JPH03251782A - 自動レーダプロッティング装置 - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、レーダエコー信号から物標の捕捉および追
尾を行って、その航跡などを自動表示する自動レーダプ
ロッティング装置に関する。

（ｂ）従来の技術 従来より航法援助装置として、または他船監視装置とし
て、いわゆるＡＲＰＡ　（自動レーダプロッティング装
置）が用いられている。

従来の自動レーダプロッティング装置は、レーダで探知
した物標（船、ブイ、島など）を手動あるいは自動で捕
捉した後、自動追尾してその物標の識別符号、位置、船
速、針路および航跡をグラフインクまたはキャラクタ表
示する。このような自動レーダプロッティング装置の機
能は次に挙げる処理要素に分けることができる。

■レーダエコー中の物標の検出および追尾すべき物標の
抽出（捕捉） ■物標位置の予測による同一物標の識別（追尾） ■物標の位置、速度、針路の算出 ■追尾物標のグラフィックおよびキャラクタ表示情報へ
の変換 ■グラフィックおよびキャラクタ表示 上記各処理のうち■、■、■は高速演算処理機能を必要
とし、最大追尾物標数はこの処理の速さによって定まる
。そこで、従来より高速演算処理器を用いて■、■、■
の各処理を実行するようにしている。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 ところが、追尾可能な物標数を従来より更に多くしよう
とすれば、上記■、■、■の各処理を極めて高速で行わ
ねばならず、高価な超高速演算処理器が必要となる。

この発明の目的は、超高速演算処理器を用いずとも多く
の物標を追尾できるようにした廉価な自動レーダプロッ
ティング装置を提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、レーダエコー信号から追尾すべき物標を抽
出する物標抽出手段と、 物標の位置を予測するとともに、同一物標を継続的に識
別する物標追尾手段と、 追尾物標の位置、速度および釧路を算出する物標運動算
出手段と、 追尾物標の航跡および運動に関する情報から表示データ
を生成する表示データ生成手段と、追尾物標の航跡およ
び運動を表示する表示手段とからなる自動レーダプロッ
ティング装置において、 少なくとも物標追尾手段と、物標運動算出手段および表
示データ生成手段を含み、それぞれレーダ覆域内の複数
分割した各領域を分担する複数の高速演算処理部を設け
るとともに、 上記各領域間の境界を越える追尾物標に関する情報を、
割り当てられた２つの高速演算処理部間で引き継ぐ、追
尾物標情報引継手段を設けてなることを特徴とする。

（ｅ）作用 本発明の前提となる自動レーダプロッティング装置は前
記■〜■の各処理を行う物標抽出手段、物標追尾手段、
物標運動算出手段、表示データ生成手段および表示手段
からなるが、そのうち少な（とも物標追尾手段と物標運
動算出手段および表示データ生成手段を含む高速演算処
理部が複数個設けられ、それぞれレーダ覆域内の複数分
割した各領域を分担する。したがって、各高速演算処理
部の分担する領域が狭くなり、特別な超高速の演算処理
器を用いずとも物標追尾、物標運動算出および表示デー
タ生成の各処理を行うことができ、全体として多数の物
標追尾が可能となる。また、追尾物標情報引継手段によ
って、各領域間の境界を越える追尾物標に関する情報が
、割り当てられた２つの高速演算処理部間で引き継がれ
る。したがって、分割された領域間を越えて移動する物
標についても継続的に追尾が行われる。

ｆｆ）実施例 この発明の実施例である自動レーダプロッティング装置
の具体説明の前に各部の構成とその変形例について述べ
る。

先ず、レーダ覆域内を、自船周辺の海域を距離により同
心円状に分割する方法や方位角により放射状に分割する
方法、あるいはその他の方法によりＮ分割する。

このようにＮ分割した各海域に存在する物標をＮ個の高
速演算処理器によって追尾する。その際、前記■〜■で
示した各処理のうち■〜■の処理のみを行う高速演算処
理器をＮ個設けてもよいし、■〜■の全ての処理を行う
高速演算処理器をＮ個設けてもよい。また、■〜■ある
いは■〜■の処理を行う高速演算処理器をＮ個設けても
よい。

