JP2002063604A - 航空機用擬似視界生成装置 - Google Patents
航空機用擬似視界生成装置Info
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- JP2002063604A JP2002063604A JP2000250284A JP2000250284A JP2002063604A JP 2002063604 A JP2002063604 A JP 2002063604A JP 2000250284 A JP2000250284 A JP 2000250284A JP 2000250284 A JP2000250284 A JP 2000250284A JP 2002063604 A JP2002063604 A JP 2002063604A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精細な数値地図データベースの情報を維持
し、データ容量の大幅な削減を行う。 【解決手段】 高精細データベースの生データを、メッ
シュ化し、メッシュ内に存在する最高標高のみ残す。つ
ぎに、メッシュ化されたデータから所定の標高範囲のデ
ータを取り出し、この中から外周輪郭データを抽出す
る。このようにして、全標高にわたって輪郭を抽出し、
等高線状のデータと、その標高を保存する。つぎに相関
関係と容量密度の評価演算を行い、オリジナルの高精細
数値地図と所定以上の相関関係があり、容量密度が所定
の値以下となるようにパラメータの最適化を行う。その
後、微修正を行って変換による標高の低下を防ぎ、デー
タ変換が完了する。
し、データ容量の大幅な削減を行う。 【解決手段】 高精細データベースの生データを、メッ
シュ化し、メッシュ内に存在する最高標高のみ残す。つ
ぎに、メッシュ化されたデータから所定の標高範囲のデ
ータを取り出し、この中から外周輪郭データを抽出す
る。このようにして、全標高にわたって輪郭を抽出し、
等高線状のデータと、その標高を保存する。つぎに相関
関係と容量密度の評価演算を行い、オリジナルの高精細
数値地図と所定以上の相関関係があり、容量密度が所定
の値以下となるようにパラメータの最適化を行う。その
後、微修正を行って変換による標高の低下を防ぎ、デー
タ変換が完了する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機のパイロッ
トに、３次元ＣＧ（computer graphics）から成る擬似
視界を提供する航空機用擬似視界生成装置に関する。
トに、３次元ＣＧ（computer graphics）から成る擬似
視界を提供する航空機用擬似視界生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】悪天候時にパイロットに擬似視界を提供
し、有視界飛行を可能とする飛行システムでは、実視界
と同等な擬似視界描画を行うために、サンプリングのメ
ッシュ間隔が密で、極めて高精細な３次元地形数値地図
データベースの利用が不可欠である。
し、有視界飛行を可能とする飛行システムでは、実視界
と同等な擬似視界描画を行うために、サンプリングのメ
ッシュ間隔が密で、極めて高精細な３次元地形数値地図
データベースの利用が不可欠である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、航空機や人工
衛星からのレーザデータ、ステレオ画像撮影などにより
得られる地形の高精細な数値地図データベースをそのま
ま使用するのは、データ容量の膨大さ、処理負荷の増大
から得策ではない。
衛星からのレーザデータ、ステレオ画像撮影などにより
得られる地形の高精細な数値地図データベースをそのま
ま使用するのは、データ容量の膨大さ、処理負荷の増大
から得策ではない。
【０００４】このため、高精細な数値地図データ（数ｍ
以下のメッシュデータ）の情報量を維持し、地形の特徴
を示す部位のデータのみを抽出した上で、データ容量の
大幅な低減を実現させる手法が望まれている。
