JPH0728983A

JPH0728983A - レーダ画像真位置計測装置

Info

Publication number: JPH0728983A
Application number: JP5192845A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Hayakawa; 成美早川; Makoto Fukushima; 信福島
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1995-01-31
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JP3323292B2

Abstract

(57)【要約】【目的】船舶用レーダが形成したＴＶ画面用レーダ画
像から目標位置を正確に検出する。【構成】フレームメモリ１には船舶用レーダが形成し
たＴＶ画面用レーダ画像（ＶＴＲ等から再生したレーダ
画像を含む）が格納される。（イ）（ロ）では、このフ
レームメモリ１をアクセスしてＡとＢの２つの目標の画
像重心点と画像輪郭とをそれぞれ抽出する。（ハ）で
は、抽出した画像重心点と画像輪郭とを重ね合わせて合
成する。（ニ）（ホ）（ヘ）では、原点（自船位置）か
ら重心点に向かって引いた直線と輪郭との交点のうち原
点に近い方の交点を検出し、それを目標の位置と決定す
る。このように検出した交点位置は送信信号のパルス幅
に影響されない定点であるので、その後は縮尺率や画面
が北位基準か船首基準かの情報を得て目標位置の緯度、
経度を算出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船舶用レーダが取得し
た極座標形式のレーダ画像を直交座標形式へ座標変換し
て形成したＴＶ画面用の画像データから目標の真位置を
計測するレーダ画像真位置計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ＰＰＩ（PLAN POSITION
INDICATION）レーダ指示機では輝度が低く文字等の表示
が困難である等の理由から、船舶用レーダでは、従来か
ら例えば図３に示すように、極座標形式のレーダ映像を
直交座標形式へ変換しＴＶ画面に表示するようにしてい
る。

【０００３】図３において、レーダ空中線１は、回転モ
ータ２により方位方向へ回転駆動されるが、図外のレー
ダ送信機が発生したパルス状の送信信号４が方向性結合
器３を介して入力される。

【０００４】ここに、送信信号４のパルス幅は、外部か
ら与えられる観測距離範囲情報１４が指定する観測距離
範囲に応じて切り替えられる。図示例では、短パルス幅
の送信信号（短距離観測の場合）と長パルス幅の送信信
号（長距離観測の場合）との２種類を示してある。

【０００５】レーダ空中線１は、このような送信信号に
対応したパルス状電波を空間に放射し、その送信波に対
する反射波（受信波）を受けて受信信号５を方向性結合
器３を介してレーダ受信機６に与える。

【０００６】レーダ受信機６は、入力した受信信号を受
信処理して形成したレーダ映像信号７を座標変換器８に
与える。

【０００７】一方、方位信号発生器９は、回転モータ２
によりレーダ空中線１と同一に回転駆動され、レーダ空
中線１が指向する単位方位角度毎に送信方位信号１０を
発生し、それを座標変換器８に与える。

【０００８】また、スイッチ１２は、手操作で切り替え
るスイッチであるが、制御入力端子ａに真方位信号１３
が外部から与えられ、一方の切替端子ｂが選択されたと
きは真方位信号１３が座標変換器８に与えられ、他方の
切替端子ｃが選択されたときは座標変換器８には相対方
位信号が与えられるようになっている。

【０００９】更に、座標変換器８には、外部から前述し
た観測距離範囲情報１４が与えられる。これは、表示画
面の縮尺率を変化させる信号である。

【００１０】そこで、座標変換器８は、基本的には方位
θと距離Ｒをパラメータとする極座標形式のレーダ映像
信号７を直交する２軸（ＸＹ）による画像データへ変換
し、それをＸＹメモリ１１に書き込むが、その際に次の
２つの動作を併せて行う。

【００１１】まず、直交座標形式のレーダ画像データの
形成では、スイッチ１２の切替信号が真方位信号１３で
あるときは画面の上方を北位に固定したレーダ画像デー
タを形成し、スイッチ１２の切替信号が相対方位信号で
あるときは画面の上方を船首に固定したレーダ画像デー
タを形成する。

