JP5378336B2 - レーダ表示装置及びレーダ表示方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ラスタースキャン方式を採用した表示モニタを具備するレーダ表示装置及びこのレーダ表示装置で用いられるレーダ表示方法に関する。

一般に、３次元レーダ装置で用いられるレーダ表示装置は、ビームの走査領域における一つの位置での走査結果を受け取る度に、その位置におけるレーダエコーを表示する。この種のレーダ表示装置の表示モニタがラスタースキャン方式を採用している場合、表示モニタには直近の走査で取得されたレーダエコーが表示される。レーダエコーの表示は、走査の進行に従って随時更新され、新たなレーダエコーに切り替わる。このため、表示モニタには、瞬間的なレーダエコーが表示されることとなり、レーダエコーの分布状態を判別することは困難である。

特開２００２−２５７９３３号公報

以上のように、従来のレーダ表示装置では、ラスタースキャン方式の表示モニタを使用する場合、レーダエコーの表示が随時更新されるため、レーダエコーの分布状態を判別することが困難である。

そこで、目的は、ラスタースキャン方式の表示モニタを使用する場合であっても、レーダエコーの分布状態を表示することが可能なレーダ表示装置及びこのレーダ表示装置で用いられるレーダ表示方法を提供することにある。

実施形態によれば、レーダ表示装置は、インタフェース部、比較部、第１の切替部、第１及び第２の記録部、第２の切替部、表示モニタ及び制御部を具備する。インタフェース部は、予め設定された走査範囲を走査し前記走査範囲内の高度及び角度毎にエコー信号を取得し、前記高度及び角度毎のエコー信号のエコー強度を算出するレーダ装置から、前記高度及び角度毎のエコー強度を取得する。比較部は、前記高度毎及び角度毎にエコー強度をそれぞれ比較し、高度毎の高度最大エコー強度と、角度毎の角度最大エコー強度とを出力する。第１の切替部は、第１の切替信号に従い、前記高度最大エコー強度及び前記角度最大エコー強度の出力先を切り替える。第１及び第２の記録部は、一方が前記第１の切替部を介して前記比較部と接続し、前記高度最大エコー強度及び前記角度最大エコー強度が反映された画像データを作成し、他方が前回の走査で作成された作成済み画像データを記録している。第２の切替部は、第２の切替信号に従って接続を切り替え、前記他方の記録部から前記作成済み画像データを出力する。表示モニタは、前記第２の切替部からの前記作成済み画像データを表示する。制御部は、前記走査範囲の一回の走査が終了すると、前記第１の切替部から前記他方の記録部へ、前記走査範囲に対する次の走査で取得される高度最大エコー強度及び角度最大エコー強度が出力されるように前記第１の切替信号を前記第１の切替部へ出力し、前記一方の記録部で作成された作成済み画像データが前記第２の切替部を介して前記表示モニタへ出力されるように前記第２の切替信号を前記第２の切替部へ出力する。

本実施形態に係るレーダ表示装置の機能構成を示すブロック図である。 レーダ装置による走査の一例を示す図である。 図１のレーダ表示装置がレーダ装置から供給される走査結果の例を示す図である。 図１の表示モニタで表示される画面の一例を示す図である。 レーダ装置が図２に示す走査範囲を走査する際の順序の一例を示す図である。 図１のインタフェース部が受信する走査結果の一例を示す図である。 図１のレーダ表示装置の１回の走査中の動作を示すシーケンス図である。 図１の比較部の処理動作を示すフローチャートである。 図１の記録部で記録される高度最大強度情報及び角度最大強度情報を示した図である。 図１の第１の記録領域で、距離Ｌｎの高度最大強度情報及び角度最大強度情報を反映して作成された画像データを示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るレーダ表示装置の機能構成を示すブロック図である。図１に示すレーダ表示装置は、インタフェース部１１、データ処理部１２、比較部１３、記録部１４、表示モニタ１５及び制御部１６を具備する。

