JP4413585B2 - レーダ装置および類似装置 - Google Patents

Description

この発明は、レーダ装置、ソナー装置等極座標系で受信される探知信号を直交座標系に変換して画像メモリに記憶した後、ラスター走査方式の表示器に表示する装置、特に、探知信号から得られる探知データを拡大表示する装置に関するものである。

ラスター走査方式のレーダ装置においては、レーダの映像の大きさは、基本的に水平ビーム幅と送信パルス幅で決定される。そして、水平ビーム幅が広くなるほどエコーが方位方向に拡がり、送信パルス幅が長くなるほどエコーが距離方向に拡がる。したがって、アンテナが形成する送波ビームおよび受波ビームの水平ビーム幅には広がりがあるので、同じ物標であっても表示器上でスイープ中心から離れた位置では方位方向に拡大されて表示されていたものが、自船付近（中心付近）に近づくにつれて小さくなる。この傾向は、１画素の大きさが小さい高解像度の表示器になるほど顕著になり、このような高解像度の表示器上では、自船位置付近の物標の大きさが極小さく表示されてしまう。また、海面反射除去処理を行う場合、この処理の影響により物標の大きさがさらに小さくなるため、中心付近での物標の極小化はさらに顕著となり、著しく視認性が低下してしまう。

このような問題を解決するレーダ装置として、物標が存在する画素に描画した後、この書き込み動作に続けて、この画素にスイープ進行方向と略反対方向に直交座標系で隣接する画素に再度アクセスしてこの隣接画素に既に記憶されているデータと今回の入力データとを比較して大きい方のデータを隣接画素に書き込む装置が存在する（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特許２６４８９８３号公報 特開２００３−２８９５０公報

ところが、このような従来のレーダ装置では、同じ画素に複数回アクセス（描画）することになるので、スイープ１回転中において画像メモリにアクセスする回数が増加する。このため、拡大する画素数が多くなるほど画像メモリにアクセスする時間が増加する。ここで、高精細の表示器に表示させる場合、画像メモリの各画素も必然的に小さくなるので拡大する画素数は増加し、画像メモリへの探知画像データの書込時間が増加する。一方で、近年のレーダ装置は高速船対応等によりアンテナの回転速度が高速になっている。このため、このようなアンテナ高速回転型のレーダ装置で前記のような拡大表示処理を行おうとすると、画像メモリへの書込が追いつけず、スイープ１回転中に全画像メモリの更新をできなくなる可能性が大きくなる。

また、従来のレーダ装置では、方位方向にのみ探知画像データを拡大するので、表示器上に表示される物標の形状が実際の物標の形状とは異なり不自然な形状となる。

さらに、従来のレーダ装置では、物標の大きさに関係なく一律に探知画像データを拡大するため、拡大する必要のない探知画像データまで拡大してしまい、表示分解能が必要以上に低下してしまう。

この発明の目的は、探知画像データの拡大量に因らず画像メモリへの探知画像データの書き込み速度を低下させないレーダ装置および類似装置を構成することにある。

また、この発明の目的は、探知画像データの拡大方向を２次元方向にすることで、物標の探知データ（探知信号）に応じた拡大画像を得ることができるレーダ装置および類似装置を構成することにある。

また、この発明の目的は、不必要に探知画像データを拡大することがなく、自船周囲の物標を確実に表示することができるレーダ装置および類似装置を構成することにある。

この発明は、極座標系で得られる各サンプリング点の探知データを直交座標系に変換する座標変換手段と、前記探知データに基づき、画像メモリの画素毎に応じた探知画像データを生成する探知画像データ生成手段と、該探知画像データ生成手段から出力される探知画像データを記憶する画像メモリと、を備えたレーダ装置および類似装置において、前記探知画像データ生成手段から前記画像メモリの該当画素へ探知画像データを出力する際に、該当画素に含まれる探知データの内の最大値となる探知データを該当画素の探知画像データに設定するとともに、各画素に最後にアクセスする探知データのスイープ回転中心からの距離方向の位置を基準として、該当画素に対するスイープ回転中心から同一距離にありスイープ方位回転方向の過去側となる所定個数の画素の探知画像データと該当画素の今回生成した探知画像データとの内の最大値となる探知画像データを、該当画素への今回の探知画像データとして画像メモリへ出力する方位回転方向探知画像データ補正手段を備えたことを特徴としている。

この構成では、データシフト手段は、探知画像データ生成手段からの探知画像データを所定タイミング（後述する方位方向シフトタイミング信号）に応じてシフトさせて出力する。すなわち、所定のタイミングに合わせて今回スイープの探知画像データが入力されると同時に、データシフト手段からスイープ上で同一距離の、以前の複数の探知画像データが出力される。次に、このようにして得られた今回スイープの探知画像データを含む複数のスイープにおけるスイープ距離方向に同一位置の探知画像データが比較され、今回スイープの探知画像データがシフトされた以前の探知画像データよりも小さければ今回スイープの探知画像データは以前スイープの探知画像データに置き換えられる。これにより、以前スイープと今回スイープとの探知画像データが同じになり、結果として以前スイープに対応する画素の探知画像データがスイープ回転方向に隣り合う画素に拡大される。この動作は繰り返し行われるため、シフトするスイープ数に応じて拡大する画素数が決定される。例えば、以前の２つのスイープの探知画像データをシフトする構成であれば、元の物標を示す探知画像データに対してスイープ回転方向に探知画像データが２画素分拡大される。

また、この発明は、前記方位回転方向探知画像データ補正手段は、前記該当画素と同一距離上にあって前記スイープ方位回転方向の過去側に、前記物標検知閾値以上の探知画像データを有する画素が所定数に亘って連続した場合で、且つ、今回の探知画像データが前記物標検知閾値未満であれば、前記最大値による補正を行わずに今回の探知画像データをそのまま出力する補正停止手段を備えたことを特徴としている。

