JPH03264880A - 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ィックまたはキャラクタ−
表示する。

レーダで探知した物標を自動追尾する手法として所謂α
−βトラッカ法がある。これは■予測した位置と実際の
観測位置との差を求め、このばらつきを平滑化して現在
の物標の位置（平滑位置）を設定する。

■同様にして、前回の平滑位置から今回の平滑位置まで
の速度（平滑速度）を算出し、これを物標の今後の速度
を考えて、物標の現在の平滑位置から将来位置を予測す
る。

二〇のと■を繰り返すことによって物標を自動追尾する
ものである。すなわち物標の将来位置として予測される
範囲をゲートとして設定し、次回にこのゲート内に入っ
た物標を目標の物標とみなす。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 ところが、追尾中の物標の近くに他の物標が存在して、
上記追尾ゲート内に他の物標が入った場合、追尾中の物
標の代わりに誤って他の物標を追尾する、所謂乗り移り
が生しる場合がある。このときＡＲＰＡは乗り移りが生
じたことを自身で検知できないため警報も出力されない
。

このことは、監視員（乗組員）が監視対象のＡ船が自動
追尾されて、それが表示画面上に表示されているものと
考えているのに、途中知らぬ間に（乗り移りが生じて）
Ｂ船を追尾している、と言ったことが起こる。従ってこ
の場合にはＡ船の監視が不可能となり、Ａ船の航跡も記
録されないため、例えばＡ船がどのように移動して漁扮
行為を行ったか、２００海里ラインを超え〜なかったか
どうかなどが判らなくなる。

この発明の目的は、乗り移りの発生を自動検知して、そ
の物標を表示するようにした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 この発明の自動レーダプロッティング装置は、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、 追尾物標の航跡を記憶する追尾物標航跡記憶手段と、 予定時間後または予定時刻に予測位置にない物標を乗り
移り物標として検知する乗り移り物標検知手段と、 上記追尾物標航跡記憶手段の記憶内容および上記乗移物
標に関する情報をグラフィックまたはキャラクタ表示す
る表示手段とを備えてなる。

（ｅ）作用 この発明の自動レーダプロッティング装置では、物標抽
出手段はレーダエコー信号から追尾すべき物標を抽出し
、物標追尾手段は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ことにより追尾を行う。そして
追尾物標航跡記憶手段は追尾物標の航跡を順次記憶する
。乗り移り物標検知手段は予定時間後または予定時刻に
予測位置にない物標を乗り移り物標として検知する。そ
して表示手段は追尾物標航跡記憶手段の記憶内容および
乗り移り物標に関する情報をグラフィックまたはキャラ
クタ表示する。

このように乗り移り物標の自動検知および乗り移り物標
の表示が行われるため、監視員による表示内容の確認や
装置の手動操作によって乗り移り前の物標を再び追尾す
ることも可能となる。

（ｆ）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ｌ１ｌｔｃとその変形例につい
て述べる。

先ず、乗り移りの検知方法として次の方法が挙げられる
。

（１）移動物標の場合 ラインまたはエリアを設定し、そのラインを越えるまで
の、またはエリア内に進入するまでの時間または時刻を
設定しておいて、予定時間経過後または予定時刻に達し
ても物標がラインを越えなかったり、エリア内に進入し
ないときを乗り移りが発生したものとみなす。

ラインまたはエリアの設定方法には、例えば下記の（Ａ
）〜（Ｃ）の３つの方法がある。

（Ａ）地図上にラインまたはエリアを設定する方法 第４図（Ａ）の上部に示すように、物標の予定コース上
に予定時間後または予定時刻に通過するラインを設定す
る。同図に示す例では、９時１５分にはラインｌを通過
し、９時３０分にはライン２を通過し、９時４５分には
ライン３を通過するものとして設定している。

また、第４図（Ａ）の下部に示すように、予定時間後ま
たは予定時刻に到達するエリアを地図上に設定する。同
図に示す例では、３５分後にエリア１内に到達し、５０
分後にエリア２に到達し、６５分後にエリア３に到達す
るものとして設定している。

（Ｂ）自船からの距離と方位で設定する方法第４図（Ｂ
）に示すように予定時間経過後または予定時刻における
物標の位置を自船からの距離と方位で設定する。同図に
示す例では、９時２０分にラインを通過することを設定
している。

（Ｃ）物標からの距離と方位で設定する方法第４図（Ｃ
）示すように、予定時間経過後または予定時刻における
物標の位置を現在の物標からの距離と方位で設定する。

同図に示す例ではＡ船の位置が１０分後にエリア内に到
達することを設定している。

上記（Ａ）〜（Ｃ）の方法によれば乗り移り物標に限ら
す物標の急旋回、急加速、急減速など急激な変化も検出
することができる。

なお、上記ラインの長さとその位置、上記エリアの大き
さとその位置は一定でもよく、また物標の動きや大きさ
および自船の動きに応じて変化させてもよい。また、ラ
インやエリアの数は複数でもよく、ラインは直線でも曲
線でもよい。またエリアは扇型、円形、正方形あるいは
長方形など種々の形状を採ることができる。さらに、所
要時間は現在からの時間で設定してもよく、ライン間や
エリア間の所要時間として設定しても良い。

（２）静止物標の場合 物標がブイなどの静止物標の場合には、エリアを地図上
あるいは物標の現在位置を中心に設定し、そのエリア外
に物標が移動した時に乗り移りが発生したものとみなす
。

