JPH075245A - 座標変換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 方位分解脳を劣化させることなく１スイープ
変換時間を短縮する。 【構成】 スイープデータをレーダ映像フレームメモリ
に書き込む際、書き込みアドレス（Ｘ，Ｙ）を Ｘ＝ＸＥ−Ｒ×ｃｏｓθ Ｙ＝ＹＥ−Ｒ×ｓｉｎθ の式に基づき発生させ、レーダ映像の周辺部（ＸＥ，Ｙ
Ｅ）から中心部（ＸＳ，ＹＳ）に向け座標変換を実行す
る。多重書き込みが発生した点からは、高速書き込みに
切り替える。なお、Ｒは距離、θは方位である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船舶等に搭載されるレ
ーダ装置に関し、特にレーダ映像に係るデータを極座標
形式から直交座標形式に変換する座標変換方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レーダ装置は例えば船舶等の移動体に搭
載され、周囲を監視するために用いられる装置である。
レーダ装置を船舶に搭載する場合、レーダ空中線を船舶
上の見晴らしのよい箇所に設けておく。このレーダ空中
線からは、例えばパルスにより変調された信号を送信す
る。信号を送信した時点において周囲に物標（他の船舶
等）が存在している場合、この物標により信号が反射さ
れる。反射された信号はレーダ空中線により受信され
る。反射波を受信した時点におけるレーダ空中線の方位
は自船から見た物標の方位を表しており、信号の送信か
ら反射波の受信までの時間は電波の往復伝搬時間、ひい
ては自船と物標の距離を表している。従って、レーダ装
置を用いることにより、周囲に存在する船舶等の方位、
距離等を知ることができる。

【０００３】レーダ装置における信号の１回の送受信は
スイープと呼ばれる。また、１スイープにおいて得られ
る情報の集合はスイープデータと呼ばれる。自船周囲の
情報を３６０度に亘って得ようとする場合、レーダ空中
線からの信号の送信方位を回転させる。送信方位の１回
転は１スキャンと呼ばれ、スキャンデータを得ることに
より、レーダ映像をＰＰＩ表示することが可能になる。

【０００４】ＰＰＩ（Plan Position Indicator ）表示
とは、自船及び周囲の物標を含むレーダ映像を平面的
に、例えば地図のように表示する形式である。ＰＰＩ表
示は船舶レーダにおいて一般的に用いられる表示形式で
ある。また、近年では、ＰＰＩ表示のための表示器とし
て、ラスタスキャン方式のＣＲＴ等が用いられる。

【０００５】ここに、ラスタスキャン方式の表示器は、
基本的には直交座標形式の映像信号に基づき画面表示を
行う表示器である。一方で、レーダ装置において信号の
送受信により得られるスキャンデータは、複数スイープ
から構成される極座標形式のデータである。従って、ラ
スタスキャン方式の表示器を用いてレーダ映像をＰＰＩ
表示しようとする場合、スキャンデータを直交座標形式
に変換する座標変換処理が必要になる。

【０００６】この座標変換処理は、通常、スイープメモ
リ、レーダ映像フレームメモリ及び座標変換回路を用い
て実行される。スイープメモリは１スイープに係るスイ
ープデータを記憶するメモリであり、レーダ映像フレー
ムメモリは表示器の画面に対応した記憶空間を有するメ
モリである。ラスタスキャン方式の表示器は、レーダ映
像フレームメモリに書き込まれているデータに基づきレ
ーダ映像を表示する。座標変換回路は、スイープメモリ
上のスイープデータをレーダ映像フレームメモリ上に転
送格納する際、書き込みアドレスを操作することによ
り、極座標から直交座標への座標変換を実現する。

【０００７】ここで、ＰＰＩ表示の場合に通常レーダ映
像の中心に表示される自船の位置を（ＸＳ，ＹＳ）とす
る。また、スイープメモリ上に記憶されているスイープ
データを得た時点でのレーダ空中線の方位をθとし、ス
イープデータを構成する各データの受信時点、すなわち
自船からの距離をＲとする。座標変換回路は、スイープ
メモリ上のスイープデータをレーダ映像フレームメモリ
上に転送格納する際、次の式に則り、レーダ映像フレー
ムメモリへの書き込みアドレス（Ｘ，Ｙ）を発生させ
る。

【０００８】Ｘ＝ＸＳ＋Ｒ×ｃｏｓθ Ｙ＝ＹＳ＋Ｒ×ｓｉｎθ 座標変換回路は、図３に示されるように、自船位置（Ｘ
Ｓ，ＹＳ）を始点として（すなわち受信した順に）、ス
イープデータを構成する各データをスイープメモリから
読みだし、書き込みアドレス（Ｘ，Ｙ）を発生させる。
座標変換回路は、この様にして発生させた書き込みアド
レス（Ｘ，Ｙ）を指定して、スイープデータをレーダ映
像フレームメモリに書き込む。このような書き込みを行
うことにより、極座標形式のデータが直交座標形式に変
換され、ラスタスキャン方式の表示器を用いたＰＰＩ表
示が好適に行われることとなる。