以下のメッシュデータ）の情報量を維持し、地形の特徴
を示す部位のデータのみを抽出した上で、データ容量の
大幅な低減を実現させる手法が望まれている。
【０００５】また、３次元数値地図データベースとして
は、国土地理院発行のデータベース（５０ｍメッシュ）
があり、このデータ容量はあまり大きくない（ＣＤ−Ｒ
ＯＭ３枚程度で日本をカバーできる）ので、上記した問
題は生じないが、国土地理院のデータベースは地表面を
対象としており、航空機用擬似視界データベースとして
不可欠な樹木、建物、障害物などの情報は含まれていな
い。
は、国土地理院発行のデータベース（５０ｍメッシュ）
があり、このデータ容量はあまり大きくない（ＣＤ−Ｒ
ＯＭ３枚程度で日本をカバーできる）ので、上記した問
題は生じないが、国土地理院のデータベースは地表面を
対象としており、航空機用擬似視界データベースとして
不可欠な樹木、建物、障害物などの情報は含まれていな
い。
【０００６】本発明の目的は、高精細な３次元数値地図
データベースのもつ情報を維持し、データ容量を大幅に
低減することができる航空機用擬似視界生成装置を提供
することである。
データベースのもつ情報を維持し、データ容量を大幅に
低減することができる航空機用擬似視界生成装置を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、多数の３次元位置データから成る３次元地形数値地
図データベースに基づき、地形の３次元画像で表示され
る擬似視界を航空機のパイロットに提供する航空機用擬
似視界生成装置において、数値地図の地表面を一定の間
隔のメッシュで区切り、各メッシュ内に存在する最高標
高の３次元位置データを抽出し、抽出したデータ群に基
づいて３次元地形数値地図データベースを変換し、デー
タ容量を低減したことを特徴とする航空機用擬似視界生
成装置である。
は、多数の３次元位置データから成る３次元地形数値地
図データベースに基づき、地形の３次元画像で表示され
る擬似視界を航空機のパイロットに提供する航空機用擬
似視界生成装置において、数値地図の地表面を一定の間
隔のメッシュで区切り、各メッシュ内に存在する最高標
高の３次元位置データを抽出し、抽出したデータ群に基
づいて３次元地形数値地図データベースを変換し、デー
タ容量を低減したことを特徴とする航空機用擬似視界生
成装置である。
【０００８】高精細な数値地図データベースは、サンプ
リングの間隔が小さく、データ容量が膨大である。そこ
で、本発明では、地表面を一定の間隔のメッシュで区切
り、メッシュ内に存在する最高標高のデータだけを残し
て整理する。これによって高精細な数値地図データベー
スのもつ情報を維持し、データ容量を大幅に低減するこ
とができる。
リングの間隔が小さく、データ容量が膨大である。そこ
で、本発明では、地表面を一定の間隔のメッシュで区切
り、メッシュ内に存在する最高標高のデータだけを残し
て整理する。これによって高精細な数値地図データベー
スのもつ情報を維持し、データ容量を大幅に低減するこ
とができる。
【０００９】請求項２記載の本発明は、多数の３次元位
置データから成る３次元地形数値地図データベースに基
づき、地形の３次元画像で表示される擬似視界を航空機
のパイロットに提供する航空機用擬似視界生成装置にお
いて、数値地図を、所定の標高範囲で高さ方向に複数に
分割し、各標高範囲の３次元位置データ群から外周輪郭
のデータを抽出し、各標高範囲の外周輪郭データと、そ
の標高とから３次元地形数値地図データベースを変換
し、データ容量を低減したことを特徴とする航空機用擬
似視界生成装置である。
置データから成る３次元地形数値地図データベースに基
づき、地形の３次元画像で表示される擬似視界を航空機
のパイロットに提供する航空機用擬似視界生成装置にお
いて、数値地図を、所定の標高範囲で高さ方向に複数に
分割し、各標高範囲の３次元位置データ群から外周輪郭
のデータを抽出し、各標高範囲の外周輪郭データと、そ
の標高とから３次元地形数値地図データベースを変換
し、データ容量を低減したことを特徴とする航空機用擬
