JPH04286977A - 船舶レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船舶レーダ装置に関し
、特に船舶の揺動に起因する誤差を除去しつつレーダ映
像を表示する手段の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、船舶の周囲に存在する物標を
検知するために船舶レーダ装置が用いられている。この
装置は、周囲に電波を送信し、物標からの反射波を受信
してこれをＰＰＩ、ラスタスキャン型ＣＲＴ等の画面に
表示する装置である。このような装置は、衝突予防援助
、入港援助等、多くの用途に供されている。

【０００３】図４には、一従来例に係る船舶レーダ装置
の構成が示されている。この図に示される装置は、表示
器としてラスタスキャン型ＣＲＴを用いた構成である。

【０００４】この装置は、まず、指向性アンテナ１０を
備えている。アンテナ１０は、モータ１２によって回転
駆動され、通常、船舶の最も見晴らしが良い位置に配置
される。また、アンテナ１０により送信させるべき信号
を発生させる構成として送信機１４が設けられており、
送信機１４は、タイミング制御部１６から供給されるト
リガ信号に応じてパルス信号を発生させ、変調等の処理
の後、所定周波数の電波としてアンテナ１０により送信
させる。

【０００５】また、アンテナ１０には受信機１８が接続
されている。前述のように、アンテナ１０によりパルス
に係る電波が送信されると、送信方向に存在する物標か
ら反射波が受信され、アンテナ１０の出力から当該物標
に係る信号が受信機１８に供給される。受信機１８はア
ンテナ１０の受信出力を取り込み、Ａ／Ｄ変換器２０を
介してメモリ２２に供給する。Ａ／Ｄ変換器２０は受信
機１８の出力をサンプリングして所定ビット数のディジ
タルデータに変換し、メモリ２２はこのディジタルデー
タを記憶し、メモリ制御部２４の制御のもと読み出され
る。

【０００６】ところで、受信機１８に係るデータは、基
本的に極座標系のデータである。すなわち、受信機１８
に係るデータ用いて周囲の状況を映像的に再構成しよう
とする場合、当該データの送信時点でのアンテナ１０の
方位と、反射に係る物標まで電波が往復するのに要した
時間（すなわち送受信のパルスタイミングの差）で表さ
れる物標の距離と、を用いる。この従来例では、アンテ
ナ１０の方位を取り込むため方位信号発生器２６等の構
成が設けられている。

【０００７】方位信号発生器２６は、モータ１２の回転
角度を検出し又はアンテナ１０の指向方位を検出するセ
ンサであり、例えばロータリエンコーダを含んでいる。 方位信号発生器２６は、検出結果をアンテナ１０の方位
（船首を基準とする）を表す情報θＤとして出力する。 この出力は、例えば、４０９６パルス／回転（０．０８
°／パルス）のパルス出力である。

【０００８】また、この装置では、相対／真方位演算回
路２８が設けられている。この相対／真方位演算回路２
８は、方位θＤを必要に応じて相対方位又は真方位に変
換して出力する。ここに、相対方位は船首方向を基準と
して表した方位をいい、真方位は例えば経線を基準とし
て表した方位をいう。相対／真方位演算回路２８は、方
位信号発生器２６から供給されるパルスを計数してアン
テナ１０の相対方位又は真方位を求める。なお、相対／
真方位演算回路２８は、方位基準としてジャイロ等の装
置から信号を取り込む。

【０００９】このようにして、得られる相対／真方位演
算回路２８の出力θは、座標変換部３０に供給される。 座標変換部３０には、タイミング制御部１６から物標の
距離Ｒを表すデータが例えば距離クロック等の形態で供
給されており、座標変換部３０は距離Ｒ及び方位θによ
り極座標で表される物標の位置を直交座標に変換する。 この変換は、表示器３２がラスタスキャン型ＣＲＴであ
り直交座標系を有しているため行うものである。すなわ
ち、座標変換部３０は Ｘ＝Ｒｓｉｎθ Ｙ＝Ｒｃｏｓθ の式に従い物標の位置を表す直交座標（Ｘ，Ｙ）を求め
、メモリ制御部２４に与える。メモリ制御部２４は、タ
イミング制御部１６による書込みタイミングの制御を受
けつつ、直交座標（Ｘ，Ｙ）に基づくアドレス指定を行
い、Ａ／Ｄ変換器２０の出力をメモリ２２に直交座標系
で書き込む。また、メモリ制御部２４はタイミング制御
部１６による読み出しタイミングの制御を受けつつ、メ
モリ２２のアドレス指定を行い、メモリ２２からデータ
を読み出す。読み出されたデータは、Ｄ／Ａ変換器３４
によりアナログ信号に変換され、表示器３２に供給され
て画面表示される。なお、この表示に当たっては垂直偏
向信号、水平偏向信号等が必要であり、これらの信号を
タイミング制御部１６によって設定されるパラメタに従
い発生させ表示器３２に供給する偏向回路３６が用いら
れる。