【０００９】また、この座標変換を行う際、レーダ映像
フレームメモリへのデータの書き込み速度を決定する書
き込みクロックの速度を、レーダ映像フレームメモリ上
の記憶空間が好適に塗り潰されるよう、設定するのが好
ましい。具体的には、スイープメモリ上のスイープデー
タをレーダ映像フレームメモリ上に１対１で転送格納す
る（１倍変換）ために必要なクロック速度に対し、１／
２の速度を有するクロックで、スイープメモリ上のスイ
ープデータをレーダ映像フレームメモリ上に転送格納す
る（２倍変換）。

【００１０】この様な２倍変換を行うことで、レーダ映
像フレームメモリに書き込まれるデータの量は、１倍変
換のときの２倍になる。すなわち、１スイープ分の座標
変換において、スイープデータを構成するデータ１個が
２回、レーダ映像フレームメモリに書き込まれることに
なる。結果として、書き込みアドレス（Ｘ，Ｙ）がスイ
ープに対してジグザグに変化することとなるから、レー
ダ映像フレームメモリがデータによって好適に塗り潰さ
れ、見やすいＰＰＩ表示が実現される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような座
標変換方法は、レーダ空中線の回転数を向上させる上で
の限界を発生させる。

【００１２】まず、レーダ空中線は、空中線回転パルス
に応じ、１回転する間に複数回の送信を行う。レーダ空
中線１回転あたりの空中線回転パルス発生個数、すなわ
ちレーダ空中線１回転あたりスイープ数をＮｐ（個）と
し、１スイープに係るスイープデータを座標変換するの
に要する時間（１スイープ変換時間）をＴｓ（ｓ）とし
た場合、レーダ空中線が１回転する間に実行される座標
変換処理の合計時間はＴｓ×Ｎｐ（ｓ）となる。言い換
えれば、必要なデータ全てについて座標変換を行うため
には、レーダ空中線の回転数Ｎ（ｒｐｍ）は、６０／
（Ｔｓ×Ｎｐ）を越えることができない。このように、
レーダ空中線の回転数Ｎ（ｒｐｍ）は１スイープ変換時
間Ｔｓ（ｓ）によって制限される。

【００１３】一方、高速船舶等に搭載するためには、レ
ーダ空中線の回転数Ｎ（ｒｐｍ）を従来の２〜３倍以上
に高めねばならない。すなわち、高速で移動する移動体
が周囲を監視しようとする場合、その移動に追従した高
速のレーダ映像表示が求められるから、レーダ空中線を
高速回転させねばならない。

【００１４】レーダ空中線の回転数Ｎ（ｒｐｍ）を高め
る手段としては、第１に、レーダ空中線１回転あたりの
空中線回転パルス発生個数Ｎｐ（個）を少なくするとい
う手段がある。すなわち、空中線回転パルス発生個数Ｎ
ｐ（個）を少なくすれば、６０／（Ｔｓ×Ｎｐ）の分母
が小さくなるから、レーダ空中線の回転数Ｎ（ｒｐｍ）
を高めることができる。しかし、空中線回転パルス発生
個数Ｎｐ（個）を少なくすると、レーダ映像の方位分解
能が低下するから、必要な方位分解能を維持するのが困
難となる。

【００１５】レーダ空中線の回転数Ｎ（ｒｐｍ）を高め
る手段としては、第２に、１スイープ変換時間Ｔｓ
（ｓ）を短縮するという手段がある。この手段によって
も同様に６０／（Ｔｓ×Ｎｐ）の分母が小さくなるか
ら、レーダ空中線の回転数Ｎ（ｒｐｍ）を高めることが
できる。しかし、１スイープ変換時間Ｔｓ（ｓ）の短縮
には、メモリ性能上の限界がある。すなわち、レーダ映
像フレームメモリ上において１スイープの半径上に存在
するドットの個数をＮｄ（個）、１ドットのデータを書
き込むのに要する時間をＴｄ（ｓ）とすると、１スイー
プ変換時間Ｔｓ（ｓ）はＮｄ×Ｔｄ（ｓ）と表すことが
できる。書き込み時間Ｔｄ（ｓ）を短くすれば、すなわ
ち高速で書き込みを行えば、レーダ空中線の回転数Ｎ
（ｒｐｍ）を高めることができるが、この高速化にはメ
モリ性能上の限界がある。

