JP2001033271A

JP2001033271A - 汎用航空機用の飛行経路計画、地形の回避、及び、状況認識システム

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Publication number: JP2001033271A
Application number: JP11184722A
Authority: JP
Inventors: Gya Min-Chun; ギャミン−チュン
Original assignee: MIN CHUN GYA
Current assignee: MIN CHUN GYA
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-02-09
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: JP3738415B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】制御飛行地形突入事故に関する地形の認識及
び警報システムの地形データ処理及びアルゴリズムの提
供。【解決手段】地形航行空間では、多くの航法機能が実
施される。飛行高度によって規定される動的危険ゾーン
の望ましい実施態様が例証される。最低飛行高度を超え
る地形高さの一連のノードが突き止められ、まとめられ
る。衝突検査、山岳地帯境界、及び、領域成長技法のよ
うなアルゴリズムが、この地形モデル用の基本操作とし
て開発される。地形の部分視程グラフを作成することに
よって探索空間のサイズを縮小し、航行空間のサイズに
関係なく、飛行経路の選択に影響しない地形の細部を回
避する。地形データを基準として用いる一連のＣＦＩＴ
警報機能は、オクト・ツリー地形モデルの複数の可変分
解能特性を利用して、機内にすでに存在する地形データ
資源によって効率よく実施される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、制御飛行
地形突入事故を減少させるためのシステムに関するもの
であり、とりわけ、制御飛行地形突入事故に関する地形
の認識及び警報システムの地形データ処理及びアルゴリ
ズムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】制御飛行地形突入（ＣＦＩＴ）警報シス
テムでは、飛行管理コンピュータ、全地球位置把握シス
テム（ＧＰＳ）受信機、及び、他の航空機構成要素によ
って得られるデータを利用する。ＣＦＩＴ警報システム
の先行技術では、受信した最新の位置及び速度データの
曲線の当てはめ補外に基づいて３次元飛行経路を予測す
る。次に、この予測飛行経路が、目前の領域の内部地形
マップと比較され、航空機と地形との衝突に関する潜在
的脅威の査定計算が行われる。上述のタイプのシステム
は、最高１２０秒事前に調べることが可能である。これ
は、いわゆる、「衝突前時間」警報とは対照的な「退避
時間」警報であり、また、地形「認識」とは対照的な
「地形の回避」である。

【０００３】Ｕ．Ｓ．ＡｉｒｌｉｎｅｓによるＣＦＩＴ
事故を減少させるための努力は、１９７４年まで遡るこ
とができる。標準的な地表接近警報システム（ＧＰＷ
Ｓ）の先行技術では、電波高度計データを利用して、航
空機の地形とのクリアランスが不十分な場合には、可聴
警報を発生する。標準ＧＰＷＳは、下方監視電波高度計
に依存して隆起地形を検出するので、切り立った地形に
突入すると、警報が遅れる可能性がある。

【０００４】ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌから入手可能な
ＧＰＷＳの「強化」バージョンであるＥＧＰＷＳ、及
び、ＳｅｘｔａｎｔＡｖｉｏｎｉｑｕｅから入手可能
な地表衝突回避システム（ＧＣＡＳ）は、コクピットの
ディスプレイに航空機の飛行経路の周囲の地形をグラフ
で表示し、より早めに警報を提供する。両システムと
も、３次元地形データ・ベースに基づいて構築され、航
空機の上昇飛行性能に基づく真の予測ルック・アヘッド
能力を実施する。このテクノロジには３つの部分があ
る。すなわち、秒単位で更新される正確な位置決めを可
能にする、ＧＰＡＳ及び他の極めて正確な航行システ
ム；高速化され、記憶容量の増したコンピュータ・テク
ノロジ；及び、世界のデジタル地形高度データベース
（ＤＴＥＤ）を含む、正確で、高度な世界的規模の地形
データベースの出現である。図１に、ＤＡＳＳＡＵＬＴ
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＱＵＥＧＣＡＳ製のＧＰＷＳの
略システム図を示してある。

【０００５】ＥＧＰＷＳ及びＧＣＡＳの場合、地形デー
タベースは、システムの核心である。ルック・アヘッド
・アルゴリズムによって、航空機の今後の予定位置とこ
のデータベースが比較され、これに基づいて、警報が出
される。ＤＴＥＤを利用することによって、システムは
航空機に近接した地形の表示が可能になる。飛行中、Ｄ
ＴＥＤに納められた航空機の下方の山頂及び地形も、状
況認識のため、パイロットに表示することが可能であ
る。地形とかち合う飛行プロフィールまたは飛行経路の
ような多くのルック・アヘッド警報を、前もって警告す
る形で与えることが可能である。山岳地帯における緊急
降下時、及び、荒れ模様の天候の途中回避時におけるル
ック・アヘッド警報は、ＣＦＩＴに至る可能性のある状
況を防止するのに役立つ。

【０００６】しかし、地形データベースは、メモリのか
なりの量を占める。地形が、１００００Ｋｍ×１０００
０Ｋｍの領域に対し１００メートル間隔でマッピングさ
れる場合、１０¹⁰のグリッド・ポイントが生じることに
なる。明らかに、１０¹⁰のグリッド・ポイントに連続ア
クセスすることに伴う計算は、膨大なものであり、この
情報を削減するか、圧縮することが必要である。さら
に、航法機能の多くはリアル・タイム状況における最適
飛行計画または緊急航路変更の考慮といったような、地
形に関する知識によって実施できるが、アルゴリズムの
複雑さが増すと、データ検索数及び計算コストによって
制約を受ける可能性がある。ＤＴＥＤファイルのもう１
つの重要な欠点は、高度データしか得られないというこ
とである。追加処理、または、特徴またはベクトル表現
のような他のフォーマットによる地形データの助けがな
ければ、ＤＴＥＤによって、データ要素間の幾何学的関
係は得られない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】完全なＤＴＥＤデータベ
ースにアクセスして、飛行途中通過地点を決定または修
正しなければならない飛行管理には、とりわけ多くの用
途がある。本明細書において記載の地形認識警報及び航
行安全に関連した問題は、符号化地形航行空間において
実施される。デジタル地形高度データ（ＤＴＥＤ）のグ
リッド・ファイルの符号化は、空間データ構造のクォッ
ド・ツリー表現の変形をベースにしたものである。ＤＴ
ＥＤファイルの各要素は、グリッド・ファイルにおける
その位置、スケーリングを施された高度データ、及び、
特徴として同質の（等しい高度の）領域のカバレッジに
関して、Ｍｏｒｔｏｎ番号付け順序で符号化される。こ
のデータ構造によって、ＤＴＥＤは、昇順の整数集合と
して編成される。各整数は、平面位置、スケーリングを
施された高度、及び、カバレッジが、整数を形成するよ
うに１組のビット位置に組み合わせられているノードを
表している。符号化リストは、地形オクト・ツリー・モ
デルと定義される。航法機能は、高度データについて地
形オクト・ツリーを参考にするだけでなく、それに対す
る処理及び操作も実施する。航行空間は、ＤＴＥＤアレ
イからその符号化整数リストに転送される。

