JPH0949873A - レーダ映像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーダアンテナの設備コストを増加させるこ
とも、また測定距離レンジを低下させることもなく、表
示映像のサイズを実際の物標サイズに接近させるレーダ
映像処理装置。 【解決手段】 レーダ画像表示装置と結合されるレーダ
映像処理装置において、レーダが検出して追尾を行う実
像サイズの上限情報が予め手動設定され、該設定情報を
保持する実像サイズ設定器２１と、前記レーダが検出し
て追尾を行う映像の中心位置に対して、前記実像サイズ
設定器２１に設定された実像サイズの上限情報を適用し
て、実像の存在する範囲を推定する実像存在範囲推定手
段２４Ａと、前記レーダが検出して追尾を行う映像に対
して、前記実像存在範囲推定手段が推定した実像存在範
囲内のみの実映像を生成し、これを前記レーダ画像表示
装置の追尾画像情報を表示器へ出力する手段に供給する
推定範囲内実映像生成手段２５Ａとを備えたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部のレーダが検
出した映像情報を入力して物標の追尾を行い、該追尾画
像情報を表示器へ出力するレーダ画像表示装置と結合さ
れるレーダ映像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーダによる物標の位置及び大きさ（サ
イズ）の測定においては、レーダ電波の波長、レーダア
ンテナ開口面の長さ（例えばスロットアンテナの長さ）
及びレーダ送信パルス幅によってきまる所定の距離分解
能及び方位分解能を有することは周知の通りである。さ
らにレーダ映像信号をその位置情報（一般に方位及び距
離の極座標位置の情報）に基づき量子化を行う際に、一
般に量子化単位の１／２以下の量子化誤差を発生する。
このようにレーダ自身の有する方位及び距離分解能並び
に映像の量子化誤差に基づき、例えば海上監視レーダに
よる画像表示装置においては、物標の大きさ（サイズ）
は、実際の物標サイズよりも大きな映像として表示され
たり、また２つの物標（例えば船舶）が接近し、レーダ
の距離又は方位分解能以下の相互位置になると、２つの
映像が接触し、１つの大きな映像として表示されてい
た。

【０００３】従来、レーダの方位分解能を向上するため
には、物理的に長いアンテナを使用して、アンテナ指向
特性における水平ビーム幅を狭くする手法が採用されて
いたが、これはアンテナ系の設備及び保守コストの増大
を招く結果となっていた。また従来、レーダの距離分解
能を向上するためには、送信電波を短波長とし（即ち送
信周波数を高くし）、発射パルス幅を短時間とする手法
が採用されていたが、これは送信電力の低下から測定可
能な距離レンジの低下を招く結果となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ画像表示
装置においては、レーダの方位及び距離分解能に基づき
得られる映像信号をそのまま表示装置に表示させている
ため、表示映像の大きさ（サイズ）が実際の物標サイズ
とは異なる大きさで表示されるという問題点があった。
そしてこのレーダの方位及び距離分解能を向上させるに
は、アンテナ系のコストの増大及び測定距離レンジの低
下という別の問題を甘受せざるを得なかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーダ映像
処理装置は、外部のレーダが検出した映像情報を入力し
て物標の追尾を行い、該追尾画像情報を表示器へ出力す
るレーダ画像表示装置と結合されるレーダ映像処理装置
において、前記レーダが検出して追尾を行う実像サイズ
の上限情報が予め手動設定され、該設定情報を保持する
実像サイズ設定手段と、前記レーダが検出して追尾を行
う映像の中心位置に対して、前記実像サイズ設定手段に
設定された実像サイズの上限情報を適用して、実像の存
在する範囲を推定する実像存在範囲推定手段と、前記レ
ーダが検出して追尾を行う映像に対して、前記実像存在
範囲推定手段が推定した実像存在範囲内のみの実映像を
生成し、これを前記追尾画像情報を表示器へ出力する手
段に供給する推定範囲内実映像生成手段とを備えるよう
にしたので、従来のように表示映像のサイズが実際の物
標サイズよりもかなり大きく表示されるということがな
くなり、実際の物標サイズに近い大きさの映像が表示さ
れるようになった。

【０００６】

【発明の実施の形態】

実施形態１．図１は本発明の実施形態１に係るレーダ映
像処理装置の構成を示す図である。図１において、１０
は従来のレーダ画像表示装置であり、内部に物標追尾手
段１１、座標変換手段１２及び画像信号出力手段１３を
含んでいる。また２０Ａは本発明の実施形態１に係るレ
ーダ映像処理装置（Ａ）であり、内部に実像サイズ設定
器２１、実像存在範囲推定手段２４Ａ及び推定範囲内実
映像生成手段２５Ａを含んでいる。