【００１６】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、方位分解能の劣化
を伴うことなく高速座標変換を実現し、これにより、高
速船舶等に適するレーダ装置を実現可能にすることを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の座標変換方法は、レーダ映像フレー
ムメモリへの書き込みアドレスを、レーダ映像の周辺部
（ＸＥ，ＹＥ）から中心部（ＸＳ，ＹＳ）に至る方向で
発生させ、レーダ映像の周辺部（ＸＥ，ＹＥ）から書き
込みを始めた後前回のスイープと同一の書き込みアドレ
ス（ＸＣ，ＹＣ）が発生するまでは、レーダ映像フレー
ムメモリ上の記憶領域がデータによって塗り潰されるよ
う、比較的低速で書き込みを行い、前回のスイープと同
一の書き込みアドレス（ＸＣ，ＹＣ）が発生した後レー
ダ映像の中心に相当するアドレス（ＸＳ，ＹＳ）への書
き込みまでは、レーダ映像フレームメモリ上の同一アド
レスへの多重書き込みを抑制するよう、比較的高速で書
き込みを行うことを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明の座標変換方法においては、極座標形式
から直交座標形式への座標変換が、図１に示されるよう
に、 Ｘ＝ＸＥ−Ｒ×ｓｉｎθ Ｙ＝ＹＥ−Ｒ×ｃｏｓθ の式に基づき実行される。すなわち、レーダ映像の周辺
部（ＸＥ，ＹＥ）から中心部（ＸＳ，ＹＳ）に至る方向
で、実行される。このような方向で座標変換が実行され
た場合、ある点において、前回のスイープと同一の書き
込みアドレス（ＸＣ，ＹＣ）に対する書き込み、すなわ
ち多重書き込みが発生する。本発明においては、多重書
き込みが発生する点（ＸＣ，ＹＣ）以前においては、レ
ーダ映像フレームメモリ上の記憶領域がデータによって
塗り潰されるよう、比較的低速で書き込みが行われる。
すなわち、図１において変換方向を示している矢印線に
対し、ジグザグに、座標変換が実行される。また、多重
書き込みが発生する点（ＸＣ，ＹＣ）以降は、レーダ映
像フレームメモリ上の同一アドレスへの多重書き込みを
抑制するよう、比較的高速で書き込みが行われる。すな
わち、多重書き込みが頻繁に発生し得る中心近傍におい
て、書き込みの頻度が抑制される。従って、本発明にお
いては、１スイープ変換時間が短縮される。その際、方
位分解能の劣化も生じない。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例に就いて図面に
基づき説明する。

【００２０】図２には、本発明の一実施例に係るレーダ
装置の構成が示されている。

【００２１】この実施例は、レーダ空中線１を備えてい
る。レーダ空中線１は船舶の見晴らしの良い個所に設け
られた空中線であり、所定速度で回転しつつ、送受信制
御回路１０の制御の下に送信を実行する。空中線１によ
って受信された信号は、Ａ／Ｄ変換回路２によって量子
化された上でスイープメモリ３上にスイープデータとし
て格納される。その一方で、空中線１の回転がアンテナ
回転信号発生回路６によって検出され、所定角度毎に後
段の角度信号制御回路７に空中線回転パルスが供給され
る。角度信号制御回路７は、アンテナ回転信号発生回路
６から供給される回転パルスを入力し、これを計算す
る。角度信号制御回路は、計数結果、すなわち空中線１
の方位θを示す角度信号を、座標変換回路４に供給す
る。

【００２２】座標変換回路４は、スイープメモリ３上に
格納されているスイープデータをレーダ映像フレームメ
モリ５に転送格納する回路であり、その際の書き込みア
ドレス（Ｘ，Ｙ）を Ｘ＝ＸＥ−Ｒ×ｃｏｓθ Ｙ＝ＹＥ−Ｒ×ｓｉｎθ に基づき発生させる。これにより、レーダ映像に係るデ
ータを極座標形式から直交座標形式に変換する。座標変
換回路４は、その際、角度信号制御回路７から角度信号
として供給される方位θを用いる。

【００２３】レーダ映像フレームメモリ５は、ラスタス
キャン方式の表示器であるＣＲＴ表示器９の画面に対応
した記憶空間を有するメモリである。レーダ映像フレー
ムメモリ５上に格納されたデータは、Ｄ／Ａ変換回路８
によりアナログの映像信号に変換され、ＣＲＴ表示器９
に供給される。ＣＲＴ表示器９の画面上には、これによ
り、レーダ映像がＰＰＩ方式で表示される。

【００２４】また、この実施例は、グラフィック制御回
路１２及びグラフィックフレームメモリ１３を備えてい
る。グラフィックフレームメモリ１３はＣＲＴ表示器９
の画面上に各種の記号（グラフィックス）を表示させる
ためのメモリであり、グラフィックフレームメモリ１３
上のデータはデータ映像フレームメモリ５上のデータと
共にＤ／Ａ変換回路８によって映像信号に変換される。
また、グラフィックフレームメモリ１３上への各種グラ
フィックスの展開は、グラフィック制御回路１２によっ
て実行される。また、このグラフィック制御回路１２は
ＣＰＵ回路１１によって制御される。従って、ＣＲＴ表
示器９の画面上には、レーダ映像のほか、各種のグラフ
ィックスが表示されることとなる。