インタフェース部１１は、レーダ装置等から順次送られてくる走査結果を受信する。インタフェース部１１は、受信した走査結果をデータ処理部１２へ出力する。

ここで、レーダ装置は、例えば、図２に示す走査範囲に対してビームを走査し、範囲内の各位置でパルス信号を送信する。レーダ装置は、パルス信号が目標で反射されたエコー信号を受信し、受信したエコー信号に基づいてエコー強度を算出する。そして、レーダ装置は、高度情報及び角度情報毎に距離情報とエコー強度とを関連付けた走査結果をレーダ表示装置へ出力する。図３は、レーダ表示装置がレーダ装置から供給される走査結果の例を示す図である。

データ処理部１２は、インタフェース部１１からの走査結果に含まれるエコー強度を表示モニタ１５の表示フォーマットに基づいた形式の強度情報に変換する。データ処理部１２は、強度情報と共に、走査結果に含まれる位置情報を比較部１３へ出力する。

また、データ処理部１２は、インタフェース部１１から予め設定された回数の走査結果を受け取ると、図２に示す走査範囲の一回の走査が終了したとして、終了信号を制御部１６へ出力する。

比較部１３は、データ処理部１２からの強度情報の大きさを高度毎に比較し、高度毎の最大の強度情報（以下、高度最大強度情報と称する。）を記録部１４へ出力する。また、比較部１３は、データ処理部１２からの強度情報の大きさを角度毎に比較し、角度毎の最大の強度情報（以下、角度最大強度情報と称する。）を記録部１４へ出力する。

記録部１４は、第１の切替部１４１、第１及び第２の記録領域１４２−１，１４２−２及び第２の切替部１４２を備える。

第１の切替部１４１は、制御部１６からの第１の切替信号に従い、出力先を切り替える。第１の切替部１４１は、比較部１３からの高度最大強度情報及び角度最大強度情報を、第１及び第２の記録領域１４２−１，１４２−２のいずれか一方へ出力する。

第１及び第２の記録領域１４２−１，１４２−２は、表示モニタ１５に表示させる画像データの画像フォーマットを予め記録している。第１及び第２の記録領域１４２−１，１４２−２のうち一方の記録領域は、比較部１３から高度最大強度情報及び角度最大強度情報を受けると、これらの高度最大強度情報及び角度最大強度情報を反映して画像フォーマットを更新することで、表示モニタ１５に表示させる画像データを生成する。

また、第１及び第２の記録領域１４２−１，１４２−２のうち他方の記録領域には、前回の走査により作成された作成済み画像データが記録されている。

第２の切替部１４３は、制御部１６からの第２の切替信号に従い、第１及び第２の記録領域１４２−１，１４２−２のいずれか一方から作成済み画像データを出力する。このとき、第２の切替部１４３は、第１の切替部１４１から高度最大強度情報及び角度最大強度情報が供給される記録領域とは逆の記録領域から作成済み画像データを受け取るようにしている。

表示モニタ１５は、ラスタースキャン方式を採用するモニタである。表示モニタ１５は、第２の切替部１４３を経て記録部１４から供給される作成済み画像データを表示する。図４は、表示モニタ１５で表示される画面を示す図である。本実施形態では、高さ方向のレーダエコーの分布状態を「横から見る面」として捉え、角度方向のレーダエコーの分布状態を「上から見る面」として捉えることで、３次元のレーダエコーの分布状態を２次元で表示するようにしている。なお、「横から見る面」の視点Ｖ１及び「上から見る面」の視点Ｖ２を、図２で示す。

制御部１６は、データ処理部１２から終了信号を受けると、第１の切替部１４１へ接続を切り替える旨の第１の切替信号を出力する。また、制御部１６は、データ処理部１２からの終了信号を受けると、第２の切替部１４３へ接続を切り替える旨の第２の切替信号を出力する。

次に、以上のように構成されたレーダ表示装置によるレーダ表示動作を詳細に説明する。以下では、レーダ装置が図２に示す走査範囲内を図５に示す順序で走査する際のレーダ表示動作を例に説明する。レーダ装置は、走査範囲内の６４箇所でパルス信号を送信し、このパルス信号に対するエコー信号を受信する。これにより、レーダ装置からは、１回の走査で図６（ａ）に示す６４個の走査結果が供給される。また、図６（ｂ）は、走査範囲でのエコー強度を概念的に示したものである。なお、本実施形態では、図６（ａ）（ｂ）に示すように距離方向についてのエコー強度も取得されるが、以下では、距離Ｌｎのエコー強度についての処理について説明する。

