JP4418569B2 - 探査装置の表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ装置などの探査装置において画面上に表示されるカーソルと自船位置との距離を分かりやすく表示する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーダ装置では、他船や障害物との衝突を回避するため、これらの物標との距離を測るためのカーソル、例えば十字カーソル機能が実用化されている。十字カーソル機能は、ボリューム、トラックボール、エンコーダなどの操作子で画面上を移動させることができる十字形をしたカーソルを表示するカーソル表示機能と、この十字カーソルの表示位置と自船位置（空中線位置）との実距離を数値的に表示する距離表示機能からなっている。
【０００３】
一般的な十字カーソル機能では、距離表示をレーダの基本的な概念である方位と距離の組み合わせで表示するものが多かった。また、レーダの反射エコー画像をデジタル化してメモリに記憶し、ラスター画像として表示するラスタースキャン型レーダが実用化されてからは、ロランやＧＰＳなどの航法装置から自船の緯度経度情報を入力して、十字カーソル位置を緯度経度で表示するものも実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、航路帯の通行量が増加して他船との離合がきびしくなっているうえ、ブイの脇の通過、狭水路や川の航行、狭い岸壁への接岸など、安全距離の確保がきびしいケースが増えつつある。このような場合に十字カーソルを障害となりそうな物標に移動させればその物標との距離を確認できるが、上記従来の方位・距離や緯度経度の表示では、自船がこのまま航行すれば、どのくらい先で最接近し、そのときの間隔がどのくらいであるかという航行に際して最も役にたつ情報を得ることができず、十字カーソル機能が有効に利用されていないのが現状であった。
【０００５】
この発明は、障害が多い水域を航行する場合に十字カーソル機能を有効に利用できる探査装置の表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、船舶に搭載される装置であって、
探査パルスのエコー画像、カーソル、および、該カーソル位置と自船位置との距離を含む映像を、選択された表示のモードに応じて表示する表示手段と、
前記表示手段に表示されるカーソルを移動させるとともに前記表示のモードの選択を受け付ける操作手段と、
自船の船体形状を取得するとともに、前記表示のモードとしてＸＹ距離モードが選択された場合に、前記カーソル位置と自船位置との距離を、船首線方向における船首位置から前記カーソル位置までの距離と、前記船首線方向に直交する船側方向における前記カーソル位置に近い船体側面位置から前記カーソル位置までの距離とに分解して算出し、前記船首線方向をＹ軸方向とし前記船側方向をＸ軸方向とするＸ−Ｙ座標系の値で前記表示手段に入力する演算手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
表示手段は、探査パルスによるエコー画像を表示する。この探査パルスによるエコー画像はたとえばレーダやスキャニングソナーの画像である。そして、表示手段には、このエコー画像上を移動させることができるカーソルも表示され、さらに、カーソル位置と自船位置との距離も表示される。ここで、この発明において、カーソル位置とは、カーソルが表示されている位置に対応する実際の地点をいう。したがって、カーソル位置と自船位置との距離とは、カーソル位置と自船位置との実際の距離をいう。
【０００８】
また、カーソルは操作手段によって移動可能であり、操作手段はたとえばトラックボール、ボリューム、エンコーダなどを適用することができる。カーソルは、オペレータによって障害となりそうな物標上に移動されることが一般的であるため、カーソル位置は物標の位置と考えることができる。
【０００９】
演算手段は、自船の船側方向におけるカーソル位置までの距離（Ｘ軸上の距離）および船首線方向におけるカーソル位置までの距離（Ｙ軸上の距離）に分解して算出し、これを前記表示手段に入力する。船側方向とは船首線方向に直角の方向をいい、船側方向における距離は、カーソル位置（物標）に最接近したときの該物標と自船との間隔を示している。特に、狭水路などを航行する場合には、自船の幅や長さも大きな問題となる。そこで、本発明では、船側方向における距離としてカーソル表示位置と近い側の船側とカーソル位置との距離を表示するようにした。これにより、物標の側を通過時に実際にどの程度の間隔まで接近するかを知ることができる。また、船首線方向における距離として、カーソル表示位置と船首との距離を算出するようにした。これにより、船首がカーソル位置の物標に差しかかるまでの距離を容易に知ることができる。
【００１２】
この発明は、前記エコー画像の縮尺率であるレンジが変更されたとき、前記演算手段が算出したカーソル位置と自船位置との距離が同じになるように前記カーソルを移動させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
レーダ装置では、表示手段にどの程度の距離範囲のエコー画像を表示させるかのレンジを切り換えることができる。このレンジは、すなわち実際の探査エリアに対する画面に表示されるエコー画像の縮尺率に相当する。このレンジが切り換えられたとき、自船の表示位置とカーソルの表示位置の間の長さが同じでも対応する実距離は変わってくる。したがってこのままでは、たとえば、広範囲（小縮尺）のレンジでエコー画像を表示しているときに接近してくる物標があり、これにカーソルを合わせてレンジを狭範囲（大縮尺）に切り換えたとき、カーソルが全く異なる位置に飛んでしまい、接近してくる物標を狭い範囲で即座に捕捉できない場合が生じる。このような事態をなくすため、この発明では、レンジを切り換えたとき実距離が変わらないようにカーソルの表示位置を移動させるようにした。これにより、一旦カーソルを移動して捕捉した物標はレンジを変えても外すことがなくなった。
【００１４】
なお、請求項３のように、カーソル位置と自船位置との距離として、カーソル位置と自船位置との船側方向における距離のみを表示するようにしてもよい。また、この請求項の発明は、カーソル位置と自船位置との距離とは別に、船側方向におけるカーソル位置と自船位置との距離を表示することも含んでいる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施形態であるレーダ装置の機能ブロック図である。図２は同レーダ装置の表示制御部２０のブロック図およびカーソルたとえば十字カーソルの形状を示す図である。また、図３は同レーダ装置のディスプレイ２１の表示エリアを示す図である。このレーダ装置は、空中線部１から入力したエコー画像をデジタル化して画像メモリ（エコー用メモリ）に記憶し、ラスター映像として表示するラスタースキャン型のレーダ装置であり、ディスプレイ２１には、図３に示すように画面上にはエコー画像表示エリア４０が設定されており、このエコー画像表示エリア４０の中心（距離を示す同心円の中心）が空中線位置であり、このレーダ装置を装備している船舶の概形である船形４２が表示されている。この実施形態ではこの空中線位置を画面の中心という。また、エコー画像表示エリア４０内に十字カーソル４１が表示される。また、各種の数値データを表示するエリアが設定されており、そのなかに自船位置と十字カーソルの表示位置との距離を表示する距離表示エリア４３が設定されている。
【００１６】
このレーダ装置は、自船位置と十字カーソルの表示位置を上記距離表示エリア４３にどのような態様で表示するかの表示モードを、ＸＹ距離モード、方位距離モードなどに切り換えることができる。ＸＹ距離モードは、自船位置から十字カーソル位置までの距離を、船側方向における距離（Ｘ軸上の距離）と自船の船首線方向における距離（Ｙ軸上の距離）とに分解して表示するモードである。方位距離モードは、自船位置から十字カーソル位置までの方位と直線距離で表示するモードである。
【００１７】
図１において、空中線部１は、パルス波を発信する送信部、反射エコーを受信する受信部を含んでいる。空中線部１は、指示部２から指示された所定の回転角速度で空中線を回転させがら、所定の間隔で指示部２のタイミング生成部１０から入力される送信トリガに応じてパルス波を探査エリアに向けて輻射し、その反射エコーを受信する。空中線部１は指示部２へエコー信号を入力するほか、空中線が船首線方向を向いたときに発生するヘディングパルス（船首線信号）、空中線が一定角度回転するごとに出力されるベアリングパルス（空中線回転信号）が入力される。
【００１８】