【０００８】多くの航法機能は、航行空間をベースにし
た地形オクト・ツリーによって実施される。飛行高度に
よって決まる動的危険ゾーンの望ましい実施態様が例証
される。望ましい実施態様においては、最低飛行高度を
超える地形高さのノード集合が、突き止められ、まとめ
られる。衝突検査、山岳地帯境界、及び、領域成長技法
といったアルゴリズムが、この地形モデルに関する基本
操作として開発されている。動的航路選択のための視程
グラフ・アプローチによるさらにもう１つの望ましい実
施態様が、リアル・タイム計算要件を軽減するために採
用された。このアプローチによれば、地形の部分視程グ
ラフを設定することによって、探索空間のサイズが縮小
され、航行空間のサイズとは関係なく、飛行経路の選択
に影響を及ぼさない地形の細部が省かれる。

【０００９】航空機の飛行経路及び地形領域のトポロジ
を容易に決定することがいったん可能になると、いくつ
かの形態の航空機航法のＣＦＩＴ警報機能が実現可能に
なる。さらに、それは、幾何学的計算を開始するため
に、地形データを保持するデータベースにアクセスする
ことを含む。オクト・ツリー地形モデルの多重及び可変
分解能特性を利用することによって、地形データを基準
として利用する一連のＣＦＩＴ警報機能が容易に実施さ
れる。こうした機能には、地表接近警報、障害物キュー
イング、地形マスキング、地形透視イメージ、受動測
距、リアル・タイム航路選択及び航路計画、気象表示オ
ーバレイ、及び、途中通過地点オーバレイが含まれてい
る。

【００１０】先行技術の計画アプローチでは、事前定義
障害物モデルを利用している。さらに、ＤＴＥＤのデー
タ検索数及び計算コストが、思わしくない。本発明の場
合、危険ゾーンが、飛行計画の実行中に動的に変動す
る。さらに、オクト・ツリー地形のある層を利用して、
オン・ライン操作能力が促進される。

【００１１】本発明の他の目的及び利点については、付
属の図面に関連して示される下記の詳細な説明から明ら
かになるであろう。

【００１２】

【発明の実施の形態】１．地形モデルイメージ処理の分野において、クォッド・ツリーは、２
次元領域（２ｎ×２ｎのバイナリ・アレイ・フォーマッ
ト）を再帰的に象限に再分割することによって、２次元
領域を表すことが可能である。象限は、１または０の混
合から構成される場合、さらに、象限に再分割され、象
限が１または０（リーフ・ノードと呼ばれる）からだけ
構成されるようになるまで、このプロセスが繰り返され
る。実際には、１（または０）の大形領域が、ツリーの
単一象限またはノードによって表される。同様に、３次
元物体は、２ⁿ×２ⁿ×２ⁿのアレイがオクタントに再分
割されるオクト・ツリーによって表すことが可能であ
る。オクタントの要素が共通の場合、オクト・ツリーは
終了する。さもなければ、そのオクタントをさらに詳細
に表すため、さらに８つのサブオクタントが生成され
る。

【００１３】この望ましい実施態様の場合、オクト・ツ
リー構造の変形が採用されている。リーフ・ノードのサ
イズを表すため、第４のパラメータＳが追加される。単
一３Ｄコードは、その３次元座標及びサイズ情報によっ
て地表区域を表すことが可能である。地表のピーク・ポ
イント（Ｉ、Ｊ、Ｋ）をノードの位置コードにマッピン
グする方法が、トリプレット（Ｉ、Ｊ、Ｋ）及びＳを１
６進値としてビット・インターリーブすることによって
形成される。この結果、各位置毎に、ＳビットがＫビッ
トに先行し、ＫビットがＪビットに先行し、Ｊビットが
Ｉビットに先行することになる。（Ｉ、Ｊ、Ｋ）及びＳ
のインターリーブ後、位置コードは、数字集合｛０、
１、２、３、４、５、６、７、８、Ｃ｝のうちの１つに
なる。数字「８」または「Ｃ」が位置コードに現れる回
数によって、組み合わせられたノードのサイズ情報が得
られる。

【００１４】図２の例の場合、ノードの４^n-1番目のビ
ット組み合わせ（すなわち、各数字の最初のビットの組
み合わせ）が、値Ｉの２進表現に等しい。Ｊに対する
（４^n- ¹＋１）番目のビット、Ｋに対する（４^n-1＋２）
番目のビット、及び、（４^n-1＋３）番目のビットにつ
いて、これを繰り返すことによって、それぞれ、サイズ
値Ｓが生じるが、ここで、ｎ（ｎ＝１、２．．．）は、
分解能パラメータである。ノードの４つの成分（Ｉ、
Ｊ、Ｋ、Ｓ）は、完全に独立しているが、単一値によっ
て表される。符号化及び復号化プロセスとも、このビッ
ト・インターリービング方式で、ビット単位演算を用い
ることによって実施可能である。

【００１５】地形オクト・ツリーにおいて用いられるア
ドレス指定方式は、前述のようにビット・インターリー
ビングによって形成されるＭｏｒｔｏｎ番号付け順序で
ある。２Ｄ位置コードは、３Ｄ位置コードのＩ、Ｊビッ
トに対してモジュロ４演算を利用して得ることが可能で
あるが、ここで、Ｋビットは、０に割り当てられ、Ｓビ
ットは不変のままにしておかれる。図２において、ＩＪ
平面におけるノード＜００００１４７３＞₁₆の射影は、
＜００００１０３３＞₁₆であり、組み合わせノード＜０
０００１４８ｃ＞₁₆の場合、射影コードは＜００００１
０８８＞₁₆になる。

【００１６】２．航行空間のモデル化一般に、既存の経路計画方法は、２つの段階から構成さ
れる。第１の段階では、出発点と到着点の間の障害物を
回避することになる、全ての可能性のある経路から構成
された探索空間が生成される。探索空間の生成が済む
と、第２の段階において、特定の制約条件を満たす経路
を探索することになる。これらのアプローチは、一般
に、航行空間（障害物、地形、及び、脅威）が静的であ
り、演繹的に十分に分かっているという仮定に基づくも
のである。

【００１７】先行技術による多くの飛行経路計画アルゴ
リズムでは、航行空間における経路の「コスト」に関す
る知識を利用し、経路の「コスト」を規定するある目的
関数を最小にすることによって、最適経路を抽出する。
これらのアルゴリズムは、「最短経路問題」の変形であ
る。共通の戦略は、リアル・タイムの計算コストを低減
するため、探索空間の事前処理を施すことである。事前
処理アプローチは、２つのカテゴリ、すなわち、地形高
度に基づいて探索空間のグラフを編成するカテゴリと、
探索空間のグラフに事前計算コスト値を埋め込むカテゴ
リに分類することが可能である。本発明において記載す
る飛行経路計画アルゴリズムは、到着点までの飛行高
度、飛行距離、及び、時間に関する制約をベースにして
いる。航空機には航行空間が分かるが、障害物は、運航
上の制約条件に応じて変動し、従って、任務中にリアル
・タイムで探査される。