【００１０】なお、表示器３２においてカラー表示を行
おうとする場合には、メモリ２２の出力値に対応した色
発生を行う回路を設ける。

【００１１】このように、従来においては、アンテナ１
０の受信出力を方位θに基づき画面表示することが可能
であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、船舶が揺動した場合に検出されるアンテナ方
位に誤差が含まれ、この誤差を補償して正確な表示を行
おうとしても安価な装置では実現困難であるという問題
点があった。

【００１３】船舶は水上交通の手段であり、必然的に波
浪その他の影響を受け揺動する。揺動は例えばロール（
横揺れ）、ピッチ（縦揺れ）の成分を有しており、揺動
が発生するとアンテナ方位が変化する。この変化は、表
示の際、あるいは物標の方位、距離の変化から物標の速
度、進路算出の際、誤差を発生させる。このような誤差
を回避抑制するためには、何等かの手段で揺動を補償す
る必要がある。

【００１４】揺動の補償を行う構成としては、まず、ア
ンテナの駆動部の姿勢制御を行う構成が考えられる。例
えば、揺動に応じてアンテナマウントの姿勢を制御し、
アンテナの送受信回転面を常に水平に制御する構成がこ
れに該当する。しかし、このような構成は複雑かつ高価
格となり、軍事目的等高精度が要求される一方でコスト
面の制限がある程度緩やかな分野を除き、採用困難なも
のである。

【００１５】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、より簡易な手段で
揺動を補償し、正確な表示、演算を行うことが可能な船
舶レーダ装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
ために、本発明は、船舶の傾き量を検出する傾きセンサ
と、方位誤差修正演算手段と、を備え、方位誤差修正演
算手段が検出に係るアンテナの方位から船舶の傾きによ
る誤差を除去し修正された値を出力することを特徴とす
る。

【００１７】

【作用】本発明においては、船舶の傾き量が傾きセンサ
により検出され、検出に係るアンテナの方位について修
正演算が行われる。この結果は、例えば表示において用
いられ、物標の速度、進路算出においても用いられる。 このとき、船舶の揺動に起因する誤差が修正演算により
除去されているため、表示、算出等が正確に行われる。 また、アンテナの姿勢制御等が必要でないため、構成が
簡素である。さらに、検出直後における修正であるため
、修正演算が簡易なもので足りる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づいて説明する。なお、図４に示される従来例と同様
の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

【００１９】図１には、本発明の一実施例に係る船舶レ
ーダ装置の構成が示されている。この図に示される装置
は、方位信号発生器２６と相対／真方位演算回路２８の
間に傾き修正部３８を設けた構成である。この傾き修正
部３８は、方位誤差修正演算部４０及び傾きセンサ４２
を含んでおり、傾きセンサ４２は１軸又は２軸の揺動を
検出して方位誤差修正演算部４０に供給し、方位誤差修
正演算部４０は方位信号発生器２６から検出に係る方位
θＤを取り込んで傾きセンサ４２の出力に基づき修正す
る。修正された方位θは揺動による誤差を含まないもの
であり、相対／真方位演算回路２８に供給される。

【００２０】このように、本実施例によれば、アンテナ
１０の姿勢制御、例えば船舶の揺動を補償する内容のア
ンテナマウントの制御を行うことなく、表示器３２の画
面上のレーダ映像に誤差が生じない。また、アンテナ１
０の構成も、水平を保持する機構が不要であるため簡素
なもので足りる。従って、方位θについて正確でかつ安
価な装置を実現できる。

【００２１】また、方位θＤを誤差を含まない方位θに
変換する演算は、簡易なもので足り、従って方位誤差修
正演算部４０も簡素な構成であるためこの面からも装置
構成が簡素となる。

【００２２】図２には、傾きセンサ４２として１軸の揺
動ロールを検出するセンサを用いた場合の方位誤差修正
演算部４０の構成が示されている。この図に示される方
位誤差修正演算部４０は、ＲＯＭ４４、４６及び４８、
乗算器５０を備えている。

【００２３】この構成においては、方位誤差修正演算部
４０は、方位信号発生器２６の出力を方位カウンタ５２
により計数した後に方位θＤとして取り込む。前述のよ
うに、方位信号発生器２６は例えば船首を基準としたパ
ルスであり、方位カウンタ５２はこれを計数して方位θ
Ｄを求める。方位θＤは、方位誤差修正演算部４０にお
けるＲＯＭ４４からのデータ読み出しに用いられる。

【００２４】ここに、ＲＯＭ４４はθＤからｔａｎθＤ
への変換テーブルを構成するものである。すなわち、θ
Ｄをアドレスとして読み出しを行うと、ｔａｎθＤを表
すディジタルデータが出力される。

