JP4351392B2 - 残光トレイルの形成用方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、レーダ装置のレーダ像内に連続的にその都度の実際の位置で表示される少なくとも１つの目標に残光トレイル（残光裾引）（Nachleuchtschleppe）を形成する方法であって、実際の目標位置を多数の画点によって可視とし、該画点は、レーダ像内で関連し合った多数の面をカバーし、時間的に先行する目標位置を、各々の目標位置の時間順序（ランク）(Zeitrang)に連れて前記画点の希薄化（Bildpunktausduennung）の程度が大きくなるようにして画点を面内に表示する、残光トレイル（残光裾引）を形成する方法及び装置に関する。
【０００２】
そのような、レーダスコープ上に、個別目標に対して対応して形成される残光トレイル（残光裾引）は、位置測定された目標の、レーダ像上の軌跡を示し、この軌跡から、観測者は、目標の運動特性並びに運動方向から分かる衝突の危険性について認知して、適切に特有に操縦することによって、危険性を取り除くことができる。
【０００３】
この種の公知の方法（ドイツ連邦共和国特許出願第２９２４１７６号公報）では、実際のパノラマ走査のレーダエコー及び先行の複数のパノラマ走査によるレーダエコーが、１つの画像メモリ内に記憶後、レーダ装置のスコープ上に指示される。画像メモリとしては、ｘ，ｙ座標に配向された書き込み−読み出しメモリが使用され、このメモリには、パノラマの順次連続する走査の強度値を記録することによって、各々実際に受信されたレーダエコーを、その位置座標に相応するメモリアドレスで記憶することができる。先行する走査から得られた強度値が、その際得られる。画像メモリの画像内容は、レーダエコーの受信の時間的列順序とは無関係に読み出され、レーダ像上に表示される。従って、順次連続するパノラマ走査時に記憶された強度値は、スコープ上に相互に配列され、目標の軌跡又は残光トレイル（残光裾引）を示す。
【０００４】
公知の方法の別の構成では、記憶された強度値は、予め設定可能な個数のパノラマ走査後、１つ以上のインクリメントだけ低減され、そうすることによって、先行の目標位置を、以前の走査で検出された強度でスコープ上に表示することができる。従って、残光トレイル（残光裾引）の長さは、目標速度によってのみならず、完全なパノラマ走査が行われる速度にも依存しており、従って、レーダアンテナの回転速度が一定の場合に限ってしか、残光トレイル（残光裾引）が表示される時間間隔と、残光トレイル（残光裾引）の長さとを対応付けることができない。回転速度が変わると、時間間隔を新規に定義する必要がある。
【０００５】
従って、本発明が基づく課題は、冒頭に記載した形式の方法を改善して、残光トレイル（残光裾引）を僅かなコストで、多数同時に表示される目標でレーダ像の負担が過剰にならないようにして、観測者にとって良好に見えるようにしてレーダ像に目標を表示できるようにすることにある。
【０００６】
本発明によると、この課題は、請求項１記載の要件によって解決される。
【０００７】
本発明の方法の有する利点は、標準的なグラフィックカードで標準的なスコープ又はビデオ装置で構成することができ、そうすることによって、実際上付加的なコストを掛けずに実施することができる点にある。スコープ上で見える残光トレイル（残光裾引）は、極めて明瞭であり、目標がレーダ像上に多数現れる場合であってもレーダ像の負担が過剰にならず、乃至、過負荷にならない。と言うのは、残光トレイル（残光裾引）は、以前の走査が増えるに連れて画点が多数となって間隔が狭くなることによって、実際の目標位置とは反対方向の残光トレイル（残光裾引）の端に向かって画点の明るさが次第に弱まるからである。
【０００８】
本発明の方法の有利な実施例は、従属請求項から得られる。
【０００９】
