JPH0632628Y2 - 針路及び速度表示装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、レ―ダ、ソナ―等の目
標の位置を検出するセンサの情報から目標の針路及び速
度を推定し表示する針路及び速度表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばレ―ダ映像表示における目
標（例えば船舶）の針路及び速度を推定し表示する装置
にあっては例えば図４に示すような構成をもち、目標検
出手段２においてレ―ダ１のアンテナ走査周期毎に得ら
れる目標のレ―ダビデオ信号から目標の観測位置を測定
し、運動推定手段３において目標検出手段２から出力さ
れる目標の観測位置信号に基づいて目標の針路及び速度
の推定を行ない、ベクトル発生手段５において運動推定
手段３から出力される目標の針路及び速度信号よりベク
トル信号を発生させ、表示器７においてベクトル発生手
段５から出力されるベクトル信号をレ―ダビデオ信号に
重畳して表示している。

【０００３】図５は表示器７の表示画面の一例を示すも
のであり、レ―ダ映像表示における目標９ａ，９ｂ，・
・・９ｅの針路及び速度を目標９ａ，９ｂ，・・・９ｅ
を始点とするベクトル１０ａ，１０ｂ，・・・１０ｅに
よって表示する。ここで、ベクトル１０ａ〜１０ｅのそ
れぞれの向きが各目標９ａ〜９ｅの針路を表し、ベクト
ル１０ａ〜１０ｅの各長さが各目標９ａ〜９ｅの速度を
表す。

【０００４】ところで、レ―ダビデオ信号には目標の信
号の他にクラッタ雑音や受信機雑音が含まれ、さらに目
標の信号にもゆらぎがあるため、目標検出手段２から出
力される目標の観測位置信号には誤差が含まれる。した
がって、運動推定手段３では安定した針路及び速度の推
定を行なうために、カルマンフィルタやα−βフィルタ
などの巡回型フィルタを用いるか、観測時刻の異なる２
点の位置変化と時刻差から求めた針路及び速度に移動平
均を施すか、または両者を組み合わせるなどの方法によ
り平滑化を行なう必要があった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の表示装置においては、目標が等速直進運動を
行なっている場合には良好な針路及び速度の推定がなさ
れ、安定したベクトルが表示されるが、目標が変針又は
変速した場合の応答は非常に遅くなり、変針又は変速が
あったにもかかわらず等速直進運動を継続している如く
ベクトルが表示されたり、ベクトルが表す針路及び速度
が実際の目標の針路及び速度とは大きく異なったりする
という問題があった。

【０００６】図６は上記の問題を具体的に説明するため
の図であり、等速直進運動を行なっていた目標が急変針
した場合の針路及び速度のベクトル表示の一例を示す。図６ において、Ｌは目標の運動の軌道、Ｐ0,Ｐ1,Ｐ2 は
運動過程の目標の位置である。目標が等速直進運動を行
なっているＰ0 点ではベクトル１０は目標の針路及び速
度を正しく表す。目標が変針を開始して間もないＰ1 点
ではベクトル１０は目標が依然として等速直線運動を継
続している如く表示される。目標が大きく変針したＰ2
点ではベクトル１０の表す針路及び速度、特に針路は目
標の変針に大きく遅れ、実際の目標の針路及び速度とは
大きく異なったものとなる。

【０００７】このような問題を解決するための１つの方
法として特開昭４９−４４９１号のレーダデータのフィ
ルタ装置が提案されている。このフィルタ装置にあっては、レーダデータから目標の
運動を予測するチャネルとして、平滑特性の優れた固定
チャネルと応答特性の優れた即時チャネルとの２つを設
け、固定チャネルの予測誤差が大きくなった時に、固定
チャネルの予測データを消去し、即時チャネルで予測し
たデータに置き換えるようにしている。

