードされ、次のフレーム用の読み出しが読み出し開始アドレスＲ₁ から実施される。
【００８３】
この実施の形態においては、空中線２０３の１回転（１スキャン）に１回読み出し中心アドレス（Ｘ_O ，Ｙ_O ）の更新が実施される。この場合、読み出し中心アドレス（Ｘ_O ，Ｙ_O ）の更新は、自船２０１のジャイロコンパスの針路θ_G と速度Ｖと時間ｔ前の読み出し中心アドレスＲ₁ （Ｘ_O-1 ，Ｙ_O-1 ）から次の（８）式に示すように与えられる。
【００８４】

このようにして、自船２０１の針路θ_G と速度Ｖに応じて海図メモリ部８ａからの読み出し中心アドレス（Ｘ_O ，Ｙ_O ）を更新し、さらに読み出し中心アドレス（Ｘ_O ，Ｙ_O ）に連動して読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）を更新することにより、ヘッドアップ・相対運動表示モードでレーダ映像Ｒｖと海図映像Ｍｃとを表示器１０上に重畳して表示することができる。
【００８５】
次に、他の方位表示・運動モードにおける重畳表示のための読み出しについて説明する。この場合、コースアップの針路θ_C も考慮する。
【００８６】
▲１▼ ノースアップ・相対運動表示モードでは、読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）を回転させて読み出す必要がないので、上記（５）式において、読み出し角度θをθ＝０°とすればよく、（９）式に示すように与えられる。相対運動表示モードであるので、この読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）は１スキャン毎に更新される。
【００８７】

▲２▼ コースアップ・相対運動表示モードでは、上記（５）式において、読み出し角度θをθ＝θ_G −θ_C とすればよく、（１０）式に示すように与えられる。この場合にも、相対運動表示モードであるので、読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）は１スキャン毎に更新される。
【００８８】