似視界生成装置である。
【００１０】本発明に従えば、数値地図を一定の標高ご
とに切り出し、その輪郭を抽出し、いわば等高線状のデ
ータを作成する。この等高線状のデータと標高とから数
値地図データベースを作成することによって、データ容
量を大幅に低減することができる。
とに切り出し、その輪郭を抽出し、いわば等高線状のデ
ータを作成する。この等高線状のデータと標高とから数
値地図データベースを作成することによって、データ容
量を大幅に低減することができる。
【００１１】請求項３記載の本発明は、多数の３次元位
置データから成る３次元地形数値地図データベースに基
づき、地形の３次元画像で表示される擬似視界を航空機
のパイロットに提供する航空機用擬似視界生成装置にお
いて、数値地図から、所定の標高変化より大きい部位を
抽出し、この抽出した部位の３次元位置データ群に基づ
いて３次元地形数値地図データベースを変換し、データ
容量を低減したことを特徴とする航空機用擬似視界生成
装置である。
置データから成る３次元地形数値地図データベースに基
づき、地形の３次元画像で表示される擬似視界を航空機
のパイロットに提供する航空機用擬似視界生成装置にお
いて、数値地図から、所定の標高変化より大きい部位を
抽出し、この抽出した部位の３次元位置データ群に基づ
いて３次元地形数値地図データベースを変換し、データ
容量を低減したことを特徴とする航空機用擬似視界生成
装置である。
【００１２】標高変化の大きい部位がその地形の特徴を
最もよく表すと考えられるので、本発明では、この標高
変化の大きい部位を抽出し、この部位から数値地図を再
構成する。これによって、高精細な数値地図の地形の特
徴を残し、効果的にデータ容量を低減することができ
る。
最もよく表すと考えられるので、本発明では、この標高
変化の大きい部位を抽出し、この部位から数値地図を再
構成する。これによって、高精細な数値地図の地形の特
徴を残し、効果的にデータ容量を低減することができ
る。
【００１３】請求項４記載の本発明は、多数の３次元位
置データから成る３次元地形数値地図データベースに基
づき、地形の３次元画像で表示される擬似視界を航空機
のパイロットに提供する航空機用擬似視界生成装置にお
いて、数値地図から緯度、経度および標高が、所定より
近接度の大きい複数個の３次元位置データを抽出し、こ
れを１個の３次元位置データに集約し、この集約したデ
ータ群に基づいて３次元地形数値地図データベースを変
換し、データ容量を低減したことを特徴とする航空機用
擬似視界生成装置である。
置データから成る３次元地形数値地図データベースに基
づき、地形の３次元画像で表示される擬似視界を航空機
のパイロットに提供する航空機用擬似視界生成装置にお
いて、数値地図から緯度、経度および標高が、所定より
近接度の大きい複数個の３次元位置データを抽出し、こ
れを１個の３次元位置データに集約し、この集約したデ
ータ群に基づいて３次元地形数値地図データベースを変
換し、データ容量を低減したことを特徴とする航空機用
擬似視界生成装置である。
【００１４】本発明に従えば、高精細な数値地図の近接
した複数個、たとえば３個のデータを一個のデータにま
とめて数値地図データベースを変換することによって、
高精細な数値地図データベースのデータ容量を効率よく
低減させることができる。
した複数個、たとえば３個のデータを一個のデータにま
とめて数値地図データベースを変換することによって、
高精細な数値地図データベースのデータ容量を効率よく
低減させることができる。
【００１５】請求項５記載の本発明は、変換後の３次元
地形数値地図データベースと、変換前の３次元数値地図
データベースとの類似性を示す相関関係を求め、所定の
相関関係に満たなければ、メッシュ間隔、標高範囲、標
高変化、または近接度合いを変更して再び３次元地形数
値地図データベースの変換を行うことを特徴とする。
地形数値地図データベースと、変換前の３次元数値地図
データベースとの類似性を示す相関関係を求め、所定の
相関関係に満たなければ、メッシュ間隔、標高範囲、標