【０００８】即ち、次の処理を繰り返す。 レーダデータに基づき固定チャネルで目標の位置を予
測し、速度と針路をベクトル表示する。 固定チャネルによる予測位置とレーダによる実位置と
の誤差を求め、誤差がしきい値を越えるか否か判定す
る。具体的には、距離誤差Δρとしきい値Ｓρおよび角
度誤差Δθとしきい値Ｓθを比較し、 Δρ＞Ｓρ Δθ＞Ｓθ のいずれかが３回続くか否か判定する。

【０００９】予測誤差ありと判定した時には、固定チ
ャネルで予測した位置と速度を消去し、そのとき別途、
即時チャネルで予測していた位置と速度に置き換える。
このため固定チャネルに予測誤差ありと判定されると、
ベクトル表示が即時チャネルで予測した位置と速度に基
づく表示に一時的に切換えられる。 しかしながら、このようなレーダデータのフィルタ装置
にあっては、目標が変針した場合や変速した場合に生ず
る平滑性に優れた固定チャネルの予測による位置と速度
の誤差を、応答性の高い即時チャネルで予測した位置と
速度に一時的に置き換えることで、低減して精度を向上
することができるが、即時チャネルによる置き換えで実
位置との誤差がなくなると、固定チャネルによる予測に
戻ってしまい、例えば変針中に目標の表示ベクトルは、
固定チャネルで予測した位置と速度に基づく表示状態
と、即時チャネルで予測した位置と速度に基づく表示状
態とを交互に繰り返し、変針および変速中におけるベク
トル表示が安定しないという問題がある。

【００１０】また予測精度が向上しても目標が変針した
か変速したか否かは、表示画面上の目標の表示ベクトル
の状態を継続して見続けていなければ判断がつかない。 しかし、表示画面上には例えば図５に示したように、画
面中心の自船１５に対し向っている目標は、目標９ａ，
９ｅのように複数存在しており、このように複数目標に
対し、 （ａ）目標船が自ら避航船と判断して変針を開始した
か、あるいは保持船と判断して進路を保持し続けている
のか、 （ｂ）目標船が自ら避航船と判断して変針を開始した場
合、右もしくは左のどちらの方向に避難航を開始した
か、 をベクトル１０ａ〜１０ｅの継続監視により判断するこ
とは、かなりむづかしく、なかなか判断がつかない。こ
のため予測誤差が低減できても、目標が十分に変針行動
を済ませた後でなければ、ベクトル表示からは目標の運
動傾向を知ることができず、操船者が衝突を回避する判
断を行う際に大きな問題となっている。

【００１１】本考案は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、目標の変針又は変速が行なわれて
も、実際の目標の運動に速やかに追従した針路及び速度
を推定して表示できるようにした針路及び速度表示装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本考案にあっては、目標の観測位置信号から目標の針路
及び速度の推定を行なう平滑特性のすぐれた第１運動推
定手段と、目標の観測位置信号から目標の針路及び速度
の推定を行なう応答特性のすぐれた第２運動推定手段
と、第１運動推定手段と第２運動推定手段による推定値
の偏差を求め、 該偏差が第１の規定値より小さいときは目標が変針ま
たは変速していないと判定し、 偏差が第１の規定値と第１の規定値より大きい第２の
規定値の間にあるとき には目標が変針又は変速した可能
性があると判定し、更に該第２の規定値を越えた時には目標が確実に変針
又は変速した と判定する変針変速検知手段とを設ける。

【００１３】そして変針変速検知手段で目標が変針又は
変速していないと判定された場合には平滑特性のすぐれ
た第１運動推定手段で推定された目標の針路及び速度を
表示し、変針変速検知手段で目標が変針又は変速した可
能性があると判定された場合には平滑特性のすぐれた第
１運動推定手段で推定された目標の針路及び速度と同時
に応答特性のすぐれた第２運動推定手段で推定された目
標の針路及び速度の情報を表示し、変針変速検知手段で
目標が確実に変針又は変速したと判定された場合には応
答特性のすぐれた第２運動推定手段で推定された目標の
針路及び速度を表示する表示制御手段を備えたものであ
る。