この構成では、所定数以上の複数スイープに亘り、スイープ距離方向に同一位置に所定閾値以上の探知画像データが連続する場合、補正停止手段は、この所定閾値以上の探知画像データの連続が終了した方位方向シフトタイミングの次の方位方向シフトタイミングで探知画像データに「０」等の前記閾値よりも小さい所定値を与える。これにより、データシフト手段でシフトされるスイープ数に因らず、スイープ距離方向の同一位置に所定数以上に連続した探知画像データが終了した直後から、探知画像データがスイープ方位方向の進行方向に拡大されない。

また、この発明は、同一スイープ上の距離方向に連続する所定数の探知画像データを比較し、連続する所定数の前記探知画像データの中で、前記スイープの回転中心から最も距離方向に遠い側に対応する位置の探知画像データを、前記連続する探知画像データの内の最大値に置き換えて前記画像メモリの該当画素へ出力する距離方向探知画像データ補正手段を備えたことを特徴とする。

この構成では、同一スイープ上に連続する探知画像データの最も周辺側の探知画像データが、この探知画像データよりも中心側であり且つ所定範囲内にある探知画像データと比較され、中心側の探知画像データが最も周辺側の探知画像データよりも大きければ、その値を最も周辺側の探知画像データとして与える。これにより、最も周辺側の探知画像データがこれより中心側の所定の探知画像データと同じになるため、この探知画像データが結果的にスイープ距離方向に拡大される。

また、この発明は、スイープ方位回転方向の過去側の画素の探知画像データ数を選択する選択手段を備えたことを特徴としている。

この構成では、選択手段によりデータシフト手段でシフトさせるスイープ数を選択することで、今回スイープ（最も新しいスイープ）の探知画像データを生成する時点での比較対象となるスイープ数が決定される。前述のようにスイープ方位方向の拡大数はこの比較対象となる、すなわちシフトされるスイープ数に依存するため、このスイープ数を選択することにより、探知画像データのスイープ方位方向への拡大画素数が選択される。

また、この発明は、選択手段において距離方向探知画像データ補正手段で比較する探知画像データ数を選択することを特徴としている。

この構成では、選択手段により距離方向探知画像データ補正手段で比較する探知画像データ数を選択することで、スイープ上の或るサンプル点の探知画像データを生成する時点で比較対象となる探知画像データ数が決定される。前述のように距離方向の拡大数はこの比較対象となる探知画像データ、すなわちシフトされる探知画像データに依存するため、この探知画像データ数を選択することにより、探知画像データのスイープ距離方向への拡大画素数が選択される。

この発明によれば、画像メモリのアクセス回数を増加させることなく物標の探知画像データを拡大することができるので、画像描画速度を低下させることなく探知画像を表示することができる。すなわち、高速描画を必要とする場合でも、自船付近の物標を拡大表示することができるとともに、スイープ１回転中で画像が更新されないことを防止することができ、物標を確実且つ明確に表示することができるレーダ装置および類似装置を構成することができる。

また、この発明によれば、探知画像データの拡大量が制限されることにより、元々大きい物標の探知画像を必要以上に大きく表示することが防止され、表示分解能が必要以上に低下することを防止できるレーダ装置および類似装置を構成することができる。

また、この発明によれば、スイープの方位方向のみでなく距離方向にも画像が拡大されので、元の物標に応じた形状の探知画像を表示し、視認性に優れるレーダ装置および類似装置を構成することができる。

また、この発明によれば、探知画像データの拡大量を選択することができるので、オペレータの要求に応じた大きさに物標の探知画像を拡大できるレーダ装置および類似装置を構成することができる。

本発明の実施形態に係るレーダ装置について図を参照して説明する。
図１は本実施形態のレーダ装置の主要部を表すブロック図である。
レーダアンテナ１は、所定回転周期で水平面を回転しながら、送信期間にパルス状電波（送信パルス信号）を外部に送信する。また、レーダアンテナ１は受信期間に物標で反射された電波（探知信号）を極座標系で受信して、受信部２にこの探知信号を出力するとともに、描画アドレス発生部６にスイープ角度データ（アンテナ角度θ）を出力する。

受信部２は、レーダアンテナ１からの探知信号を検波するとともに、海面反射の抑圧（ＳＴＣ）処理等を行って増幅し、ＡＤ変換部３に出力する。
ＡＤ変換部３は、このアナログ形式の探知信号を所定周期でサンプリングしてディジタル形式の探知データに変換する。スイープメモリ４は、ディジタル変換された１スイープ分の探知データを実時間で書き込み、次の送信により得れらる探知データが再び書き込まれるまでに、この１スイープ分のデータをＭＡＸ抽出部８に出力する。
セレクタ５には書き込みクロック信号（以下、単に「Ｗクロック」と称す。）と読み出しクロック信号（以下、単に「Ｒクロック」と称す。）とが入力され、スイープメモリ４に探知データを書き込む時にＷクロックを出力し、スイープメモリ４から探知データを読み出す時にＲクロックを出力する。ここで、Ｗクロックとは探知距離に応じた周期のクロックであり、Ｒクロックはスイープメモリ４から読み出した探知データを後述の処理を行い画像メモリ１０に描画するまでの処理に利用するクロックである。