本発明の方法は、特に有利なやり方で、方法の有利な実施例により、レーダ装置によって受信されたレーダエコーの振幅を、メモリセルがｘ，ｙ座標に配向されたレーダビデオメモリに記憶することができ、レーダビデオメモリの記憶内容は、メモリセル毎に、メモリセルがｘ，ｙ座標に配向された、少なくとも１つの残光トレイル（残光裾引）メモリに、個別メモリセルの記憶内容が最初の設定値を超過している限り、１ビット情報として書き込まれ、残光トレイルメモリの記憶内容は、例えば、プソイドスタティック乃至疑似統計的な方法により、画点が稀薄になるに連れて順次連続して消去され、メモリセルがｘ，ｙ座標に配向された画像繰り返しメモリ内に、先ず、残光トレイルメモリの記憶内容が書き込まれ、レーダビデオメモリの個別メモリセルの記憶内容が第２の設定値を超過する限り、時間的に後続してレーダビデオメモリの記憶内容が書き込まれ、画像繰り返しメモリの記憶内容が連続してレーダ装置のｘ，ｙ座標に配向されたレーダスコープ上にメモリセル毎の画点として表示される。
【００１０】
特別な残光トレイルメモリ内に残光トレイル（残光裾引）を記憶することにより、特に簡単に画点を稀薄にすることができるのみならず、表示形式「真運動指示方式」"トゥルーモーション:true-motion"を表示形式「相対運動指示方式」"リラティブモーション:relative-motion"、並びに、表示形式「相対運動真トレイル指示方式（センタ表示）」"リラティブモーショントゥルートレイル:relative-motion true trails（Centerdisplay）"に切り換えることも、表示形式「相対運動指示方式」"relative-motion"、並びに、表示形式「相対運動真トレイル指示方式（センタ表示）」"relative-motion true trails（Centerdisplay）"を表示形式「真運動指示方式」"true-motion"に切り換えることも、何ら問題なく行うことができる。（表示形式「相対運動真トレイル指示方式（センタ表示）」"relative-motion true trails（Centerdisplay）"では、立地点、つまり、レーダ装置を搭載した自分の船は、レーダ像では、有利には、レーダ像の中心に固定される。）つまり、単に、残光トレイルメモリの記憶内容だけを、船自体の運動に相応して周期的にシフトしさえすればよく、又は、残光トレイルメモリのメモリセルのアドレッシングを船自体の運動に相応して周期的に変えさえすればよいのである。２つの残光トレイルメモリを用いると、切換により、残光トレイル（残光裾引）が消失することはなく、その結果、公知のレーダ装置の場合とは異なり、アンテナが複数回転して、その都度選択された表示形式で残光トレイル（残光裾引）が再度レーダ像上に現れる迄の待機時間を必要としない。
【００１１】
記憶量が同じ大きさの付加的なメモリを設けても、所要の大きさのメモリカードは極めて廉価であるので、この方式により作動するスコープ装置の製造コストには、殆ど影響しない。更に、残光トレイルメモリを用いて、カラーコーディングを簡単に行うことができ、その結果、残光トレイル（残光裾引）を更に付加的に別の色で表示することもできる。
【００１２】
以下、本発明について図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【００１３】
その際、
図１には、レーダ装置のブロック図、
図２には、図１のレーダ装置のスコープ上のレーダ像を拡大して示した図、
図３には、図１のレーダ装置で、順次連続する３つの時点での残光トレイルメモリの記憶内容の表示が、
各々略示されている。
【００１４】
図１にブロック接続図として示されたレーダ装置は、公知のように、回転するレーダ用アンテナ１０を有しており、このアンテナを用いて、目標が反射位置測定方式で検出される。アンテナ１０を機械的に回転する代わりに、アンテナを電子的に回転してもよい。アンテナ１０で受信された各反射位置測定信号又は各レーダエコーは、送受信装置１１の受信装置に供給され、この受信装置で、相応に形成されて、アナログ−デジタル変換器１２でデジタル信号に変換される。ρ、φ座標（距離及び方位）で生じているデジタル信号は、座標変換器１３によってｘ，ｙ座標系に変換されて、像形成器１４に供給され、像形成器は、レーダエコーによって示された目標の位置をレーダ像１５に表示し、このレーダ像は、スコープ又はビデオ装置１７のレーダスコープ１６上に表示される。