【００１４】

【作用】このような構成を備えた本考案によれば、等速
直進運動を行なう目標に対しては安定した針路及び速度
を表示しながらも変針又は変速の可能性が認められた場
合にはその運動の傾向を速やかに表示し、さらに変針又
は変速が明らかとなった場合にはその運動の変化によく
追従した針路及び速度を表示することができ、目標の変
針時期および変針方向を明確に操船者に提示することが
できる。

【００１５】

【実施例】図１はレ―ダをセンサとした場合のレ―ダ映
像表示における目標の針路及び速度を推定して表示する
場合を例にとって本考案の一実施例を示したブロック図
である。 図１において、１はレ―ダ、２は目標検出手段、３ａは
第１運動推定手段、３ｂは第２運動推定手段、５はベク
トル発生手段、６は変針変速検知手段、７は表示器であ
る。

【００１６】第１運動推定手段３ａ及び第２運動推定手
段３ｂは目標検出手段２の出力の目標の観測位置信号か
ら目標の針路及び速度の推定を行なうもので、第１運動
推定手段３ａは平滑化の度合は大きいが応答が遅く、逆
に第２運動推定手段３ｂは平滑化の度合は小さいが応答
が速いという特性を有するものである。第１運動推定手
段３ａ及び第２運動推定手段３ｂは、例えばα―βフィ
ルタを用いて実現でき、例えば一次元のα―βフィルタ
は次式で表される。 Ｘp(k)= Ｘs(k-1)+ Ｖs(k-1)・ΔＴ Ｘs(k)= Ｘp(k)+ α｛Ｘm(k)- Ｘp(k)} Ｖs(k)= Ｖs(k-1)+ β｛Ｘm(k)- Ｘp(k)}/ΔＴ Ｘm ：目標の観測位置 Ｘs ：目標の平滑位置 Ｘp ：目標の予測位置 Ｖs ：目標の平滑速度 ΔＴ：観測時間間隔 α ：位置平滑化定数 β ：速度平滑化定数 このα―βフィルタを用いて目標の針路及び速度を推定
するには、例えば、目標の観測位置を直交座標系（ＸＹ
座標系）で表し、Ｘ方向，Ｙ方向それぞれについてα―
βフィルタを施してＸ方向とＹ方向の目標の平滑速度を
計算し、座標変換を行なって針路及び速度に変換すれば
よい。

【００１７】ここで、α―βフィルタの特性は、α，β
の値を小さくする（０に近付ける）と平滑化の度合は大
きくなって安定化が計れるが応答が遅くなり、逆にα，
β値を大きくする（１に近付ける）と平滑化の度合は小
さくなるが応答が速くなる。（このα―βフィルタの特
性については、例えばD.E.MAYIATIS「COMPARISON OFAN
α―βAND KALMAM FILTER IN TRACK WHILE SCAN RADAR
S」(MASTER ’S THESIS) に示されている。） したがって、第１運動推定手段３ａに用いられるα―β
フィルタの定数α，βをそれぞれα1,β1 、第２運動推
定手段３ｂに用いられるα―βフィルタの定数α，βを
それぞれα2,β2 とすれば、α1>α2,β1>β2 と設定す
ることにより、第１運動推定手段３ａ及び第２運動推定
手段３ｂは上記の特性が得られ、第１運動推定手段３は
安定した針路及び速度の推定を行ない、第２運動推定手
段４は目標の変針又は変速によく追従した針路及び速度
の推定を行なうことができる。