【０００７】図１の各手段の動作を説明する。物標追尾
手段１１は、外部のレーダが所定の監視対象領域内にお
いて電波の送受信により得られた各物標の映像情報及び
位置情報を逐次入力して、前記各物標を追尾する公知の
手段である。座標変換手段１２は、各物標の極座標の位
置情報を測位系の座標（一般に経度及び緯度で表わされ
る直交座標）へ変換する手段である。画像信号出力手段
１３は、レーダ画像情報を記憶する画像メモリを少くと
も１フレーム以上保有し、座標変換手段１２又は推定範
囲内実映像生成手段２５Ａから入力されるレーダ画像を
一時記憶すると共に、この記憶した画像情報を外部の表
示器へ供給する。そして上記１１〜１３の各手段により
従来のレーダ画像表示装置１０が構成される。

【０００８】実像サイズ設定器２１には、操作員が手動
で、レーダが検出して追尾を行う実像サイズの上限情報
を設定する。この設定情報は設定器内に保持されるが、
この設定情報の変更や取消しは任意に可能である。例え
ば外部のレーダが海上監視レーダの場合、物標は海上を
航行する船舶が主であり、またこのレーダが担当する監
視対象領域内の船舶については、一般に航行可能な航路
が指定されている。従って指定航路内を航行する船舶の
大きさ（サイズ）は、水深等の都合である程度制限され
る。いま船舶の大きさを、船首から船尾までの船体長で
示すとすれば、操作員はこの船体長の上限値（例えば２
５０ｍ、３００ｍ等）をよく知っている。このような既
知の知識に基づき実像サイズ（大きさ）の上限情報を設
定することができる。図２の（ａ）は実像サイズの例を
示すもので、実像の中心Ｐから半径ｒを規定した円を実
像サイズの上限値（この円内のみを実像と認めるの意）
として設定した場合の例を示している。

【０００９】実像存在範囲推定手段２４Ａは、実像の存
在する上限範囲を推定するものである。物標追尾用レー
ダでは、通常同一物標の映像を複数回観測して追尾を行
うので、実像存在範囲推定手段２４は、この複数回の映
像情報を推定範囲内実映像発生手段２５Ａを経由して入
力し、これら複数回の映像の中心を平均化した誤差の少
ない基準中心位置を算出する。そしてこの基準中心位置
に対して、実像サイズ設定器２１から入力した実像サイ
ズ（この例で中心から半径ｒを規定した円）の情報に基
づき実像の存在する範囲を推定し、この推定範囲の情報
を推定範囲内実映像生成手段２５Ａへ供給する。

【００１０】推定範囲内実映像生成手段２５Ａは、座標
変換手段１２を経由して入力する直交座標に変換された
各映像についての中心位置に、実像存在範囲推定手段２
４Ａから入力する基準中心位置を一致させ、この基準中
心位置から実像の存在する範囲内（この例では基準中心
位置から半径ｒの円内）のみの実映像を生成し、この生
成した実映像を画像信号出力手段１３へ供給する。図２
の（ｂ）は推定範囲内の実像例を示すもので、いま座標
変換手段１２から出力されたラグビーボール型の映像の
両先端部は、中心Ｐから半径ｒの円の外部にあるため、
推定された実像存在範囲外であるとして削除され、映像
の大きさが円内に制限される様子が示されている。

【００１１】画像信号出力手段１３には、座標変換手段
１２から入力される映像の大きさについて制限が加えら
れていない映像と、推定範囲内実映像生成手段２５Ａか
ら入力される映像の大きさについて上記の制限が加えら
れた映像とのいずれか一方を選択する選択手段が設けら
れている。そしてこの選択手段により選択されたいずれ
か一方の映像を画像メモリに記憶し、この記憶情報を外
部表示器の走査信号等と同期して読出し外部へ供給す
る。

【００１２】以上説明したように本発明の実施形態１に
よれば、操作員が予め追尾を行う実像サイズの上限値を
設定しておくことにより、従来のように、表示映像が実
際の物標サイズよりもかなり大きな映像として表示され
たり、２つの船舶物標が近接した場合に、まだ接触して
ないのに、あたかも衝突しているかのような映像表示が
なされるということがなくなった。

【００１３】実施形態２．図３は本発明の実施形態２に
係るレーダ映像処理装置（Ｂ）の構成を示す図である。
図３において、１０〜１３は図１と同一のものであり、
２０Ｂは本発明の実施形態２に係るレーダ映像処理装置
（Ｂ）であり、内部に実像サイズ生成手段２２、実像確
認評価手段２３、実像存在範囲推定手段２４Ｂ及び推定
範囲内実像生成手段２５Ｂを含んでいる。