隣接する他の海域へ移動した物標を引き継ぐ方法として
、物標の識別符号と位置のみを引き継く方法と物標の識
別符号、位置、速度および針路を引き継ぐ方法とがある
。前者の方法は引継情報が少なく、簡単であるが、識別
符号と位置情報のみによって再捕捉するため、正確な速
度と針路を算出するのに数分を要する。一方、後者の方
法は速度も針路も引き継ぐため、引継情報が増大するが
、連続して正確な追尾が可能となる。

分割した海域の境界である引継ラインの位置は固定であ
っても良いが、各海域での追尾物標数の多少に応じて監
視員（乗組Ｑ）の操作により変更できることが望ましい
。なお、引継ラインの位置が変更可能であれば、複数の
高速演算処理器のうち幾つかの高速演算処理器が故障し
た場合でも、他の高速演算処理器の分担する海域を広く
すれば、最大追尾物標数は少なくなるが、バンクアンプ
可能となる。

引継ラインの近くで追尾物標がうろつく場合、引き継ぎ
が頻繁に発生する。これを防ぐには、各高速演算処理器
が分担する海域の境界を次のように一部オーバーラップ
させる。

第２図は距離方向に遠近２分割（Ｎ＝２）としたときの
状態を表す図である。円の中心が自船位置であり、自船
位置から引継ラインまでの距離がＲマイルで、オーバー
ラツプ幅がΔＲである。自船に近い海域から遠い海域へ
移動する物標は引継ライン上で引き継がれる。引継ライ
ンを越えた後、その物標がＵターンして再び引継ライン
上に戻っても引き継ぎが行われず、ライン１まで戻った
とぎに初めて最初の高速演算処理器に引き継がれる。逆
に、遠い海域から近い海域へ移動する物標は引継ライン
上で引き継が行われるが、この物標がＵターンして再び
引継ライン上に戻っても引き継ぎは行われず、ライン２
まで戻って始めて最初の高速演算処理器に引き継がれる
。このようにして顧緊な引き継ぎが防止される。

次に、この発明の実施例である自動レーダプロッティン
グ装置について説明する。

機能および主要部の構成は次のとおりである。

○　分割方法は第２図に示した同心円状の２分割。

○　追尾すべき物標の抽出（捕捉）は手動（自動捕捉に
ついては後述）。

○　引継情報は識別符号と位置情報のみ。

○　自動レーダプロッティング装置はａとｂの二台を用
いる。すなわち前記■〜■の処理を行う装置がそれぞれ
二台分ある。

○　レーダエコーと海岸線などをノースアップトルモー
ションで重畳表示する。

○　レーダは１台用いる。（もちろん各自動レーダプロ
ッティング装置毎に別個のレーダを用いてもよい。そし
て、それぞれのレーダのパルス幅、ゲイン、周波数など
を変えても良い。）装置全体のブロック図を第１図に示
す。装置全体は第１図において符号にａを付したブロッ
クからなる装ＷＡＲＰＡ−ａと、符号にｂを付したブロ
ックからなる装置ＡＲＰＡ−ｂとからなり、ＡＲＰＡ−
ａは自船に近い海域、ＡＲＰＡ−ｂは自船から遠い海域
で動作する。また、二台のＡＲＰＡの同じブロック番号
（例えば１ａとｌｂ）は同じ機能を有するので、特に区
別する必要のない限りａとｂを省略する。

先ず、キーボードの操作により設定された縮尺、ベクト
ル長（ベクトル長に対応する時間）、引継ライン半径Ｒ
（これはＡＲＰＡ−ａとＡＲＰＡｂとで同じ値でなけれ
ばならない。）、画面中心の緯度・経度を示す値と、ト
ランクボールの操作により設定されたトランクボールマ
ーク位置（画面上の位置で単位はドツトである。但しキ
ャラクタ表示のためには、その位置は緯度・経度に、ま
た制御部５へ送給されるときには、その位置は自船から
の相対位Ｎ（方位角と距離）として自船航跡処理部１で
変換される。）、自船情報ｉ　（自船情報ｉには位置、
船速、針路があり、位置はロラン、デツカ、ＧＰＳなど
の航法装置より送給され、船速は電磁ログ、トンプラー
ログなどの船速測定装置より送給され、さらに針路はジ
ャイロコンパス、磁気コンパスなどの船首方位角測定装
置より送給される。）、他のＡＲＰＡの目標追尾部８お
よび他船航跡処理部９より引継情報（方位角と距離から
なる引継位置と識別符号および引継信号）がそれぞれ自
船航跡処理部１へ送給される。