また、初期状態として、第１の切替部１４１は、比較部１３と第１の記録領域１４２−１とを接続しているとする。つまり、第１の記録領域１４２−１で現在走査中のエコー強度についての画像データが作成される。また、第２の切替部１４３は、第２の記録領域１４２−２と表示モニタ１５とを接続しているとする。つまり、第２の記録領域１４２−２に作成済み画像データが記録されており、この作成済み画像データが表示モニタ１５に表示される。

図７は、本実施形態に係るレーダ表示装置の１回の走査中での動作を示すシーケンス図である。

まず、インタフェース部１１は、レーダ装置からの走査結果を受信し、データ処理部１２へ出力する（シーケンスＳ７１）。データ処理部１２は、インタフェース部１１で受信される走査結果に含まれるエコー強度を強度情報に変換し、走査結果に含まれる位置情報と共に比較部１３へ出力する（シーケンスＳ７２）。

比較部１３は、データ処理部１２からの強度情報と、第１の記録領域１４２−１に記録されている高度最大強度情報及び角度最大強度情報とを比較し（シーケンスＳ７３）、高度最大強度情報及び角度最大強度情報を第１の切替部１４１を介して出力する（シーケンスＳ７４）。

すなわち、比較部１３は、データ処理部１２から強度情報及び位置情報が供給されると、供給された強度情報と、第１の記録領域１４２−１に記録されている同一の高度の高度最大強度情報とを比較する。そして、供給された強度情報が、高度最大強度情報よりも大きい場合、この強度情報を新たな高度最大強度情報として第１の切替部１４１を介して第１の記録領域１４２−１へ出力する。同一の高度の高度最大強度情報が無い場合、供給された強度情報を高度最大強度情報として出力する。

例えば、高度Ｈ１で強度情報「５」が供給された場合、比較部１３は、「５」と、その時点で高度最大強度情報である「２」とを比較し、強度の大きい「５」を新たな高度最大強度情報として出力する。これにより、比較部１３は、高度Ｈ１、角度Ａ３の強度情報が供給されると高度最大強度情報「５」を出力し、高度Ｈ２、角度Ａ５の強度情報が供給されると高度最大強度情報「１０」を出力し、…、高度Ｈ８、角度Ａ３の強度情報が供給されると高度最大強度情報「３」を出力する。

また、比較部１３は、データ処理部１２から強度情報及び位置情報が供給されると、図８に示すフローチャートに従い、角度最大強度情報を第１の切替部１４１を介して第１の記録領域１４２−１へ出力する。

比較部１３は、データ処理部１２から強度情報及び位置情報が供給されると、位置情報に基づき高度がＨ１であるか否かを判断する（ステップＳ８１）。高度がＨ１である場合（ステップＳ８１のＹｅｓ）、比較部１３は、強度情報を角度最大強度情報として第１の記録領域１４２−１へ出力し（ステップＳ８２）、処理を終了する。

一方、高度がＨ１でない場合（ステップＳ８１のＮｏ）、比較部１３は、供給された強度情報が、第１の記録領域１４２−１に保持される、角度Ａが同一の角度最大強度情報よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ８３）。供給された強度情報が大きい場合（ステップＳ８３のＹｅｓ）、その強度情報を角度最大強度情報として第１の記録領域１４２−１へ出力する（ステップＳ８４）。供給された強度情報が小さい場合（ステップＳ８３のＮｏ）、処理を終了する。

例えば、高度Ｈ１、角度Ａ１〜Ａ８の強度情報が供給された場合、比較部１３は、高度Ｈ１であるため、第１の記録領域１４２−１へ高度Ｈ１、角度Ａ１〜Ａ８の強度情報「０，２，５，５，２，２，１，１」を角度最大強度情報として出力する。

また、高度Ｈ２、角度Ａ４の強度情報「８」が供給された場合、比較部１３は、高度Ｈ２は高度Ｈ１ではないため、この強度情報「８」と、第１の記録領域１４２−１に保持されている強度情報とを比較する。このとき、第１の記録領域１４２−１に高度Ｈ１、角度Ａ１〜Ａ８の強度情報「０，２，５，５，２，２，１，１」が保持されており、比較部１３は、強度情報「８」と、高度Ｈ１、角度Ａ４の強度情報「５」とを比較し、強度情報「８」を角度最大強度情報として第１の記録領域１４２−１へ出力する。

