JPH05288831A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空中線が風で煽られている場合に対応でき、
無風時の画面更新が高速となるようにする。 【構成】 方位パルスの周期Ｔを計数し、１スイープの
座標変換に要する時間Ｔ１より短い領域では間引き座標
変換を実行し、さらにｎスキャンで補間を行う。 【効果】 風による高速回転角度範囲のみ間引き及び補
間が実行されるため、無風時における画面更新が高速と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーダ装置に関し、特
に空中線が風に煽られた場合等に生じる局所的高速回転
への対処に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーダ装置は、電波の送受信により周囲
の状況をしり、画像として表示する装置である。船舶に
搭載されるレーダ装置においては、空中線が見晴らしの
良い箇所に設置されており、空中線を回転させつつ所定
タイミングで電波の送信を行っている。送信された電波
は他船等の物標により反射され、反射波が空中線により
受信されるから、受信の結果得られる信号に基づきＰＰ
Ｉ表示（Plan PositionIndicator ）のレーダ画像を生
成できる。

【０００３】レーダ画像を表示する表示器としては、近
年、ラスタスキャン方式のＣＲＴが用いられている。こ
の種の表示器は直交座標形式の表示器であるから、レー
ダ装置において得られる極座標形式の情報からレーダ画
像を生成するに当たって、極座標から直交座標への座標
変換が必要である。

【０００４】極−直交座標変換は、画像メモリへデータ
を書き込む際の書き込みアドレス制御として実行され
る。画像メモリは表示器の画面と対応した座標系でデー
タを記憶するメモリであり、送受信動作によって得られ
た情報をデータとしてこのメモリに書き込む際、書き込
みアドレス（Ｘ，Ｙ）を次の式により発生させれば、上
記座標変換を実現できる。

【０００５】Ｘ＝ＸＳ＋Ｒｃｏｓθ Ｙ＝ＹＳ＋Ｒｓｉｎθ ここに、（ＸＳ，ＹＳ）は座標変換の開始位置、Ｒは物
標の距離、θは物標の方位である。距離Ｒは送信から受
信までに経過した時間と対応しており、この時間は、送
信トリガ等によって示される送信タイミング及びバッフ
ァメモリ上のデータ位置から知ることができる。バッフ
ァメモリとは、画像メモリに前置され空中線の１スイー
プ（１回の送受信）によって得られるデータを格納する
メモリである。方位θは、空中線に付設された回路から
送信に応じて出力される方位パルスを計数することによ
って得られる。方位パルスは、空中線が所定角度回転す
る毎に発生するから、基準方位からの発生数を計数する
ことにより方位θが得られる。また、基準方位は空中線
に付設された回路から出力される基準パルスによって得
られる。基準パルスは、空中線が１回転（１スキャン）
する毎に発生する。

【０００６】座標変換動作は、上述のように画像メモリ
へのデータ書込み動作によって行われる。従って、正常
な座標変換動作を実行するためには、方位パルスの発生
周期Ｔが画像メモリへのアクセス動作により定まる１ス
イープ当たりの座標変換処理時間Ｔ１より長くなくては
ならない。座標変換処理時間Ｔ１は、１画素当たりの書
き込みに必要な時間をＴＳ、座標変換開始点（通常、画
面中央）から終了点（通常、画面周縁）までの画素数を
Ｒとした場合、 Ｔ１＝Ｒ×ＴＳ で定まる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｔ＞Ｔ１に設
定した場合であっても、風等により一部角度範囲でＴ＞
Ｔ１が成立しなくなることがある。すなわち、空中線が
追い風を受けている角度範囲では空中線の回転速度が比
較的高速になり、方位パルスも比較的高い周波数とな
る。この場合、Ｔは設定より短くなるから、Ｔ≦Ｔ１と
なることがある。このような問題点は、特に空中線を比
較的高速で回転させる高速船舶や、高い分解能を得よう
とする場合のように、Ｔが比較的短い場合やＴ１が比較
的よい場合において顕著となる。

【０００８】このような問題点を解決する技術的手段と
しては、例えば空中線の回転をブレーキで抑制する手段
がある。しかし、これは装置構成の肥大、高価格化につ
ながる。また、１スキャン毎に間引いて座標変換を行
い、複数スキャンで１枚の画面を完成させる手法もある
が、この場合には風がない場合でも複数スキャンが必要
になり、画像更新速度が低下する。さらに、座標変換に
要する時間を考慮しさらに風による高回転への余裕を見
る設計も考えられるが、この場合、方位分解能の低下を
甘受しなければならない。