【００１４】最初に図３と図１との構成及び機能上の相
違点を説明する。図１の実像サイズ設定器２１は、操作
員によって実像サイズの情報が手動設定されるために設
けられているが、図３の実像確認評価手段２３及び実像
サイズ生成手段２２は、レーダ追尾映像から実像を確認
評価し、この実像の平均的サイズから自動的に実像サイ
ズの上限値を生成するために設けられているものであ
る。

【００１５】物標追尾手段１１は、あらかじめ設定され
た追尾対象領域内（例えば指定された航路内）で実像と
みなした映像がある場合に、この実像とみなした映像情
報（位置及び大きさの情報を含む）を実像確認評価手段
２３へ送る。

【００１６】実像確認評価手段２３は、物標追尾手段１
１から供給された映像情報について、偽像ではなく実像
であることを確認する諸条件と照合し、この条件に適合
し実像の可能性が高いと評価された映像についての位置
情報は実像存在範囲推定手段２４Ｂへ送出し、実像と評
価された映像についてのサイズ（大きさ）情報は実像サ
イズ生成手段２２へ送出する。上記実像であることを確
認する諸条件の一例としては、レーダ局からある方位の
直線上に、一定距離を隔てて２つの映像が存在する場合
に、レーダ局から近距離側の映像は実像で、遠距離側の
映像は偽像である場合の可能性が高いという実像と偽像
との判別条件がある。

【００１７】一般にレーダ位置測定誤差に関して、複数
Ｎ回（アンテナのＮ回転分の意）観測して得られた観測
値の平均値の分散は、それらを１回観測して得られた観
測値の分散に対して、その平均値の算出に用いた観測回
数Ｎの平方根の逆数に比例して減少させることが可能で
ある。従って実像存在範囲推定手段２４Ｂは、実像確認
評価手段２３から供給される同一実像の位置情報を複数
Ｎ回平均して精度の高い実像の中心位置を算出する。

【００１８】実像サイズ生成手段２２は、実像確認評価
手段２３から供給される同一実像のサイズ情報を複数Ｎ
回平均して精度の高い実像サイズを算出すると共に、該
当する物標追尾領域を実際に航行する船舶の最大サイズ
等も考慮して、実像サイズ（この例では実像の中心Ｐか
ら半径ｒを規定した円）の情報を生成し、この生成情報
を実像存在範囲推定手段２４Ｂへ供給する。

【００１９】実像存在範囲推定手段２４Ｂは、先に算出
した実像の中心位置に対して、実像サイズ生成手段２２
から供給される実像サイズ（中心位置から半径ｒの円）
の情報に基づき、実像の存在する範囲を推定し、この推
定範囲の情報を推定範囲内実像生成手段２５Ｂへ供給す
る。

【００２０】推定範囲内実映像生成手段２５Ｂは、図１
の場合と同様に、座標変換手段１２から入力する各映像
の中心位置に、実像存在範囲推定手段２４Ｂから入力す
る該当映像の中心位置を一致させ、またこの一致させた
中心位置から実像の存在範囲を示す半径ｒの円内のみの
実映像を生成して、これを画像信号出力手段１３へ供給
する。画像信号出力手段１３は、座標変換手段１２から
入力される通常の映像と、推定範囲内実映像生成手段２
５Ｂから入力される映像の大きさにつき制限の加えられ
た映像とのいずれか一方を選択して外部の表示器へ出力
する。

【００２１】以上説明したように本発明の実施形態２に
よれば、操作員が追尾を行う実像サイズの上限値を設定
しなくとも、追尾映像を複数Ｎ回観測して精度の高い実
像サイズを自動的に生成するので、監視員に負担をかけ
ることなく、実際の物標映像の存在範囲に合わせて表示
映像の発生サイズを決めることができる。また実像サイ
ズ生成手段２２により生成される実像サイズ情報は、観
測回数が次第に大きくなるにつれ、その学習効果のた
め、物標映像の存在範囲と一致する精度が向上する。

