JPS61187678A - レーダのリカランスのデジタルイメージ変換装置によつて許容され得る周波数の範囲を拡大する方法及び装置 - 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】 〔発明の背景〕 本発明は、デジタルイメージ変換装置に係わり、特にレ
ーダのリカランス（ｒｅｃｕｒｒｅｎｃｅ　）の上記変
換装置くよって許容され得る周波数の範囲を拡大する方
法並びに該方法を実施する手段に係わる。

デジタルイメージ変換装置（即ちＤＩＣ）は、極座標に
おいて形成されかつ比較的低速で更新されるイメニジを
、照明された環境下に利用され得るテレビジョン型発光
イメージに変換するという重要な機能を有することが想
起される。上記低速で更新されるイメージは普通レーダ
イメージであるが、ソ４＋、赤外線センナあるいは音響
測深システムがテレビジョンモードで機能するスクリー
ンに表示させるべく送）出すイメージでもあシ得る。

特にレーダの場合、通常のＤＩＣは普通第１図に示した
、即ち次のような＃＃要素を含む。

−レーダ情報が表示されるテレビジョンディスプレイ５
゜ 一レーダによって発せられたビデオ信号を受信するレー
ダインタフェース回路１０ビデオ信号は、レーダがノ々
ルスを発したことを指示する同期化信号（Ｓ　　）と、
前記パルスに対する応答（エコー）の総てによって適宜
構成されたビデオ出力（ρ）とから成ることが想起され
る。このインタフェース回路１は特に、入力されたビデ
オ信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、かつ
ビデオ信号をレーダの種類に応じて様々に処理するべく
構成されている。

一回路１によって発せられたビデオ信号を受信する座標
変換デバイス２゜レーダは極座標情報を送信するが、前
記情報はテレビジョンスクリーンにデカルト座標で表示
されなければならない。そのためにデバイス２は、レー
ダアンテナの回転を表わす信号も受信する。この回転信
号は、普通北を基準方向として一律に回転するレーダビ
ーム（レーダアンテナ）の任意の瞬間の角度的位置を指
示する機能を有する。回転信号は、レーダビームが北を
通過するたびに発せられる。ｅルスである北信号（Ｎ）
と、角度増分（ε）を表わし、前記増分のｎ倍が３６０
°に対応する場合レーダビームが新たに１／ｎ回転した
ことを指示する信号とから成る。

一使用テレビジョンの規格に適合した容量を有する、即
ちテレビジョンスクリーンに表示されるイメージの点（
即ち画素）の個数に対応する個数の記憶場所を有する、
イメージメモリと呼称されるメモリ３゜各画素の輝度は
所定数のビットで符号化され、即ち例えば３ビツトで個
々の画素につき８段階の明るさが符号化され得る。テレ
ビジョンディスプレイへ向けてのメモリ３からのデータ
読出しと、デバイス２から送られてくるレーダデータの
メモリ３への書込みとは非同期的に行なわれる。

読出しの方が優先権を有し、読出しステップの間書込み
は中止される。

−テレビジョン同期化信号を発生し、メモリ３の複数個
の記憶場所の１個からデータを読出し、更に、読出した
前記データを、ディスプレイ５のためのテレビジョンビ
デオ信号を発生するべくＤＡ変換する読出し回路４゜一
時の経過によって変化しない記憶されたデジタルデータ
のために保存効果（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅｅｆｆｅｃ
ｔ）を創出する機能を有する保存回路（ｐｅｒｓｉｓｔ
ｅｎｃｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ）　６　ｏ上記保存効果は蓄
積管において創出される保存効果に匹敵し、蓄積管では
画素の輝度が、該画素が記録されるやいなや減衰し始め
る。