【００１５】
図２には、任意に選択されたシナリオで、レーダ像１５が拡大表示されている。レーダ像１５は、所謂相対運動モード（"relative-motion-Modus"）で表示されており、即ち、検出された目標の位置が、自分の船に関する基準系で表示されている。従って、船自体（図２では２０で示されている）は、レーダ像１５上で常に固定点上に、ここでは、レーダ像１５の真ん中に位置している。図２のレーダ像１５では、レーダ装置によって、３つの種々異なる目標２１〜２３が検出されており、その際、一方では、目標２１〜２３の各々実際の位置、並びに、他方では、目標２１〜２３の、時間的に先行する目標位置が、各々時間順序（ランク、ステータス）(Zeitrang)を示す残光トレイル（残光裾引）２４として表示されており、その結果、この残光トレイル（残光裾引）２４を用いて、時間と共に変化する、目標２１〜２３の位置を展望することができる。個別目標２１〜２３での残光トレイル（残光裾引）２４は、目標２１〜２３の実際の目標位置が、レーダ像１５内の関連面をカバーする幾つかの画点によって可視となるように表示され、時間的に先行する目標位置は、各目標位置の時間順序（ランク）に連れて画点が益々稀薄に面内に表示され、その結果、面内でアクティブとなる画点の個数は、以前の目標位置が増えるに連れて減少する。このことは、図２のレーダ像１５には、実際の各目標位置に黒い面が付けられていて、この黒い面は、先行する、以前の目標位置では点状になり、やがて途絶えていることによって分かる。表示されている目標位置の時間が経つに連れて、画点が稀薄になる結果、閉じられた面の余白部分は益々広くなり、その結果、先行の目標位置では、各々の目標位置の時間が経つに連れて益々明るくなる点パターンが形成される。
【００１６】
目標２１〜２３及び各目標２１〜２３に配属された残光トレイル（残光裾引）２４と共にレーダ像１５を形成するために、像形成器１４は、レーダビデオメモリ２５、残光トレイルメモリ２６、像繰り返しメモリ２７並びにメモり２５〜２７の読み出し及び書き込みを制御する制御ユニット２８を有している。３つのメモリ２５〜２７は、各々ｘ，ｙ座標に配向されており、座標領域に関して同じメモリ量を有している。レーダビデオメモリ２５は、入力側が座標変換器１３の出力側に接続されており、出力側が比較回路又は比較器２９及び３０と接続されている。残光トレイルメモリ２６は、入力側が第１の比較器２９の出力側と接続されており、出力側は、第２のマルチプレクサ３５（この機能については更に後述する）を介して、マルチプレクサ３１の入力側に接続されており、マルチプレクサ３１の他方の入力側には、第２の比較器３０の出力側が接続されている。像繰り返しメモリ２７のメモリ入力側は、マルチプレクサ３１の出力側に接続されており、像繰り返しメモリ２７のメモリ出力側は、ビデオ装置１７に接続されている。第１の比較器２９には、第１の比較器限界値３２が設定されており、第２の比較器３０には、第２の比較器限界値３３が設定されており、その際、第２の比較器限界値３３は、有利にはゼロにされる。第１の比較器２９は、その入力側に供給された値、ここでは、レーダビデオメモリ２５のメモリ値が、第１の比較器限界値３２を超過した場合に、その出力側に、１ビット情報が出力されるように構成されている。第２の比較器３０は、当該第２の比較器の入力側の値、ここではレーダビデオメモリ２５のメモリ値が第２の比較器限界値３３よりも大きい場合に、マルチプレクサ３１と接続された、当該第２の比較器の出力側に、当該第２の比較器の入力側の値、ここではレーダビデオメモリ２５のメモリ値が出力されるように構成されている。制御ユニット２８によって制御されるマルチプレクサ３１（単に、データ切換（Datenweiche）の機能しか有していない）は、その出力側を、周期的且つ時間的に順次連続して先ず、当該マルチプレクサ３１の、残光トレイルメモリ２６と接続された入力側に、それから、当該マルチプレクサ３１の、レーダビデオメモリ２５と接続された入力側に切り換える。
【００１７】
そのように構成された像形成器１４は、以下の方法により作動する：