【００２５】また、この構成においては、傾きセンサ４
２がロールに係る傾きαを検出するセンサである。方位
誤差修正演算部４０は、Ａ／Ｄ変換器５４によりディジ
タルデータに変換された傾きαを取り込む。方位誤差修
正演算部４０においては、傾きαによりＲＯＭ４６の読
み出しが行われる。ＲＯＭ４６はαからｃｏｓαへの変
換テーブルを構成するものであり、従って、ｃｏｓαを
表すディジタルデータが出力される。

【００２６】ＲＯＭ４４と４６の出力は、乗算器５０に
入力され、両者の積、すなわちｔａｎθＤ・ｃｏｓαが
求められる。これによりＲＯＭ４８が参照されると、ア
ークタンジェントの値が求められる。すなわち、ＲＯＭ
４８はＲＯＭ４４及び４６と同様にテーブルを構成して
おり、そのテーブルの内容がアークタンジェントの演算
である。ＲＯＭ４８の出力は、方位θとして相対／真方
位演算回路２８に供給される。

【００２７】従って、この構成においては、θ＝ｔａｎ
−１（ｔａｎθＤ・ｃｏｓα）の式に従いロールによる
傾きの補償が行われる。一般に、従来の装置において発
生していた方位誤差はθＤ−θで表されるが、この値は
方位θが概略４５°、１３５°、２２５°、３１５°の
近傍で最大となる。従って、従来の装置では±１０°の
ロールの場合最大方位誤差０．４°、±２０°のロール
の場合最大方位誤差１．８°となっていた。この誤差は
、物標が２０海里の距離にある場合にそれぞれ０．１４
海里＝２６０ｍ、０．６３海里＝１２００ｍに相当する
。本構成では、このような誤差は生ずることがなく、ロ
ールの影響が排除されたより正確な表示が可能になる。

【００２８】特に、ロールによる方位誤差は、傾きが左
舷方向である場合と右舷である場合とで異符号とならず
、平均化してもキャンセルされないものである。従って
、本構成によりロールの影響が排除されることは、物標
の方位測定、２地点の距離・方位を測定することによる
船位測定の正確化への寄与となる。また、表示に限らず
物標の速度、進路算出に利用することで算出誤差の低減
につながる。

【００２９】図３には、傾きセンサ４２として２軸の揺
動を検出するセンサを用いた場合のの構成が示されてい
る。この図に示されるように、傾きセンサ４２及びこれ
に対応してＡ／Ｄ変換器５４をローリング用とピッチン
グ用の２種類設けるようにすれば、ロールによる傾きα
Ｒ及びピッチによる傾きαＰをそれぞれ検出でき、図２
の構成に加えピッチについても補償された正確な表示等
が可能になる。なお、この場合の方位θの演算式は、次
のようになる。

【００３０】 　　　　　　θ＝θα−ｔａｎ−１（ｔａｎ（θα−θ
Ｄ）／ｃｏｓα）　　　　　　　　　　但し、　　α＝
ｔａｎ−１（（ｔａｎ２　αＲ＋ｔａｎ２　αＰ）１／
２　）　　　　　　　　　　　　　　　　θα＝ｔａｎ
−１（ｔａｎαＲ／ｔａｎαＰ）この様な演算を行うた
めの方位誤差修正演算部４０の構成は、図２に示される
構成の応用でも良く、プロセッサによりソフトウエア的
に実現しても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アンテナの方位を船舶の傾きに応じて修正するようにし
たため、複雑で高価な構成のアンテナ等を用いること無
く、誤差が少なく安価な装置を実現できる。また、修正
結果は表示、演算等に使用でき、これらの精度が向上す
る。特に、衝突予防援助装置との組み合わせや、揺動が
大きい中小型船舶において有意な装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る船舶レーダ装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】この実施例において傾き検出をロールについて
行った場合の構成を示すブロック図である。

【図３】この実施例において傾き検出をロール及びピッ
チについて行った場合の構成を示すブロック図である。

【図４】一従来例に係る船舶レーダ装置の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０　　アンテナ ２６　　方位信号発生器 ２８　　相対／真方位演算回路 ３８　　傾き修正部 ４０　　方位誤差修正演算部 ４２　　傾きセンサ θＤ　　検出されるアンテナ方位 θ　　修正後のアンテナ方位 α　　傾き

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周囲に電波を送信し物標からの反射波を受
   信するアンテナと、アンテナの方位を検出する方位検出
   手段と、船舶の傾き量を検出する傾きセンサと、方位検
   出手段の出力から船舶の傾きによる誤差を除去し修正さ
   れた値を出力する方位誤差修正演算手段と、を備え、船
   舶に搭載され、方位検出手段の出力について修正を行う
   ことにより船舶の傾きによる誤差を逐次補償することを
   特徴とする船舶レーダ装置。