以下に述べるこの発明の実施例では、上記（１）−（Ｃ
）の検出方法、すなわち移動物標を物標からの距離と方
位で設定することによって乗り移りを検知するものとす
る。また、捕捉方法は手動とする。（自動捕捉について
は後述する。）具体的な設定方法は第３図に示すとおり
である。エリアは扇型で、時間は現在位置からの所要時
間を用い、扇型の方位は、その時の物標の進路を用い、
扇型の大きさはその時の物標の速度に比例させる。この
とき、所要時間をＴ（分）、扇型の方位幅をΔθ（度）
に設定する。この時の物標の速度をＶ（マイル７分）と
すると、 Ｒ＋ΔＲ／２＝Ｖ−Ｔ ΔＲ＝ｃｔ　−Ｖ−Ｔ＋Ｒｍｉｎ ここでαとＲｍｉｎは定数である。

なお、ΔθをＶの関数としてもよい。

このように、Ｔ分前のエリア位置と現在位置を、常に比
較し、そのエリア内に現在位置が存在しないとき乗り移
り警報を出力するとともに、乗り移り物標をキャラクタ
およびグラフィック表示する装置全体のブロック図を第
１図に示す。

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）、画面中心の緯度・
経度を示す値と、トラックボールの操作により設定され
たトラッ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置（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
ンカ、ＧＰＳなどの航法装置より送給され、船速は電磁
ログ、ドツ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。）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に基づいて次の内容をグラフィ
ッ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、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
グラフィッ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１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。

）よりイ乍威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（＋）位置のグラフィ
ックおよびキャラクタ表示、また、自船航跡処理部ｌは
制御部５へ縮尺、ベクトル長、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１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ックボールマー
ク位置、識別符号、符号設定信号を、また乗り移り検知
のためのキーで設定されたα、　Ｒｍｉｎ、Ｔ、Δθ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有し、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５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ＩＯ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、ンク・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
ダアンテナの指印角度、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（周期は縮尺に連動せ
ず一定）で量子化して内部のバッファメモリに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離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、本装置はラ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１で作成した海
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（自船位置と同し）
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（センターオフセット量）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（北を基準とする角度）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じた
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ＣＲＴ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で行われる。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ｌ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
情報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 ス６からの前処理済の１−ダエコー情報を複数スィーブ
分、内部のバッフ７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
トラックボールを操作して画面上でその船のレーダエコ
ー上にトラックボールマークを重ね、符号穴カキ−を押
す。このことにより符号設定信号が自船航跡処理部１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。

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１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
将来の個々の他船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ｉ、ｍ尺値、ヘクトル長およびΔθ、　Ｔ
、　　Ｒｍｉｎ、αを基に個々の他船の緯度、経度、絶
対速度、絶対針路およびヘクトルを算出し、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で作成された海図上
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、Ｔ分前の
エリアと現在位置とを比較してＴ分前のエリア内に現在
位置が存在するか否かを判定する。連続して数スキャン
存在しないときには、乗り移りが発生したものと判断し
、ランプの点滅およびブザー音などで警報を発するとと
もに、乗り移り物標表示欄にその物標名を表示しその物
標の航跡の色を橙色から黄色に変化させる。

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ＣＲＴ画面情報を各々のリ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
オ信号を台底する。これによりカラー表示器４のＣＲＴ
に海図情報、自船・他船に関する情報およびレーダ映像
が表示される。

カラー表示器４の表示例を第２図に示す。同図は海図情
報、自船および他船の情報、乗り移り物標およびレーダ
映像の全てをノースアップトルーモーション表示した例
である。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。自船情報のキャラクタ表示としては自船位置
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ィッ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（Ａｌ、３６）が表示される。また、乗り移
り物標として検知された他船の航跡が黄色で表示（実線
が乗り移り前で橙色、破線が乗り移り後で黄色）され、
その船のマーク、ベクトルおよび識別符号（Ｂ６）がそ
れぞれ橙色で表示される。また、乗り移り物標表示欄に
は乗り移り物標として検知された物標の識別符号（Ｂ６
）が表示される。

また海図情報が水色でグラフィックされ、緯度線および
経度線がそれぞれ青色でグラフィック表示され、各線の
値が画面周辺部にキャラクタ表示される。また、トラッ
クポールマークが黄色でグラフィック表示され、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
が緑色で重畳表示される。

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０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 く手動捕捉時〉 監視員により指定された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からのトラックボール位置、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からのトラックボール位置、
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 〈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からのトラックボール位置、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、ベクトル付で表示
する。監視員によるトラックボールマーりで指定された
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からのトラックボール位置、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、乗り移りが自動的に検知されて乗り
移り物標に関する情報が表示されるため、乗り移りの発
生およびその状況を確実に把握することができ、その後
の監視員による手動操作などにより追尾すべき目標物標
の監視を続行することが可能となる。

実施例で用いた乗り移り検知を行うための設定例を示す
図、第４図（Ａ）〜（Ｃ）は乗り移り検知のための主要
な設定例を説明する図である。

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、 追尾物標の航跡を記憶する追尾物標航跡記憶手段と、 予定時間後または予定時刻に予測位置にない物標を乗り
   移り物標として検知する乗り移り物標検知手段と、 上記追尾物標航跡記憶手段の記憶内容および上記乗り移
   り物標に関する情報をグラフィックまたはキャラクタ表
   示する表示手段とを備えてなる自動レーダプロッティン
   グ装置。