【００１８】また、上述した特性から明らかなように、
目標が変針又は変速した場合には第１運動推定手段３ａ
で推定された針路及び速度と第２運動推定手段３ｂで推
定された針路及び速度の間には偏差が生じる。そこで、
変針変速検知手段６は第１運動推定手段３ａ及び第２運
動推定手段３ｂの出力となる針路及び速度信号を入力と
し、両者の針路及び速度信号を比較して偏差値を求め、
予め設定された第１規定値ｄ1 および第１規定値ｄ1 よ
り大きい第２規定値ｄ2 と照合して目標の変針変速を検
知する。すなわち、 （偏差値）≦（第１規定値ｄ1 ） のとき目標は変針又は変速していないと判定し、 （第１規定値ｄ1)>(偏差値）≦（第２規定値ｄ2) のとき目標は変針又は変速した可能性があると判定し、 （偏差値）＞（第２規定値ｄ2 ） のとき目標は確実に変針又は変速したと判定する。

【００１９】表示制御手段として機能するベクトル発生
手段５では変針変速検知手段６の判定結果に応じて、目
標が変針又は変速していないと判定された場合には第１
運動推定手段３ａで推定された目標の針路及び速度を表
すベクトル信号を発生し、目標が変針又は変速した可能
性があると判定された場合には第１運動推定手段３ａで
推定された目標の針路及び速度を表すベクトル信号と共
に第２運動推定手段３ｂで推定された目標の針路及び速
度を表す第２のベクトル信号を発生し、目標が確実に変
針又は変速したと判定された場合には第２運動推定手段
３ｂで推定された目標の針路及び速度を表すベクトル信
号を発生する。

【００２０】表示器７は上記ベクトル発生手段５の出力
信号に基づき、ベクトルおよび第２のベクトルをレ―ダ
映像表示における目標として重畳して表示する。 図２は図１の実施例による針路及び速度のベクトル表示
の一例を示す。 図２において、１０は目標の針路及び速度を表示するベ
クトル、１２は変針又は変速の可能性があるとき表示さ
れる第２のベクトル、Ｌは目標の運動の軌道、Ｐ0,Ｐ1,
Ｐ2 は運動過程の目標の位置である。

【００２１】まず、目標が等速直進運動を行なっている
Ｐo 点では変針変速検知手段６にて（偏差値）≦（第１
規定値ｄ1 ）となって目標は変針又は変速していないと
判定され、第１運動推定手段３ａで推定された安定した
針路及び速度を表すベクトル１０が表示される。目標が
変針を開始して間もないＰ1 点では（第１規定値ｄ1）
＜（偏差値）≦（第２規定値ｄ2 ）となって目標は変針
又は変速した可能性があると判定され、第１運動推定手
段３ａで推定された針路及び速度を表すベクトル１０と
共に第２運動推定手段３ｂで推定された針路及び速度を
表す第２のベクトル１２が表示され、目標の運動の傾向
が速やかに示される。

【００２２】更に、目標が大きく変針したＰ2 点では
（偏差値）＞（第２規定値ｄ2 ）となって目標は確実に
変針又は変速したと判定され、第２運動推定手段３ｂで
推定された運動の変化によく追従した針路及び速度を表
すベクトル１２が表示される。図３は本考案による速度
及び針路のベクトル表示の一例を示したもので、図５と
同じ目標を例にとっている。

【００２３】図３において、画面中心の自船１５に向っ
てくる目標は、目標９ａ，９ｅであるが、目標９ａ，９
ｅについては針変変速検知手段６によって変針の可能性
ありと判定され、平滑特性に優れた第１運動推定手段３
ａによるベクトル１０ａ，１０ｅに加えて、応答性に優
れた第２運動推定手段３ｂによるベクトル１２ａ，１２
ｅが同時に表示されている。

【００２４】このため操船者は、目標１０ａは自からが
避航船と判断して左方向に避航動作を開始したと直ちに
判断でき、また後続する目標９ｅについては自船とは異
なる針路を取り始めており、追突する可能性がなくなっ
たことを直ちに判断できる。尚、上記実施例では、変針
変速検知手段６として第１運動推定手段３ａ及び第２運
動推定手段３ｂの出力の針路及び速度信号を比較する方
法を用いたが、例えば第１運動推定手段３ａ及び第２運
動推定手段３ｂにα―βフィルタを用いる場合、目標が
変針又は変速したとき、特に応答の遅い第１運動推定手
段３ａのα―βフィルタにおいて目標の予測位置Ｘp(k)
と目標の観測位置Ｘm(k)に偏差が生じることに注目して
その偏差値を上記実施例と同様に予め設定した第１規定
値及び題２規定値と比較する等の方法も可能である。