本発明の「座標変換手段」に相当する描画アドレス発生部６は、スイープの回転中心を開始番地として、中心から周囲に向かって、所定方向を基準としたアンテナ角度θと、スイープメモリ４の読み出し位置ｒとから、対応する直交座標系で配列された画像メモリ１０の画素を指定する番地を作成して画像メモリ１０に出力する。
なお、この描画アドレス発生部６は、具体的には次式を実現するハードウェアにより構成される。
Ｘ＝Ｘｓ＋ｒ・ｓｉｎθ
Ｙ＝Ｙｓ＋ｒ・ｃｏｓθ
ただし、
Ｘ，Ｙ：画像メモリの画素を指定する番地
Ｘｓ，Ｙｓ：スイープの中心番地
ｒ：中心からの距離
θ：スイープ（アンテナ）の角度
ＦＩＲＳＴ／ＬＡＳＴ検出部７は、スイープの１回転内において、画像メモリ１０上における描画アドレス発生部６で設定された直交座標系の各画素に、スイープが最初にアクセスしたタイミング、または最後にアクセスしたタイミングを検出し、ＦＩＲＳＴ信号またはＬＡＳＴ信号としてＭＡＸ抽出部８、およびＷデータ発生部９に与える。ここで、スイープが最初に画素にアクセスするタイミングとは、スイープ上のサンプル点、すなわち探知データが存在する点が初めて該当画素にアクセスするタイミングをいう。一方、スイープが最後に画素にアクセスするタイミングとは、スイープ上のサンプル点、すなわち探知データが存在する点が最後に該当画素にアクセスするタイミングをいう。

ＦＩＲＳＴ／ＬＡＳＴ信号は、極座標系データを直交座標系データに変換する演算処理過程で生成する信号を基に検出する。

本発明の「探知画像データ生成手段」に相当するＭＡＸ抽出部８は、１スイープ上の各探知データに対応する容量の抽出メモリ８０が備えられており、前記ＦＩＲＳＴ信号のタイミングで、スイープメモリ４から読み出された探知データを抽出メモリ８０に書き込み、ＦＩＲＳＴ信号のタイミング以外の期間で、スイープメモリ４から読み出された、該当する画素に対応する探知データと抽出メモリ８０に記憶されている探知データとを比較して最大値を検出して再度抽出メモリ８０に書き込む。そして、ＭＡＸ抽出部８はＬＡＳＴ信号のタイミングで抽出メモリ８０に書き込まれている最大値の探知データ（ＭＡＸデータ）を探知画像データとしてＷデータ発生部９に出力する。

Ｗデータ発生部９は、図２（ａ）に示すように、本発明の「方位方向探知画像データ補正手段」に相当する方位方向拡大部９０ａと、本発明の「距離方向探知画像データ補正手段」に相当する距離方向拡大部９０ｂとからなる。ここで、図２（ａ）はＷデータ発生部の構成を示すブロック図である。なお、このブロック図の具体的な説明は後述する。
方位方向拡大部９０ａは、描画更新する時点で、その画素と同一距離（ｒ）上でスイープ回転方向の反対方向に隣接した複数画素に対応する過去の入力データと、今回描画更新する対象画素の新入力データとの最大値を求め、それら最大値を描画更新対象画素に書き込むデータとすることにより実現する。

このため、スイープ中心から距離ｒの点に対応する画素を方位方向に（ｍ＋１）個の画素に拡大する場合は、拡大対象距離分に相当する容量を持つ、距離方向に番地を割り当てたメモリをｍ列分持ち、ｒ番地に位置する画素を描画更新する時点（ＬＡＳＴタイミング）で、１列目のメモリのｒ番地に描画対象画素の新入力データを記憶すると同時に、既に記憶していたデータを２列目のメモリのｒ番地に書き込む。すなわち、ｎ列目のメモリのｒ番地に記憶していたデータをｎ＋１列目のメモリのｒ番地に順にシフトし、最後の列に記憶していたデータは削除される。

例えば、メモリをｍ＝２列分持つ場合は、ｒ番地に位置する描画更新対象画素の新入力データを探知画像データ、１列目のメモリのｒ番地の読み出しデータを（過去探知画像データ）、２列目のメモリｒ番地の読み出しデータを（過去探知画像データＢ）とすると、探知画像データ、過去探知画像データＡ、過去探知画像データＢの３個のデータの最大値が方位方向の拡大部９０ａの出力となり、次段の距離方向拡大部９０ｂへ入力される。

ここで、方位方向シフトタイミングとは、後行スイープ上の距離ｒの注目点と、先行スイープ上で同一距離ｒの点との直交座標を比較し、２点が対応する直交座標が異なる座標の場合が方位方向シフトタイミングとなる。

本実施形態では、各画素に対応する全てのデータの最大値をＷデータ発生部の新入力データとしている。最大値は、画素に最後にアクセスするＬＡＳＴタイミングで求まるため、方位方向シフトタイミングもＬＡＳＴ信号を使用している。したがって、画素を描画するタイミングは方位方向シフトタイミングと一致する。

距離方向拡大部９０ｂは、方位方向拡大部９０ａが方位方向拡大処理を行った探知画像データに基づき、スイープ毎に距離方向の拡大を行う。例えば、距離方向にＲクロックでｎ個分拡大する場合、各距離での画像データは、その距離と、その距離よりスイープ中心側に隣接したｎ−１個（合計ｎ個分）の方位方向拡大部９０ａの出力データの最大値を画像データとする。

すなわち、方位方向拡大部９０ａの出力を前記Ｒクロックで順にシフトさせ、各距離（ｒ＋１）、（ｒ＋２）、・・・、（ｒ＋ｎ）での方位方向拡大部９０ａのｎ個分のデータの最大値を、距離ｒ＋ｎに対応する位置の画像データとする。