指示部２において、ビデオ信号であるエコー信号は、アンプ１１で増幅されサンプリング部１２でサンプリングされる。サンプリング部１２には、前記タイミング生成部１０からサンプリングトリガが入力され、このトリガのタイミングから一定時間、所定のサンプリング周期でエコー信号をサンプリングする。サンプリングトリガは、空中線部１と指示部２との距離に応じた伝送遅れを考慮して前記送信トリガから所定の遅延時間を持たせて出力される。サンプリング部１２によってデジタル化されたエコー信号（エコー画像データ）は、エコー用メモリ１４に書き込まれる。サンプリングデータ列であるエコー画像データの書込アドレスは、描画座標決定部１３により決定される。エコー用メモリ１４は図８に示すような構成になっており、この実施形態では、図８（Ａ）のように、ヘディングパルスが入力されたタイミングのエコー画像データ、すなわち船首線方向のエコー画像データを中心から真上方向に表示されるようにエコー用メモリ１４に書き込む。そしてこの上下関係で表示する。この表示方式を、船首線方向が常に真上へ向く表示方式であるため、ヘディングアップ方式という。このため、描画座標決定部１３にはヘディングパルスＨＰ，ベアリングパルスＢＰが入力される。
【００１９】
一方、図３に示すように、ディスプレイ２１には、エコー画像のほか、方位目盛りやレンジ表示など各種の文字や図形などのグラフィックが表示されるが、この各種グラフィックの画像データは、描画部１５が生成してグラフィック用メモリ１９に記憶する。描画部１５には制御部１７が接続されている。制御部１７は、前記タイミング生成部１０、描画座標決定部１３とともにＣＰＵを含むコンピュータで構成することが可能である。
【００２０】
制御部１７には、バックアップメモリ１６や入力操作部１８が接続されている。バックアップメモリ１６は、ＥＥＰＲＯＭなどで構成されており、ディスプレイ２１に表示するメニューやレンジなどの設定内容を記憶している。制御部１７は、このデータを描画部１５に出力する。描画部１５は、このデータに基づいてメニューや設定内容を描画してグラフィック用メモリ１９に書き込む。入力操作部１８は、図３に示すトラックボール４５、エンコーダ４６、スイッチ４７などの操作子を備えており、利用者によるこれら操作子の操作データを制御部１７に入力する。制御部１７は、この操作データに基づいて、メニューを変更したり、十字カーソルの位置を変更したりする。トラックボール４５は、主に十字カーソルの移動に用いられる。また、十字カーソルの表示は描画部１５ではなく、後述の表示制御部２０が直接行うため、トラックボール４５の操作データ（操作パルス）が制御部１７に入力されると、制御部１７は、この操作データを十字カーソルの移動量に変換し、これによって求められた新たな座標データを表示制御部２０に入力する。なお、十字カーソルの表示は、描画部１５からグラフィックメモリ１９へ描画することでも実現できる。また、表示制御部２０には、ディスプレイ２１のエコー画像表示エリア４０以外をマスクするマスク画像を記憶したマスク画像メモリ２２も接続されている。
【００２１】
表示制御部２０は、エコー用メモリ１４から入力されるエコー画像データ、グラフィック用メモリ１９から入力される各種の画像データ、マスク画像メモリ２２から入力されるマスク画像データ、さらに、制御部１７から入力された十字カーソルの座標データに基づいて自ら生成した十字カーソル画像を合成してディスプレイに出力する。
【００２２】
図２（Ａ）は表示制御部２０の構成図である。合成部３０は、複数の入力系統から入力された複数の画像データのなかから最も優先順位の高いものを取り出してカラーパレット３１に入力する演算部である。この実施形態では、グラフィック用メモリ１９から入力される文字画像データ、マスク画像メモリ２２から入力されるマスク画像データ、グラフィック用メモリ１９から入力されるマーク画像データ、エコー用メモリ１４から入力されるエコー画像データの順に優先順位が高い。これにより、ディスプレイ２１上には、マスクされていない範囲のみにエコー画像が表示され、マスクエリア、非マスクエリアにかかわらず、文字が表示されるようになる。
【００２３】
カラーパレット３１は２５６色のＲＧＢデータを発生するＲＡＭであり、合成部３０から所定のアドレスがアクセスされるとそのアドレスに記憶されているＲＧＢデータを発生する。発生されたＲＧＢデータはセレクタ３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）を介してＤ／Ａ変換器３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）に入力される。Ｄ／Ａ変換器３５はこのＲＧＢデータをアナログの映像信号に変換してディスプレイ２１に出力する。同期信号生成部３３は、ディスプレイ２１の水平同期信号，垂直同期信号およびドットパルスを発生する回路であり、この同期信号に同期して、合成部３０が画像データ（画素データ）をカラーパレット３１に入力することにより、ディスプレイには図３に示すような映像が表示される。
【００２４】
一方、十字カーソル生成部３２は、前記制御部１７から入力される十字カーソルの座標データに基づいて、図２（Ｂ）に示す十字カーソルの表示画素のドットタイミングに所定の色の画素データをセレクタ３４に向けて出力する。セレクタ３４は、十字カーソル生成部３２から画素データが入力されると、そのドットタイミングは入力を十字カーソル生成部３２側に切り換えて十字カーソルの画素をＤ／Ａ変換器３５に出力する。すなわち、十字カーソルは全ての画像データに優先して（どの画像に隠されることなく）表示される。このように、十字カーソルのドットパターンを表示制御部２０に直接生成させることにより、グラフィック用メモリ１９に書き込む場合に比べて応答性が高くなり、素早く十字カーソルを移動させた場合でも表示が途切れて不連続になったりすることがなくなる。
【００２５】
同図（Ｂ）は、図３に示すように、ディスプレイ２１が縦長に設置されラスターが垂直に形成される場合の十字カーソルの座標データおよび十字カーソルの表示パターンを示す図である。十字の中心がカーソル位置（Ｘ，Ｙ）であるが、表示はこれよりもカーソルサイズ（２ｋ）の半分（ｋ）だけ小さい位置から始まるため、表示座標の制御は（Ｘ−ｋ，Ｙ−ｋ）で行う。（Ｘ，Ｙ）から（Ｘ−ｋ，Ｙ−ｋ）への換算は、制御部１７が行ってもよく、十字カーソル生成部３２が行ってもよい。すなわち制御部１７は（Ｘ，Ｙ）をそのまま十字カーソル生成部３２に入力してもよく、（Ｘ−ｋ，Ｙ−ｋ）に換算したのち十字カーソル生成部３２に入力するようにしてもよい。そして、Ｘの座標値は水平同期信号Ｈの数でカウントし、Ｙの座標値は、ドットクロックの数でカウントする。なお、ディスプレイが横置きの場合には、Ｘの座標値はドットクロックの数でカウントし、Ｙの座標値は水平同期信号Ｈの数でカウントする。
【００２６】
また、図３に示すように画面の中心には自船の概略形状を示す図形である船形４２が表示されている。この船形図形の形状（寸法）は、スイッチ４７を操作して船形設定モードにセットし、エンコーダ４６などを操作することによってオペレータが入力することができる。一般の船舶では船の形状が変化することはないため、一度設定すれば以後設定変更する必要はないが、押船や曳船などの船舶がバージを接続して航行する場合、接続するバージが変わる都度全体の形状が異なるため、それに合わせて設定するようにすればよい。
【００２７】
図４は船形の設定を説明する図である。オペレータは、船長Ｌ、船幅Ｗ、さらに、船首から空中線までの距離Ｌａ、左舷から空中線までの距離Ｗａを入力する。これにより、制御部１７は、図４のような形状を決定し、描画部１５に空中線の位置が画面の中心になるように描画させる。この描画パターンは、グラフィック用メモリ１９に入力される。また、数値は、バックアップメモリ１６に記憶される。
【００２８】
図５〜図７は、同レーダ装置の動作を示すフローチャートである。この図では、特に十字カーソルの表示処理動作およびカーソル表示位置と自船位置との距離の数値表示処理動作を説明している。同図では説明しないが、レーダ装置は、この表示処理動作と並行して空中線の回転制御、パルス波を送信して反射エコーを取り込む処理などを行う。図５（Ａ）は、起動時の処理を示すフローチャートである。レーダ装置が起動されると、まず十字カーソルの表示座標を示す（Ｘ，Ｙ）にデフォルト値を書き込む（ｓ０１）。デフォルト値は、たとえば、画面の中央（自船）などの座標値とすればよい。さらに、表示レンジは、バックアップメモリ１９に記憶されている値になる。
【００２９】