【００２５】また、上記の実施例は目標の位置を検出す
るセンサとしてレ―ダを用いた場合について説明してき
たが、本考案は、ソナ―等の他のセンサを用いる場合に
ついても同様に有効なものである。

【００２６】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば目
標の運動状態を検知して、その状態に応じて、平滑特性
のすぐれた推定手段によって推定される針路及び速度情
報または応答特性のすぐれた推定手段によって推定され
る針路及び速度情報を一方もしくは両方表示することに
より、目標の変針又は変速などの運動の傾向が速やかに
示され、常に目標の運動状態が忠実に把握できる。

【００２７】したがって、例えば船舶においては他船の
動きを迅速且つ正確に把握して衝突事故を防止できるな
ど、航行時の安全に大きく貢献できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示したブロック図

【図２】本考案による針路及び速度のベクトル表示の一
例を示した説明図

【図３】本考案による速度及び針路のベクトル表示の一
例を示した説明図

【図４】従来の針路及び速度表示装置の一例を示したブ
ロック図

【図５】従来装置による表示の一例を示した説明図

【図６】従来装置の針路及び速度のベクトル表示の問題
を示した説明図

【符号の説明】

１：レ―ダ ２：目標検出手段 ３ａ：第１運動推定手段 ３ｂ：第２運動推定手段 ５：ベクトル発生手段 ６：変針変速検知手段 ７：表示器 １０：ベクトル １２：第２のベクトル１５：自船

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】目標検出手段により測定された目標の位置
   情報に基づいて該目標の針路及び速度を推定して表示す
   る針路及び速度表示装置に於いて、 目標の位置情報から目標の針路及び速度を推定する平滑
   特性のすぐれた第１運動推定手段と、 目標の位置情報から目標の針路及び速度を推定する応答
   特性のすぐれた第２運動推定手段と、前記第１運動推定手段と第２運動推定手段による推定値
   の偏差を求め、該偏差が第１の規定値より小さいときは
   目標が変針または変速していないと判定し、偏差が第１
   の規定値と第１の規定値より大きい第２の規定値の間に
   あるときには目標が変針又は変速した可能性があると判
   定し、更に該第２の規定値を越えた時には目標が確実に
   変針又は変速したと判定する 変針変速検知手段と、 該変針変速検知手段で目標が変針又は変速していないと
   判定された場合には前記第１運動推定手段で推定された
   目標の針路及び速度を表示し、前記変針変速検知手段で
   目標が変針又は変速した可能性があると判定された場合
   には前記第１運動推定手段で推定された目標の針路及び
   速度と同時に前記第２運動推定手段で推定された目標の
   針路及び速度の情報を表示し、前記変針変速検知手段で
   目標が確実に変針又は変速したと判定された場合には前
   記第２運動推定手段で推定された目標の針路及び速度を
   表示する表示制御手段と、 を備えたことを特徴とする針路及び速度表示装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の進路及び速度表示装置に於
   いて、前記表示制御手段は前記変針変速検知手段で目標
   が変針又は変速していないと判定された場合には前記第
   １運動推定手段で推定された目標の針路及び速度を第１
   のベクトルによって表示し、前記変針変速検知手段で目
   標が変針又は変速した可能性があると判定された場合に
   は前記第１運動推定手段で推定された目標の針路及び速
   度を第１のベクトルによって表示すると共に前記第２運
   動推定手段で推定された目標の針路及び速度を第２のベ
   クトルによって表示し、前記変針変速検知手段で目標が
   確実に変針又は変速したと判定された場合には前記第２
   運動推定手段で推定された目標の針路及び速度を第２の
   ベクトルによって表示することを特徴とする針路及び速
   度表示装置。