【００１８】本発明において記載の飛行経路計画アルゴ
リズムは、航行空間の地形オクト・ツリー表現によって
実施され、地形特徴（線形または多角形特徴）を表す他
のデータ・フォーマットは用いられない。障害の集合は
飛行高度に応じて劇的に変化するので、障害の静的多角
形表現は、リアル・タイムの動的飛行経路計画には適さ
ない。地形オクト・ツリーは、各要素がツリーのリーフ
・ノードを表す、線形リストとして編成される。各ノー
ドは、単一の整数として表され、グリッド・ファイルの
同質の要素集合を表す。オクト・ツリーを用いることに
よって、地形データベースからの障害物の抽出が単純化
される。

【００１９】オクト・ツリー地形モデルには、２次元
（２Ｄ）情報と３次元（３Ｄ）情報の両方が含まれてい
る。しかし、このツリー符号化方法によって、２Ｄクォ
ッド・ツリー空間と３Ｄオクト・ツリー空間における対
応するノードとの間における直接的な１対１の射影が可
能になる。これによって、３Ｄ飛行経路をクォッド・ツ
リー空間で計算することが可能になるので、計算タスク
がかなり単純化される。２Ｄ表現を利用すると、近接地
点の位置検出、２地点間における経路セグメントの決
定、地理的座標とノード・アドレス間における変換とい
ったタスクも単純化される。

【００２０】３．中心経路計画アルゴリズム３．１障害物の抽出３．１．１障害物の探査飛行高度を超えるスケーリングを施された高度値を備え
る地形オクト・ツリーのノードは、航空機がこれらのノ
ードによって占められた地形領域に安全に侵入すること
ができないという意味において、「危険ノード」として
知られる。危険ノード・リストは、航行空間のノードを
表したクォッド・ツリーの部分集合である。しかし、危
険ノード・リストでは、航行空間における明示的位相情
報（例えば、連結性または境界条件）が得られない。図
３において、２６のノードを含む危険領域が示されてい
るが、順序付きリストとして編成されているためノード
１または２６が同じ連結領域に属するかどうかが明白で
はない。さらに、危険ノードは、航行空間全体に「散
乱」しているが、危険ノードのうちのほんのわずかなノ
ードが特定の飛行経路を危うくするだけである。例え
ば、図４の場合、５つの連結危険領域が存在するが、到
着点までの経路１の場合、可能性のある障害物は領域Ａ
及びＣに制限される。

【００２１】現在の方向に関連した危険ノードは、障害
物ノードと呼ばれ、航空機の航行空間における危険ゾー
ンのカバレッジを表す、位置コード集合として編成され
る。障害物の編成には、下記のステップが含まれる：（１）高度しきい値に従って地形オクト・ツリーから危
険ノード・リストが抽出される。地形は、例えば、２０
ｍのバンドといった、適合する垂直スケール・ファクタ
Ｋによるバンドまたは層として編成される。オクト・ツ
リーの各ノードを調べて、そのＫ値（位置コードに埋め
込まれた）がしきい値を超えるか否かが確認される。Ｋ
値がしきい値未満のノードは無視することが可能であ
る。結果として得られるリストには、航行空間における
全ての潜在的危険ノードが納められている。（２）「生成及びテスト」パラダイムを利用して、所定
の出発点（Ｓ）と到着点（Ｇ）の間にある直接経路の衝
突検査（または交差検出）を行うことによって、障害物
ノード・リストを得られる。直接経路は、ポイントＳと
Ｇの間の直線上におけるオクト・ツリー・ノードを確認
するための、ポイントＳとＧ間のラインである。ライン
に沿ったポイントＳから始まる各ポイントが、危険リー
フ・ノードと照合される。ライン上のポイントが危険ノ
ードと一致すると、危険リーフ・ノードが、後続の危険
ゾーンの拡張に備えて、リストに記憶される。直接経路
に沿ったあるポイントの２つ以上の成分が同じ障害物ノ
ードと交差する場合もある。（３）連結された危険ゾーンを成長させると、途中通過
地点としての領域の頂点が位置決定される。危険ゾーン
の拡張プロセスには、拡張されているリーフ・ノードに
隣接した障害物リーフ・ノードを見つけることが必要に
なる。この拡張プロセスの主たる目的は、航行空間にお
ける危険ゾーンに対応する１組の途中通過地点を求める
ことにあり、これらの途中通過地点は、後で、地形との
衝突を回避するため、可能性のある飛行経路の変更とし
て利用される。

【００２２】３．１．２危険ゾーンの拡張４つの主方向におけるその近接ノードの位置コードを計
算することによって、障害物リーフ・ノードが拡張され
る。この演算は、危険リーフ・ノード・リストに近接ノ
ードのない境界ノードに達するまで再帰的に実施され
る。近接ノードのサイズは、現在「拡張中の」ノードの
サイズとは異なる可能性があるが、ここで、２^d×２^dの
ノードのサイズは、２^dであり、ノードのレベルはｄと
定義される。等しいサイズの近接ノードを求めて、危険
ノード・リストの探索が行われる。等しいサイズの近接
ノードがリスト中に見つからない場合、よりサイズの大
きい近接ノードについて探索が繰り返され、このプロセ
スは、近接ノードが見つかるか、ルートに次ぐツリー・
レベルに達するまで繰り返される。

【００２３】このプロセスが済んでも、まだ近接ノード
が見つからない場合、より小さいサイズの近接ノードが
存在するか、あるいは、そのノードが境界ノードという
ことになる。ノード・リストにノードが見つからない場
合、より高いレベルの組み合わせノードに含まれている
可能性がある。２分探索手順の最後の比較ループにおい
て用いられる射影コードを備えたノードは、実際には、
照会ノードをカバーしているか、照会ノードによってカ
バーされている。この特徴を利用して、同じサイズの近
接ノードの象限が存在するかどうかを判定することが可
能である。テストを受けるノードの近接ノードによっ
て、最後の比較ループで利用される位置コードがカバー
されている場合、それ以上の探索が必要になるが、そう
でなければ、現在の拡張ノードが境界ノードである。例
えば、図３におけるノード２１の拡張プロセスは、図５
に示すように、「南」方向において境界に遭遇し、北及
び東方向において障害物ノードと連結し、「西」方向に
おいて次のレベルまでの後続処理を必要とする。