アンテナ１０で受信されたレーダエコーを示す、デジタル化されて、信号技術上形成された、送受信装置１１の電気受信信号、所謂ビデオ信号又はデータにより、振幅が、その所属のｘ，ｙ座標に相応して、レーダビデオメモリ２５の相応にアドレッシングされたメモリセルに記憶される。レーダビデオメモリ２５の記憶内容は、周期的に読み出され、個別メモリセルの記憶内容が、第１の比較器限界値３２を超過する場合、第１の比較器２９によってメモリセル毎に残光トレイルメモリ２６に１ビット情報として書き込まれる。従って、記憶された振幅が第１の比較器限界値よりも大きい、レーダビデオメモリ２５の全てのメモリセルが、１ビット情報として残光トレイルメモリ２６に周期的にコピーされる。レーダ像１５上に残光トレイル（残光裾引）をカラー表示するために、書き込み時に付加的に１ビット情報が符号化され、その際、この符号化は、レーダビデオメモリ２５の記憶内容の符号化から明らかに区別可能であるようにされる。コピー乃至書き込み過程時に、残光トレイルメモリ２６の内容は消去されず、上書きされるにすぎない。レーダビデオメモリ２５のメモリセル内の振幅が第１の比較器限界値３２よりも小さい場合、同一アドレッシングされたメモリセルが、残光トレイルメモリ２６内に割り当てられることはない。画点を稀薄化する方法、例えば、プソイドスタティック乃至疑似統計的な（pseudostatistisch）方法を用いて、残光トレイルメモリ２６のメモリセルの記憶内容が定常的に消去される。その際、消去周波数は、残光トレイルメモリ２６への書き込み周波数とは無関係であり、その際、消去周波数を変えることにより、形成される残光トレイル（残光裾引）の長さを、レーダアンテナの回転速度とは無関係に選定することができる。
【００１８】
図３には、そのような残光トレイル（残光裾引）２４の形成が３つの相で示されている。図３ａには、レーダビデオメモリ２５からのコピーとしての、開始期間後の残光トレイル（残光裾引）が示されている。図３ｂには、目標が一区画更に動いた状態で示されている。実際位置での残光トレイル（残光裾引）像は、未だ閉じられているが、残光トレイル（残光裾引）像は、開始期間からの位置では、適用された消去方法によって約２０％だけ稀薄化されている。図３ｃには、目標が一区画だけ更に動いた状態で示されており、その結果、３つの領域を認識することができる。残光トレイル（残光裾引）の最も前の領域で、つまり、実際の目標位置に直接、残光トレイル（残光裾引）がつながっている。残光トレイル（残光裾引）の真ん中の領域では、記憶内容が約２０％希薄化されており、後ろ側の領域では、約４０％希薄化されている。
【００１９】
残光トレイルメモリ２６及びレーダビデオメモリ２５の記憶内容は、周期的に、且つ、時間的に上述の列順序で相互に像繰り返しメモリ２７にコピーされ、その際、レーダビデオメモリ２８の個別メモリセルの記憶内容が第２の設定値を超過する場合に、第２の比較器３０によって、レーダビデオメモリ２５の記憶内容が書き込まれるだけ、場合によっては、残光トレイルメモリ２６から予め書き込まれた画点が上書きされるように分類される。制御ユニット２８によって制御されるマルチプレクサ３１は、その際、時間的に正確に、残光トレイルメモリ２６及びレーダビデオメモリ２５の各出力側を像繰り返しメモリ２７のメモリ入力側に接続する。像繰り返しメモリ２７内に、このようにしてコピーされる記憶内容は、レーダスコープ１６上に目下表示すべきレーダ像１５の、周期的に新規にされ、且つ、連続的にレーダスコープ１６上に表示される像である。
【００２０】
制御ユニット２８内に、残光トレイルメモリ２６及びレーダビデオメモリ２５の読み出しを前述のように行う、相応の制御ルーチンを設けると、マルチプレクサ３１は、用いなくて済み、残光トレイルメモリ２６及び比較器３０の各出力側は、像繰り返しメモリ２７のメモリ入力側に直接接続される。
【００２１】
既述のように、像形成は、相対運動で行われる。像形成を、相対運動真残光トレイル（残光裾引）で行う必要がある場合、残光トレイルメモリ２６の内容は、周期的にシフトしたり、又は、レーダ装置を搭載した船自体の固有の運動を補償する、残光トレイルメモリ２６のメモリセルのアドレスを切り換える必要がある。