上記起動処理が終了し、送信状態にすると、指示部２は空中線部１に対して送信パルスを出力して動作を開始する。図６は、トラックボール４５の操作による十字カーソル４１の表示位置と数値表示の更新動作を示すフローチャートである。ｓ１０でトラックボール４５の操作があったかを判断する。操作がない場合には表示を更新しない。操作があった場合には、トラックボール４５からの入力パルスをカウントしてこれをディスプレイ画面上のドット数（ｘ，ｙ）に変換する。すなわち、今回のトラックボール４５の操作で十字カーソル４１をどれだけ移動させるかを算出する（ｓ１１）。算出された移動ドット数（ｘ，ｙ）で十字カーソル４１の表示座標を更新する（ｓ１２）。表示座標の更新は、
Ｘ←Ｘ＋ｘ
Ｙ←Ｙ＋ｙ
で行うことができる。そして、更新された（Ｘ，Ｙ）を表示制御部２０に出力して新たな位置に十字カーソル４１を表示させる（ｓ１３）。
【００３０】
そして、更新された十字カーソル表示位置（Ｘ，Ｙ）と空中線位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）との表示上の距離であるドット数の差（ΔＸ，ΔＹ）を算出する（ｓ１４）。
【００３１】
ΔＸ←Ｘ0 −Ｘ
ΔＹ←Ｙ0 −Ｙ
そして、表示モードを判断する（ｓ１５）。表示モードは、上記のようにオペレータが入力操作部１８を操作することによってＸＹ距離モード、方位距離モードに切り換えることができる。表示モードがＸＹ距離モードの場合には、現在の表示レンジ、すなわち１ドットがどれだけの距離を示すかを示す値Ｄ（ｍ／ｄｏｔ）を読み出し（ｓ１６）、これに基づいて前後距離ｄｙおよび左右距離ｄｘを算出する（ｓ１７）。この算出は、
ｄｘ←Ｄ・ΔＸ
ｄｙ←Ｄ・ΔＹ
で行うことができる。そして、この（ｄｘ，ｄｙ）を描画部１５に出力してディスプレイ２１の右上の距離表示エリア４２に数値表示させる（ｓ１８）。
【００３２】
このように十字カーソル位置を船首線方向をＹ軸とするＸＹ座標上の距離で表示することにより、十字カーソル４１を他船、ブイ、岸壁などの物標に合わせるのみで、その物標に到達するまでの距離とその物標と離合するときの距離を容易に知ることができる。
【００３３】
また、方位距離モードの場合には（ｓ１５）、表示レンジＤ（ｍ／ｄｏｔ）を読み出し（ｓ２０）、これに基づいて前後距離ｄｙ，左右距離ｄｘを、
ｄｘ←Ｄ・ΔＸ
ｄｙ←Ｄ・ΔＹ
で算出する（ｓ２１）。こののち、距離ｒと方位θを、
ｒ←√ｄｘ2 ＋ｄｙ2
θ←ｔａｎ-1（ΔＹ／ΔＸ）
で算出する。そして、この（ｒ，θ）を描画部１５に出力し、ディスプレイ２１の距離表示エリア４２に数値表示させる（ｓ２３）。
【００３４】
次に、図５（Ｂ）のフローチャートを参照して自船の概略形状である船形を設定する動作を説明する。一般の船舶は、船体の形状が変わることは殆どないため、この処理はレーダを装備したときに１回のみ行えば良い。また、押船や曳船などの船舶がバージを接続して航行する場合には、全体の形状に合わせてその都度この船形設定動作を行う。
まず船長Ｌ、船幅Ｗを入力する（ｓ２５）。そして、この船舶のどの位置に空中線が設置されているかを入力する（ｓ２６）。この空中線位置の入力は、船首線方向における船首からの距離Ｌａおよび船側方向における左舷からの距離Ｗａを入力することによって行う。入力単位は実際の長さ（メートル）で行うようにする。制御部１７はこの入力値をバックアップメモリ１６に記憶する。そして、現在の表示レンジで１ドットがどれだけの距離に対応するかを示す値Ｄ（ｍ／ｄｏｔ）を読み出し（ｓ２７）、船長Ｌ、船幅Ｗ、空中線位置Ｌａ，Ｗａをドット値（ｌ，ｗ，ｌａ，ｗａ）に変換する（ｓ２８）。そして、このドット値に基づいて船舶の形状（船形）を決定し、これを描画部１５に出力してディスプレイの中心部に表示させる（ｓ２９）。
【００３５】
図６に示したトラックボール対応処理動作では、空中線位置を自船位置として十字カーソル位置までの距離を求めていたが、上記設定された船形の大きさを考慮して十字カーソル位置までの距離を求めることができる。
図７のフローチャートは、船体の大きさを考慮して船首・船側から十字カーソルまでの距離を距離表示エリア４３に表示するようにした場合のトラックボール対応処理動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートでは説明を簡略化するため、ＸＹ距離モードの表示モードのみを示している。ｓ４０でトラックボール４５の操作があったかを判断する。操作がない場合には表示を更新しない。操作があった場合には、トラックボール４５からの入力パルスをカウントしてこれをディスプレイ画面上のドット数（ｘ，ｙ）に変換する（ｓ４１）。算出された移動ドット数（ｘ，ｙ）で十字カーソル４１の表示座標を更新する（ｓ４２）。表示座標の更新は、
Ｘ←Ｘ＋ｘ
Ｙ←Ｙ＋ｙ
で行うことができる。そして、更新された（Ｘ，Ｙ）を表示制御部２０に出力して新たな位置に十字カーソル４１を表示させる（ｓ４３）。
【００３６】
そして、更新された十字カーソル表示位置（Ｘ，Ｙ）と空中線位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）との表示上の距離であるドット数の差（ΔＸ，ΔＹ）を算出する（ｓ４４）。この算出は、
ΔＸ←Ｘ0 −Ｘ
ΔＹ←Ｙ0 −Ｙ
で行うことができる。
【００３７】
そして、表示モードがＸＹ距離モードであるため、現在の表示レンジで１ドットがとれだけの距離に対応するかを示す値Ｄ（ｍ／ｄｏｔ）を読み出し（ｓ４５）、これに基づいて前後距離ｄｙおよび左右距離ｄｘを算出する（ｓ４６）。この算出は、
ｄｘ←Ｄ・ΔＸ
ｄｙ←Ｄ・ΔＹ
で行うことができる。そして、算出されたｄｘと自船の左右の船側の位置とを比較する。すなわち、十字カーソル位置が自船の左舷よりも左にあるか、右舷よりも右にあるか、または左舷と右舷の間にあるかを判断する。すなわち、十字カーソル位置の船側方向の距離ｄｘが、自船の空中線から左舷までの距離ｘｌ（＝−Ｗａ）よりも小さいか、自船の空中線から右舷までの距離ｘｒ（＝Ｗ−Ｗａ）よりも大きいか、または、ｘｌとｘｒの間にあるかを判断する（ｓ４７）。
【００３８】
十字カーソル位置が左舷よりも左にある場合には、船体との距離（ｄｄｘ，ｄｄｙ）は、自船の左舷位置から十字カーソル位置までを船側方向に測ってｄｄｘとし、自船の船首位置から十字カーソル位置までを船首線方向に測ってｄｄｙとする（ｓ４８）。すなわち、
ｄｄｘ←ｄｘ−ｘｌ
ｄｄｙ←ｄｙ−ｙｆ
の計算をする。ここで、ｘｌ，ｘｒ，ｙｆは、図４に示すように、それぞれ空中線から左舷までの距離、空中線から右舷までの距離、空中線から船首までの距離を示す数値である。そして、この（ｄｄｘ，ｄｄｙ）を描画部１５に出力してディスプレイ２１の右上の距離表示エリア４３に表示させる（ｓ５１）。
【００３９】
十字カーソル位置が右舷よりも右にある場合には、自船の右舷位置から十字カーソル位置までを船側方向に測ってｄｄｘとし、自船の船首位置から十字カーソル位置までを船首線方向に測ってｄｄｙとする（ｓ５０）。すなわち、
ｄｄｘ←ｄｘ−ｘｒ
ｄｄｙ←ｄｙ−ｙｆ
の計算をする。そして、この（ｄｄｘ，ｄｄｙ）を描画部１５に出力してディスプレイ２１の右上の距離表示エリア４３に表示させる（ｓ５１）。
【００４０】
一方、十字カーソル位置が左舷と右舷の間にある（ｘｌ≦ｄｘ≦ｘｒ）場合には、このまま直進すると十字カーソル位置を通過することになるため、ｄｄｘとして「＊＊」を、ｄｄｙとしては（ｄｙ−ｙｆ）を色を変えて表示するようにし、この（ｄｄｘ，ｄｄｙ）を描画部１５に出力してディスプレイ２１の右上の距離表示エリア４３に表示させる（ｓ５１）。
【００４１】
このように自船から十字カーソル位置までの距離として、自船の船体からの距離で表示することにより、他船と接近している場合や狭水路を通過する場合に航行に直接参照できる距離を表示することができる。また、この場合に十字カーソルが左舷と右舷の間にある場合には表示形態を変更することにより、衝突の危険性を告知することができる。
【００４２】
なお、十字カーソル位置にかかわらず、船首を基準位置として十字カーソルまでのＹ軸方向の距離を算出しているが、十字カーソルが前方にある場合、側方にある場合、後方にある場合で船体のどの位置を基準位置とするかを変更するようにしてもよい。また、自船が前進している場合、旋回している場合、後進している場合で基準位置をどこにするかを切り換えるようにしてもよい。
【００４３】
次に図５（Ｃ）を参照して表示レンジの切り換え動作について説明する。オペレータがスイッチおよびエンコーダ４６を操作してレンジの切り換え操作を行うと（ｓ３１）、制御部の表示レンジレジスタに新たなレンジを設定する（ｓ３２）。そして、カーソル座標を変換する（ｓ３３）。ここで、Ｄｏは古い表示レンジで１ドットがどれだけの距離に対応するかを示す値（ｍ／ｄｏｔ）であり、Ｄｎは新たに設定された表示レンジで１ドットがどれだけの距離に対応するかを示す値（ｍ／ｄｏｔ）である。これを用いて、現在のカーソル位置（Ｘ，Ｙ）と空中線位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）との距離を示すドット数である（ΔＸ1 ，ΔＹ1 ）を新たなレンジに合わせて（ΔＸ2 ，ΔＹ2 ）に変換する（ｓ３３）。すなわち、