【００２２】また上記実施形態１，２においては、実像
サイズ設定器２１又は実像サイズ生成手段２２における
実像サイズとして「中心Ｐから半径ｒを規定した円」の
場合の例を示したが、本発明はこれに限定されるもので
はない。例えば中心Ｐをもつ一辺の長さ２ｒの正方形と
か、中心Ｐから多角形の各頂点までの距離をｒとする任
意の多角形等を実像サイズとして使用してもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、外部のレ
ーダが検出した映像情報を入力して物標の追尾を行い、
該追尾画像情報を表示器へ出力するレーダ画像表示装置
と結合されるレーダ映像処理装置において、実像サイズ
設定手段には前記レーダが検出して追尾を行う実像サイ
ズの上限情報が予め手段設定され、該設定情報を保持
し、実像存在範囲推定手段は前記レーダが検出して追尾
を行う映像の中心位置に対して、前記実像サイズ設定手
段に設定された実像サイズの上限情報を適用して、実像
の存在する範囲を推定し、推定範囲内実映像生成手段は
前記レーダが検出して追尾を行う映像に対して、前記実
像存在範囲推定手段が推定した実像存在範囲内のみの実
映像を生成し、これを前記追尾画像情報を表示器へ出力
する手段に供給するようにしたので、従来のように表示
映像のサイズが実際の物標サイズよりもかなり大きく表
示されるということがなくなり、実際の物標サイズに近
い大きさの映像が表示されるので、レーダアンテナの設
備コストを増加させることも、また測定距離レンジを低
下させることもなく、見かけ上レーダの方位及び距離分
解能を向上させたのと同等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るレーダ映像処理装置
（Ａ）の構成を示す図である。

【図２】本発明に係る実像サイズ例と推定範囲内の実像
例を示す図である。

【図３】本発明の実施形態２に係るレーダ映像処理装置
（Ｂ）の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 従来のレーダ画像表示装置 １１ 物標追尾手段 １２ 座標変換手段 １３ 画像信号出力手段 ２０Ａ，２０Ｂ 本発明に係るレーダ映像処理装置
（Ａ），（Ｂ） ２１ 実像サイズ設定器 ２２ 実像サイズ生成手段 ２３ 実像確認評価手段 ２４Ａ，２４Ｂ 実像存在範囲推定手段 ２５Ａ，２５Ｂ 推定範囲内実映像生成手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部のレーダが検出した映像情報を入力
   して物標の追尾を行い、該追尾画像情報を表示器へ出力
   するレーダ画像表示装置と結合されるレーダ映像処理装
   置において、 前記レーダが検出して追尾を行う実像サイズの上限情報
   が予め手動設定され、該設定情報を保持する実像サイズ
   設定手段と、 前記レーダが検出して追尾を行う映像の中心位置に対し
   て、前記実像サイズ設定手段に設定された実像サイズの
   上限情報を適用して、実像の存在する範囲を推定する実
   像存在範囲推定手段と、 前記レーダが検出して追尾を行う映像に対して、前記実
   像存在範囲推定手段が推定した実像存在範囲内のみの実
   映像を生成し、これを前記追尾画像情報を表示器へ出力
   する手段に供給する推定範囲内実映像生成手段とを備え
   たことを特徴とするレーダ映像処理装置。
2. 【請求項２】 前記レーダが検出して追尾を行う実像サ
   イズの上限情報として、実像の中心から半径を規定した
   円の情報を設定する実像サイズ設定手段を備えたことを
   特徴とする請求項１記載のレーダ映像処理装置。
3. 【請求項３】 外部のレーダが検出した映像情報を入力
   して物標の追尾を行い、該追尾画像情報を表示器へ出力
   するレーダ画像表示装置と結合されるレーダ映像処理装
   置において、 前記レーダが検出して追尾を行う映像情報について、実
   像であることの確認評価を行い、該確認評価された映像
   の位置情報及びサイズ情報を出力する実像確認評価手段
   と、 前記実像確認評価手段が確認評価した同一実像のサイズ
   情報を複数回平均した情報に基づき、実像サイズの上限
   情報を生成する実像サイズ生成手段と、 前記実像確認評価手段が確認評価した同一実像の位置情
   報を複数回平均して中心位置を求め、これに前記実像サ
   イズ生成手段の生成した該当実像サイズの上限情報を適
   用して実像の存在する範囲を推定する実像存在範囲推定
   手段と、 前記レーダが検出して追尾を行う映像に対して、前記実
   像存在範囲推定手段が推定した実像存在範囲内のみの実
   映像を生成し、これを前記追尾画像情報を表示器へ出力
   する手段に供給する推定範囲内実映像生成手段とを備え
   たことを特徴とするレーダ映像処理装置。
4. 【請求項４】 前記同一実像のサイズ情報を複数回平均
   した情報に基づき生成する実像サイズの上限情報とし
   て、実像の中心から半径を規定した円の情報を生成する
   実像サイズ生成手段を備えたことを特徴とする請求項３
   記載のレーダ映像処理装置。