【００１２】そして、このように形成したレーダ画像デ
ータを観測距離範囲情報１４が指定する変換比で縮尺
し、それをＸＹメモリ１１に書き込むのである。

【００１３】次いで、以上のようにＸＹメモリ１１に格
納された直交座標形式のレーダ画像データは、グラフィ
ック描画処理部１５で目盛りなどが付加されたＴＶ信号
の形式に変換され、レーダ指示機１６のテレビ画面１７
に所定のレーダ画像が表示される。

【００１４】なお図示省略したが、テレビ画面１７での
目標位置（緯度、経度）の表示は、テレビ画面上のある
目標位置をカーソルで指定すると、座標変換器８から別
に極座標形式（Ｒ、θ）のレーダ映像を得てその指定さ
れた目標位置の検出を行い、その検出データをグラフィ
ック描画処理部１５に与え、カーソルで指定した目標の
表示位置に重畳する形で緯度・経度を表示するようにし
ている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、グラフィッ
ク描画処理部１５の出力はＴＶ信号であるので、例えば
ＶＴＲ等にコピーして後日テレビ画面に表示し速度や間
隔、距離等の各種の解析の用に供することが可能である
が、上述したようにこれには目標の位置データは含まれ
ていないので、そのままでは目標位置の表示はできな
い。

【００１６】従って、かかる要求に応えるには、ＴＶ画
面用の画像データ（具体的にはグラフィック描画処理部
１５の出力であってＤ／Ａ変換前のもの、または、ＶＴ
Ｒ等からの再生ＴＶ信号をＡ／Ｄ変換したもの）から目
標の位置検出をする必要があるが、これには次のような
困難な問題がある。逆に言えば、かかる問題がある故に
従来の船舶用レーダでは、ＴＶ画面用の画像データであ
るＸＹメモリ１１に格納したレーダ画像データから目標
の位置検出をすることはしていない。

【００１７】まず、ＸＹメモリ１１上で画像の中心を求
めてもそれを目標の位置と推定できないということがあ
る。これは、送信信号のパルス幅が観測距離範囲に応じ
て変更されることと関係する。即ち、テレビ画面に描か
れている大きさは、実際の目標の大きさではなく、送信
時のパルス幅が画面上の大きさとして描かれているので
あり、同じ目標でも送信信号のパルス幅が異なれば、映
像の中心位置も異なって計測されるからである。

【００１８】この問題は、送信信号のパルス幅の情報に
基づき補正すれば解決するが、通常テレビ画面に表示さ
れた直交座標系の信号にはかかる情報が含まれていな
い。従って、座標変換後の画像データから正確な位置を
検出するのは困難である。

【００１９】また、後日テレビ画面に表示すると言って
も目標位置の表示が画像の表示よりも遅れたのでは意味
をなさないので、位置検出は実時間で行える必要があ
る。しかし、レーダの観測距離によってＸＹメモリ１１
に格納した画像データと実際の距離との縮尺率は異なる
ので、実時間で処理する専用のハードウェアが相当に複
雑なものとなり、実現困難である。

【００２０】更に、ＸＹメモリ１１に格納した画像デー
タには、画面の上方が常に北位に固定されたものと、画
面の上方が常に船首方向に固定されたものとがあるが、
両者が適宜に切り替えられた場合に、ＸＹメモリ１１に
格納した画像データのみから常に正確な方位と距離を割
り出すのは困難である。

【００２１】本発明は、このような従来の要請に応える
べくなされたもので、その目的は、直交座標へ変換した
レーダ画像からの目標位置の正確な検出を送信信号のパ
ルス幅に影響されることなく行うことのできるレーダ画
像真位置計測装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のレーダ画像真位置計測装置は次の如き構成
を有する。即ち、本発明のレーダ画像真位置計測装置
は、船舶用レーダが取得した極座標形式のレーダ画像信
号を直交座標形式へ座標変換して形成したＴＶ画面用の
画像データを格納するフレームメモリと；前記フレー
ムメモリをアクセスして目標画像の重心位置を抽出する
手段と；前記フレームメモリをアクセスして目標画像
の輪郭を抽出する手段と；前記目標画像の重心位置と
前記目標画像の輪郭とを重ね合わせる手段と；自船位
置と目標画像の重心位置とを結ぶ直線と目標画像の輪郭
との交点のうち自船位置に近い交点位置を検出する手段
と；を備えたことを特徴とするものである。