【０００９】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、低価格かつ小型な
装置構成で方位分解能を維持しつつ、風等に好適に対応
可能なレーダ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【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、本発明は、基準パルスを計数する手段と、方
位パルスを計数する手段と、方位パルスの周期Ｔを測定
する手段と、１スキャンを通じてＴ＞Ｔ１である場合
に、空中線の回転角度として方位パルスの計数値に相当
する値を用いて座標変換動作を実行させる手段と、１ス
キャンがＴ≦Ｔ１が成立する角度範囲を含む場合に、Ｔ
≦Ｔ１が最初に成立した時点及び基準パルスの計数値が
ｎに至った時点でｎＴ＞Ｔ１を満たすｎ（ｎ：整数）を
求めると共に基準パルスの計数値をリセットし、Ｔ≦Ｔ
１が成立する角度範囲では、空中線の回転角度として基
準パルスの計数値と方位パルスの計数値の和に相当する
値を用いて座標変換動作を実行させる手段と、を備え、
風等により空中線が一部角度範囲で高速回転となる角度
範囲について間引率ｎで間引きつつ座標変換を行い、ｎ
スキャンの間に座標変換に係る回転角度を逐次ずらして
補間を行うことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明においては、１スキャンを通じてＴ＞Ｔ
１である場合には、従来と同様、空中線の回転角度とし
て方位パルスの計数値に相当する値を用いて座標変換動
作が実行される。方位パルスの計数値は当該スイープに
係る送受信時の空中線方位を示している。これと異な
り、風等によりＴ≦Ｔ１が成立する角度範囲が発生した
場合、次のような動作となる。

【００１２】すなわち、ある時点で強い風が発生しＴ≦
Ｔ１が成立するようになったとすると、この時点でまず
ｎＴ＞Ｔ１を満たすｎが求められる。これと共に、基準
パルスの計数値がリセットされる。この時点以後のｎス
キャンでは、Ｔ≦Ｔ１が成立する角度範囲で間引率ｎで
間引きつつ座標変換が行われる。間引き座標変換の角度
範囲では、座標変換に用いる空中線の回転角度として、
基準パルスの計数値と方位パルスの計数値の和に相当す
る値が用いられる。基準パルスの計数値は、最初にＴ≦
Ｔ１が成立した時点（又はこの時点からｎの整数倍のス
キャンが行われた時点）からの空中線の回転回数を示し
ている。従って、空中線の回転角度として基準パルスの
計数値と方位パルスの計数値の和に相当する値を用いる
ことにより、間引き座標変換を行う角度範囲において１
スキャン当たり所定角度（方位パルスの発生ピッチ）ず
つ、画像メモリ上における座標変換方向がずらされる。
この結果、ｎスイープの角度範囲を１スイープ刻みで補
間し、ｎスキャンで１枚の画面が完成されることとな
る。

【００１３】このように、本発明においては、風等によ
り空中線が一部角度範囲で高速回転となる場合にも、画
像メモリへのアクセスがネックとなることがなくなる。
また、画像は高精細にすることができ、装置構成も小型
・低価格で実現できる。さらに、無風時の画像更新速度
も低下しない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００１５】図１には、本発明の一実施例に係り船舶に
搭載されるレーダ装置の構成が示されている。空中線部
１は、図示しないが、船舶上の見晴らしの良い箇所に設
置された空中線、空中線を水平面内で回転させるモー
タ、空中線に対し所定タイミングで送信信号を与え、空
中線出力に所定の処理を施してレーダ画像を示すアナロ
グ信号を出力する送受信機、及び方位パルス、基準パル
ス等を発生させるパルス発生回路を内蔵している。

【００１６】制御部４は、ＣＰＵ部７の制御の下、空中
線部１に送信トリガを与える。送信トリガが与えられる
と、空中線部１の送受信機はこれに応じて送信動作を実
行する。空中線部１の空中線から送信された電波が他船
等の物標により反射されると、反射波が空中線により受
信され、送受信機はレーダ画像を示すアナログ信号を出
力する。このアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２によりデ
ィジタルデータに変換される。このディジタルデータ
は、制御部４により設定レンジに応じて生成されるサン
プリングクロックを用いて、バッファメモリ３に書き込
まれる。

【００１７】このようにしてバッファメモリ３に記憶さ
れるデータは、極座標形式のデータである。すなわち、
ある空中線方位に対応するスイープデータである。一
方、この実施例では表示器９として直交座標系により画
像をＰＰＩ表示する表示器、例えばラスタスキャン型Ｃ
ＲＴが用いられている。座標変換部５は、データの極−
直交座標変換を、画像メモリ６への書込みアドレスの制
御として実行している。座標変換部５は、制御部４から
供給されるクロックをＣＰＵ部７から供給される座標変
換レートにより計数して画像メモリ６への書き込みアド
レスを発生させる。ＣＰＵ部７は、基準パルスによって
示される方位を基準として方位パルスを計数する方位パ
ルスカウンタを内蔵しており、方位パルスカウンタの計
数値に基づき座標変換レートを決定する。座標変換レー
トは、前述した座標変換式におけるｃｏｓθ、ｓｉｎθ
に相当する値であり、座標変換レートを演算、テーブル
参照等によって定めることにより、画像メモリ６上にお
けるスイープデータの書き込み方向が決定される。先に
述べたようにバッファメモリ３にレンジに応じたサンプ
リングクロックが供給されているから、これにより、前
述した座標変換式に則った座標変換を実現できる。