この動作をスイープ中心から周辺部に向かって順次繰り返す。

画像メモリ１０は、アンテナ１回転分、すなわちスイープ１回転分の探知画像データを記憶する容量を備えるメモリであり、前述のＷデータ発生部９により生成された、方位方向および距離方向に拡大処理された探知画像データが描画アドレス発生部６で番地指定された画素に描画される。そして、図示しない表示制御部により表示器がラスター走査されると、このラスター動作に同期して画像メモリ１０に描画されている探知画像データが高速で読み出され、このデータに応じた輝度または色で表示器１１上に探知画像が表示される。

次に、Ｗデータ発生部９の具体的な説明を図２〜図７を参照して説明する。

前述のようにＷデータ発生部９は方位方向拡大部９０ａと距離方向拡大部９０ｂとからなる。方位方向拡大部９０ａは物標データ検出部９１と方位方向データ抽出部９２と最大値検出部９３とからなり、距離方向拡大部９０ｂは物標データ検出部９４と直列接続された２つのシフトレジスタ９５ａ，９５ｂと最大値検出部９６とからなる。

物標データ検出部９１は図２（ｂ）に示すように演算回路９０１とセレクタ９０２とを備える。図２（ｂ）は物標データ検出部９１，９４のブロック図である。
演算回路９０１にはＭＡＸ抽出部８から探知画像データが入力されるとともに、予め設定された閾値が入力される。例えば、探知画像データのビット数を５ビット（３２段階）とした場合に、物標が存在する場合に発生し得る値「８」を閾値として入力する。演算回路９０１は入力された探知画像データと閾値とを比較して探知画像データが閾値以上であれば許可信号をセレクタ９０２に出力する。
セレクタ９０２は、演算回路９０１から許可信号が入力されると探知画像データをそのまま出力し、演算回路９０１から許可信号入力されなければ、すなわち、探知画像データが閾値未満であれば入力された探知画像データを出力せずに「０」を探知画像データとして出力する。
このような動作を行うことで、物標データ検出回路９１は、物標が存在するかどうかを判断するとともに、閾値未満のノイズ等のデータを後段の回路で拡大しないためのフィルタとして機能する。

方位方向データ抽出部９２は図３に示す構造をなしている。図３は方位方向データ抽出部９２のブロック図である。
方位方向データ抽出部９２に物標検出回路９１から探知画像データが入力されると、この探知画像データはセレクタ９２１に入力されるとともに、方位方向拡大許可信号演算部９２７に入力される。

方位方向拡大許可信号演算部９２７は図４に示す論理回路からなる。図４は方位方向拡大許可信号演算部９２７の論理回路図である。
方位方向拡大許可信号演算部９２７のＯＲゲート７１〜７３のそれぞれには、今回スイープの探知画像データ、後述する過去探知画像データＡ（前回スイープの探知画像データ）、および過去探知画像データＢ（前々回スイープの探知画像データ）が入力され、各ビットにデータが存在するか、すなわち「１」が存在するかを判定し、データが存在すれば、それぞれにデータ存在信号を出力する。
次に、ＡＮＤゲート７４にはＯＲゲート７１からのデータ存在信号が入力されるとともに、ＯＲゲート７２からのデータ存在信号が反転入力される。そして、ＡＮＤゲート７４はＯＲゲート７１からデータ存在信号が入力され、ＯＲゲート７２からデータ存在信号が入力されなければ第１許可信号を出力する。すなわち、新たな探知画像データが存在し、過去探知画像データＡが存在しない場合に第１許可信号を出力する。

ＡＮＤゲート７５にはＯＲゲート７２からのデータ存在信号が入力されるとともに、ＯＲゲート７３からのデータ存在信号が反転入力される。そして、ＡＮＤゲート７５はＯＲゲート７２からデータ存在信号が入力され、ＯＲゲート７３からデータ存在信号が入力されなければ第２許可信号を出力する。すなわち、過去探知画像データＡが存在し、過去探知画像データＢが存在しない場合に第２許可信号を出力する。

ＡＮＤゲート７６にはＯＲゲート７１からのデータ存在信号が入力されるとともに、方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９から、１ステップ前、すなわち前回探知画像データが入力された際（過去探知画像データＡが新たな探知画像データとして入力された際）の方位方向拡大許可信号（図３のシフトメモリ読出データ）が入力される。そして、ＡＮＤゲート７６は、ＯＲゲート７１からデータ存在信号が入力され、方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９から方位方向拡大許可信号が入力されると第３許可信号を出力する。すなわち、新たな探知画像データが存在し、前回の方位方向拡大許可信号が存在する場合に第３許可信号を出力する。
ＯＲゲート７７にはＡＮＤゲート７４〜７６の出力が入力され、ＡＮＤゲート７４〜７６のいずれかから許可信号（第１〜第３許可信号）が入力されれば、方位方向拡大許可信号を出力する。すなわち、新たな探知画像データが存在し、過去探知画像データＡが存在しない場合、または過去探知画像データＡが存在し、過去探知画像データＢが存在しない場合、もしくは新たな探知画像データが存在し、前回の方位方向拡大許可信号が存在する場合に方位方向拡大許可信号を出力し、これ以外の場合には方位方向拡大許可信号を出力しない。

セレクタ９２８には方位方向拡大許可信号演算部９２７からの出力と方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９からの出力とが入力され、方位方向シフトタイミング信号が入力されれば方位方向拡大許可信号演算部９２７からの出力を方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９に出力し、方位方向シフトタイミング信号が入力されなければ方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９からの出力を再度方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９に出力する。

方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９は、シフトタイミングの場合は方位方向許可信号演算部９２７の出力を書き込み、シフトタイミングでない場合は方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９の出力を再書き込みすることにより内容を保持する。方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９は、方位方向拡大許可信号演算部９２７とセレクタ９２８とに出力する。