【００２４】障害物の境界タイプは、それぞれ、北、
東、南、及び、西の境界の辺に対応する追加コード１、
２、４、及び、８を用いて符号化される。０は、ノード
に境界上の辺が存在しないことを表している。図６に
は、危険ゾーン、及び、途中通過地点の可能性のある位
置が示されている。例えば、境界コードが１３のノード
は、頂点ノードである。それは、北西と南西の対角線方
向に２つの途中通過地点を備えている。途中通過地点
は、対角線方向におけるその近接ノードの北西コーナの
位置コードによって表される。途中通過地点リストへの
付加が可能になる前に、途中通過地点が、危険ノード・
リストのメンバでないこと、及び、途中通過地点リスト
に既に含まれていないことを確認する必要もある。

【００２５】さらに２つのアプローチを適用して、拡張
ノードのサイズを縮小するか、または、より粗いレベル
のノード近似を利用することが可能である。第１のアプ
ローチは、より詳細な情報が必要とされる場合に実施さ
れる。それは、現在拡張されているノードを再分割し、
各細分象限を個別に拡張することによって実現される。
この場合、現在拡張されているノードは、境界ノードと
して扱われ、その境界タイプが更新される。このプロセ
スは、近接ノードが見つかるか、または、プロセスが境
界ノードに達するまで、再帰的に実施される。第２の方
法の場合、地形オクト・ツリーの階層的特徴が利用され
る。現在拡張されているノードのサイズを縮小する代わ
りに、頂点数を減少させる（従って、視程グラフのサイ
ズを縮小する）ため、等しいサイズの近接ノードの位置
コードが境界ノードとして割り当てられ、拡張プロセス
が終了する。これは、現在拡張されているノードの分解
能レベルより低いノードを「切り捨てる」近似プロセス
である。現在拡張されているノードの境界コードは、上
述のように更新される。

【００２６】３．１．３途中通過地点位置近接ノードが突き止められる場合は必ず、それはその現
在の方向において、さらなる拡張が必要とされるという
ことを示しており、さもなければ、そのノードは境界ノ
ードに遭遇している。４つの主方向を全て調べた後、障
害物ノードの境界タイプが得られる。この境界タイプか
ら、そのノードが障害物ノードであるか否かを判定する
のは簡単である。拡張プロセスは、近接ノードから再帰
的に続行され、同じ障害物ノードの反復調査を回避する
ため、障害物ノード・リストを利用して、拡張済みのノ
ードが照会される。図７ａには、危険ゾーンの拡張が示
されている。この拡張プロセスにおいて、境界ノードが
危険ゾーンの頂点であるか否かを判定するため、境界ノ
ードの境界タイプが求められる。頂点ノードであれば、
次に、図７ｂに示すように、途中通過地点が、危険ゾー
ンに隣接する「対角線方向」において生成される。

【００２７】拡張プロセスがＳＥＥＤリストの全てのメ
ンバに適用された後、飛行経路の全体的な方向によって
決まる、出発点と到着点間の直接飛行経路に沿った危険
ゾーンが求められる。図８ａ〜ｄに、出発ノードと到着
ノード間のさまざまな直接経路に沿った危険ノード及び
対応する障害物領域を備えたゲーミング領域が示されて
いる。危険ゾーンの実際の地形情報は、特定の地形オク
ト・ツリーから抽出され、１組の途中通過地点に変換さ
れる。次に、これらの途中通過地点を利用して、航行空
間における視程グラフを作成し、最適経路が決定され
る。

【００２８】３．２航行空間の変換視程グラフの作成は、収集段階で得られる１組の途中通
過地点に基づいて行われる。この１組の途中通過地点に
よって、航行空間における危険ゾーンに関する潜在的地
図情報が得られる。アルゴリズムは、全てのポイント対
（Ｗ_from、Ｗ_to）を検討することから構成されるが、こ
こで、Ｗ_from及びＷ_toは、開始点、到着点、または、中
間の危険ゾーンの途中通過地点である。Ｗ_from及びＷ_to
が、有効飛行経路セグメントの端点であるか否かを判定
するため、直線Ｗ_from及びＷ_toの危険ゾーンについて、
「衝突」検査が行われる。Ｗ_fromとＷ_to間のノードは、
２つのポイントを結合するセグメントに交差が生じない
場合に限り、視程グラフにおいてリンクで連結される。

【００２９】衝突検査の判定基準は、出発点と到着点間
における直接経路の衝突に関する検査に用いられている
ものと同様である。１対の途中通過地点の検査は、衝突
が検出されるとすぐに終了し、そうでなければ、テスト
はＷ_toに到達するまで続行される。途中通過地点対の可
能性のある全ての組み合わせについてテストが済むと、
その結果として、途中通過地点がグラフのノードをな
し、途中通過地点によって形成される経路セグメントが
グラフの弧をなす、視程グラフが得られる。図９には、
一連の途中通過地点を経由して、出発点を到着点に結合
する直線から構成される、いくつかの経路が存在する。

【００３０】利用される視程グラフ・アプローチは、障
害物空間の視程グラフが多角形障害物リストから作成さ
れる、大部分の経路計画問題において利用されているも
のと同様である。しかし、下記の考慮事項は、地形オク
ト・ツリーをベースにした飛行経路計画アルゴリズムに
固有のものである。

【００３１】危険ゾーンは、出発点と到着点の間の理想
的な直接経路に沿って障害物ノードを収集することによ
って得られ、可能性のある障害物は、直接経路（または
現在の方向）に近接したものに制限される。このアプロ
ーチは、航行空間における関連のない危険ノードは無視
することが可能であり、従って、途中通過地点の数が最
小限に抑えられるということを表している。途中通過地
点は、危険領域の障害物の部分集合を表しているだけで
あるので、このプロセスによって、全航行空間の部分的
視程グラフが得られる。図８ａ〜ｄには、部分的構成及
びその視程グラフの例が示されている。

【００３２】衝突検査中、Ｗ^*（Ｗ−１）／２の途中通
過地点対が存在するが、ここで、Ｗは、出発点Ｓ及び到
着点Ｇを含む途中通過地点数である。視程グラフを作成
する時間複雑性は、Ｗ^*（Ｗ−１）／２に比例する。ど
んな航行空間の場合にも、途中通過値点数Ｗは、頂点数
ｎより少ないことは容易に見てとれる。さらに、Ｗの途
中通過地点を含む視程グラフのサイズは、ｎの頂点の視
程グラフのサイズよりも小さい。明らかに、視程グラフ
のサイズを縮小することによって、探索速度の大幅な改
善が可能になる。

【００３３】３．３飛行経路探索視程グラフは、上のセクションで説明したように飛行経
路セグメント・リストの形で表現される。経路計画問題
は、出発ノードと到着ノードの間の視程グラフを探索す
る離散的問題に変換された。例えば、図９には、航行空
間の経路セグメントを表す視程グラフが示されている。
グラフには、出発点と到着点を含む、７つのノードが存
在する。それは、到着ノードＧ及び他のノードが、その
構成を明らかにするため、ツリーに２回以上現れる、ツ
リー構造として再構成される。