第１の記録領域１４２−１は、比較部１３からの高度最大強度情報及び角度最大強度情報を反映させて、画像フォーマットを更新する（シーケンスＳ７５）。

レーダ表示装置は、レーダ装置から順次送信される走査結果を受信し、上述のシーケンスＳ７１〜Ｓ７５を繰り返す。

そして、第１の記録領域１４２−１に記録されている画像フォーマットは、比較部１３に高度Ｈ１、角度Ａ８の強度情報が供給された時点において、高度最大強度情報「５」、角度最大強度情報「０，２，５，５，２，２，１，１」を反映させて更新され、比較部１３に高度Ｈ２、角度Ａ８の強度情報が供給された時点において、高度最大強度情報「５，１０」、角度最大強度情報「１，２，６，８，１０，４，２，２」を反映させて更新され、比較部１３に高度Ｈ３、角度Ａ８の強度情報が供給された時点において、高度最大強度情報「５，１０，１４」、角度最大強度情報「１，２，６，１０，１４，１０，４，２」を反映させて更新され、…、比較部１３に高度Ｈ８、角度Ａ８の強度情報が供給された時点において、高度最大強度情報「５，１０，１４，２３，１５，１０，６，３」、角度最大強度情報「１，２，１０，１５，２３，１５，１０，２」を反映させて更新される。図９は、高度最大強度情報及び角度最大強度情報を模式的に示した図である。

また、図１０は、距離Ｌｎの高度最大強度情報及び角度最大強度情報を反映して作成した画像データを示す図である。レーダ装置から６４個の走査結果が供給された時点では、距離Ｌｎの横から見た面には「５，１０，１４，２３，１５，１０，６，３」が書き込まれ、上から見た面には「１，２，１０，１５，２３，１５，１０，２」が書き込まれる。なお、ここでは、距離Ｌｎについての処理のみを説明したが、実際には他の距離についての処理も同時に行われる。

続いて、データ処理部１２は、レーダ装置から６４個目の走査結果が供給されると、終了信号を制御部１６へ出力する（シーケンスＳ７６）。制御部１６は、データ処理部１２から終了信号を受けると、第１の切替信号を第１の切替部１４１へ出力し（シーケンスＳ７７）、次の走査で得られる高度最大強度情報及び角度最大強度情報を第２の記録領域１４２−２へ出力させるように第１の切替部１４１を切り替える。これにより、次の走査により得られる走査結果は、第２の記録領域１４２−２へ記録されることとなる。また、制御部１６は、データ処理部１２から終了信号を受けると、第２の切替信号を第２の切替部１４３へ出力し（シーケンスＳ７８）、第１の記録領域１４２−１に記録される画像データを表示モニタ１５へ出力させるように第２の切替部１４３を切り替える。これにより、第１の記録領域１４２−１で上述の様に生成された画像データが表示モニタ１５で表示されることとなる。そして、この表示は、走査範囲内の走査が終了し、再度接続が切り替えられるまで維持される。

以上のように、上記実施形態では、高度最大強度情報及び角度最大強度情報を記録し、これらの高度最大強度情報及び角度最大強度情報に基づいて画像データを作成するようにしている。これにより、瞬間的なレーダエコーの画像ではなく、レーダエコーの分布状態を判別可能な画像を作成することが可能である。

また、上記実施形態では、第１及び第２の記録領域１４２−１，１４２−２のうち一方の記録領域で走査中の画像データを作成し、他方の記録領域から前回の走査により作成された作成済み画像データを出力する。そして、１回の走査が終了すると、走査中の画像データを作成する記録領域と、作成済みの画像データを出力する記録領域とを切り替えるようにしている。これにより、記録領域が切り替えられるまで同一の画像が表示されることとなり、エコー強度の表示時間を長く確保することが可能となる。

したがって、本実施形態に係るレーダ表示装置は、ラスタースキャン方式の表示モニタを使用する場合であっても、走査タイミングに依存した瞬間的な場面表示でなく、レーダエコーの分布状態を長く表示することができる。また、これにより、運用者の視認性が向上し、作業の効率化が図られることとなる。