セレクタ９２１には探知画像データと方位方向拡大許可信号演算部９２７からの出力とが入力され、方位方向拡大許可信号が入力されれば、探知画像データをセレクタ９２２に出力し、方位方向拡大許可信号が入力されなければ「０」を出力する。
セレクタ９２２にはセレクタ９２１からの出力と方位方向拡大用シフトメモリ９２３からの出力とが入力され、方位方向シフトタイミング信号が入力されれば探知画像データまたは「０」を方位方向拡大用シフトメモリ９２３に出力し、方位方向シフトタイミング信号が入力されなければ方位方向拡大用シフトメモリ９２３から出力された信号を再度方位方向拡大用シフトメモリ９２３に出力する。

方位方向拡大用シフトメモリ９２３は、入力された探知画像データまたは「０」を方位方向シフトタイミング信号のシフトタイミングに応じて遅延し、セレクタ９２２，９２４に出力するとともに、この探知画像データまたは「０」を過去探知画像データＡとして出力する。

セレクタ９２４には１回遅延された探知画像データ（過去探知画像データＡ）とデータ「０」が入力され、方位方向拡大許可信号が入力されれば過去探知画像データＡをセレクタ９２５に出力し、方位方向拡大許可信号が入力されなければ「０」を出力する。

セレクタ９２５にはセレクタ９２４からの出力と方位方向拡大用シフトメモリ９２６からの出力とが入力され、方位方向シフトタイミング信号が入力されれば過去探知画像データＡまたは「０」を方位方向拡大用シフトメモリ９２６に出力し、方位方向シフトタイミング信号が入力されなければ方位方向拡大用シフトメモリ９２６から出力された信号を再度方位方向拡大用シフトメモリ９２６に出力する。

方位方向拡大用シフトメモリ９２６は、入力された過去探知画像データＡまたは「０」を方位方向シフトタイミング信号のシフトタイミングに応じて遅延し、セレクタ９２５に出力するとともに、この探知画像データまたは「０」を過去探知画像データＢとして出力する。

このような構成とすることで、方位方向データ抽出部９２は、方位方向シフトタイミングにおいて新たな探知画像データが入力されるとともに、１回遅延された過去探知画像データＡと２回遅延された過去探知画像データＢとを出力する。具体的には、今回スイープの所定距離位置のサンプリング点の探知画像データが入力されると、この探知画像データが対応する画素に対して、スイープ回転方向に反対方向でスイープ距離方向に同一位置に隣り合う画素に対応する前回の探知画像データと、さらに、スイープ回転方向に反対方向でスイープ距離方向に同一位置に隣り合う画素に対応する前々回の探知画像データとが出力される。
なお、前述の説明で、セレクタ９２１，９２４、方位方向拡大許可信号演算部９２７、セレクタ９２８、方位方向拡大許可信号用シフトメモリ９２９からなるブロックが本発明の「補正停止手段」に相当し、セレクタ９２２，９２５、および方位方向拡大用シフトメモリ９２３，９２６が本発明の「データシフト手段」に相当する。

最大値検出部９３は、探知画像データと、方位方向データ抽出部９２からの過去探知画像データＡ，Ｂとを入力して比較し、最も大きな値のデータを出力する。このような構成とすると、探知画像データが最も大きければ探知画像データがそのまま出力され、１周期前の過去探知画像データＡが最も大きければ探知画像データがこの過去探知画像データＡに置き換えられて出力され、２周期前の過去探知画像データＢが最も大きければ探知画像データがこの過去探知画像データＢに置き換えられて出力される。

以上の構成からなる方位方向拡大部９０ａによる方位方向拡大動作を図５、図７を参照して説明する。図５は方位方向拡大時の各探知画像データ、方位方向拡大許可信号、遅延された方位方向拡大許可信号、および方位方向拡大結果データ（方位方向拡大部出力データ）を示すものであり、（ａ）は探知画像データが方位方向に１画素のみ存在する場合、（ｂ）は探知画像データが方位方向に２画素連続して存在する場合、（ｃ）は探知画像データが方位方向に３画素連続して存在する場合、（ｄ）は探知画像データが方位方向に８画素連続して存在する場合を示す。また、図７は画像メモリとスイープのサンプル点（探知画像データが存在する点）と、方位方向拡大範囲および距離方向拡大範囲とを示す図である。

例えば、図５（ａ）および図７に示すように、スイープＸ１の距離位置Ｙ１で方位方向シフトタイミングが「１」となり、このタイミングでのみ探知画像データが存在した場合、この探知画像データに対応する画素Ｄ（１，３）に探知画像データが描画される。この際、方位方向シフトタイミングＴ１に探知画像データが存在し、これ以前の距離位置Ｙ１上には探知画像データが存在しないので、方位方向拡大許可信号が発生し、この探知画像データの前述のシフト動作が行われる。そして、次に、スイープＸ２の距離位置Ｙ１での方位方向シフトタイミングＴ２に探知画像データは存在しないが、スイープＸ１の距離位置Ｙ１での方位方向シフトタイミングＴ１の探知画像データが方位方向データ抽出部９２で遅延されて過去探知画像データＡとして出力されるので、最大値検出部９３ではこの過去探知画像データＡが選択され出力される。この結果、スイープＸ２の距離位置Ｙ１での方位方向シフトタイミングＴ２に対応する画素Ｄ（２，２）に画素Ｄ（１，３）と同じ探知画像データが描画される。この際にも、過去探知画像データＡ（１周期分遅延された探知画像データ）が存在し、過去探知画像データＢが存在しないので、方位方向拡大許可信号が出力され、さらにシフト動作が行われる。