【００３４】例えば、深さ優先探索、幅優先探索、及
び、ヒューリスティック探索を含む、いくつかの技法を
利用して、グラフの経路が探索される。望ましい実施態
様に記載の飛行経路計画アルゴリズムには、連結数を最
少にするように制約されたヒューリスティック探索方法
が組み込まれていた。探索中、到着地により近くなるこ
とを見込んで、現在位置からできるだけ遠い経路セグメ
ントが選択される。一方、飛行経路の長さを最短にする
方法には、連結を最少にするのとは逆の探索アプローチ
が必要になる。費用関数は、途中通過地点の追加効果を
評価して、経路計画ルーチンにおいて、どの途中通過地
点の組を拡張すべきかを判定することと定義される。

【００３５】真に最適な経路を見つけるには、徹底的な
探索が必要であろう。しかし、経路を抽出する性能が劣
化する可能性があるため、最適な経路は、リアル・タイ
ムの飛行中の要件にとって不可欠なものではない場合も
あり得る。視程グラフに多数のノードがある場合、徹底
的なアプローチの計算負荷は法外なものとなり、Ａ^*法
としても知られる、Ｄｉｊｋｓｔｒａのアルゴリズムの
変形に基づく、より効率の良いヒューリスティック探索
法が採用された。

【００３６】４．リアル・タイム動的環境への適用航空機の飛行経路は、飛行条件、及び、環境において変
化する障害物に整合するようにリアル・タイムに修正す
る必要があると予測されるので、現在の障害物空間に基
づいて視程グラフを再作成するため、飛行計画の変更毎
に、地形データ・ベースにアクセスすることになる。こ
の新たな飛行経路の再計画は、リアル・タイム航法の場
合、数秒以内に完了しなければならないが、この時間間
隔には、飛行経路計画の計算、及び、経路探索空間の構
成も含まれる。

【００３７】一般に、リアル・タイム航法環境の場合、
要求から数秒以内に、新たな飛行経路が必要になる。実
際には、途中通過地点の抽出及び視程グラフの探索に要
する時間量は、全経路計画プロセスにかかる時間と比べ
て、比較的少ない。提案されている経路計画アルゴリズ
ムをリアル・タイムの動的環境に適用する戦略は、ラン
ダムに生成された出発点と到着点を備える特定の地形に
このアルゴリズムを適用し、各段階で費やされる時間を
測定することによる観測結果に基づくものである。これ
らの測定には、途中通過地点を生成する時間、視程グラ
フを作成する時間、地形オクト・ツリーのさまざまな分
解能レベルで経路を見つける時間が含まれる。計算時間
のこれらのオフ・ライン結果は、引き続き、所定の地形
に関するリアル・タイム動的飛行経路計画アルゴリズム
の「チューニング」のための基準として用いられる。

【００３８】航行空間の分解能を変更するため、クォッ
ド・ツリーのピラミッドを利用して、航行空間及び危険
ノードが表される。ピラミッドの層ｋは、層ｋ＋１にお
ける２×２のウィンドウに最大値関数を適用することに
よって得られる。しかし、ピラミッドのより上位の層で
は、ツリー・ノードを「丸める」結果、経路が曖昧にな
り、従って、その層では、経路が見つからない可能性が
ある。リアル・タイム用途では、精細な分解能層におい
て大きい視程グラフを作成することによって生じるボト
ルネックの原因を回避することが望ましい。一方、有効
経路を有効に隠す、より分解能の粗い層を回避すること
も重要である。適正な処理レベルの判定は、まず、事前
定義レベルで途中経過地点を求め、視程グラフのサイズ
を推定し、それから、経路計画のため別の層にスイッチ
する必要があるか否かを判定することによって実施可能
である。

【００３９】例えば、図１０には、初期出発点が（２５
５、１０１）で、到着点が（９６、２５１）である飛行
任務中に、到着地点を連続して変化させることによるリ
アル・タイム・シミュレーションが例示されている。４
００ｍ／秒の大気速度が事前定義されており、飛行高度
及び操作層は、ユーザによって対話的に設定される。飛
行中、新たな飛行経路計画のために、新たな到着点（２
４１、２４２）が与えられ、アルゴリズムは、５秒の制
約条件に従って新たな出発点を（２０４、１４８）と予
測する。この経路は、図１０に示すのと同じ層及び飛行
高度において発見される。異なる基線、スケーリング・
ファクタ、時間制約条件、及び、飛行高度も適用され
る。

【００４０】ＤＴＥＤソース・ファイルは、Ｃｅｎｔｅ
ｒｆｏｒＳｐａｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎ
ｓｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ，ＮａｔｉｏｎａｌＣｅ
ｎｔｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＴａｉｗａｎＲ
ＯＣによって提供される、デジタル地形モデル・データ
（ＤＴＭ）と呼ばれる１：５００００のスケールの高さ
データである。ＤＴＭファイルは、４０メートルの水平
グリッドの各交点における高さ値から構成されており、
値は、２０．４８ｋｍ四方のＤＴＭ「タイル」に関し
て、２５６Ｋの高さ値を含むＳＰＯＴ大陸マップにおけ
る等高線から数学的に補間されている。ソース・ファイ
ルは、２¹⁶×２¹⁶グリッド・ポイントほどの大きさにす
ることが可能であるが、符号化プロセスを単純化するた
め、２⁹×２⁹グリッド・ポイントに制限された。

【００４１】上述のように、経路計画アルゴリズムは、
リアル・タイムの制約条件を満たすため、ピラミッドの
より粗い層において実施可能である。しかし、地形高度
データは連続的に変動し、地形オクト・ツリー表現は地
形に依存しているので、所定の飛行高度に関する障害物
の位置及び連結性は、予測不能である。一般に、経路計
画プロセスの実際の操作層は、最低の飛行高度によって
決まり、ひいては途中通過地点数も決まる。飛行高度が
低いと、多数の危険ノード及び障害物ノードが生じるこ
とになり、従って、途中通過地点数を特定の操作環境に
ついて事前定義された限界未満に保つため、より粗い操
作層を採用することが可能である。リアル・タイム適用
例は、計算システムの性能及び航空機の速度によって左
右されるので、リアル・タイムの制約条件、計画のため
の許容可能時間、及び、プロセスの事前定義層の変更が
可能である。

【００４２】５．地形の回避及び状況認識５．１動的障害物及び気象条件回避本発明は、まわりの地形に従って警報を発生するだけで
はなく、あらかじめ、経路計画機能から得られる、飛行
経路に沿った地形情報の提供も行う。新たな航路のオン
ライン・プログラミングが済むと、ＧＰＷＳ及びＧＣＡ
Ｓの警報機能を容易に結合することが可能になる。障害
物、山頂、気象条件（雷雨、風のシア、または、空域に
生じる任意の気象状況）といった他のタイプの危険カバ
レッジ・エリアも、上述のところと同じやり方で、地形
マップに重ね合わせる地形コード集合として表し、実施
することができる。図１１に実施態様例を示す。