ΔＸ2 ←ΔＸ1 （Ｄｏ／Ｄｎ）
ΔＹ2 ←ΔＹ1 （Ｄｏ／Ｄｎ）
の変換により、表示レンジが変更されても十字カーソル位置と空中線位置の実距離が変化しないようにするとともに、このドット数を表示上の空中線位置に加算して新たなカーソル位置とする。
Ｘ←Ｘ0 ＋ΔＸ2
Ｙ←Ｙ0 ＋ΔＹ2
そして、これを表示制御部２０に出力する（ｓ３４）。これにより、表示レンジが変更された場合でも十字カーソル位置と空中線位置との実距離が変わらないように十字カーソルの表示位置を変更することができる。
【００４４】
なお、この十字カーソルの表示位置の変更は必ずしも必須ではなく、レンジが変わっても十字カーソルを画面上でそのままにしておくようにしてもよい。
【００４５】
次に新たなレンジに合わせて船形を書き換える（ｓ３５）。この処理は、図５（Ｂ）のｓ２８と同様に、バックアップメモリ１６に記憶されている船長Ｌ、船幅Ｗ、空中線位置Ｌａ，Ｗａを読み出し、新たな表示レンジで１ドットがどれだけの距離に対応するかを示す値Ｄｎ（ｍ／ｄｏｔ）で、ドット値（ｌ，ｗ，ｌａ，ｗａ）に変換する。
【００４６】
ｌ←Ｌ／Ｄｎ
ｗ←Ｗ／Ｄｎ
ｌａ←Ｌａ／Ｄｎ
ｗａ←Ｗａ／Ｄｎ
そして、このドット値に基づいて船舶の形状（船形）を決定し、これを描画部１５に出力してディスプレイの中心部に表示させる（ｓ３６）。これにより、どのレンジでも船の大きさを正しく表示することができる。
【００４７】
上記実施形態は、船首方位を常に真上に表示するヘディングアップでエコー画像を表示する方式の場合について説明したが、船首方位にかかわらず特定の方向（北）を常に上に表示するノースアップ方式の場合には、以下のような処理を加えることで上記と同様に船首線方向をＹ軸、船側方向をＸ軸にしたＸＹ距離表示が可能になる。
【００４８】
ここで、図８（Ｂ）を参照してノースアップでエコー画像を表示する場合のエコー用メモリ１４へのエコー画像の書き込み方式について説明する。ヘディングアップの場合には図８（Ａ）に示すようにヘディングパルスが入力されたタイミングのエコー画像を真上方向に書き込み、それ以後のスキャンのエコー画像についてはベアリングパルスに応じて書き込みラインを回転させてゆくが、ノースアップで表示する場合には、ヘディングパルスが入力されたタイミングのエコー画像をそのときの船首方位だけ回転させた角度に書き込み、それ以後のスキャンのエコー画像についてはベアリングパルスに応じて上記船首方位から回転させた書き込みラインに書き込んでゆくようにしている。このため、図１の破線で示すように描画座標決定部１３が描画座標を決定するためには、ヘディングアップ方式のときのヘディングパルス、ベアリングパルスに加えて船首方位信号が必要となる。
【００４９】
ノースアップ方式でエコー画像を表示している場合に、船首線方向をＹ軸として十字カーソル位置までのＸＹ距離を算出するためには、上記フローチャートのｓ１４、ｓ４４において、算出した（ΔＸ，ΔＹ）に対してさらに座標の回転移動をする処理を加える。船首方位をφとすると、回転移動は以下の演算で行うことができる。ヘディングアップの座標軸での座標値を（ΔＸｈ，ΔＹｈ）、ノースアップの座標軸での座標値を（ΔＸｎ，ΔＹｎ）とすると、図９に示すように、
ΔＸｎ←ΔＸｈ cosφ−ΔＹｈ sinφ
ΔＹｎ←ΔＸｈ sinφ＋ΔＹｈ cosφ
この演算でΔＸ，ΔＹを回転移動することにより、あとはヘディングアップと同様の演算でＸＹ距離を求めることができる。
【００５０】
また、ディスプレイに表示する船形の図形も船首方位に応じて回転させる必要があり、船形の各点の座標もヘディングアップで描いた（図４に示すような）船形図形を、空中線位置を原点として、
ΔＸｎ←ΔＸｈcos(−φ) −Ｙｈsin(−φ) ＝ ΔＸｈ cosφ＋Ｙｈ sinφ
ΔＹｎ←ΔＸｈsin(−φ) ＋Ｙｈcos(−φ) ＝−ΔＸｈ sinφ＋Ｙｈ cosφ
で回転させることで船首方位にあった船形を表示することができる。
【００５１】
また、大型のレーダやビデオプロッタなどでは、ノースアップに加えてトルーモーション表示をする装置がある。すなわち、図８（Ａ）、（Ｂ）では、自船が航行して移動していても常に自船位置が画面の中心になるように表示し、他の物標を相対的に移動させているが、陸地を画面上に固定し、移動する自船を画面上でも移動させるようにする方式がトルーモーションである（図８（Ｃ）参照）。この場合、描画座標決定部１３は、ＧＰＳや対水速度などを用いて求められた自船の絶対位置情報（図１ではＬ／Ｌ）が必要である。これに基づいてエコー用メモリ１４上における自船位置すなわち空中線位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を更新する。この更新された（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を制御部１７のメモリにも書き込む。この（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を用いて計算することにより、トルーモーション表示の場合でも、上記と同様に十字カーソル位置までのＸＹ距離を求めることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態ではレーダ装置について説明したが、パルス信号を用いて探査エリアの物標を探査・表示する装置であれば何にでも適用することができる。たとえば、スキャニングソナーなどに適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、カーソル位置と自船位置との距離を、船側方向における距離（Ｘ軸距離）および船首線方向における距離（Ｙ軸距離）に分解して表示するため、船舶がカーソル位置（たとえば物標）に到達したときの間隔（Ｘ軸距離）と到達するまでの距離（Ｙ軸距離）を即座に直観的に把握することができるという利点がある。特に、ノースアップ方式で表示している場合、物標とすれ違うときの間隔が直観的に分かりにくいがこれを数値で表示できるため、直観的な判断が可能で安全航行に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態であるレーダ装置の機能ブロック図である。
【図２】同レーダ装置の表示制御部のブロック図である。
【図３】同レーダ装置のディスプレイおよび入力操作部の構成を示す図である。
【図４】同ディスプレイ上に表示する船形の形状設定方式を説明する図である。
【図５】同レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】同レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】同レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】同レーダ装置のエコー用メモリへのエコー画像の書込方式を説明する図である。
【図９】ノースアップの座標系からヘディングアップの座標系への座標変換を説明する図である。
【符号の説明】
１…空中線部、２…指示部、１０…タイミング生成部、１１…アンプ、１２…サンプリング部、１３…描画座標決定部、１４…エコー用メモリ、１５…描画部、１６…バックアップメモリ、１７…制御部、１８…入力操作部、１９…グラフィック用メモリ、２０…表示制御部２１…ディスプレイ、
３０…合成部、３１…カラーパレット、３２…十字カーソル生成部、３３…同期信号生成部、３４…ゲート、３５…Ｄ／Ａ変換部
４０…エコー画像表示エリア、４１…十字カーソル、４２…船形、４３…距離表示エリア、４５…トラックボール、４６…エンコーダ、４７…スイッチ
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ装置などの探査装置において画面上に表示されるカーソルと自船位置との距離を分かりやすく表示する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーダ装置では、他船や障害物との衝突を回避するため、これらの物標との距離を測るためのカーソル、例えば十字カーソル機能が実用化されている。十字カーソル機能は、ボリューム、トラックボール、エンコーダなどの操作子で画面上を移動させることができる十字形をしたカーソルを表示するカーソル表示機能と、この十字カーソルの表示位置と自船位置（空中線位置）との実距離を数値的に表示する距離表示機能からなっている。
【０００３】