▲３▼ ノースアップ・真運動表示モードでは、読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）を回転する必要もなく、また固定であり、上記（９）式に示す読み出し開始アドレスが使用される。
【００８９】
▲４▼ コースアップ・真運動表示モードでは、読み出し開始アドレスＲ₁ （Ｘ_R ，Ｙ_R ）は、上記（１０）式に示す値に固定される。
【００９０】
なお、上述したように、ヘッドアップ・真運動表示モードは存在しない。
【００９１】
さらに、この発明の特徴的な構成である水平走査メモリ部１２は、１水平走査分の海図映像データＭｖｄｃを格納するためのメモリであり、例えば、ＦＩＦＯ方式のメモリで構成される。水平走査は、図６ｂに示すブランク信号ＢＫにより、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ（図６ａ参照）を含む非表示期間ＮＤＳＰと、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ間の表示期間ＤＳＰとに分けられる。
【００９２】
非表示期間ＮＤＳＰに転送クロックＣＫ（図６ｃ参照）により、海図メモリ部８ａから読み出された１水平走査分の海図映像データＭｖｄｃが、水平走査メモリ部１２に転送され、表示期間ＤＳＰに水平走査の読み出しクロックであるドットクロックＤＫ（図６ｄ参照）により、転送された順に読み出されて混合器９に供給される。
【００９３】
水平走査メモリ部１２は、画像メモリ部６と同時にドットクロックＤＫで読み出され、混合器９を通じて表示器１０へ送出され、レーダ映像Ｒｖと海図映像Ｍｃとが重畳表示される。
【００９４】
図７に、この実施の形態における重畳表示の例を示す。
【００９５】
図７において、自船２０１は、針路θ_G の方向へ速度Ｖで移動しているものとする。また、レーダ装置は、ヘッドアップ・相対運動表示モードに設定されているものとする。
【００９６】
画像メモリ部６には、映像表示枠１１内に船首線ＳＨＭとレーダ映像Ｒｖとが書き込まれている。海図メモリ部８ａには、海図映像Ｍｃが書き込まれ、領域Ｌ×Ｌ箇で示す読み出し範囲４１が示されている。この読み出し範囲４１の海図映像Ｍｃとレーダ映像Ｒｖとが混合器９で混合されることで、表示器１０上にレーダ映像Ｒｖと海図映像Ｍｃとの重畳表示が描出される。なお、表示器１０上の映像は、不要な部分を表示させないため、映像表示枠１１に対応する円形等のマスク処理が施されている。
【００９７】
また、この発明は上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、海図メモリ部からの海図映像データの読み出しの高速化を簡単な構成で図り、これにより、自船の位置が表示器上で固定され、海図映像の連続的な更新の必要な相対運動モード時においても、海図映像とレーダ映像との重畳表示を行うことができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは、画像メモリ部の構成例を示す図、
図２Ｂは、海図メモリ部の構成例を示す図である。
【図３】海図映像に欠けが生じる寸前の状態の説明に供される図である。
【図４】回転して読み出しアドレスを生成する動作の説明に供される図である。
【図５】読み出し制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図６】水平走査メモリ部等の読み出し書き込み動作の説明に供されるタイミング図である。
【図７】この発明の実施の形態による重畳表示の説明に供される図である。
【図８】一般的に、空から自船を見た状態を示す模式図である。
【図９】空中線の角度の説明に供される図である。
【図１０】図１０Ａは、ヘッドアップモード時の掃引線等の表示説明に供される図、
図１０Ｂは、ノースアップモード時の掃引線等の表示説明に供される図である。
【図１１】コースアップモードに設定した後、自船の針路を変針した場合の説明に供される図である。
【図１２】変針後の掃引線等の表示の説明に供される図であって、
図１２Ａは、ヘッドアップモード時、
図１２Ｂは、ノースアップモード時、
図１２Ｃは、コースアップモード時を表す図である。
【図１３】この発明の背景技術の構成を示すブロック図である。
【図１４】バッファメモリ部への映像データの格納方法の説明に供される図である。
【図１５】極座標の説明に供される図である。
【図１６】画像メモリ部の中心に設定される座標変換アドレスの説明に供される図である。
【図１７】図１３例に基づく、レーダ画面の映像表示例を示す図である。
【符号の説明】
５ａ…制御部 ５ｂ…読み出し制御部
６…画像メモリ部 ７…海図入力部
８ａ…海図メモリ部 ９…混合器
１０…表示器 １１…映像表示枠
１２…水平走査メモリ部 ２０１…自船
２０２…船首方向 ２０３…空中線
２０４…輻射面 ２０５…輻射方向
ＶＤ…ビデオ信号 θ_A …空中線の角度
θ_Z …座標変換用の基準角度 θ_G …ジャイロ針路
Ｓｖ…速度信号 Ｓｐ…位置信号
ＡＺＤＭ…方位表示モード ＭＭ…運動モード
Ｒｖｄａ、Ｒｖｄｂ、Ｒｖｄｃ…レーダ映像データ
Ｍｖｄａ…電子海図情報 Ｍｖｄｂ、Ｍｖｄｃ…海図映像データ
ＳＨＭ…船首線 Ｒｖ…レーダ映像
Ｍｃ…海図映像 Ｒ₁ …読み出し開始アドレス
Ｘ_R …読み出し開始Ｘアドレス Ｙ_R …読み出し開始Ｙアドレス
Ｖｓｙｎｃ…垂直同期信号 Ｈｓｙｎｃ…水平同期信号
ＣＫ…転送クロック ＢＫ…ブランク信号
ＮＤＳＰ…非表示期間 ＤＳＰ…表示期間
ＤＫ…ドットクロック ＳＷＰ…掃引線
Ｒｍａｘ…レーダ装置の使用距離縮尺

Claims (2)

1. 画像メモリ部から出力されるレーダ映像データと、海図メモリ部から出力される海図映像データとを混合器により混合して表示器の画面上にレーダ映像と海図映像とを重畳してラスタスキャン方式により表示するレーダ装置において、
   前記海図メモリ部の読み出しアドレスを生成する海図メモリ部読み出し制御部と、
   前記海図メモリ部と前記混合器との間に接続され、ラスタスキャンの１水平走査分の海図映像データを記憶する水平走査メモリ部とを備え、
   前記海図メモリ部のメモリエリアは、前記画像メモリ部のメモリエリアより大きく選定され、
   前記海図メモリ部には、自船位置情報と前記レーダ装置の使用距離縮尺に応じて切り取り範囲が決められる電子海図情報が書き込まれ、
   前記海図メモリ部読み出し制御部は、設定された方位表示モードに応じて、前記海図メモリ部からの読み出し角度を回転させた読み出しアドレスを生成し、この生成した読み出しアドレスにより、前記海図メモリ部からラスタスキャンの１水平走査分の前記海図映像データを順次読み出して前記水平走査メモリ部に記憶させ、
   前記混合器により、前記水平走査メモリ部に記憶された海図映像データと前記レーダ映像データとを混合して、自船の位置が表示器上で固定して表示される相対運動モード時においても、海図映像とレーダ映像との重畳表示を行うようにしたことを特徴とする電子海図の重畳表示可能なレーダ装置。
2. 前記海図メモリ部のメモリエリアは、前記画像メモリ部のメモリエリアをＬ×Ｌ箇とするとき、２Ｌ×２Ｌ箇に選定されていることを特徴とする請求項１記載の電子海図の重畳表示可能なレーダ装置。

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