【００４３】５．２地形認識のための地形マップ及び
地形マスキング選択された飛行高度及び機首方位に関する、地形マップ
の生成、及び、危険ゾーン、山頂、及び、障害物の視野
方向地形マスキングの計算には、同じ位置コード表現が
用いられる。アクセス・アルゴリズムを利用して、地形
モデルにおけるノードのパラメータが検索される。Ｉ、
Ｊ、Ｋパラメータによって、ノードの平面位置及び高度
が得られ、マッピング・テーブルからのさまざまなカラ
ー・コードが、各高度バンドに割り当てられ、Ｓが、前
記マスキング・エリアを形成する前記ノードのカバレッ
ジ・エリアを表す。危険ゾーン、山頂、及び、障害物を
表すノードの部分集合が、同質ノードによる衝突検査及
び領域探索から得られる。

【００４４】５．３地形モデルの透視イメージ地形モデルにアクセスして、データを検索し、イメージ
を生成することを含む、地形モデルの透視イメージの生
成方法が提供される。アクセス・アルゴリズムを用い
て、地形モデルにおけるノードのパラメータが検索され
る。Ｉ、Ｊ、Ｋパラメータによって、ノードの平面位置
及び高度が得られ、マッピング・テーブルからのさまざ
まなカラー・コードが、各高度バンドに割り当てられ、
Ｓが、地形の前記透視イメージを形成するノードのカバ
レッジ・エリアを表す。地形モデルは、もとのＤＴＥＤ
ファイルにアクセスせずに、直接入力データとして利用
される。図１２には、透視イメージの実施態様例が示さ
れている。

【００４５】６．結論先行技術による計画アプローチでは、事前定義障害物モ
デルが利用される。しかし、危険ゾーンの障害物領域
は、飛行計画の実行中、飛行高度が変化する毎に変動す
る。さらに、先行技術によるＤＴＥＤアプローチの場
合、データ検索数及び計算コストが思わしくない。リア
ル・タイム状況における最適な飛行計画及び航路の緊急
変更は、標準的ＤＴＥＤベース・システムにおけるアル
ゴリズムの複雑さが増すと、データ検索数及び計算コス
トによって制限される可能性がある。

【００４６】本発明では、オクト・ツリー地形に基づく
ＣＦＩＴ警報のアルゴリズムが提示される。さまざまな
分解能レベルで地形を表現するのは簡単である。オクト
・ツリー構造は、地形参照タスクの効率の良い実施を可
能にするのに不必要なデータの切り捨てまたは近似によ
って、より粗いレベルで、十分に正確な地形のモデル化
を行う能力を備えている。本発明の望ましい実施態様で
は、オクト・ツリー地形モデルの特徴を利用して、地形
の認識及び警報システムに関連した機能が先行技術のＤ
ＴＥＤをベースにした方法よりも効率よく実施される。
さらに、先行技術の事前飛行計画システムと比較する
と、望ましい実施態様は、リアル・タイムの飛行経路計
画能力を示す。

【００４７】事前計画状況またはリアル・タイム状況に
あって、飛行中の環境における長距離の地球規模経路計
画を行う場合、オクト・ツリー階層分解構造は、経路計
画段階における過剰な地形細部を回避する。経路計画ア
ルゴリズムは、オクト・ツリー地形モデルの階層的性質
を利用して、オクト・ツリー地形の任意の層で操作可能
である。さらに、経路計画アプローチでは、経路選択に
影響せず、地形の細部を回避する航行空間の部分視程グ
ラフを作成することによって、探索空間のサイズを縮小
する。本発明において記載のオクト・ツリー地形・視程
グラフ・アプローチは、リアル・タイム計算要件を満た
すようになっている。

【００４８】ＣＦＩＴ警報に関連した機能及び障害物回
避については、飛行経路計画と同じ方式を利用すること
が可能である。ＤＴＥＤをオクト・ツリー地形に置き換
えるか、または、オクト・ツリー地形の層を追加するこ
とによって、可能性のある衝突を検出して、警報を発生
するための、または、回避のための新たな経路を求める
ための、予測飛行経路と地形データベースとの比較を容
易に実施することが可能になる。さらに、地形の認識及
び表示をより効率の良いやり方で実施することが可能に
なる。

【００４９】本発明の例示的な実施態様について説明し
てきたが、この説明は、本発明の範囲を制限するもので
はなく、本発明は、さまざまな実施態様で実施すること
が可能である。例えば、リアル・タイム飛行経路計画ア
ルゴリズムは、飛行制御用の飛行管理コンピュータ（Ｆ
ＭＣ）に組み込むことが可能である。一方、符号化地形
データベースと共に、リアル・タイム飛行経路計画から
得られる飛行経路及び地形プロフィールによって、山岳
地帯、及び、ビルディングや人工の障害物のある都市の
飛行時に、航空機に対して、とりわけ一般的な飛行にお
ける前方監視能力が付与される。従って、この能力は、
制御飛行地形突入警報、地表接近警報、及び、障害物回
避に容易に拡張することが可能である。さらに、地形の
認識及び表示は、ＣＤＴＩに結合した特徴の１つとする
ことが可能である。

【００５０】地形データベースの観点からすると、限ら
れたコストで、地形モデルは、独立型にすることもでき
るし、あるいは、先行技術のＤＴＥＤデータベースと併
用したり、既存のＤＴＥＥタイプ・データベースに取っ
て代わるようにさえしてもよい。軍事分野では、任務計
画、地形の回避、地形追従、地形照合、レーダ及び脅威
視野方向マスキング、視程間シェーディングの実現が可
能である。海底表示、ソナー・カバレッジのような非飛
行用途の場合、ＧＳＭ基地局のカバレッジの推定も可能
である。

【００５１】本発明は、望ましい実施態様、及び、例証
となる図面に関連して例示し、解説してきたが、それに
よって制限されるとみなしてはならない。当該技術者で
あれば、本発明の範囲を逸脱することなく、どの特定の
実施態様の内容に関しても可能なさまざまな修正、省
略、及び、変更を思いつくことが可能性であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】先行技術のＧＰＷＳの略システム図である。

【図２】位置コードのビット・インターリービング及び
２Ｄ、３Ｄ射影を示す図である。

【図３】この図の（ａ）、（ｂ）は、危険ノードを備え
た航行空間例を示す図である。

【図４】機首方位に関して可能性のある危険ゾーンを示
す図である。

【図５】この図の（ａ）、（ｂ）は、険ゾーン（危険ゾ
ーンについては、図３を参照のこと）の拡張中に、危険
ノード・リストの２分探索を利用して、境界ノードを判
定する例を示す図である。