一般的な十字カーソル機能では、距離表示をレーダの基本的な概念である方位と距離の組み合わせで表示するものが多かった。また、レーダの反射エコー画像をデジタル化してメモリに記憶し、ラスター画像として表示するラスタースキャン型レーダが実用化されてからは、ロランやＧＰＳなどの航法装置から自船の緯度経度情報を入力して、十字カーソル位置を緯度経度で表示するものも実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、航路帯の通行量が増加して他船との離合がきびしくなっているうえ、ブイの脇の通過、狭水路や川の航行、狭い岸壁への接岸など、安全距離の確保がきびしいケースが増えつつある。このような場合に十字カーソルを障害となりそうな物標に移動させればその物標との距離を確認できるが、上記従来の方位・距離や緯度経度の表示では、自船がこのまま航行すれば、どのくらい先で最接近し、そのときの間隔がどのくらいであるかという航行に際して最も役にたつ情報を得ることができず、十字カーソル機能が有効に利用されていないのが現状であった。
【０００５】
この発明は、障害が多い水域を航行する場合に十字カーソル機能を有効に利用できる探査装置の表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、船舶に搭載される装置であって、
探査パルスのエコー画像、カーソル、および、該カーソル位置と自船位置との距離を含む映像を、選択された表示のモードに応じて表示する表示手段と、
前記表示手段に表示されるカーソルを移動させるとともに前記表示のモードの選択を受け付ける操作手段と、
自船の船体形状を取得するとともに、前記表示のモードとしてＸＹ距離モードが選択された場合に、前記カーソル位置と自船位置との距離を、船首線方向における船首位置から前記カーソル位置までの距離と、前記船首線方向に直交する船側方向における前記カーソル位置に近い船体側面位置から前記カーソル位置までの距離とに分解して算出し、前記船首線方向をＹ軸方向とし前記船側方向をＸ軸方向とするＸ−Ｙ座標系の値で前記表示手段に入力する演算手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
表示手段は、探査パルスによるエコー画像を表示する。この探査パルスによるエコー画像はたとえばレーダやスキャニングソナーの画像である。そして、表示手段には、このエコー画像上を移動させることができるカーソルも表示され、さらに、カーソル位置と自船位置との距離も表示される。ここで、この発明において、カーソル位置とは、カーソルが表示されている位置に対応する実際の地点をいう。したがって、カーソル位置と自船位置との距離とは、カーソル位置と自船位置との実際の距離をいう。
【０００８】
また、カーソルは操作手段によって移動可能であり、操作手段はたとえばトラックボール、ボリューム、エンコーダなどを適用することができる。カーソルは、オペレータによって障害となりそうな物標上に移動されることが一般的であるため、カーソル位置は物標の位置と考えることができる。
【０００９】
演算手段は、自船の船側方向におけるカーソル位置までの距離（Ｘ軸上の距離）および船首線方向におけるカーソル位置までの距離（Ｙ軸上の距離）に分解して算出し、これを前記表示手段に入力する。船側方向とは船首線方向に直角の方向をいい、船側方向における距離は、カーソル位置（物標）に最接近したときの該物標と自船との間隔を示している。特に、狭水路などを航行する場合には、自船の幅や長さも大きな問題となる。そこで、本発明では、船側方向における距離としてカーソル表示位置と近い側の船側とカーソル位置との距離を表示するようにした。これにより、物標の側を通過時に実際にどの程度の間隔まで接近するかを知ることができる。また、船首線方向における距離として、カーソル表示位置と船首との距離を算出するようにした。これにより、船首がカーソル位置の物標に差しかかるまでの距離を容易に知ることができる。
【００１２】
この発明は、前記エコー画像の縮尺率であるレンジが変更されたとき、前記演算手段が算出したカーソル位置と自船位置との距離が同じになるように前記カーソルを移動させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
レーダ装置では、表示手段にどの程度の距離範囲のエコー画像を表示させるかのレンジを切り換えることができる。このレンジは、すなわち実際の探査エリアに対する画面に表示されるエコー画像の縮尺率に相当する。このレンジが切り換えられたとき、自船の表示位置とカーソルの表示位置の間の長さが同じでも対応する実距離は変わってくる。したがってこのままでは、たとえば、広範囲（小縮尺）のレンジでエコー画像を表示しているときに接近してくる物標があり、これにカーソルを合わせてレンジを狭範囲（大縮尺）に切り換えたとき、カーソルが全く異なる位置に飛んでしまい、接近してくる物標を狭い範囲で即座に捕捉できない場合が生じる。このような事態をなくすため、この発明では、レンジを切り換えたとき実距離が変わらないようにカーソルの表示位置を移動させるようにした。これにより、一旦カーソルを移動して捕捉した物標はレンジを変えても外すことがなくなった。
【００１４】
なお、請求項３のように、カーソル位置と自船位置との距離として、カーソル位置と自船位置との船側方向における距離のみを表示するようにしてもよい。また、この請求項の発明は、カーソル位置と自船位置との距離とは別に、船側方向におけるカーソル位置と自船位置との距離を表示することも含んでいる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施形態であるレーダ装置の機能ブロック図である。図２は同レーダ装置の表示制御部２０のブロック図およびカーソルたとえば十字カーソルの形状を示す図である。また、図３は同レーダ装置のディスプレイ２１の表示エリアを示す図である。このレーダ装置は、空中線部１から入力したエコー画像をデジタル化して画像メモリ（エコー用メモリ）に記憶し、ラスター映像として表示するラスタースキャン型のレーダ装置であり、ディスプレイ２１には、図３に示すように画面上にはエコー画像表示エリア４０が設定されており、このエコー画像表示エリア４０の中心（距離を示す同心円の中心）が空中線位置であり、このレーダ装置を装備している船舶の概形である船形４２が表示されている。この実施形態ではこの空中線位置を画面の中心という。また、エコー画像表示エリア４０内に十字カーソル４１が表示される。また、各種の数値データを表示するエリアが設定されており、そのなかに自船位置と十字カーソルの表示位置との距離を表示する距離表示エリア４３が設定されている。
【００１６】
このレーダ装置は、自船位置と十字カーソルの表示位置を上記距離表示エリア４３にどのような態様で表示するかの表示モードを、ＸＹ距離モード、方位距離モードなどに切り換えることができる。ＸＹ距離モードは、自船位置から十字カーソル位置までの距離を、船側方向における距離（Ｘ軸上の距離）と自船の船首線方向における距離（Ｙ軸上の距離）とに分解して表示するモードである。方位距離モードは、自船位置から十字カーソル位置までの方位と直線距離で表示するモードである。
【００１７】
図１において、空中線部１は、パルス波を発信する送信部、反射エコーを受信する受信部を含んでいる。空中線部１は、指示部２から指示された所定の回転角速度で空中線を回転させがら、所定の間隔で指示部２のタイミング生成部１０から入力される送信トリガに応じてパルス波を探査エリアに向けて輻射し、その反射エコーを受信する。空中線部１は指示部２へエコー信号を入力するほか、空中線が船首線方向を向いたときに発生するヘディングパルス（船首線信号）、空中線が一定角度回転するごとに出力されるベアリングパルス（空中線回転信号）が入力される。
【００１８】
指示部２において、ビデオ信号であるエコー信号は、アンプ１１で増幅されサンプリング部１２でサンプリングされる。サンプリング部１２には、前記タイミング生成部１０からサンプリングトリガが入力され、このトリガのタイミングから一定時間、所定のサンプリング周期でエコー信号をサンプリングする。サンプリングトリガは、空中線部１と指示部２との距離に応じた伝送遅れを考慮して前記送信トリガから所定の遅延時間を持たせて出力される。サンプリング部１２によってデジタル化されたエコー信号（エコー画像データ）は、エコー用メモリ１４に書き込まれる。サンプリングデータ列であるエコー画像データの書込アドレスは、描画座標決定部１３により決定される。エコー用メモリ１４は図８に示すような構成になっており、この実施形態では、図８（Ａ）のように、ヘディングパルスが入力されたタイミングのエコー画像データ、すなわち船首線方向のエコー画像データを中心から真上方向に表示されるようにエコー用メモリ１４に書き込む。そしてこの上下関係で表示する。この表示方式を、船首線方向が常に真上へ向く表示方式であるため、ヘディングアップ方式という。このため、描画座標決定部１３にはヘディングパルスＨＰ，ベアリングパルスＢＰが入力される。