【００２３】

【作用】次に、前記の如く構成される本発明のレーダ画
像真位置計測装置の作用を説明する。前述したように、
船舶用レーダでは、観測距離に応じて送信信号のパルス
幅を変更するので、ＴＶ画面用の画像（直交座標系へ変
換したレーダ画像）では、例えば図１において、Ａ₁₁は
長パルスで取得した目標Ａの画像輪郭、Ａ₁₂はその重心
位置、Ａ₂₁は短パルスで取得した目標Ａの画像輪郭、Ａ
₂₂はその重心位置、同様にＢ₁₁は長パルスで取得した目
標Ｂの画像輪郭、Ｂ₁₂はその重心位置、Ｂ₂₁は短パルス
で取得した目標Ｂの画像輪郭、Ｂ₂₂はその重心位置であ
るが、このように同一目標の画像でもパルス幅の長短に
より重心位置が異なる。それ故、重心位置を用いた位置
検出では送信信号のパルス幅の影響を受け、正確な検出
ができない。

【００２４】しかし、パルス幅が長短の何れであっても
目標で最初に反射する地点は自船位置（Ｘ₀ 、Ｙ₀ ）に
最も近い地点であり、その地点では図１に示すように画
像輪郭が重なっている。

【００２５】そこで、目標Ａの場合は自船位置（Ｘ₀ 、
Ｙ₀ ）と目標画像の重心位置Ａ₁₂または同Ａ₂₂とを結ぶ
直線Ｌ１と目標画像の輪郭Ａ₁₁または同Ａ₂₁との交点の
うち自船位置に近い交点位置（Ｘ_LA、Ｙ_LA）を検出す
る。

【００２６】同様に、目標Ｂの場合は自船位置（Ｘ₀ 、
Ｙ₀ ）と目標画像の重心位置Ｂ₁₂または同Ｂ₂₂とを結ぶ
直線Ｌ２と目標画像の輪郭Ｂ₁₁または同Ｂ₂₁との交点の
うち自船位置に近い交点位置（Ｘ_LB、Ｙ_LB）を検出す
る。

【００２７】このように検出した交点位置は送信信号の
パルス幅に影響されない定点であるので、その後は縮尺
率や画面が北位基準か船首基準かの情報を得て容易に且
つ正確に目標位置の緯度、経度を算出できる。

【００２８】そして、以上の動作はカーソル指定ではな
く１画面内に存する全ての目標について自動的に行え
る。従って、船舶用レーダが前述したように形成したＴ
Ｖ画面用の画像をＶＴＲ等に記録し、後日再生してＴＶ
画面にレーダ映像を表示する際に、その画面内に存する
全ての目標の正確な位置を自動的に実時間で表示できる
ことになる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明のレーダ画像真位置計測装置の動
作概要を示す。以下、動作の説明を通して構成を明らか
にする。

【００３０】図２においてフレームメモリ１には、グラ
フィック描画処理部１５が出力するディジタルＴＶ信号
（即ちＤ／Ａ変換前のディジタル信号）または例えばＶ
ＴＲから再生したＴＶ信号をＡ／Ｄ変換したディジタル
ＴＶ信号が格納される。図示例では、画面中心の自船位
置（原点）とＡ、Ｂの２つの目標画像とが示されてい
る。

【００３１】（イ）では、このフレームメモリ１をアク
セスしてＡとＢの２つの目標の画像重心点をそれぞれ抽
出する。また、（ロ）では、このフレームメモリ１をア
クセスしてＡとＢの２つの目標の画像輪郭をそれぞれ抽
出する。なお、画像重心点はＸ軸上及びＹ軸上の画像面
積を細分することにより求められ、また画像輪郭は画像
信号の微分操作により求められることは良く知られてい
る通りである。