【図６】境界タイプと途中通過地点位置の組み合わせを
示す図である。

【図７】危険ゾーンの拡張及び途中通過地点の導出を示
す図である。

【図８】この図の（ａ）〜（ｄ）は、異なる出発点及び
到着点に関する危険ゾーンを示す図である。

【図９】視程グラフ及びそのツリー構造を示す図であ
る。

【図１０】リアル・タイムの飛行経路計画実施態様例を
示す図である。

【図１１】障害物回避の実施態様例を示す図である。

【図１２】透視イメージ生成の実施態様例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１〜２６ノードＳ出発点Ｇ到着点

フロントページの続きＦターム(参考） 2F029 AA05 AB01 AB07 AB12 AB13 AC03 AC13 AC18 AC19 AD07 5B050 FA02 FA06 5H180 AA26 EE02 FF27 LL01 LL07 LL08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リアル・タイムで汎用航空機用の飛行経路
の選択及び経路計画を実施する方法であって、デジタル化地形高度データ（ＤＴＥＤ）を利用して、地
形モデルを生成するステップと、この地形モデルを利用して、航行空間が得られるように
するステップと、地形モデルにアクセスして、検索し、地形マップを生成
するステップと、航行空間における出発点と到着点を与えて、地形マップ
における直行飛行経路の地上航跡を求めるステップと、地上航跡及び飛行高度に基づいて危険ゾーンを識別する
ステップと、前記危険ゾーンを用いて、回避のための１組の途中通過
地点を割り当てるステップと、衝突のない経路セグメントの集合が含まれる、航行空間
の視程グラフを作成するステップと、飛行経路探索アルゴリズムによって出発点と到着点をリ
ンクさせるステップと、地形モデルから飛行経路の地形プロフィールを得るステ
ップとを含む方法。
【請求項２】前記地形モデルが、オクト・ツリー地形で
あることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記地形モデルが、クォッド・ツリー及び
オクト・ツリー構造の変形であることを特徴とする請求
項１に記載の方法。
【請求項４】前記地形モデルに、それぞれ、整数で表示
される、１組のノードが含まれていることを特徴とする
請求項１に記載の方法。
【請求項５】前記ノードのそれぞれに、４つのパラメー
タＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓが含まれていることと、４つのパラメータＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓが、ＤＴＥＤファイル
の各高度ピーク・ポイントＩ、Ｊ、Ｋを対応するオクト
・ツリーの３Ｄ位置コードにマッピングすることによっ
て得られることと、パラメータＩ、Ｊによって、平面位置の高度Ｋの２Ｄ座
標が定義され、パラメータＩ、Ｊ、Ｋによって、空間位
置の３Ｄ座標が定義されることと、地形高度をバンドに分割する高度のスケーリング・ファ
クタが導入されることと、パラメータＫが、スケーリングを施された高度を表すこ
とと、対応するクォッド・ツリーの同じ象限内に生じる、スケ
ーリングを施された等しい高度値を備える前記オクト・
ツリーのノードが、組み合わせられることと、スケーリ
ング・ファクタは、非線形とすることもできるし、ある
いは、平均海面の代わりに、基線から始めることも可能
であることと、パラメータＳが、ノードのカバレッジ・エリアであり、
ノードのサイズを表すために追加されることと、前記４つのパラメータＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓが、そのビット位
置にインターリーブして、ノードの整数表現を形成する
ことと、各地形高度データが、その固有の対応ノードを備えてい
ることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】前記航行空間が、可能性のある飛行経路を
割り当てるための領域として定義されることと、前記航行空間において、地形高度データに対する３Ｄ及
び２Ｄ操作が行えるように、オクト・ツリーとクォッド
・ツリーが組み合わせられることと、３Ｄ位置コードからＫビットを除去することによって、
２Ｄ位置コードを得ることが可能であることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。
【請求項７】前記地形マップが、アクセス・アルゴリズムを利用して、前記地形モデルに
アクセスするステップと、前記ノードのカバレッジ・エリアにアクセスするノード
手段にアクセスするステップと、検索アルゴリズムを利用して、前記地形モデルのノード
のパラメータを検索するステップによって得られること
と、Ｉ、Ｊ、Ｋパラメータによって、ノードの平面位置及び
高度が与えられ、マッピング・テーブルからのさまざま
なカラー・コードが、各高度バンドに割り当てられるこ
とと、Ｓが、前記地形マップを形成するノードのカバレ
ッジ・エリアを表すことを特徴とする請求項１に記載の
方法。
【請求項８】地上航跡が、ノード・リストとして形成さ
れる直線分であることと、危険ゾーンが、ノードの高度と飛行高度がかち合う衝突
検査から得られたノード・リストであることと、各無衝突経路セグメントが、ノード・リストとして形成
される直線分であることと、途中通過地点が２Ｄ位置コードで表されることと、視程グラフが、途中通過地点対間の各セグメントについ
て衝突検査を実施して、１組の無衝突経路セグメントを
確認することによって作成されることを特徴とする請求
項１に記載の方法。
【請求項９】航行空間における前記危険ゾーンの幾何学
的領域の特徴のため、視程グラフに基づく経路探索アル
ゴリズムが用いられることを特徴とする請求項１に記載
の方法。
【請求項１０】リアル・タイムで動的衝突検査を実施す
る方法であって、デジタル化地形高度データ（ＤＴＥＤ）を利用して、地
形モデルを生成するステップと、この地形モデルを利用して、航行空間を得るステップ
と、地形モデルにアクセスして、検索し、地形マップを生成
するステップと、飛行高度に基づいて航行空間のノード・リストを識別す
るステップと、地形マップにおけるノード・リストである飛行経路セグ
メントの地上航跡を与えるステップと、危険ゾーンのノード・リストと対照して経路セグメント
に沿った各ノードを探索することによって、危険ゾーン
とかち合う飛行経路セグメントを判定するステップとを
含む方法。
【請求項１１】衝突検査が、両方のノード・リストに現
れる共通ノードを調べることによって実施されることを
特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】リアル・タイムで動的気象条件の回避を
実施する方法であって、デジタル化地形高度データ（ＤＴＥＤ）を利用して、地
形モデルを生成するステップと、この地形モデルを利用して、航行空間を得るステップ
と、地形モデルにアクセスして、検索し、地形マップを生成
するステップと、航行空間における出発点と到着点を与えて、地形マップ
における直接飛行経路の地上航跡を求めるステップと、地上航跡及び飛行高度に基づいて危険ゾーンを識別する
ステップと、ノード・リストによって表される気象条件カバレッジ・
エリアを与えるステップと、危険ゾーンのノード・リストに気象条件カバレッジ・エ
リアのノード・リストを追加するステップと、新たな危険ゾーンを利用して、回避のための１組の途中
通過地点を割り当てるステップと、１組の無衝突経路セグメントが含まれる、新たな航行空
間の視程グラフを作成するステップと、飛行経路探索アルゴリズムによって、出発点と到着点を