【００１９】
一方、図３に示すように、ディスプレイ２１には、エコー画像のほか、方位目盛りやレンジ表示など各種の文字や図形などのグラフィックが表示されるが、この各種グラフィックの画像データは、描画部１５が生成してグラフィック用メモリ１９に記憶する。描画部１５には制御部１７が接続されている。制御部１７は、前記タイミング生成部１０、描画座標決定部１３とともにＣＰＵを含むコンピュータで構成することが可能である。
【００２０】
制御部１７には、バックアップメモリ１６や入力操作部１８が接続されている。バックアップメモリ１６は、ＥＥＰＲＯＭなどで構成されており、ディスプレイ２１に表示するメニューやレンジなどの設定内容を記憶している。制御部１７は、このデータを描画部１５に出力する。描画部１５は、このデータに基づいてメニューや設定内容を描画してグラフィック用メモリ１９に書き込む。入力操作部１８は、図３に示すトラックボール４５、エンコーダ４６、スイッチ４７などの操作子を備えており、利用者によるこれら操作子の操作データを制御部１７に入力する。制御部１７は、この操作データに基づいて、メニューを変更したり、十字カーソルの位置を変更したりする。トラックボール４５は、主に十字カーソルの移動に用いられる。また、十字カーソルの表示は描画部１５ではなく、後述の表示制御部２０が直接行うため、トラックボール４５の操作データ（操作パルス）が制御部１７に入力されると、制御部１７は、この操作データを十字カーソルの移動量に変換し、これによって求められた新たな座標データを表示制御部２０に入力する。なお、十字カーソルの表示は、描画部１５からグラフィックメモリ１９へ描画することでも実現できる。また、表示制御部２０には、ディスプレイ２１のエコー画像表示エリア４０以外をマスクするマスク画像を記憶したマスク画像メモリ２２も接続されている。
【００２１】
表示制御部２０は、エコー用メモリ１４から入力されるエコー画像データ、グラフィック用メモリ１９から入力される各種の画像データ、マスク画像メモリ２２から入力されるマスク画像データ、さらに、制御部１７から入力された十字カーソルの座標データに基づいて自ら生成した十字カーソル画像を合成してディスプレイに出力する。
【００２２】
図２（Ａ）は表示制御部２０の構成図である。合成部３０は、複数の入力系統から入力された複数の画像データのなかから最も優先順位の高いものを取り出してカラーパレット３１に入力する演算部である。この実施形態では、グラフィック用メモリ１９から入力される文字画像データ、マスク画像メモリ２２から入力されるマスク画像データ、グラフィック用メモリ１９から入力されるマーク画像データ、エコー用メモリ１４から入力されるエコー画像データの順に優先順位が高い。これにより、ディスプレイ２１上には、マスクされていない範囲のみにエコー画像が表示され、マスクエリア、非マスクエリアにかかわらず、文字が表示されるようになる。
【００２３】
カラーパレット３１は２５６色のＲＧＢデータを発生するＲＡＭであり、合成部３０から所定のアドレスがアクセスされるとそのアドレスに記憶されているＲＧＢデータを発生する。発生されたＲＧＢデータはセレクタ３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）を介してＤ／Ａ変換器３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）に入力される。Ｄ／Ａ変換器３５はこのＲＧＢデータをアナログの映像信号に変換してディスプレイ２１に出力する。同期信号生成部３３は、ディスプレイ２１の水平同期信号，垂直同期信号およびドットパルスを発生する回路であり、この同期信号に同期して、合成部３０が画像データ（画素データ）をカラーパレット３１に入力することにより、ディスプレイには図３に示すような映像が表示される。
【００２４】
一方、十字カーソル生成部３２は、前記制御部１７から入力される十字カーソルの座標データに基づいて、図２（Ｂ）に示す十字カーソルの表示画素のドットタイミングに所定の色の画素データをセレクタ３４に向けて出力する。セレクタ３４は、十字カーソル生成部３２から画素データが入力されると、そのドットタイミングは入力を十字カーソル生成部３２側に切り換えて十字カーソルの画素をＤ／Ａ変換器３５に出力する。すなわち、十字カーソルは全ての画像データに優先して（どの画像に隠されることなく）表示される。このように、十字カーソルのドットパターンを表示制御部２０に直接生成させることにより、グラフィック用メモリ１９に書き込む場合に比べて応答性が高くなり、素早く十字カーソルを移動させた場合でも表示が途切れて不連続になったりすることがなくなる。
【００２５】
同図（Ｂ）は、図３に示すように、ディスプレイ２１が縦長に設置されラスターが垂直に形成される場合の十字カーソルの座標データおよび十字カーソルの表示パターンを示す図である。十字の中心がカーソル位置（Ｘ，Ｙ）であるが、表示はこれよりもカーソルサイズ（２ｋ）の半分（ｋ）だけ小さい位置から始まるため、表示座標の制御は（Ｘ−ｋ，Ｙ−ｋ）で行う。（Ｘ，Ｙ）から（Ｘ−ｋ，Ｙ−ｋ）への換算は、制御部１７が行ってもよく、十字カーソル生成部３２が行ってもよい。すなわち制御部１７は（Ｘ，Ｙ）をそのまま十字カーソル生成部３２に入力してもよく、（Ｘ−ｋ，Ｙ−ｋ）に換算したのち十字カーソル生成部３２に入力するようにしてもよい。そして、Ｘの座標値は水平同期信号Ｈの数でカウントし、Ｙの座標値は、ドットクロックの数でカウントする。なお、ディスプレイが横置きの場合には、Ｘの座標値はドットクロックの数でカウントし、Ｙの座標値は水平同期信号Ｈの数でカウントする。
【００２６】
また、図３に示すように画面の中心には自船の概略形状を示す図形である船形４２が表示されている。この船形図形の形状（寸法）は、スイッチ４７を操作して船形設定モードにセットし、エンコーダ４６などを操作することによってオペレータが入力することができる。一般の船舶では船の形状が変化することはないため、一度設定すれば以後設定変更する必要はないが、押船や曳船などの船舶がバージを接続して航行する場合、接続するバージが変わる都度全体の形状が異なるため、それに合わせて設定するようにすればよい。
【００２７】
図４は船形の設定を説明する図である。オペレータは、船長Ｌ、船幅Ｗ、さらに、船首から空中線までの距離Ｌａ、左舷から空中線までの距離Ｗａを入力する。これにより、制御部１７は、図４のような形状を決定し、描画部１５に空中線の位置が画面の中心になるように描画させる。この描画パターンは、グラフィック用メモリ１９に入力される。また、数値は、バックアップメモリ１６に記憶される。
【００２８】
図５〜図７は、同レーダ装置の動作を示すフローチャートである。この図では、特に十字カーソルの表示処理動作およびカーソル表示位置と自船位置との距離の数値表示処理動作を説明している。同図では説明しないが、レーダ装置は、この表示処理動作と並行して空中線の回転制御、パルス波を送信して反射エコーを取り込む処理などを行う。図５（Ａ）は、起動時の処理を示すフローチャートである。レーダ装置が起動されると、まず十字カーソルの表示座標を示す（Ｘ，Ｙ）にデフォルト値を書き込む（ｓ０１）。デフォルト値は、たとえば、画面の中央（自船）などの座標値とすればよい。さらに、表示レンジは、バックアップメモリ１９に記憶されている値になる。
【００２９】
上記起動処理が終了し、送信状態にすると、指示部２は空中線部１に対して送信パルスを出力して動作を開始する。図６は、トラックボール４５の操作による十字カーソル４１の表示位置と数値表示の更新動作を示すフローチャートである。ｓ１０でトラックボール４５の操作があったかを判断する。操作がない場合には表示を更新しない。操作があった場合には、トラックボール４５からの入力パルスをカウントしてこれをディスプレイ画面上のドット数（ｘ，ｙ）に変換する。すなわち、今回のトラックボール４５の操作で十字カーソル４１をどれだけ移動させるかを算出する（ｓ１１）。算出された移動ドット数（ｘ，ｙ）で十字カーソル４１の表示座標を更新する（ｓ１２）。表示座標の更新は、
Ｘ←Ｘ＋ｘ
Ｙ←Ｙ＋ｙ
で行うことができる。そして、更新された（Ｘ，Ｙ）を表示制御部２０に出力して新たな位置に十字カーソル４１を表示させる（ｓ１３）。
【００３０】
そして、更新された十字カーソル表示位置（Ｘ，Ｙ）と空中線位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）との表示上の距離であるドット数の差（ΔＸ，ΔＹ）を算出する（ｓ１４）。
【００３１】
ΔＸ←Ｘ0 −Ｘ
ΔＹ←Ｙ0 −Ｙ