さらに、次に、スイープＸ３の距離位置Ｙ１での方位方向シフトタイミングＴ３に探知画像データは存在しないが、スイープＸ１の距離位置Ｙ１での方位方向シフトタイミングＴ１に探知画像データが方位方向データ抽出部９２で遅延されて過去探知画像データＢとして出力されるので、最大値検出部９３ではこの過去探知画像データＢが選択され出力される。この結果、スイープＸ３の距離位置Ｙ１での方位方向シフトタイミングＴ３に対応する画素Ｄ（３，２）に画素Ｄ（１，３）と同じ探知画像データが描画される。この場合、方位方向拡大許可信号の発生する場合が存在しないので方位方向拡大許可信号が発生されず、さらなるシフト動作は行われない。

以上のような動作を行うことで、画素Ｄ（１，３）の探知画像データをスイープ方位方向へ３画素に拡大することができる。

次に、図５（ｂ）に示す場合、すなわち同一距離上に２個の探知画像データが連続して存在する場合、方位方向シフトタイミングＴ１の動作は図５（ａ）の場合と同じである。次に、方位方向シフトタイミングＴ２では探知画像データが存在し、方位方向シフトタイミングＴ１の探知画像データも方位方向データ抽出部９２でシフトされて出力されるので、最大値検出部９３はこのいずれか大きいデータを出力する。すなわち探知画像データが出力される。この際、方位方向シフトタイミングＴ２で探知画像データが存在し、方位方向拡大許可信号用シフトメモリからも前回の方位方向拡大許可信号が出力されるので、この場合も方位方向拡大許可信号が出力され、前述の探知画像データのシフト動作が行われる。次に、方位方向シフトタイミングＴ３では探知画像データが存在しないが、方位方向データ抽出部９２から方位方向シフトタイミングＴ１の探知画像データと方位方向シフトタイミングＴ２の探知画像データとが出力されるので、最大値検出部９３からは方位方向シフトタイミングＴ２の場合と同様に探知画像データが出力される。この際、方位方向拡大許可信号出力が出力される条件が満たされないので、方位方向拡大許可信号が出力されず、方位方向拡大用シフトメモリ９２３，９２６には「０」が入力される。すなわち、前述のような探知画像データのシフト動作が行われない。次に、方位方向シフトタイミングＴ４では探知画像データが存在せず、方位方向データ抽出部９２からも探知画像データが出力されないので、最大値検出部９３からは探知画像データが出力されない。これにより、スイープ方位方向に２画素連続した探知画像データは３画素に拡大される。

次に、図５（ｃ）、（ｄ）については、同様の動作を行っているので図５（ｃ）の動作説明を省略し、図５（ｄ）の動作説明を行う。
図５（ｄ）に示す場合、すなわち同一距離上に８個の探知画像データが連続して存在する場合、方位方向シフトタイミングＴ１，Ｔ２の時の動作は図５（ａ）の場合と同じである。そして、方位方向シフトタイミングＴ３〜Ｔ８の場合には、新たな探知画像データが存在し、且つ１回遅延された方位方向拡大許可信号が存在するので、方位方向拡大許可信号が出力され続け、前述のシフト動作が繰り返される。そして、方位方向シフトタイミングＴ９では新たな探知画像データが存在しないので、方位方向拡大許可信号演算部９２７から新たに方位方向拡大許可信号が出力されずセレクタ９２１，９２４から「０」が出力され、方位方向シフトタイミングＴ１０で、方位方向拡大用シフトメモリ９２３，９２６には「０」が書き込まれる。しかしながら、方位方向シフトタイミングＴ９の時点で過去探知画像データＡ，Ｂが方位方向拡大用シフトメモリ９２３，９２６から出力されるので、方位方向シフトタイミングＴ９に対応する画素には過去探知画像データＡ，Ｂに対応する探知画像データが描画される。そして、スイープＸ１０でも新たな画像データが存在しないので、方位方向拡大許可信号演算部９２７から新たに方位方向拡大許可信号が出力されずセレクタ９２１，９２４から「０」が出力され、方位方向シフトタイミングＴ１１で、方位方向拡大用シフトメモリ９２３，９２６には「０」が書き込まれる。さらに、方位方向シフトタイミングＴ１０の時点で方位方向拡大用シフトメモリ９２３，９２６には「０」が書き込まれているので、これらのシフトメモリから出力される信号も「０」となる。これにより、方位方向シフトタイミングＴ１０に対応する画素には「０」が入力される。すなわち、拡大画像データは描画されない。このようにすることで、元々大きな物標を示す探知画像データは１画素分しか拡大されず、必要以上に拡大することが抑制される。

次に、最大値検出部９３から出力されたデータは、距離方向拡大部９０ｂの物標データ検出部９４と最大値検出部９６とに入力される。
物標データ検出部９４は方位方向拡大部９０ａの物標データ検出部９１と同じ構造であり、入力されたデータのうち所定閾値未満のデータを「０」にして所定閾値以上のデータをそのままシフトレジスタ９５ａに出力する。

シフトレジスタ９５ａは具体的にはＤ−Ｆ／Ｆ回路で構成されており、入力されたデータをＲクロックの周期に応じて遅延させて、最大値検出部９６とシフトレジスタ９５ｂとに出力する。
シフトレジスタ９５ｂもＤ−Ｆ／Ｆ回路で構成されており、シフトレジスタ９５ａで遅延されたデータをＲクロックの周期に応じてさらに遅延させて最大値検出部９６に出力する。

最大値検出部９６には、方位方向拡大部９０ａから出力されたデータとシフトレジスタ９５ａ，９５ｂのそれぞれで遅延された遅延データａ，ｂとが入力され、これらの最大値が出力される。すなわち、同一スイープ上に存在する隣り合う３つのサンプル点のデータを比較し最も大きなデータが出力される。これにより、例えば、ある時点（サンプル点）で探知画像データが入力され、その後スイープ距離方向に２回連続してこの探知画像データよりも小さいデータが入力された場合、最大値検出部９６からは最も中心側のサンプル点に対応する画素から最も周辺側のサンプル点に対応する画素まで３回連続して最も中心側のサンプル点の探知画像データが出力される。この結果、最も中心側のサンプル点に対応する画素の探知画像データがスイープ距離方向に２画素分拡大表示されることとなる。