自船航跡処理部１は上記の各情報と予め内部メモリに記
憶しておいた海岸線情報とオーバーラツプ幅ΔＲに基づ
いて次の内容をグラフインクおよびキャラクタ表示する
ための情報に変換して航跡処理部２へ送給する。

■縮尺、ベクトル長、引継ライン半径、自船位置のキャ
ラクタ表示、 ■縮尺と画面中心の値より作成された緯度線と経度線の
グラフインクおよびキャラクタ表示、■縮尺、画面中心
の値および海岸線情報より作成された海岸線のグラフィ
ック表示、 ■縮尺、画面中心の値および自船情報ｉｉ　（自船航跡
処理部の内部メモリに自船位置を記憶して得られる自船
航跡と上記自船情報ｉを含むもの。）より作成された自
船のマーク、ベクトルおよび航跡のグラフインク表示、 ■縮尺、画面中心の値、自船の位置および引継ライン半
径より作成された引継ラインのグラフィック表示、 ■縮尺、画面中心およびトラックボールマーク位置より
作成されたトラックボールマーク（十）位置のグラフイ
ンクおよびキャラクタ表示、また、自船航跡処理部Ｉは
制御部５へ縮尺、ベクトル長、引継ライン半径、オーバ
ーシップ幅、画面中心の値、自船情報ｉを常時または一
定時間毎に送給する。さらに自船航跡処理部ｌは制御部
５を通して目標追尾部８と他船航跡処理部９へ後述する
手動捕捉のためにトランクボールマーク位置、識別符号
、符号設定信号を、また引き継ぎのために引継位置、識
別符号、引継信号をそれぞれ送給する。

航跡処理部２はカラーのＣＲＴ画面情報を記憶しておく
リフレッシュメモリを存し、自船航跡処理部１からの情
報を予め定められた色、マークでカラー表示器４のＣＲ
Ｔに対応したカラーのＣＲＴ画面情報に変換してリフレ
ッシュメモリに書き込むとともに、同期信号発生器１１
からの同期信号により上記リフレッシュメモリから信号
を読み出してビデオ信号を混合器３へ送給する。また、
同期信号発生器１１は表示部１０とカラー表示器４へも
同期信号を送給する。

混合器３は複数のビデオ信号を合成するもので、航跡処
理部２からの自船の情報および海図情報などのビデオ信
号と表示部１０からの後述するレーダ映像および他船の
情報などのビデオ信号を合成してカラー表示器４へ送給
する。

カラー表示器４はラスタースキャン方式の表示器で、混
合器３からのビデオ信号を受信し、ＣＲＴに海図情報、
自船および他船のグラフィック・キャラクタ表示および
レーダー映像を表示するものである。

以上が自船を主体にした表示方法を述べたものであるが
、次にレーダ映像の表示方法を述べる。

レーダから送給されたレーダエコー、船首マーカ、レー
ダアンテナの指向角度、送信トリガ、の各信号は全てレ
ーダインターフェイス６で受信される。

レーダインターフェイス６は、エコーに対して干渉除去
、海面反射抑制および雨雪反射抑制などの前処理をした
後、これらを予め定められた周期（周期は縮尺に連動ゼ
ず一定）で量子化して内部のハソファメモリに１スイ一
プ分蓄積する。また、この前処理したレーダエコーを適
当なタイミングで読み出して、レーダ映像処理部７およ
び目標追尾部８に送給する。また、同時にレーダアンテ
ナの船首に対する指向角も例えばディジタル値に変換し
、レーダ映像処理部７および目標追尾部８に送給する。