【００２５】なお、ＣＰＵ回路１１は、このグラフィッ
ク制御回路１２の他、前述の送受信制御回路１０及び角
度信号制御回路７を制御している。

【００２６】この実施例が特徴とするところは、座標変
換回路４における座標変換の方向と、レーダ映像多重書
き込み時クロック変更回路１４である。すなわち、本実
施例においては、座標変換回路４における座標変換が、
図１に示されるように、レーダ映像の周辺にある（Ｘ
Ｅ，ＹＥ）を始点としてレーダ映像の中心（自船位置）
（ＸＳ，ＹＳ）に至る方向で実行される。

【００２７】また、レーダ映像多重書き込み時クロック
変更回路１４は、このような方向で座標変換を行ってい
る際に多重書き込みが発生した時点でレーダ映像フレー
ムメモリ５に対する書き込みに係るクロックの速度を変
更する。すなわち、前回のスイープデータに係る座標変
換の際アクセスしたアドレスに対し今回の座標変換で再
度アクセスが行われた場合、レーダ映像多重書き込み時
クロック変更回路１４は、その点から自船位置（ＸＳ，
ＹＳ）に至るまでの座標変換を、それ以前の座標変換に
比べ高速のクロックを用いて実行する。この結果、多重
書き込みが発生する点までは比較的低速での座標変換
が、それ以後は比較的高速での座標変換が実行されるこ
ととなる。例えば、最初は２倍変換が、後には１倍変換
が実行される。

【００２８】このようなクロック速度の変更により、本
実施例においては、レーダ映像フレームメモリ５上の塗
り潰しを好適に実現しつつ、１スイープ変換時間を短縮
することが可能となる。すなわち、多重書き込みが発生
する点までは２倍変換を実行することにより、レーダ映
像フレームメモリ５上をデータによって好適に塗り潰す
ことができ、多重書き込みが発生した後自船位置（Ｘ
Ｓ，ＹＳ）までは１倍変換を実行することにより、自船
位置（ＸＳ，ＹＳ）に係るデータの変換時間が短くな
り、結果として１スイープ変換時間が短縮される。この
結果、空中線１の回転数の向上限界が緩和されることと
なり、空中線１をより高速で回転させることが可能とな
る。これは、例えば高速船舶の様に、空中線１を高速回
転させる必要がある用途において非常に有意である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
座標変換方向をレーダ映像の周辺部から中心部に至る方
向とすると共に、多重書き込みの発生した時点で、座標
変換速度を低速から高速に切り換えるようにしたため、
１スイープ変換時間が短縮され、空中線を高速回転させ
ることが可能となる。その際、方位分解能の劣化も生じ
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における座標変換方向を示す図である。

【図２】本発明の一実施例に係るレーダ装置の構成を示
すブロック図である。

【図３】従来における座標変換方向を示す図である。

【符号の説明】

１ 空中線 ２ Ａ／Ｄ変換回路 ３ スイープメモリ ４ 座標変換回路 ５ レーダ映像フレームメモリ ６ アンテナ回転信号発生回路 ７ 角度信号制御回路 ８ Ｄ／Ａ変換回路 ９ ＣＲＴ表示器 １０ 送受信制御回路 １１ ＣＰＵ回路 １２ グラフィック制御回路 １３ グラフィックフレームメモリ １４ レーダ映像多重書き込み時クロック変更回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電波の１回の送受信により得られ送受信
   方位に沿ったレーダ映像を示すスイープデータをスイー
   プメモリから読み出し、レーダ映像中心からの距離及び
   送受信方位に基づき書き込みアドレスを指定しつつ、読
   み出されたスイープデータをレーダ映像フレームメモリ
   上に書き込むことにより、レーダ映像に係るデータを極
   座標形式から直交座標形式に変換する座標変換方法にお
   いて、 レーダ映像フレームメモリへの書き込みアドレスを、レ
   ーダ映像の周辺部から中心部に至る方向で発生させ、 レーダ映像の周辺部から書き込みを始めた後前回のスイ
   ープと同一の書き込みアドレスが発生するまでは、レー
   ダ映像フレームメモリ上の記憶領域がデータによって塗
   り潰されるよう、比較的低速で書き込みを行い、 前回のスイープと同一の書き込みアドレスが発生した後
   レーダ映像の中心に相当するアドレスへの書き込みまで
   は、レーダ映像フレームメモリ上の同一アドレスへの多
   重書き込みを抑制するよう、比較的高速で書き込みを行
   うことを特徴とする座標変換方法。