この距離方向拡大部９０ｂの動作を図６を参照して説明する。ここで、図６は距離方向拡大時の方位方向拡大部からの出力データ、各シフトレジスタの出力データ、および距離方向拡大結果データ（距離方向拡大部出力データ）を示すものであり、（ａ）は探知画像データが距離方向に１画素のみ存在する場合、（ｂ）は探知画像データが距離方向に２画素連続して存在する場合、（ｃ）は探知画像データが距離方向に３画素連続して存在する場合、（ｄ）は探知画像データが距離方向に８画素連続して存在する場合を示す。

例えば、図６（ａ）に示すように、スイープＸ１の距離位置Ｙ１でのみ探知画像データが存在し、距離位置Ｙ２〜Ｙ４には探知画像データが存在しない場合、スイープＸ１の距離位置Ｙ２には探知画像データがないが、この時点でシフトレジスタ９５ａから距離位置Ｙ１の探知画像データが最大値検出部９６に入力されているので、最大値検出部９６からはスイープＸ１の距離位置Ｙ１の探知画像データが出力される。これにより、スイープＸ１の距離位置Ｙ２に対応する画素にスイープＸ１の距離位置Ｙ１に対応する画素と同じ探知画像データが描画される。次に、スイープＸ１の距離位置Ｙ３にも探知画像データは存在しないが、この時点でシフトレジスタ９５ｂから距離位置Ｙ１の探知画像データが最大値検出部９６に入力されているので、最大値検出部９６からはスイープＸ１の距離位置Ｙ１の探知画像データが出力される。これにより、スイープＸ１の距離位置Ｙ３に対応する画素にもスイープＸ１の距離位置Ｙ１に対応する画素と同じ探知画像データが描画される。以上のような動作を行うことで、スイープＸ１の距離位置Ｙ１に対応する画素の探知画像データをスイープ距離方向に２画素分拡大することができる。
次に、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）についても図６（ａ）とほぼ同様の動作が行われているので、図６（ｂ）、（ｃ）の動作説明は省略し、図６（ｄ）の動作説明を行う。
図６（ｄ）に示す場合、すなわちスイープ上の距離方向に隣り合う８つのサンプル点で探知画像データが存在する場合、距離位置Ｙ１，Ｙ２の時の動作は図６（ａ）の場合と同じである。そして、距離位置Ｙ３〜Ｙ８の場合には、新たな探知画像データが存在するとともに、シフトレジスタ９５ａ，９５ｂからも探知画像データが出力されるので、この間探知画像データが出力され続ける。次に、距離位置Ｙ９の場合、新たな探知画像データは入力されないがシフトレジスタ９５ａ，９５ｂからは遅延された探知画像データが出力されるので、最大値検出部９６からは探知画像データが出力される。次に、距離位置Ｙ１０の場合、新たな探知画像データが入力されず、且つシフトレジスタ９５ａからも探知画像データが出力されないがシフトレジスタ９５ｂからは探知画像データが出力されるので最大値検出部９６からは探知画像データが出力される。次に、距離位置Ｙ１１の場合、新たな探知画像データが入力されず、且つシフトレジスタ９５ａ，９５ｂからも探知画像データが出力されないので、最大値検出部９６からは探知画像データは探知画像データが出力されない。

このように、この構成の距離方向拡大部９０ｂではスイープの或る距離位置で探知画像データが存在するとスイープ距離方向に２画素分探知画像データを拡大して画像メモリ１０に描画させることができる。

このような距離方向拡大動作は方位方向に探知画像データが拡大されたスイープに対しても行われるので、結果として、探知画像データを方位方向と距離方向との両方向に拡大することができる。例えば、図７に示すような場合では、スイープＸ１からスイープＸ２，Ｘ３方向に方位方向拡大を行うとともに、スイープＸ１，Ｘ２，Ｘ３のそれぞれで距離方向拡大が行われるので、結果として、図７に示すように、画素Ｄ（１，３）の探知画像データが画素Ｄ（１，３）、画素Ｄ（２，２）〜（２，４）、画素（３，２）〜（３，４）、画素Ｄ（４，２）、画素Ｄ（４，３）に拡大されて描画される。

ところで、以上に示した動作は画像メモリに探知画像データを描画する前に行われるので、拡大表示をする場合でも画像メモリへのアクセス数は変化しない。

以上のような構成とすることで、探知画像データが小さくても所定の大きさの拡大表示することができ、且つ画像メモリから表示器への描画速度を低下させないレーダ装置および類似装置を構成することができる。

また、スイープ方位方向に所定画素以上の探知画像データが存在すれば、その拡大量を制限することができるので、小さい画像は拡大し、元々大きい画像は拡大を制限して、視認性に優れ、表示分解能の低下しないレーダ装置および類似装置を構成することができる。

また、スイープ方位方向とスイープ距離方向との両方に探知画像データを拡大するため、一方のみを拡大する場合よりも、元の探知画像データに相似する形状の拡大画像を表示することができ、オペレータの視認性が向上する。

なお、本実施形態では、方位方向に２画素以下の物標探知画像データの場合に方位方向に３画素に拡大し、３画素以上の物標探知画像データの場合に１画素分のみ拡大する構成を示したが、方位方向拡大用シフトメモリの数を増加させることにより、さらに多くの画素数に拡大した画像を形成することができる。