【００３２】（ハ）では、抽出した画像重心点と画像輪
郭とを重ね合わせて合成する。

【００３３】（ニ）（ホ）（ヘ）では、原点から重心点
に向かって引いた直線と輪郭との交点のうち原点に近い
方の交点を検出し、それを目標の位置と決定する。

【００３４】即ち、ＴＶ画面に表示されたＡとＢの２つ
の目標の位置が、図１で説明したように、目標Ａの位置
は（Ｘ_LA、Ｙ_LA）として、目標Ｂの位置は（Ｘ_LB、
Ｙ_LB）としてそれぞれ特定できたのである。

【００３５】位置の正確な検出がまず必要であることに
鑑み、図１では、検出した位置座標と緯度、経度の関係
を求める部分は省略したが、このように検出した交点位
置は送信信号のパルス幅に影響されない定点であるの
で、その後は縮尺率や画面が北位基準か船首基準かの情
報を得て容易に且つ正確に目標位置の緯度、経度を算出
できることは容易に推察できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーダ画
像真位置計測装置では、送信信号のパルス幅が長短何れ
であっても目標で最初に反射する点は自船に最も近い同
一の点である事実に着目し船舶用レーダが形成した直交
座標系のレーダ画像から目標画像の重心位置と輪郭を求
め、自船位置と重心位置とを結ぶ直線と輪郭との交点か
ら目標で最初に反射する点を検出するようにしたので、
送信信号のパルス幅の影響を受けることなくＴＶ画面用
のレーダ画像から目標の位置を正確に検出でき、従っ
て、船舶用レーダが形成したＴＶ画面用の画像をＶＴＲ
等に記録し、後日再生してＴＶ画面にレーダ映像を表示
する際に、その画面内に存する全ての目標の正確な位置
を自動的に実時間で表示できることが可能となる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーダ画像真位置計測装置の原理説明
図である。

【図２】本発明の一実施例に係るレーダ画像真位置計測
装置の動作概要を示すフローチャートである。

【図３】船舶用レーダの一般的な説明図である。

【符号の説明】

１フレームメモリＡ₁₁ 長パルスで取得した目標Ａの画像輪郭Ａ₁₂ 長パルスで取得した目標Ａの重心位置Ａ₂₁ 短パルスで取得した目標Ａの画像輪郭Ａ₂₂ 短パルスで取得した目標Ａの重心位置Ｂ₁₁ 長パルスで取得した目標Ｂの画像輪郭Ｂ₁₂ 長パルスで取得した目標Ｂの重心位置Ｂ₂₁ 短パルスで取得した目標Ｂの画像輪郭Ｂ₂₂ 短パルスで取得した目標Ｂの重心位置Ｌ１、Ｌ２自船位置と重心位置とを結ぶ直線（Ｘ₀ 、Ｙ₀ ）自船位置（Ｘ_LA、Ｙ_LA）Ｌ１と画像輪郭（Ａ₁₁またはＡ₂₁）と
の交点位置（Ｘ_LB、Ｙ_LB）Ｌ２と画像輪郭（Ｂ₁₁またはＢ₂₁）と
の交点位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】船舶用レーダが取得した極座標形式のレ
ーダ画像信号を直交座標形式へ座標変換して形成したＴ
Ｖ画面用の画像データを格納するフレームメモリと；
前記フレームメモリをアクセスして目標画像の重心位置
を抽出する手段と；前記フレームメモリをアクセスし
て目標画像の輪郭を抽出する手段と；前記目標画像の重
心位置と前記目標画像の輪郭とを重ね合わせる手段と；
自船位置と目標画像の重心位置とを結ぶ直線と目標画
像の輪郭との交点のうち自船位置に近い交点位置を検出
する手段と；を備えたことを特徴とするレーダ画像真
位置計測装置。