リンクするステップと、地形モデルから飛行経路の地形プロフィールを得るステ
ップとを含む方法。
【請求項１３】気象条件カバレッジ・エリアが、前記地
形マップの上に重ね合わせる位置コード集合であること
と、気象条件が、雷雨、風のシア、または、空域に生じる任
意の気象状況とすることができることを特徴とする請求
項１２に記載の方法。
【請求項１４】リアル・タイムで動的障害物の回避を実
施する方法であって、デジタル化地形高度データ（ＤＴＥＤ）を利用して、地
形モデルを生成するステップと、この地形モデルを利用して、航行空間を得るステップ
と、地形モデルにアクセスして、検索し、地形マップを生成
するステップと、航行空間における出発点と到着点を与えて、地形マップ
における直接飛行経路の地上航跡を求めるステップと、地上航跡及び飛行高度に基づいて危険ゾーンを識別する
ステップと、ノード・リストによって表される障害物カバレッジ・エ
リアを与えるステップと、危険ゾーンのノード・リストに障害物カバレッジ・エリ
アのノード・リストを追加するステップと、前記新たな危険ゾーンを利用して、回避のための１組の
途中通過地点を割り当てるステップと、１組の無衝突経路セグメントが含まれる、航行空間の視
程グラフを作成するステップと、飛行経路探索アルゴリズムによって、出発点と到着点を
リンクするステップと、地形モデルから飛行経路の地形プロフィールを得るステ
ップとを含む方法。
【請求項１５】障害物カバレッジ・エリアが、前記地形
マップの上に重ね合わせる位置コード集合であること
と、障害物が、地面、山頂、及び、任意の人工障害物であっ
てよいことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】リアルタイムで地形の認識のための地形
マスキングを実施する方法であって、デジタル化地形高
度データ（ＤＴＥＤ）を利用して、地形モデルを生成す
るステップと、この地形モデルを利用して、航行空間を得るステップ
と、地形モデルにアクセスして、検索し、地形マップを生成
するステップと、飛行経路の地上航跡及び飛行高度に基づいて、危険ゾー
ン、山頂、及び、障害物カバレッジ・エリアを識別する
ステップと、視野方向地形マスキングを計算するステップと、強調表示領域のＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓパラメータに従って地形
マスキング及び認識のためにカラー・コードを割り当て
るステップとを含む方法。
【請求項１７】前記地形モデルに、それぞれ、整数で表
される、１組のノードが含まれていることを特徴とする
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】前記視野方向地形マスキングが、同じ位
置コード表現を用いて、選択された飛行高度及び機首方
位に関して視野方向地形マスキングを計算することと、危険ゾーン、山頂、及び、障害物が、地形モデルのノー
ドの部分集合を示しており、同質ノードによる衝突検査
及び領域探索から得られることと、Ｉ、Ｊ、Ｋパラメータによって、ノードの平面位置及び
高度が得られる、マッピング・テーブルからのそれぞれ
に異なるカラー・コードが、各高度バンドに割り当てら
れ、Ｓが、前記マスキング・エリアを形成する前記ノー
ドのカバレッジ・エリアを表すことを特徴とする請求項
１６に記載の方法。
【請求項１９】前記ノードのそれぞれに、４つのパラメ
ータＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓが含まれることと、４つのパラメータＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓが、ＤＴＥＤファイル
の各高度ピーク・ポイントＩ、Ｊ、Ｋを対応するオクト
・ツリーの３Ｄ位置コードにマッピングすることによっ
て得られることと、パラメータＩ、Ｊによって、平面位置の高度Ｋの２Ｄ座
標が定義され、パラメータＩ、Ｊ、Ｋによって、空間位
置の３Ｄ座標が定義されることと、地形高度をバンドに分割する高度のスケーリング・ファ
クタが導入されることと、パラメータＫが、スケーリングを施された高度を表すこ
とと、対応するクォッド・ツリーの同じ象限内に生じる、スケ
ーリングを施された等しい高度値を備える前記オクト・
ツリーのノードが、組み合わせられることと、スケーリング・ファクタは、非線形とすることもできる
し、あるいは、平均海面の代わりに、基線から始めるこ
とも可能であることと、パラメータＳが、ノードのカバレッジ・エリアであり、
ノードのサイズを表すために追加されることと、前記４つのパラメータＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓが、そのビット位
置にインターリーブして、ノードの整数表現を形成して
いることと、各地形高度データが、その固有の対応ノードを備えてい
ることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】地形モデルの透視イメージを生成する方
法であって、デジタル化地形高度データ（ＤＴＥＤ）を利用して、地
形モデルを生成するステップと、この地形モデルを利用して、航行空間を得るステップ
と、地形モデルにアクセスして、地形モデルからパラメータ
Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｓを検索し、透視イメージを生成するステ
ップとを含む方法。
【請求項２１】前記地形モデルに、それぞれ整数で表さ
れる、１組のノードが含まれていることを特徴とする請
求項２０に記載の方法。
【請求項２２】前記ノードのそれぞれに、４つのパラメ
ータＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓが含まれることと、４つのパラメータＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓが、ＤＴＥＤファイル
の各高度ピーク・ポイントＩ、Ｊ、Ｋを対応するオクト
・ツリーの３Ｄ位置コードにマッピングすることによっ
て得られることと、パラメータＩ、Ｊによって、平面位置の高度Ｋの２Ｄ座
標が定義され、パラメータＩ、Ｊ、Ｋによって、空間位
置の３Ｄ座標が定義されることと、地形高度をバンドに分割する高度のスケーリング・ファ
クタが導入されることと、パラメータＫが、スケーリングを施された高度を表すこ
とと、対応するクォッド・ツリーの同じ象限内に生じる、スケ
ーリングを施された等しい高度値を備える前記オクト・
ツリーのノードが、組み合わせられることと、スケーリング・ファクタは、非線形とすることもできる
し、あるいは、平均海面の代わりに、基線から始めるこ
とも可能であることと、パラメータＳが、ノードのカバレッジ・エリアであり、
ノードのサイズを表すために追加されることと、前記４つのパラメータＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓが、そのビット位
置にインターリーブして、ノードの整数表現を形成して
いることと、各地形高度データが、その固有の対応ノードを備えてい
ることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】パラメータＩ、Ｊ、Ｋ、Ｓの前記アクセ
ス及び検索ステップが、もとのＤＴＥＤファイルにアクセスせずに、入力データ
として直接地形モデルを利用することを含み、Ｉ、Ｊ、
Ｋパラメータによって、ノードの平面位置及び高度が得
られ、マッピング・テーブルからのそれぞれに異なるカ
ラー・コードが、各高度バンドに割り当てられ、Ｓが、
地形の前記透視イメージを形成するノードのカバレッジ
・エリアを表すことを特徴とする請求項２０に記載の方
法。