また、本実施形態では、方位方向拡大部９０ａに設置した方位方向拡大用シフトメモリの数に応じて方位方向への画像の拡大数を決定したが、図示しない操作部によりオペレータが拡大量を設定することにより、制御部が使用する方位方向拡大用シフトメモリの数を設定するようにしてもよい。このような構成とすることで、ユーザは好みの拡大量で物標探知画像データを拡大表示することができる。

また、本実施形態では、距離方向拡大部９０ｂにシフトレジスタを２つ設置することでスイープ距離方向に２画素分拡大する構成を示したが、シフトレジスタの設置数を変更すれば、この設置数に応じて拡大する画素数を設定することができる。

また、本実施形態では、スイープ中心（自船位置）からの距離によらず方位方向および距離方向の探知画像データ拡大処理を行っている。しかし、予め設定した所定距離よりも周辺側では、所定値以下の画素数しか存在しない探知画像データ（例えば、１画素のみ単独で存在する場合）を拡大処理しないように設定してもよい。この場合、この拡大処理の有無の切り替えのタイミングは、カウンタ等を用いてスイープが画像メモリの画素にアクセスするタイミングをカウントしておき、所定カウント数以上になった時点から前記拡大処理を行わない。すなわち、エコーはアンテナビーム幅分の拡がりを持っているので、中心から遠方にあるエコーは方位方向に複数画素にまたがる大きさを占めるのに対し、方位方向に１画素しか検出されない場合は、この探知画像データをノイズや干渉と判断し、この探知画像データを拡大しない。このような構成を用いることで、もともと物標に対する探知画像データが方位方向に大きい周辺部ではノイズによる極小さい探知画像データを拡大することを防止することができる。一方、中心付近では前述の通り拡大処理が行われるので、物標に対する探知画像データが小さい中心付近で確実に物標の探知画像データを得ることができる。これにより、視認性に優れるレーダ装置および類似装置を構成できる。

本実施形態のレーダ装置の主要部を表すブロック図 Ｗデータ発生部９の構成を示すブロック図および物標データ検出部９１，９４のブロック図 方位方向データ抽出部９２のブロック図 方位方向拡大許可信号演算部９２７の論理回路図 方位方向拡大時の各探知画像データ、方位方向拡大許可信号、遅延された方位方向拡大許可信号、および方位方向拡大結果データを示す図 距離方向拡大時の各探知画像データ、各シフトレジスタの出力データ、および距離方向拡大結果データを示す図 画像メモリとスイープのサンプル点（探知画像データが存在する点）と、方位方向拡大範囲および距離方向拡大範囲とを示す図

符号の説明

１−レーダアンテナ
２−受信部
３−ＡＤ変換部
４−スイープメモリ
５−セレクタ
６−描画アドレス発生部
７−ＦＩＲＳＴ／ＬＡＳＴ検出部
８−ＭＡＸ抽出部
８０−抽出メモリ
９−Ｗデータ発生部
１０−画像メモリ
１１−表示器
９０ａ−方位方向拡大部
９０ｂ−距離方向拡大部
９１，９４−物標データ検出部
９２−方位方向データ抽出部
９３，９６−最大値検出部
９５ａ，９５ｂ−シフトレジスタ
９０１−演算回路
９０２，９２１，９２２，９２４，９２５，９２８−セレクタ
９２３，９２６−方位方向拡大用シフトメモリ
９２７−方位方向拡大許可信号演算部
９２９−方位方向拡大許可信号用シフトメモリ

Claims (5)

1. 極座標系で得られる各サンプリング点の探知データを直交座標系に変換する座標変換手段と、
   前記探知データに基づき、画像メモリの画素毎に応じた探知画像データを生成する探知画像データ生成手段と、
   該探知画像データ生成手段から出力される探知画像データを記憶する画像メモリと、を備えたレーダ装置および類似装置において、
   前記探知画像データ生成手段から前記画像メモリの該当画素へ探知画像データを出力する際に、前記該当画素に含まれる前記探知データの内の最大値となる探知データを前記該当画素の探知画像データに設定するとともに、各画素に最後にアクセスする探知データのスイープ回転中心からの距離方向の位置を基準として、前記該当画素に対するスイープ回転中心から同一距離にありスイープ方位回転方向の過去側となる所定個数の画素の探知画像データと前記該当画素の今回生成した探知画像データとの内の最大値となる探知画像データを、前記該当画素への今回の探知画像データとして前記画像メモリへ出力する方位回転方向探知画像データ補正手段を備えたことを特徴とするレーダ装置および類似装置。
2. 前記方位回転方向探知画像データ補正手段は、前記該当画素と同一距離上にあって前記スイープ方位回転方向の過去側に、前記物標検知閾値以上の探知画像データを有する画素が所定数に亘って連続した場合で、且つ、今回の探知画像データが前記物標検知閾値未満であれば、前記最大値による補正を行わずに今回の探知画像データをそのまま出力する補正停止手段を備えた請求項１に記載のレーダ装置および類似装置。
3. 同一スイープ上の距離方向に連続する所定数の探知画像データを比較し、連続する所定数の前記探知画像データの中で、前記スイープの回転中心から最も距離方向に遠い側に対応する位置の探知画像データを、前記連続する探知画像データの内の最大値に置き換えて前記画像メモリの該当画素へ出力する距離方向探知画像データ補正手段を備えた請求項１または請求項２に記載のレーダ装置および類似装置。
4. 前記スイープ方位回転方向の過去側の画素の探知画像データ数を選択する選択手段を備えた請求項１〜３のいずれかに記載のレーダ装置および類似装置。
5. 前記選択手段は、前記距離方向探知画像データ補正手段で比較する探知画像データ数を選択する請求項４に記載のレーダ装置および類似装置。

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