上述のようなシステムにおいて、メモリへの書込みは次
のように行なわれる。レーダによって発生されたパルス
に対する応答（エコー）によって構成されるビデオ出力
が、普通頭字語ｐＲＦ（ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏ
ｎ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　／Ｑルス繰返し周波数）で示
される上記、Ｑルスの繰返し周波数で生成される。ＰＲ
Ｆけレーダの有効範囲によって決定されることが指摘さ
れるべきである。レーダの有効範囲とは記録され得るエ
コーの伝搬する最長距離であり、従って該有効範囲によ
って、パルスがターゲットに達してレーダに戻ってくる
までの時間（往復時間）が決定され、それによって繰返
し周期もしくは繰返し周波数が決定される。周波数ＰＲ
Ｆで生成されるビデオ出力を、以後”リカランス”と呼
称する。角度増分１を表わす信号は普通アンテナ符号器
によって、リカランスと同期化せずに発せられることも
指摘されるべきである。所与の瞬間にレーダビームが基
準方向（北）となす角度をθで示す。ビームのｎ個の方
向θ各々に帰属するビデオ情報を、以後１ラジアル”と
呼称する。レーダシステムがｎ個の角度増分信号を発す
る場合は、普通ｎ個のラジアルが表示されることが望ま
しい。

従って、異なるリカランスを異なるラジアルＫ。

即ち各ラジアルに対して１個以上のリカランスを割当て
なければならない。こうして、各ラジアルの異なる点即
ち画素のデータがイメージメモリ内に書込まれる。

しかし、角度増分６の発生頻度はアンテナによってもた
らされ、一方ＰＲＦはレーダの有効範囲によって決定さ
れるので、その結果場合によっては次のような好ましく
ない状態の一方が惹起される恐れがある。

一増分εの発生頻度がＰＲＦに比べて低すぎる。

この場合、周波数ＰＲＦで受信されるリカランスの中に
何れの値のθにも対応しないものが現われる。このよう
なリカランスはメモリに書込まれず失われるか、あるい
は（ラジアル毎、あるいはアンテナの一回転毎に異なり
得る方法で）予め互いに寄せ合されてからメモリに書込
まれる。その結果、エコーが得られた方向の決定にエラ
ーが出るという不利が生じる。更に、この方向決定エラ
ーはアンテナの一回転毎に様々であシがちで、従って保
存回路の動作を混乱させる傾向にある。

−増分Ｃの発生頻度がＰＲＦに比べて高すぎる。

との場合は、対応するレーダデータ（リカランス）が−
切得られない角度値θが出現する。

データが存在しないのであるから、イメージメモリへの
書込みも行なわれない。この場合にもたらされる不利は
、時々ラジアルが欠如するために起こるイメージの不整
、並びＫやはシ生起する保存回路の動作の混乱である。

上述のような欠点を克服するには実際上ＰＲＦの調節が
不可欠であるが、該調節によってレーダの有効範囲は制
限される。

〔発明の概要〕

の提供を目的とする。

上犯目的達成のため、本発明方法は、あらゆる情報損失
を防止するべく角度増分の値ＣをＰＲＦの関数である値
ａ’　Ｋ変換する付加的ステップを含み、座標の変換並
びにリカランスの割当ては変換された値ε′に従って実
施される。

本発明は、上記方法の実施手段の提供をも目的とする。

本発明の他の諸特徴は、以下の説明並びに添付図面を検
討することによって明らかとなろう。

添付図面の異なる図において、同じ参照符号は同じ要素
を指す。

〔好ましい具体例の説明〕

第２図に、座標変換デバイス２によって受信されるビデ
オ信号（ρ、Ｓｙ）を示す。ビデオ信号（ρ、Ｓｙ）は
よシ厳密にはデバイス２のラジアルメモリと呼称される
メモリ１１によって受信され、このメモリ１１は受゛取
ったリカランス（ρ）を記憶する機能を有する。メモリ
１１は１個以上のリカランスを個別に記憶し得る。

ビデオ信号のメモリ１１による受信と同時に、座標変換
デバイス２を制御する回路１９がレーダアンテナ符号器
から回転データを受信する。回転データは、アンテナが
北ζこ対してなす角度θを決定する角度増分Ｃを表わす
信号と、同期化信号Ｓｙとから成る。−例として、回路
１９はマイクロプロセッサによって構成されている。増
分Ｃを表わす信号は次に手段１６に送られ、手段１６は
角度増分の発生頻度を変更するべく、ｔｆｒｔ’に後述
のようにして変換する。Ｃ′の発生頻度を周波数として
有する。ｅルスが、Ｃ′に対応する角度θ′の三角関数
（例えば正弦及び余弦）の値を決定する手段１７へ送ら
れる。角度θ′の三角関数値の決定方法も後述する。