レーダのエコーから対象物例えば他船の位置を算出する
場合、原理上通常は自船からの距乱およびレーダアンテ
ナの船首に対する指向角の極座標系で表示するものであ
るが、本装置はうスタースキャン方式の表示器４にノー
スアップで表示するのであるから、北を基準とする直交
座標系に変換する必要がある。また、通常レーダ映像を
表示する場合は、単純に船首方向または真北方向を画面
上部にとり、自船位置（レーダ映像の中心）を表示画面
の中心に設定して極座標系を直交座標系に変換するだけ
で良いが、本装置では、自船航跡処理部ｌで生成した海
図上に重畳して表示する必要があるので、この海図に則
した画面位置に補正する必要がある。すなわち、海図が
メルカトール図法で描かれている場合は、自船の位置を
示す緯度、経度に応じて緯度線方向と経度線方向の長さ
を補正する必要があり、このため、上述の補正が制御部
５、レーダ映像処理部７で行われる。すなわち、制御部
５では自船航跡処理部１からの自船の位置を常時、また
は一定時間毎に受信しているので、これを基に、現在の
自船位置における補正値として緯度線方向と経度線方向
の長さの比および生成した海図の縮尺値でのＣＲＴ表示
画面の中心点とレーダ映像の中心点（自船位置と同じ）
との偏差である緯度線方向の偏差および経度線方向の偏
差の双方（センターオフセント量）を算出し、レーダ映
像処理部の７へ送給する。

レーダ映像処理部７は、制御部５からの自船船首方位角
およびレーダインターフェイス６から送給された、レー
ダアンテナの船首に対する指向角よりレーダアンテナの
方位角を求め、これを縮尺値を考慮して極座標系から直
交座標系に変換し、さらに制御部５からのセンターオフ
セット量と緯度線・経度線方向の長さの比による緯度線
・経度線方向の補正を行い、表示部１０のリフレッシュ
メモリの書込アドレスを算出する。また、レーダ映像処
理部７は、レーダインターフェイス６より送給されたレ
ーダエコーをその強度に応した１色の濃淡（または数種
の色別でも良い）でＣＲＴ画面情報に変換し、このＣＲ
Ｔ画面情報と上述の書込アドレス情報を表示部１０へ送
給して、表示部１０のリフレッシュメモリに書き込む。

次に他船の航跡表示の方法について述べる。

上述のレーダ映像を表示するのと同様に、他船の航跡を
表示するための準備が制御部５て行われる。すなわち、
制御部５は自船航跡処理部１からの自船船首方位角を目
標追尾部８に送給し、また他船航跡処理部９に対して、
自船航跡処理部１で生成された海図上に他船航跡マーク
およびベクトルを表示するためのパラメータとして自船
情９８　ｉおよびベクトル長を送給する。

目標追尾部８は、上述のレーダインターフェイス６から
の前処理済のレーダエコー情報を複数スイープ分、内部
のバッファメモリに記憶し、適当なタイミングでこのバ
ッファメモリからレーダエコーを読み出し、雑音などの
エコーを除去する。

そして、抽出したレーダエコーの位置を、自船からの距
離と方位角として他のメモリに記憶する。

但し、雑音などのエコーが除去された後の全てのエコー
を抽出するのではなく、監視員が指定したものおよび他
方のＡＲＰＡから引き継いだもののみである。

上記監視員による指定は次のようにして行われる。先ず
監視員が監視したい他船の識別符号をキー人力し、次に
トランクボールを操作して画面上でその船のレーダエコ
ー上にトランクボールマークを重ね、符号入カキ−を押
す。このことにより符号設定信号が自船航跡処理部ｌお
よび制御部５を通って目標追尾部８へ送給される。目標
追尾部８はこの符号設定信号が入力されると、トラック
ボールマークの相対位置を基に、トラックボールマーク
近辺のレーダエコーを抽出する。このとき、その他船の
識別符号も記憶する。

また、引き継ぎ時には他方のＡＲＰＡの他船航跡処理部
９より自身のＡＲＰＡの自船航跡処理部ｌおよび制御部
５を通って、上記の符号設定信号の代わりに引継信号が
、またトランクボールマーク位置の代わりに引継位置が
識別符号とともに目標追尾部８へ送給される。従って引
継信号が入力されると、目標追尾部８は、上記追尾物標
の指定の場合と同様に引継位置近辺のレーダエコーを抽
出して識別符号も記憶する。

