JP4351392B2 - 残光トレイルの形成用方法及び装置 - Google Patents
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Description
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)
- 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。 - 第2の設定値をゼロに設定する請求項1記載の方法。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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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