【００１８】描画部８は、ＣＰＵ部７の制御の下、図示
しないグラフィックメモリ上にカーソルその他を表すグ
ラフィック画像を示すデータを書込み、これを画像メモ
リ６上のデータと重畳させ、表示器９に水平及び垂直同
期信号を与えてレーダ画像及びグラフィック画像を画面
表示させる。

【００１９】本実施例が特徴とする動作は、概ね、ＣＰ
Ｕ部７により実行される。ＣＰＵ部７は、ＣＰＵ，ＲＡ
Ｍ，ＲＯＭ等を含む回路である。ＣＰＵ部７は、方位パ
ルスや基準パルスによる割り込みを処理する。

【００２０】基準パルスによる割り込みが発生した場
合、ＣＰＵ部７は空中線回転カウンタの計数を実行す
る。空中線回転カウンタは、ＣＰＵ部７に内蔵されある
いはソフトウエア的に実現され、基準パルスを計数する
カウンタである。従って、その計数値は空中線の回転回
数を表している。また、ＣＰＵ部７は、同時に方位パル
スカウンタをリセットする。方位パルスカウンタもＣＰ
Ｕ部７に内蔵されあるいはソフトウエア的に実現される
カウンタである。

【００２１】また、方位パルスによる割り込みが発生し
た場合には、方位パルスカウンタに１を加算した上で、
周期カウンタの計数値を参照する。周期カウンタは方位
パルスの周期Ｔを計数するカウンタであり、ＣＰＵ部７
に内蔵されあるいはソフトウエア的に実現される。

【００２２】この参照の結果、方位パルスの周期Ｔが１
スイープの座標変換に要する時間Ｔ１を越えている場合
には、方位パルスが発生してから次の方位パルスが発生
するまでの時間Ｔで十分に座標変換処理を行うことがで
きると認められる。そこで、ＣＰＵ部７は、従来と同
様、方位パルスカウンタの計数値に基づき座標変換レー
トを設定する。

【００２３】風が発生しておらずあるいはさほど風が強
くないとき（以下、無風時という）には、１スキャン中
の全てのスイープについてＴ＞Ｔ１が成立する。すなわ
ち、方位パルスは空中線の回転に伴い発生するから、風
が強いとその周期Ｔが短くなる角度範囲が発生するが、
風が弱ければ周期Ｔはさほど変化しない。無風時には、
図２及び図４（ａ）に示されるように、１スキャン中の
Ｎスイープ全てについて好適に座標変換を実行できる。

【００２４】これと異なり風が強い場合（以下、有風時
という）には、１スキャンのうち風が空中線回転に追い
風となる角度範囲について、Ｔ＞Ｔ１が成立しなくな
る。すなわち、図３に示されるように方位パルスの周期
Ｔが極めて短くなり、１スイープの座標変換に要する時
間Ｔ１に足りなくなることがある。ＣＰＵ部７は、上に
述べた周期カウンタの計数値の参照により、この状態を
検出する。

【００２５】まず、ある時点でＴ＞Ｔ１が成立しなくな
った場合、ＣＰＵ部７は、その時点での方位パルスカウ
ンタの計数値を記憶しておく。この計数値は、風等によ
る空中線高速回転角度範囲が始まる方位を示している。
これと共に、ＣＰＵ部７は、空中線回転カウンタをリセ
ットする。すなわち、Ｔ≦Ｔ１成立時点からの空中線回
転回数の計数が開始される。

【００２６】さらに、この時点で、ｎＴ＞Ｔ１を満たす
最小の整数ｎを求める。この際、Ｔは周期カウンタの計
数値として与えられ、Ｔ１は予め定数として与えられ
る。このｎは、風等による空中線高速回転角度範囲にお
ける座標変換の間引率であり、補間の周期でもある。

【００２７】すなわち、Ｔ＞Ｔ１が成立していない状態
で、順次到来する方位パルス全てに応じて座標変換処理
を逐次実行した場合には、画像メモリ６上に書込まれな
いデータが発生する等の不具合が生じる。そこで、本実
施例では、風等により空中線が高速で回転する角度範囲
において、ｎスイープ毎に１スイープのみを座標変換し
（間引き）、スキャン毎に座標変換方向をずらして（補
間）、当該角度範囲についてはｎスキャンで１画面を構
成するようにしている。