【００２２】
ユーザによって任意に行うことができる各表示形式間の切換時に、切換過程後、複数回のアンテナが回転する比較的長い時間後初めて再度形成される残光トレイル（残光裾引）の損失を回避するために、メモリ入力側が同様に第１の比較器２９の出力側に接続された第２の残光トレイルメモリ３４が設けられている。従って、１ビット情報が、同時に両残光トレイルメモリ３６，３４にコピーされ、その際、制御ユニット２８によって、１ビット情報を第２の残光トレイルメモリ３６に書き込む際、真運動表示にとって重要な、メモリセルのアドレス切換を、自分の船自体の運動が空間的にｘ，ｙ座標系で補償されるように実行することができる。従って、残光トレイル（残光裾引）の形成は、第１の残光トレイルメモリ２６で相対運動で行われ、第２の残光トレイルメモリ３４で真運動で同時に行われる。第２の残光トレイルメモリ３４は、制御ユニット２８によって並列に同様に処理され、その結果、その記憶内容は、同じ方法によって続いて連続的に消去され、残光トレイル（残光裾引）２４を表示する記憶内容に書き込まれた画点を希薄化することができる。レーダスコープ１６上の表示形式を切り換える際、選択的に、第１の残光トレイルメモリ２６及び第２の残光トレイルメモリ３４にアクセスすることができ、従って、残光トレイル（残光裾引）２４を相対運動又は真運動でレーダスコープ１６上に表示することができる。
【００２３】
残光トレイルメモリ２６及び３４の両メモリ出力側に選択的にアクセスするために、残光トレイルメモリ２６及び３４の両メモリ出力側は、第２のマルチプレクサ３５の両入力側に接続されており、第２のマルチプレクサ３５の出力側は、第１のマルチプレクサ３１の一方の入力側に接続されている。第２のマルチプレクサ３５は、手動操作される切換スイッチ３６を用いて制御される。その際、切換スイッチ３６が、図１に略示された切換位置となると、マルチプレクサ３５で、その出力側が第１の残光トレイルメモリ２６に接続された入力側に接続される。切換スイッチ３６が閉じられると、マルチプレクサ３５の出力側は、第２の残光トレイルメモリ３４と接続された入力側に接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 レーダ装置のブロック図
【図２】 図１のレーダ装置のスコープ上のレーダ像を拡大して示した図
【図３】 図１のレーダ装置での、順次連続する３つの時点での残光トレイルメモリの記憶内容の表示

Claims (9)

1. レーダ装置のレーダ像（１５）内に連続的にその都度の実際の位置で表示される少なくとも１つの目標（２１〜２３）に残光トレイル（残光裾引）（Nachleuchtschleppe）を形成する方法であって、
   実際の目標位置を多数の画点によって可視とし、該画点は、レーダ像（１５）内で関連し合った多数の面をカバーし、時間的に先行する目標位置を、各々の目標位置の時間順序（ランク）(Zeitrang)に連れて前記画点の希薄化（Bildpunktausduennung）の程度が大きくなるようにして前記画点を前記面内に表示する、残光トレイル（残光裾引）を形成する方法において、
   レーダ装置によって受信されたレーダエコーの振幅を、メモリセルがｘ，ｙ座標に配向されているレーダビデオメモリ（２５）内に記憶し、前記個別メモリセルの記憶内容が第１の設定値を超過している限り、前記レーダビデオメモリ（２５）の記憶内容を前記メモリセル毎に、当該メモリセルがｘ，ｙ座標に配向された、少なくとも１つの残光トレイル（残光裾引）メモリ(Schleppenspeicher)（２６）内に１ビット情報として書き込み、前記残光トレイルメモリ（２６）の記憶内容を、画点の希薄化方法を用いて連続的に消去し、前記メモリセルがｘｙ座標に配向された像繰り返しメモリ（２７）に、時間的に順次連続して先ず前記残光トレイルメモリ（２６）の記憶内容を書き込み、それから、前記レーダビデオメモリ（２５）の記憶内容を、レーダビデオメモリ（２５）の個別メモリセルの記憶内容が第２の設定値を超過する範囲内で書き込み、前記像繰り返しメモリ（２７）の記憶内容を、ｘ，ｙ座標に配向されたレーダ像（１５）にメモリセル毎の画点として連続的に表示することを特徴とする方法。