そして、表示モードを判断する（ｓ１５）。表示モードは、上記のようにオペレータが入力操作部１８を操作することによってＸＹ距離モード、方位距離モードに切り換えることができる。表示モードがＸＹ距離モードの場合には、現在の表示レンジ、すなわち１ドットがどれだけの距離を示すかを示す値Ｄ（ｍ／ｄｏｔ）を読み出し（ｓ１６）、これに基づいて前後距離ｄｙおよび左右距離ｄｘを算出する（ｓ１７）。この算出は、
ｄｘ←Ｄ・ΔＸ
ｄｙ←Ｄ・ΔＹ
で行うことができる。そして、この（ｄｘ，ｄｙ）を描画部１５に出力してディスプレイ２１の右上の距離表示エリア４２に数値表示させる（ｓ１８）。
【００３２】
このように十字カーソル位置を船首線方向をＹ軸とするＸＹ座標上の距離で表示することにより、十字カーソル４１を他船、ブイ、岸壁などの物標に合わせるのみで、その物標に到達するまでの距離とその物標と離合するときの距離を容易に知ることができる。
【００３３】
また、方位距離モードの場合には（ｓ１５）、表示レンジＤ（ｍ／ｄｏｔ）を読み出し（ｓ２０）、これに基づいて前後距離ｄｙ，左右距離ｄｘを、
ｄｘ←Ｄ・ΔＸ
ｄｙ←Ｄ・ΔＹ
で算出する（ｓ２１）。こののち、距離ｒと方位θを、
ｒ←√ｄｘ2 ＋ｄｙ2
θ←ｔａｎ-1（ΔＹ／ΔＸ）
で算出する。そして、この（ｒ，θ）を描画部１５に出力し、ディスプレイ２１の距離表示エリア４２に数値表示させる（ｓ２３）。
【００３４】
次に、図５（Ｂ）のフローチャートを参照して自船の概略形状である船形を設定する動作を説明する。一般の船舶は、船体の形状が変わることは殆どないため、この処理はレーダを装備したときに１回のみ行えば良い。また、押船や曳船などの船舶がバージを接続して航行する場合には、全体の形状に合わせてその都度この船形設定動作を行う。
まず船長Ｌ、船幅Ｗを入力する（ｓ２５）。そして、この船舶のどの位置に空中線が設置されているかを入力する（ｓ２６）。この空中線位置の入力は、船首線方向における船首からの距離Ｌａおよび船側方向における左舷からの距離Ｗａを入力することによって行う。入力単位は実際の長さ（メートル）で行うようにする。制御部１７はこの入力値をバックアップメモリ１６に記憶する。そして、現在の表示レンジで１ドットがどれだけの距離に対応するかを示す値Ｄ（ｍ／ｄｏｔ）を読み出し（ｓ２７）、船長Ｌ、船幅Ｗ、空中線位置Ｌａ，Ｗａをドット値（ｌ，ｗ，ｌａ，ｗａ）に変換する（ｓ２８）。そして、このドット値に基づいて船舶の形状（船形）を決定し、これを描画部１５に出力してディスプレイの中心部に表示させる（ｓ２９）。
【００３５】
図６に示したトラックボール対応処理動作では、空中線位置を自船位置として十字カーソル位置までの距離を求めていたが、上記設定された船形の大きさを考慮して十字カーソル位置までの距離を求めることができる。
図７のフローチャートは、船体の大きさを考慮して船首・船側から十字カーソルまでの距離を距離表示エリア４３に表示するようにした場合のトラックボール対応処理動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートでは説明を簡略化するため、ＸＹ距離モードの表示モードのみを示している。ｓ４０でトラックボール４５の操作があったかを判断する。操作がない場合には表示を更新しない。操作があった場合には、トラックボール４５からの入力パルスをカウントしてこれをディスプレイ画面上のドット数（ｘ，ｙ）に変換する（ｓ４１）。算出された移動ドット数（ｘ，ｙ）で十字カーソル４１の表示座標を更新する（ｓ４２）。表示座標の更新は、
Ｘ←Ｘ＋ｘ
Ｙ←Ｙ＋ｙ
で行うことができる。そして、更新された（Ｘ，Ｙ）を表示制御部２０に出力して新たな位置に十字カーソル４１を表示させる（ｓ４３）。
【００３６】
そして、更新された十字カーソル表示位置（Ｘ，Ｙ）と空中線位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）との表示上の距離であるドット数の差（ΔＸ，ΔＹ）を算出する（ｓ４４）。この算出は、
ΔＸ←Ｘ0 −Ｘ
ΔＹ←Ｙ0 −Ｙ
で行うことができる。
【００３７】
そして、表示モードがＸＹ距離モードであるため、現在の表示レンジで１ドットがとれだけの距離に対応するかを示す値Ｄ（ｍ／ｄｏｔ）を読み出し（ｓ４５）、これに基づいて前後距離ｄｙおよび左右距離ｄｘを算出する（ｓ４６）。この算出は、
ｄｘ←Ｄ・ΔＸ
ｄｙ←Ｄ・ΔＹ
で行うことができる。そして、算出されたｄｘと自船の左右の船側の位置とを比較する。すなわち、十字カーソル位置が自船の左舷よりも左にあるか、右舷よりも右にあるか、または左舷と右舷の間にあるかを判断する。すなわち、十字カーソル位置の船側方向の距離ｄｘが、自船の空中線から左舷までの距離ｘｌ（＝−Ｗａ）よりも小さいか、自船の空中線から右舷までの距離ｘｒ（＝Ｗ−Ｗａ）よりも大きいか、または、ｘｌとｘｒの間にあるかを判断する（ｓ４７）。
【００３８】
十字カーソル位置が左舷よりも左にある場合には、船体との距離（ｄｄｘ，ｄｄｙ）は、自船の左舷位置から十字カーソル位置までを船側方向に測ってｄｄｘとし、自船の船首位置から十字カーソル位置までを船首線方向に測ってｄｄｙとする（ｓ４８）。すなわち、
ｄｄｘ←ｄｘ−ｘｌ
ｄｄｙ←ｄｙ−ｙｆ
の計算をする。ここで、ｘｌ，ｘｒ，ｙｆは、図４に示すように、それぞれ空中線から左舷までの距離、空中線から右舷までの距離、空中線から船首までの距離を示す数値である。そして、この（ｄｄｘ，ｄｄｙ）を描画部１５に出力してディスプレイ２１の右上の距離表示エリア４３に表示させる（ｓ５１）。
【００３９】
十字カーソル位置が右舷よりも右にある場合には、自船の右舷位置から十字カーソル位置までを船側方向に測ってｄｄｘとし、自船の船首位置から十字カーソル位置までを船首線方向に測ってｄｄｙとする（ｓ５０）。すなわち、
ｄｄｘ←ｄｘ−ｘｒ
ｄｄｙ←ｄｙ−ｙｆ
の計算をする。そして、この（ｄｄｘ，ｄｄｙ）を描画部１５に出力してディスプレイ２１の右上の距離表示エリア４３に表示させる（ｓ５１）。
【００４０】
一方、十字カーソル位置が左舷と右舷の間にある（ｘｌ≦ｄｘ≦ｘｒ）場合には、このまま直進すると十字カーソル位置を通過することになるため、ｄｄｘとして「＊＊」を、ｄｄｙとしては（ｄｙ−ｙｆ）を色を変えて表示するようにし、この（ｄｄｘ，ｄｄｙ）を描画部１５に出力してディスプレイ２１の右上の距離表示エリア４３に表示させる（ｓ５１）。
【００４１】
このように自船から十字カーソル位置までの距離として、自船の船体からの距離で表示することにより、他船と接近している場合や狭水路を通過する場合に航行に直接参照できる距離を表示することができる。また、この場合に十字カーソルが左舷と右舷の間にある場合には表示形態を変更することにより、衝突の危険性を告知することができる。
【００４２】
なお、十字カーソル位置にかかわらず、船首を基準位置として十字カーソルまでのＹ軸方向の距離を算出しているが、十字カーソルが前方にある場合、側方にある場合、後方にある場合で船体のどの位置を基準位置とするかを変更するようにしてもよい。また、自船が前進している場合、旋回している場合、後進している場合で基準位置をどこにするかを切り換えるようにしてもよい。
【００４３】
次に図５（Ｃ）を参照して表示レンジの切り換え動作について説明する。オペレータがスイッチおよびエンコーダ４６を操作してレンジの切り換え操作を行うと（ｓ３１）、制御部の表示レンジレジスタに新たなレンジを設定する（ｓ３２）。そして、カーソル座標を変換する（ｓ３３）。ここで、Ｄｏは古い表示レンジで１ドットがどれだけの距離に対応するかを示す値（ｍ／ｄｏｔ）であり、Ｄｎは新たに設定された表示レンジで１ドットがどれだけの距離に対応するかを示す値（ｍ／ｄｏｔ）である。これを用いて、現在のカーソル位置（Ｘ，Ｙ）と空中線位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）との距離を示すドット数である（ΔＸ1 ，ΔＹ1 ）を新たなレンジに合わせて（ΔＸ2 ，ΔＹ2 ）に変換する（ｓ３３）。すなわち、
ΔＸ2 ←ΔＸ1 （Ｄｏ／Ｄｎ）
ΔＹ2 ←ΔＹ1 （Ｄｏ／Ｄｎ）
の変換により、表示レンジが変更されても十字カーソル位置と空中線位置の実距離が変化しないようにするとともに、このドット数を表示上の空中線位置に加算して新たなカーソル位置とする。
Ｘ←Ｘ0 ＋ΔＸ2
Ｙ←Ｙ0 ＋ΔＹ2
そして、これを表示制御部２０に出力する（ｓ３４）。これにより、表示レンジが変更された場合でも十字カーソル位置と空中線位置との実距離が変わらないように十字カーソルの表示位置を変更することができる。
【００４４】
なお、この十字カーソルの表示位置の変更は必ずしも必須ではなく、レンジが変わっても十字カーソルを画面上でそのままにしておくようにしてもよい。
【００４５】