【００２８】具体的には、ＣＰＵ部７は、座標変換レー
トを決定する際、空中線の方位θを、方位パルスカウン
タの計数値と空中線回転カウンタの計数値の和に対応す
る値を用いている。図３に示されるように、風等により
空中線が高速で回転する角度範囲が第５スイープから第
１１スイープであり、ｎ＝２である場合、当該角度範囲
において座標変換の対象となるのは第５、７、９、１１
スイープのデータである。第１スキャンにおいてこれら
のスイープのデータの座標変換レートの決定に用いられ
るのは、空中線回転カウンタの計数値が０であるため、
それぞれ第５、７、９、１１スイープに係る空中線方位
である（図４（ｂ）参照）。第２スキャンでは、第１ス
キャンにおいて記憶したＴ≦Ｔ１成立時点における方位
パルスカウンタの計数値を用い、判定を行い、当該計数
値に係るスイープとなったか否かを識別する。この例で
は、第５スイープとなったか否かを判定する。この判定
が成立した時点から間引き座標変換が開始されるため、
第２スキャンで同様に第５、７、９、１１スイープのデ
ータが座標変換の対象となるが、空中線回転カウンタの
計数値が１であるため、座標変換レートは、それぞれ第
６、８、１０、１２スイープに係る空中線方位から決定
される（図４（ｃ）参照）。

【００２９】そして、本実施例では、Ｔ≦Ｔ１成立時点
からの空中線回転カウンタの計数値がｎに至ると、ＣＰ
Ｕ部７は、先に述べたＴ≦Ｔ１成立時点と同様の動作を
実行する。図３の例では、第３スキャンは第１スキャン
と同様の動作となる。

【００３０】従って、本実施例によれば、空中線高速回
転角度範囲のみについて間引き座標変換が実行され、補
間によりｎスキャンで画面が構成されるようにしたた
め、無風時における画面更新速度が低下しない。また、
回路構成を複雑化させることなく対処でき、分解能が良
く高速船舶等にも対応可能なレーダ装置が得られる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
風等によりＴ≦Ｔ１が成立する角度範囲が発生した場
合、間引き及び補間を伴う座標変換をこの角度範囲のみ
に実施するようにしたため、画像メモリへのアクセスが
ネックとなることがなくなり、小型・低価格な装置構成
で画像を高精細に保つことができ、さらに、無風時の画
像更新速度も低下しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】この実施例における無風時の動作を示す図であ
る。

【図３】この実施例における有風時の動作を示す図であ
る。

【図４】この実施例における座標変動作を示す図であ
り、図４（ａ）は無風時の、図４（ｂ）及び（ｃ）は有
風時の、座標変換レート設定を示す図である。

【符号の説明】

１ 空中線部 ３ バッファメモリ ５ 座標変換部 ６ 画像メモリ ７ ＣＰＵ部 ９ 表示器 Ｔ 方位パルスの周期 Ｔ１ １スイープの座標変換に要する時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空中線を回転させつつ電波を送受信して
   周囲における物標の存否を示す情報を出力すると共に、
   空中線が所定角度回転する毎に発生し送信タイミングを
   表す方位パルス及び空中線が回転したことを示す基準パ
   ルスを出力する空中線部と、空中線部から出力される情
   報を１回の送受信毎にデータとして記憶するバッファメ
   モリと、直交座標系によりデータを記憶する画像メモリ
   と、画像メモリ上のデータに基づきレーダ画像を表示す
   る表示器と、方位パルス及び基準パルスを入力し、送受
   信時の空中線の回転角度に基づき、バッファメモリから
   画像メモリへのデータ転送によりデータを極座標から直
   交座標に座標変換し、その際時間Ｔ１を要する座標変換
   部と、を備えるレーダ装置において、 基準パルスを計数する手段と、 方位パルスを計数する手段と、 方位パルスの周期Ｔを測定する手段と、 空中線の１回転を通じてＴ＞Ｔ１である場合に、空中線
   の回転角度として方位パルスの計数値に相当する値を用
   いて座標変換動作を実行させる手段と、 空中線の１回転がＴ≦Ｔ１が成立する角度範囲を含む場
   合に、Ｔ≦Ｔ１が最初に成立した時点及び基準パルスの
   計数値がｎに至った時点でｎＴ＞Ｔ１を満たすｎ（ｎ：
   整数）を求めると共に基準パルスの計数値をリセット
   し、Ｔ≦Ｔ１が成立する角度範囲では、空中線の回転角
   度として基準パルスの計数値と方位パルスの計数値の和
   に相当する値を用いて座標変換動作を実行させる手段
   と、 を備え、 風等により空中線が一部角度範囲で高速回転となる角度
   範囲について間引率ｎで間引きつつ座標変換を行い、空
   中線がｎ回転する間に座標変換に係る回転角度を逐次ず
   らして補間を行うことを特徴とするレーダ装置。