上記レーダエコーの抽出はレーダインターフェイス６か
らの送給タイミングに一致して繰り返すことによりｌス
キャン分のエコーに対する情報を得る。さらにこの処理
を複数スキャン分行い、各スキャン毎にメモリ内に記憶
している過去のスキャンにおける自船位置との相対位置
を示すエコーの位置と現在のスキャンにおけるエコーの
相対位置とを各エコー毎に比較することにより他船の位
置（相対位置）を抽出し、個々の他船の相対速度および
相対針路を算出する。算出した相対速度と相対針路から
将来の個々の他Ｄｉ）の相対位置を推定し、その近辺の
レーダエコーをサンプルして、より正確な位置を抽出し
て再び相対速度と相対針路を算出する。以後、この処理
を繰り返して個々の他船の位置を追尾する。さらに、目
標追尾部８は、上述の処理により追尾中の個々の他船の
相対位置情報の個々の識別符号を付加して各スキャン毎
、また一定スキャン毎に他船航跡処理部９に送給する。

他船航跡処理部９は、目標追尾部８からの各他船の相対
位置、相対速度、相対針路、識別符号および制御部５か
らの自船情報ｌ、縮尺値およびベクトル長を基に個々の
他船の緯度、経度、絶対速度、絶対針路およびベクトル
を算出し、各他船毎に分類できる形式で内部のメモリに
順次記憶する。さらにこの他船の情報を自船航跡処理部
１で性成された海図上に個々の他船情報としてグラフィ
ックおよびキャラクタ表示するため予め定められた色、
マークなどでカラー表示器４のＣＲＴに対応したカラー
のＣＲＴ画面情報に変換して表示部１０に送給する。

また、他船航跡処理部９は、上述に示す通り個々の他船
の現在および過去の位置を認識しているので、自船航跡
処理部１から制御部５を介して送給された引継ライン半
径Ｒとオーバーラツプ輻ΔＲを用いて、自船からＲの距
離にある引継ラインに到達した他船があると、これと検
出し、その識別符号と自船からの相対位置（引継位置）
を引継信号とともに他方のＡＲＰＡの自船航跡処理部１
に送給する。そして、その他船の追尾を中止する表示部
１０は、レーダ映像処理部７からのレーダ映像のＣＲＴ
画面情報および他船航跡処理部９からの他船情報のＣＲ
Ｔ画面情報を各々のりフレッシュメモリの対応するアド
レスに記憶し、これらの記憶内容を同期信号発生器１１
からの同期信号に同期して読み出し、レーダ映像および
他船情報のビデオ信号として混合器３に送給する。

混合器３は、上述の通り自船の情報および海図情報など
のビデオ信号とレーダ映像および他船の情報などのビデ
オ信号を合成する。これによりカラー表示器４のＣＲＴ
に海図情報、自船・他船の情報およびレーダ映像が表示
される。

上記ＡＲＰＡ−ｂのカラー表示器４ｂの表示例を第３図
に、また上記ＡＲＰＡ−ａのカラー表示器４ａの表示例
を第４図にそれぞれ示す。

第３図に示すように、自船情報のグラフインク表示とし
て自船航跡、自船マークおよび自船ベクトルがそれぞれ
白色で表示される。自船ベクトルは自船の針路と船速を
示し、そのベクトル頂点は例えばベクトル長が３分のと
き、現在の船速と針路を維持したときの３分後の位置を
示す。自船マークを中心として引継半径Ｒの位置には引
継ラインが表示される。この第３図の例は、遠海域を監
視するＡＲＰＡ−ｂによる表示例であるため、引継ライ
ン半径は画面サイズに比較して小さい。自船情報のキャ
ラクタ表示として自船位置の緯度。

経度が画面右上に表示される。また、同図に示すように
他船情報のグラフインク表示として他船航跡、他船マー
クおよび他船ベクトルがそれぞれ橙色で表示され、他船
情報のキャラクタ表示として他船マークの近傍に識別符
号Ａ１が表示される。