ｓｉｎθ′及びωＳθ′の値はそれぞれ２個のアキュム
レータ１２及び１３Ｊこ送られ、前記アキュムレータ１
２及び１３は制御回路１９からも、レーダ座標（Ｘｏ、
Ｙｏ）を表わす信号並びに累算処理を開始する制御信号
を受信する。アキュムレータは入力レジスタ及び出力レ
ジスタに囲まれた加算器によって構成され、前記出力レ
ジスタの出力は加算器にも送られることが想起される。

累算されるべき値（ｓｉｎθ′あるいはｃｏｓθ′）は
入力レジスタに入れられ、累算は回路１９を介して付与
される同期化信号Ｓ、によって開始される。累算処理の
各段重こおいてθｌの所与の値に関し、従って所与のラ
ジアルに関し、アキュムレータ１２及び１３はそれぞれ
、例えば累算されるべき値が正弦及び余弦である場合 Ｘ１＝Ｘｉ−１＋ｓｉａθ′ Ｙｉ＝Ｙｉ−、＋ＣＯ５θ′ （こよってデカルト座標Ｘｉ、　Ｙｉを送出する。

座標Ｘｉ及びＹｉはイメージメモリ３をアドレスするジ
ノ９イス１４に送られ、前記メモリ３は該メモリ３に記
憶されるべき量ρを同期的に（同期化信号Ｓ、）受取シ
、因みにラジアルメモリ１１も回路１９によって制御さ
れる。

上述したように、角度増分Ｃに対応する信号はＣ′に対
応する信号に置換えられるが、後者の信号Ｃ′の周波数
は前者の信号Ｃの周波数に異なり、かつＰａＦと整合し
、それによってレーダイメージのノ？ターンの乱れある
いは該イメージの保存の混乱が防止される。信号Ｃ′の
周波数はＰａＦに、あるいは場合によってはＰａＦの低
調波に可能な限シ近似するように、後述のようにして決
定される。

特にイメージの最高解像度を維持し、かつ基準方向（北
）のレベルでの不連続を一切回避するために、信号Ｃ′
の周波数は、信号Ｃがｎ個発生される度に１個の信号Ｃ
′が信号Ｃと一致するように選択され、その際ｎはレー
ダビームが３６０°回転するのに対応する角度増分Ｃの
総個数Ｎの約数である。

更に、信号Ｃ′は、信号Ｃとの上記のような一致から一
致までの時間間隔においてｎ−２個が均等に分配して発
生される。

Ｃ′のＣからの生成（第２図のブロック１６）は、各信
号Ｃを１個以上の所与の時間間隔（Δ）だけ遅らせる（
例えば単安定マルチ、ｌブレークのような）遅延回路に
よって行なわれる。

第３ａ図に、上述したような信号Ｃと信号Ｃ′との関係
の一例をｎ　＝４について示す。

第３ａ図の第一のラインは、パルスＣの時間シーケンス
を表わす。第−及び第五のノ♀ルスはそれぞれ、北を基
準とする角度θ。及びθ１に対応し、前記角度θ０及び
θｌ＃こおいてノ？ルス（′との一致が起コル。／ｅル
スＣ′の時間シーケンスを、第三ノラインに表示する。