2. 第２の設定値をゼロに設定する請求項１記載の方法。
3. 残光トレイルメモリ（２６）のメモリ内容の消去を、当該残光トレイルメモリ（２６）の書き込み／読み出し周波数とは無関係な周波数で実行する請求項１又は２記載の方法。
4. １ビット情報を遅くとも像繰り返しメモリ（２７）に書き込んだ際に符号化し、その際、該符号化を、レーダビデオメモリの記憶内容の符号化と著しく異なるようにする請求項１から３迄の何れか１記載の方法。
5. 符号化を、書き込み時に残光トレイルメモリ（２６）で実行する請求項４記載の方法。
6. １ビット情報の書き込みを、同時に２つの残光トレイルメモリ（２６，３４）で行い、１ビット情報を前記一方の残光トレイルメモリ（３４）に書き込む際、又は、前記１ビット情報を前記一方の残光トレイルメモリ（３４）から読み出す際、メモリセルのアドレス変換をｘ，ｙ座標系で船自体の運動が補償されるように実行し、選択的に、前記一方又は他方の残光トレイルメモリ（２６，３４）の記憶内容を像繰り返しメモリ（２７）に書き込む請求項１から５迄 の何れか１記載の方法。
7. レーダ装置のレーダ像（１５）内に連続的にその都度の実際の位置で表示される少なくとも１つの目標（２１〜２３）に残光トレイル（残光裾引）（Nachleuchtschleppe）を形成する装置において、
   レーダビデオメモリ（２５）、少なくとも１つの残光トレイルメモリ（２６）及び像繰り返しメモリ（２７）、２つの比較器（２９，３０）、制御ユニット（２８）を有しており、前記像繰り返しメモリ（２７）は、全てｘ，ｙ座標に配向されていて、該ｘ，ｙ座標領域内で同じメモリ量を有しており、前記２つの比較器（２９，３０）は、入力側が前記レーダビデオメモリ（２５）のメモリ出力側に接続されており、前記制御ユニット（２８）は、前記各メモリ（２５，２６，２７）の制御用であり、レーダ装置の受信装置（１１）と接続された前記レーダビデオメモリ（２５）に、前記受信装置（１１）によって形成されたレーダエコーの振幅が記憶され、当該記憶内容が連続的にアクチュアルにされ、前記第１の比較器（２９）の出力側は、残光トレイル（残光裾引）メモリ（２６）のメモリ入力側に接続されており、前記残光トレイルメモリ（２６）のメモリ出力側は、前記像繰り返しメモリ（２７）のメモリ入力側と接続されており、入力値が第１の比較器限界値（３２）を超過する毎に、１ビット情報が当該比較器の出力側に出力され、前記第２の比較器（３０）の出力側は、前記像繰り返しメモリ（２７）のメモリ入力側に接続されており、入力値が第２の比較器限界値（３３）を超過する毎に、当該入力値は当該比較器の出力側に導通接続され、前記制御ユニット（２８）は、少なくとも１つの残光トレイルメモリ（２６）の記憶内容を、適切な、画点の希薄化（Bildpunktausduennung）方法を用いて連続的に消去し、前記各メモリ（２５，２６，２７）の書き込み及び読み出しは、先ず、前記残光トレイルメモリ（２６）の記憶内容が前記像繰り返しメモリ（２７）に読み込まれ、それから、連続的に前記レーダビデオメモリ（２５）の記憶内容が前記像繰り返しメモリ（２７）に読み込まれるように制御されることを特徴とする装置。
8. ２つの残光トレイルメモリ（３６）のメモリ入力側が、第１の比較器（２９）の出力側に接続されており、制御ユニット（２８）は、第１の比較器（２９）の出力側に出力されている１ビット情報の、前記残光トレイルメモリ（３６）への書き込み過程、又は、前記記憶された１ビット情報の、残光トレイルメモリ（３４）からの読み出し過程を制御し、該制御は、船自体の運動を補償するようにメモリセルがｘ，ｙ座標系でアドレス変換されるように行われ、前記像繰り返しメモリ（２７）のメモリ入力側は、前記両残光トレイルメモリ（２６，３４）の一方に切換接続可能である請求項７記載の装置。
9. 像繰り返しメモリ（２７）の、両残光トレイルメモリ（２６，３４）への切換接続は、手動により行うことができる請求項８記載の装置。

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