次に新たなレンジに合わせて船形を書き換える（ｓ３５）。この処理は、図５（Ｂ）のｓ２８と同様に、バックアップメモリ１６に記憶されている船長Ｌ、船幅Ｗ、空中線位置Ｌａ，Ｗａを読み出し、新たな表示レンジで１ドットがどれだけの距離に対応するかを示す値Ｄｎ（ｍ／ｄｏｔ）で、ドット値（ｌ，ｗ，ｌａ，ｗａ）に変換する。
【００４６】
ｌ←Ｌ／Ｄｎ
ｗ←Ｗ／Ｄｎ
ｌａ←Ｌａ／Ｄｎ
ｗａ←Ｗａ／Ｄｎ
そして、このドット値に基づいて船舶の形状（船形）を決定し、これを描画部１５に出力してディスプレイの中心部に表示させる（ｓ３６）。これにより、どのレンジでも船の大きさを正しく表示することができる。
【００４７】
上記実施形態は、船首方位を常に真上に表示するヘディングアップでエコー画像を表示する方式の場合について説明したが、船首方位にかかわらず特定の方向（北）を常に上に表示するノースアップ方式の場合には、以下のような処理を加えることで上記と同様に船首線方向をＹ軸、船側方向をＸ軸にしたＸＹ距離表示が可能になる。
【００４８】
ここで、図８（Ｂ）を参照してノースアップでエコー画像を表示する場合のエコー用メモリ１４へのエコー画像の書き込み方式について説明する。ヘディングアップの場合には図８（Ａ）に示すようにヘディングパルスが入力されたタイミングのエコー画像を真上方向に書き込み、それ以後のスキャンのエコー画像についてはベアリングパルスに応じて書き込みラインを回転させてゆくが、ノースアップで表示する場合には、ヘディングパルスが入力されたタイミングのエコー画像をそのときの船首方位だけ回転させた角度に書き込み、それ以後のスキャンのエコー画像についてはベアリングパルスに応じて上記船首方位から回転させた書き込みラインに書き込んでゆくようにしている。このため、図１の破線で示すように描画座標決定部１３が描画座標を決定するためには、ヘディングアップ方式のときのヘディングパルス、ベアリングパルスに加えて船首方位信号が必要となる。
【００４９】
ノースアップ方式でエコー画像を表示している場合に、船首線方向をＹ軸として十字カーソル位置までのＸＹ距離を算出するためには、上記フローチャートのｓ１４、ｓ４４において、算出した（ΔＸ，ΔＹ）に対してさらに座標の回転移動をする処理を加える。船首方位をφとすると、回転移動は以下の演算で行うことができる。ヘディングアップの座標軸での座標値を（ΔＸｈ，ΔＹｈ）、ノースアップの座標軸での座標値を（ΔＸｎ，ΔＹｎ）とすると、図９に示すように、
ΔＸｎ←ΔＸｈ cosφ−ΔＹｈ sinφ
ΔＹｎ←ΔＸｈ sinφ＋ΔＹｈ cosφ
この演算でΔＸ，ΔＹを回転移動することにより、あとはヘディングアップと同様の演算でＸＹ距離を求めることができる。
【００５０】
また、ディスプレイに表示する船形の図形も船首方位に応じて回転させる必要があり、船形の各点の座標もヘディングアップで描いた（図４に示すような）船形図形を、空中線位置を原点として、
ΔＸｎ←ΔＸｈcos(−φ) −Ｙｈsin(−φ) ＝ ΔＸｈ cosφ＋Ｙｈ sinφ
ΔＹｎ←ΔＸｈsin(−φ) ＋Ｙｈcos(−φ) ＝−ΔＸｈ sinφ＋Ｙｈ cosφ
で回転させることで船首方位にあった船形を表示することができる。
【００５１】
また、大型のレーダやビデオプロッタなどでは、ノースアップに加えてトルーモーション表示をする装置がある。すなわち、図８（Ａ）、（Ｂ）では、自船が航行して移動していても常に自船位置が画面の中心になるように表示し、他の物標を相対的に移動させているが、陸地を画面上に固定し、移動する自船を画面上でも移動させるようにする方式がトルーモーションである（図８（Ｃ）参照）。この場合、描画座標決定部１３は、ＧＰＳや対水速度などを用いて求められた自船の絶対位置情報（図１ではＬ／Ｌ）が必要である。これに基づいてエコー用メモリ１４上における自船位置すなわち空中線位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を更新する。この更新された（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を制御部１７のメモリにも書き込む。この（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を用いて計算することにより、トルーモーション表示の場合でも、上記と同様に十字カーソル位置までのＸＹ距離を求めることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態ではレーダ装置について説明したが、パルス信号を用いて探査エリアの物標を探査・表示する装置であれば何にでも適用することができる。たとえば、スキャニングソナーなどに適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、カーソル位置と自船位置との距離を、船側方向における距離（Ｘ軸距離）および船首線方向における距離（Ｙ軸距離）に分解して表示するため、船舶がカーソル位置（たとえば物標）に到達したときの間隔（Ｘ軸距離）と到達するまでの距離（Ｙ軸距離）を即座に直観的に把握することができるという利点がある。特に、ノースアップ方式で表示している場合、物標とすれ違うときの間隔が直観的に分かりにくいがこれを数値で表示できるため、直観的な判断が可能で安全航行に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態であるレーダ装置の機能ブロック図である。
【図２】同レーダ装置の表示制御部のブロック図である。
【図３】同レーダ装置のディスプレイおよび入力操作部の構成を示す図である。
【図４】同ディスプレイ上に表示する船形の形状設定方式を説明する図である。
【図５】同レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】同レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】同レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】同レーダ装置のエコー用メモリへのエコー画像の書込方式を説明する図である。
【図９】ノースアップの座標系からヘディングアップの座標系への座標変換を説明する図である。
【符号の説明】
１…空中線部、２…指示部、１０…タイミング生成部、１１…アンプ、１２…サンプリング部、１３…描画座標決定部、１４…エコー用メモリ、１５…描画部、１６…バックアップメモリ、１７…制御部、１８…入力操作部、１９…グラフィック用メモリ、２０…表示制御部２１…ディスプレイ、
３０…合成部、３１…カラーパレット、３２…十字カーソル生成部、３３…同期信号生成部、３４…ゲート、３５…Ｄ／Ａ変換部
４０…エコー画像表示エリア、４１…十字カーソル、４２…船形、４３…距離表示エリア、４５…トラックボール、４６…エンコーダ、４７…スイッチ
Claims (3)
- 船舶に搭載される装置であって、
探査パルスのエコー画像、カーソル、および、該カーソル位置と自船位置との距離を含む映像を、選択された表示のモードに応じて表示する表示手段と、
前記表示手段に表示されるカーソルを移動させるとともに前記表示のモードの選択を受け付ける操作手段と、
自船の船体形状を取得するとともに、前記表示のモードとしてＸＹ距離モードが選択された場合に、前記カーソル位置と自船位置との距離を、船首線方向における船首位置から前記カーソル位置までの距離と、前記船首線方向に直交する船側方向における前記カーソル位置に近い船体側面位置から前記カーソル位置までの距離とに分解して算出し、前記船首線方向をＹ軸方向とし前記船側方向をＸ軸方向とするＸ−Ｙ座標系の値で前記表示手段に入力する演算手段と、
を備えた探査装置の表示装置。 - 前記エコー画像の縮尺率であるレンジが変更されたとき、前記演算手段が算出したカーソル位置と自船位置との距離が同じになるように前記カーソルを移動させる制御手段を備えた請求項１に記載の探査装置の表示装置。
- 船舶に搭載される装置であって、
探査パルスのエコー画像、および、カーソルを含む映像を、選択された表示のモードに応じて表示する表示手段と、
前記表示手段に表示されるカーソルを移動させるとともに前記表示のモードの選択を受け付ける操作手段と、
自船の船体形状を取得するとともに、前記表示のモードとしてＸＹ距離モードが選択された場合に、少なくとも、前記船首線方向に直交する船側方向における前記カーソル位置に近い船体側面位置から前記カーソル位置までの距離を算出し、当該距離をＸ−Ｙ座標系のＸ軸又はＹ軸方向の値として前記表示手段に入力する演算手段と、を備えた探査装置の表示装置。
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