また、上記実施形態では、図２に示す走査範囲内を図５に示す順序で走査する場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定される訳ではない。

また、上記実施形態では、走査範囲を高度８個、角度８個の６４個の空間に分割して処理した場合について説明したが、本実施形態はこれに限定される訳ではない。例えば、高度８個以上及び角度８個以上の空間に分割して処理をしても構わない。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１…インタフェース部
１２…データ処理部
１３…比較部
１４…記録部
１４１…第１の切替部
１４２−１，１４２−２…第１及び第２の記録領域
１４３…第２の切替部
１５…表示モニタ
１６…制御部

Claims (6)

1. 予め設定された走査範囲を走査し前記走査範囲内の高度及び角度毎にエコー信号を取得し、前記高度及び角度毎のエコー信号のエコー強度を算出するレーダ装置から、前記高度及び角度毎のエコー強度を取得するインタフェース部と、
   前記高度毎及び角度毎にエコー強度をそれぞれ比較し、高度毎の高度最大エコー強度と、角度毎の角度最大エコー強度とを出力する比較部と、
   第１の切替信号に従い、前記高度最大エコー強度及び前記角度最大エコー強度の出力先を切り替える第１の切替部と、
   一方が前記第１の切替部を介して前記比較部と接続し、前記高度最大エコー強度及び前記角度最大エコー強度が反映された画像データを作成し、他方が前回の走査で作成された作成済み画像データを記録している第１及び第２の記録部と、
   第２の切替信号に従って接続を切り替え、前記他方の記録部から前記作成済み画像データを出力する第２の切替部と、
   前記第２の切替部からの前記作成済み画像データを表示する表示モニタと、
   前記走査範囲の一回の走査が終了すると、前記第１の切替部から前記他方の記録部へ、前記走査範囲に対する次の走査で取得される高度最大エコー強度及び角度最大エコー強度が出力されるように前記第１の切替信号を前記第１の切替部へ出力し、前記一方の記録部で作成された作成済み画像データが前記第２の切替部を介して前記表示モニタへ出力されるように前記第２の切替信号を前記第２の切替部へ出力する制御部と
   を具備することを特徴とするレーダ表示装置。
2. 前記表示モニタは、前記高度方向のエコーの分布状態を「横から見る面」として表示し、前記角度方向のエコーの分布状態を「上から見る面」として表示することを特徴とする請求項１記載のレーダ表示装置。
3. 前記表示モニタは、前記第２の切替部が前記第２の切替信号に応じて出力元の記録部を切り替えるまで、前記出力元の記録部に記録されている前記作成済み画像データを表示することを特徴とする請求項１記載のレーダ表示装置。
4. 前記表示モニタは、ラスタースキャン方式を採用することを特徴とする請求項１記載のレーダ表示装置。
5. 予め設定された走査範囲を走査し前記走査範囲内の高度及び角度毎にエコー信号を取得し、前記高度及び角度毎のエコー信号のエコー強度を算出するレーダ装置から、前記高度及び角度毎のエコー強度を取得し、
   前記高度毎及び角度毎のエコー強度をそれぞれ比較し、高度毎の高度最大エコー強度と、角度毎の角度最大エコー強度とを抽出し、
   第１及び第２の記録部のうち一方の記録部で、前記高度最大エコー強度及び前記角度最大エコー強度を反映した画像データを作成し、
   第１及び第２の記録部のうち他方の記録部に記録された、前記走査範囲に対する以前の走査に基づいて作成された作成済み画像データを表示モニタに表示し、
   前記走査範囲の一回の走査が終了する度に、前記一方の記録部で作成した作成済み画像データを前記表示モニタで表示し、前記他方の記録部で前記走査範囲に対する次の走査で取得される高度最大エコー強度及び角度最大エコー強度を反映して画像データを作成するように、前記第１及び第２の記録部を切り替えることを特徴とするレーダ表示方法。
6. 前記第１及び第２の記録部を切り替えるまでの期間は、前記走査範囲に対する以前の走査に基づいて作成された作成済み画像データを表示することを特徴とする請求項５記載のレーダ表示方法。

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