角度θ０及び０１間において、角度θ６　＋　ｔ　、θ
ｏ＋２を及びθ６　＋　３　ｔに対応する３個の）耐ル
スＣが受信される。

第３ａ図の第二のラインは、回路１９の制御下にパルス
Ｅ′を発生するべく遅延回路１６が所定の／ＱルスＥＩ
ｃ課する遅延を表わす。角度θ０において、／ｅＡ−ス
Ｃと、ｅルスＥ′とは一致し、遅延回路１６は動作しな
い。角度θ０　＋　１における角度増分７？ルス（が遅
延回路１６を始動させ、前記回路１６は所定の遅延Δ後
、第二のパルスＣ′を構成する信号を発生する。上記第
二の）♀ルス（′に対応する角度を、β５　＋　Ｅ’で
示す。角度θ。＋２Ｃにおける角度増分、ｅルスＣが遅
延・回路１６を始動させると、回路１６は第三の）々ル
スε′（角度θＫ　＋　２　ｔｌ　）を発生するべく２
倍の遅延（２Δ）を生成する。角度θ０＋３Ｅにおける
角度増分ノ？ルスＣは１．Ｑルス（′を発生させない。

最後に、角度θ１における角度増分パルスＣは再び／？
ルスＣ′と一致する。

、ＱルスＣの上述のような個数ｎが４である場合、パル
スＣ′はｎ　−１＝　３　′ｌｖＡ発生され、その際）
（ルスε′は、ｅルスＣが４個発生される毎に該）９ル
スＣと一致することは明らかである。

第３ｂ図は／ＱルスＣ′の発生方法の別の具体例を示し
、この例ではノにルスＥの個数ｎは８であり、従って、
ＱルスＣ′はｎ−１＝７個発生される。第３ｂ図にも、
第３ａ図と同様の記号を用いる、ｎ個のノ？ルスＣに関
してｎ−１個のノ？ルスＣ′が発生される場合１．ｅル
スＣ′形成のためにノ♀ルスＥに課される基本の遅延の
所要時間ΔはΔ＝ｏ−１であり、この式でＣは２個のパ
ルスＣ間の時間間隔を表わす。

・？ルスＣに課される基本遅延Δの個数には、ノ？ルス
Ｃとノ躯スＣ′とが一致（角度θ。）した後に受信され
るノＱルスＣシーケンスのノＲルス数によって得られる
。ｋΔに等しい遅延によって、θｏ　＋　ｋ　ｔにおけ
る。ｅルスＣからθ。＋ｋｇ’の／ＱルスＣ′が形成さ
れる。

第３ａ図の具体例においても第３ｂ図の具体例において
もパルスＥ′の発生に同じ回路１６を用い得るためには
、基本の遅延Δを２で除してΔ′＝７を得、第３ａ図の
具体例にはΔに替えて２Δ′を適用しさえすればよいと
いう点が指摘されるべきである。

更に、パルスＣとノＱルスＣ′との対応によ）複雑な法
則を適用することも熱論可能であり、即ち例えばｎ個の
パルス（に（ｎ−ｐ）個の、ＱルスＣ′ヲ対応させ得、
その際ｐは任意の整数である。しかし、この場合、パル
スＣ′の処理も複雑となる。

このように、本発明によれば、受信されるリカランスは
、ｅルスε′から得られる角度θ′に帰属し、当該角度
θ′に２けるイメージを構成する。その結果、受信デー
タ（リカランス）はより有効に活用される。また、ラジ
アルはアンテナの一回転毎にβ１じ位置に表示され（反
復性）、こうしてイメージ保存上の問題点が回避される
。更に、ラジアルはリカランスの欠如に起因するラジア
ル飛越しを一切伴うことなく等間隔で取得され得（等分
割）、それによってイメージの均一性が維持される。

本発明の一具体例において、座標の変換に必要な関数ｓ
ｉｎθ′及びｃｏｓθ′を得るために、三角関数（正弦
及び余弦）の値を例えばＰＲＯＭ型であるリードオンリ
メモリ（１７１にストアしておくことが可能であり、前
記メモリは連続するパルスＣ′によってアドレスされ得
る。この方法は簡便であるが、／ＱルスＣ′用に選択さ
れた周波数に特定的であるという欠点を有する。