また、緯度線および経度線がそれぞれ青色でグラフイン
ク表示され、各線の値が画面周辺部にキャラクタ表示さ
れる。また、トランクボールマークが黄色でグラフイン
ク表示され、その値が画面右下にキャラクタ表示される
。その他のキャラクタ表示としてベクトル長および縮尺
が表示される。

これらの情報表示に対し、さらに海岸線や船舶のレーダ
映像が緑色で重畳される。

これに対しＡＲＰＡ−ａのカラー表示器の表示は第４図
に示すように、近海域を監視するために縮尺が大きく、
引継ライン内を主に表示する。但し前述の通り引継ライ
ン半径はＡＲＰＡ−ａとＡＲＰＡ−ｂとで同一である。

なお、第４図中の識別符号Ｓ６で示される他船は第３図
との比較から明らかなようにＡＲＰＡ−ｂから引き継が
れた追尾物標である。

以上に示した例は、追尾すべき物標の抽出を手動で行う
手動捕捉を例としたが、これを自動捕捉しても良い。手
動捕捉を行う場合と自動捕捉を行う場合とで第１図に示
した各部の処理内容は次のように異なる。

目標追尾部８ 〈手動捕捉時〉 監視員により指定された、あるいは引き継いだ他船レー
ダエコーのみ追尾する。その際、監視員が各追尾物標に
識別符号を付ける。したがって制御部５からのトランク
ボール位置、識別符号および符号設定信号を必要とする
。

〈自動捕捉時〉 全ての点あるいは定められた範囲内（例えば自船から５
０マイル以内）の他船レーダエコーを追尾する。その際
、例えば抽出したエコー上に一連の番号で分類可能な情
報（識別符号とは無関係）を自動的に付ける。自動捕捉
時には識別符号は付けない（他船航跡処理部９で付ける
）。したがって、制御部５からのトランクボール位置、
識別符号および符号設定信号は不要である。

他船航跡処理部９ く手動捕捉時〉 追尾中の全ての他船を航跡、マーク、ベクトル、識別符
号付で表示器４上に表示させる。識別符号はすでに付い
ているため、制御部５からのトランクボール位置、識別
符号および符号設定信号は不要である。

く自動捕捉時〉 追尾中の全ての他船を航跡、マーク、ヘクトル付で表示
する。監視員によるトラックポールマークで指定された
、あるいは引き継いだ他船には識別符号を表示させる。

このときその他船の「分類可能な情報」は監視員が設定
した識別符号に置き換えられ、識別符号に置き換えられ
た他船が引き継がれる。通常、「分類可能な情報」は表
示されない。また、監視員が識別符号をつけるために制
御部５からのトランクボール位置、識別符号および符号
設定信号が必要となる。

（ｇ）発明の効果 この発明によれば、自動レーダプロッティングのための
主要な処理を行う高速演算処理部は複数に分割された領
域をそれぞれ監視し、各領域の境界を越える物標が自動
的に引き継がれるので、全体として多数の物標を同時に
追尾することができ、しかも廉価に構成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である自動レーダプロッティ
ング装置のブロック図、第２図は監視領域の分割につい
て示す図である。第３図および第４図は第１図に示した
カラー表示器４ｂおよび４ａの表示例である。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーダエコー信号から追尾すべき物標を抽出する
   物標抽出手段と、 物標の位置を予測するとともに、同一物標を継続的に識
   別する物標追尾手段と、 追尾物標の位置、速度および針路を算出する物標運動算
   出手段と、 追尾物標の航跡および運動に関する情報から表示データ
   を生成する表示データ生成手段と、追尾物標の航跡およ
   び運動を表示する表示手段とからなる自動レーダプロッ
   ティング装置において、 少なくとも物標追尾手段と、物標運動算出手段および表
   示データ生成手段を含み、それぞれレーダ覆域内の複数
   分割した各領域を分担する複数の高速演算処理部を設け
   るとともに、 上記各領域間の境界を越える追尾物標に関する情報を、
   割り当てられた２つの高速演算処理部間で引き継ぐ、追
   尾物標情報引継手段を設けてなる自動レーダプロッティ
   ング装置。