第４図に示した座標変換デ／９イス２の一変形例では、
）９ルスε′の周波数が変更できる。

デバイス２のこの変形例は、例えば角度θに対応するよ
うな三角関数の一連の値がストアされたメモリ１８を含
む。従って、角度θ′に関する三角関数は回路１７によ
って角度θの三角関数から、例えば次の方程式 ％式％ による線形補間によって導かれ、前記式中ｎは先に述べ
たように規定される数であυ、またｋはＯからｎ−２ま
で変化する。

本発明の別の変形例では、回路１７によって行なわれる
補間計算は、制御回路１９がマイクロプロセッサから成
る場合該回路１９によって実施され得る。この場合第４
図の回路１７は省略され、回路１７に与えられるデータ
及び制御信号は回路１９に送られる。

手段１６と手段１７とが、角度増分Ｃを受取る機能と、
遅延回路として動作する機能と、線形補間を計算する機
能とを併せ持つアセンブリを構成する場合、（増分Ｃ′
が到着すると開始きれる）補間計算ステップに用いられ
得る時間は、ｋの値が大きくなるほど短くなる。ノ？ル
スＣ′から次のノＱルスＣまでである上記時間は、（ｎ
−１−ｋ）−♂：了に等しい。

従って、ｎの値を制限し、またそれによってｋの値を制
限することが必要であり、あるいはに番目の線形補間の
所要時間が（ｎ−１−ｋ）丁ゴより長い場合は、補間計
算中に起とシ得るノ？ルスＣ路を再始動させる手段を設
すすることが必要となる。

本発明の更に別の変形例では、補間式は補間計算の所要
時間が補間計算の実施に用いられ得る時間同様にの減少
関数となるように調節される。この方法は、補間中、ｅ
ルスＣの到着を常に考慮する必要性を無くしはしないが
、システムの動作範囲を広げる効果を有する。即ち、 ｓｌｎ　（θ＋１）−ｓｉｎθ ｓｉｎθ’　＝ｓｉｎ　（θ＋１＞−（ｎ−１−ｋ）０
．　　ｎ−１−−ｃｏｓ　（θ＋１）−ωＳθ ｃｏｓθ’　＝（Ｑ５　（θ＋１）−（ｎ−１−ｋ）、
　　ｎ−１−が得られ、この場合初期値は（もはやθで
はなく）θ＋１に対応し、また該初期値に対しては（加
算ではなく）減算が行なわれる。こうして、計算の繰返
し回数はｋの減少関数であるｎ−１−ｋに等しくなり、
もはやｋとは一致しない。

【図面の簡単な説明】

第１図はデジタルイメージ変換装置（ＤＩＣ）のブロッ
ク線図、第２図は本発明ζこよるＤＩＣの部分説明図、
第３ａ図及び第３ｂ図は本発明による方法に関する２橿
の説明ｅ１１橿図は本発明によるＤＩＣの一変形例の部
分説明図である。 １・・・レータインタフェース回路、 ２・・・座株変換デノ々イス、３・・・イメージメモリ
、４・・・読出し回路、５・・・テレビジョンディスプ
レイ、６・・・保存回路、１１・・・ラジアルメモリ、
１２．１３・・・アキュムレータ、１４・・・イメージ
メモリアドレスデバイス、１６・・・遅延回路、１７・
・・三角関数値決定手段、１８・・・メモリ、１９・・
・制御回路。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーダのリカランスのデジタルイメージ変換装置
   によつて許容され得る周波数の範囲を拡大する方法であ
   つて、前記デジタルイメージ変換装置はＰＲＦと呼称さ
   れる所定のパルス繰返し周波数で発せられたリカランス
   と呼称される、極座標データであるレーダ型ビデオデー
   タと、レーダ型ビームの所定の基準方向に対する角度的
   位置を第一の値を有する連続する角度増分によつて指示
   する、前記ビームの回転に関するデータとを受信する機
   能を有し、また該デジタルイメージ変換装置はイメージ
   メモリ及び座標変換手段を具備しており、前記座標変換
   手段は極座標データであるリカランス並びに回転データ
   を受信する機能と、デカルト座標を送信してイメージメ
   モリの、ビデオデータが書込まれるべきデカルト座標対
   応アドレスを指定する機能とを有し、角度増分の第一の
   値がＰＲＦの関数である第二の値に変換されるステップ
   を含むことを特徴とする方法。
2. （２）第二の角度増分値の発生頻度がＰＲＦかあるいは
   ＰＲＦの低調波に近く選択されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）座標変換手段によつて送信されるデカルト座標が
   第二の角度増分値の関数であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）第二の角度増分値が第一の値の角度増分がｎ個存
   在する時第二の値の角度増分はｎ−ｐ個となるように決
   定され、その際ｎ及びｐは正の整数であり、第一の値の
   角度増分の発生開始時点と第二の値の角度増分の発生開
   始時点とは第一の値の角度増分がｎ個発生する度に一致
   し、第一の値の角度増分の個数ｎはビームの３６０°回
   転に対応する第一の値の角度増分の総個数の約数から選
   択されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。
5. （５）ｐの値が１に等しいことを特徴とする特許請求の
   範囲第４項に記載の方法。
6. （６）特許請求の範囲第１項に記載の方法を実施する装
   置であつて、角度増分の第一の値の第二の値への変換が
   遅延手段を用いて行なわれ、この遅延手段は第一の値に
   対応する連続する角度増分パルスを受信し、受信した該
   パルスにこれらのパルスが第二の値に対応するよう遅延
   を掛けることを特徴とする装置。
7. （７）遅延がｋΔの形態を有し、その際には第一の値の
   角度増分の発生開始時点と第二の値の角度増分の発生開
   始時点との一致の瞬間以後に受信される、第一の角度増
   分値に対応するパルスの連続個数で、０からｎ−２まで
   変化し得、またΔはΔ＝ε／（ｎ−１）の形態であり、
   ここでεは第一の角度増分値に対応する２個のパルス同
   士の時間間隔であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項に記載の装置。
8. （８）座標変換手段が第二の値の角度増分各々に対応す
   る角度の三角関数値の記録されたメモリを含み、このメ
   モリは第二の角度増分値に対応するパルスによつてアド
   レスされることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記
   載の装置。
9. （９）座標変換手段が第一の値の角度増分各々に対応す
   る角度の三角関数値が記録されており、かつ第一の角度
   増分値に対応するパルスによつてアドレスされるメモリ
   と、第二の値の角度増分各々に対応する角度の三角関数
   を補間法によつて決定する手段とを含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項に記載の装置。
10. （１０）補間が次の式 ｓｉｎθ′＝ｓｉｎθ＋ｋ：（ｓｉｎ（θ＋１）−ｓｉ
    ｎθ）／（ｎ−１）ｃｏｓθ′＝ｃｏｓθ＋ｋ：（ｃｏ
    ｓ（θ＋１）−ｃｏｓθ）／（ｎ−１）によつて実施さ
    れ、式中θは第一の値の角度増分に対応する角度であり
    、またθ′は第二の値の角度増分に対応する角度である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置。
11. （１１）補間が次の式 ｓｉｎθ′＝ｓｉｎ（θ＋１）−（ｎ−１−ｋ）：（ｓ
    ｉｎ（θ＋１）−ｓｉｎθ）／（ｎ−１）ｃｏｓθ′＝
    ｃｏｓ（θ＋１）−（ｎ−１−ｋ）：（ｃｏｓ（θ＋１
    ）−ｃｏｓθ）／（ｎ−１）によつて実施され、式中θ
    は第一の値の角度増分に対応する角度であり、またθ′
    は第二の値の角度増分に対応する角度であることを特徴
    とする特許請求の範囲第７項に記載の装置。
12. （１２）テレビジョン型表示手段と、特許請求の範囲第
    ６項に記載の装置を含む座標変換デバイスと、イメージ
    メモリとを含むデジタルイメージ変換装置であつて、ラ
    ジアルはイメージメモリに記憶され、かつ第二の値の角
    度増分に各々対応する角度で表示手段に表示され、それ
    によつてラジアルの等分割表示及び反復表示が保証され
    ることを特徴とするデジタルイメージ変換装置。