高変化、または近接度合いを変更して再び３次元地形数
値地図データベースの変換を行うことを特徴とする。
【００１６】本発明に従えば、数値地図の変換後、元の
数値地図との相関関係を求め、所定の相関関係に満たな
ければ、元の数値地図との類似性が低いと判断し、メッ
シュ間隔か、または標高範囲か、標高変化か、または近
接度合いのパラメータを設定し直して再構成する。この
ような処理を繰り返すことによって、高精細な数値地図
のもつ地形の特徴の情報を損なうことなくデータ容量を
低減することが可能である。
数値地図との相関関係を求め、所定の相関関係に満たな
ければ、元の数値地図との類似性が低いと判断し、メッ
シュ間隔か、または標高範囲か、標高変化か、または近
接度合いのパラメータを設定し直して再構成する。この
ような処理を繰り返すことによって、高精細な数値地図
のもつ地形の特徴の情報を損なうことなくデータ容量を
低減することが可能である。
【００１７】請求項６記載の本発明は、変換前の３次元
地形数値地図データベースと、変換後の３次元地形数値
地図データベースとを比較し、変換によって標高が低く
なる個所があれば、その個所の標高データを書き換える
か、またはダミーデータを挿入し、変換によって標高が
低くなることを防ぐことを特徴とする。
地形数値地図データベースと、変換後の３次元地形数値
地図データベースとを比較し、変換によって標高が低く
なる個所があれば、その個所の標高データを書き換える
か、またはダミーデータを挿入し、変換によって標高が
低くなることを防ぐことを特徴とする。
【００１８】本発明に従えば、変換後の標高が低くなっ
ている個所がある場合は、標高データを書き換えるか、
またはダミーデータを挿入し、変換によって標高が低く
なることを防ぐので、パイロットに提供する擬似視界と
して安全に適用できる。
ている個所がある場合は、標高データを書き換えるか、
またはダミーデータを挿入し、変換によって標高が低く
なることを防ぐので、パイロットに提供する擬似視界と
して安全に適用できる。
【００１９】請求項７記載の本発明は、データ容量を低
減した３次元地形数値地図データベースと既存で広域の
３次元地形数値地図データベースとを組み合わせて擬似
視界を生成することを特徴とする。
減した３次元地形数値地図データベースと既存で広域の
３次元地形数値地図データベースとを組み合わせて擬似
視界を生成することを特徴とする。
【００２０】擬似視界を表示する際、表示領域全体のデ
ータ容量を低減した数値地図がなかったり、または、詳
細な情報が必ずしも必要でない十分遠方においては、た
とえば国土地理院発行の広域のデータベースを結合して
表示することができる。
ータ容量を低減した数値地図がなかったり、または、詳
細な情報が必ずしも必要でない十分遠方においては、た
とえば国土地理院発行の広域のデータベースを結合して
表示することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある航空機用擬似視界生成装置１の構成を示すブロック
図である。航空機用擬似視界生成装置１は、ヘリコプタ
または固定翼機などの航空機のパイロット２に擬似視界
を提供する装置であり、パイロット２はＨＭＤ（ヘッド
マウントディスプレイ）３を装着し、ＨＭＤ３の透過型
表示画面３ａには、ＣＧで表示される３次元地形が表示
される。つまり、透過型表示画面３ａを透過して見る外
界の景色に重畳して３次元地形が表示される。これによ
って、悪天候時などにも、パイロット２は地形を把握す
ることができ、安全に飛行することができる。
ある航空機用擬似視界生成装置１の構成を示すブロック
図である。航空機用擬似視界生成装置１は、ヘリコプタ
または固定翼機などの航空機のパイロット２に擬似視界
を提供する装置であり、パイロット２はＨＭＤ（ヘッド
マウントディスプレイ）３を装着し、ＨＭＤ３の透過型
表示画面３ａには、ＣＧで表示される３次元地形が表示
される。つまり、透過型表示画面３ａを透過して見る外
界の景色に重畳して３次元地形が表示される。これによ
って、悪天候時などにも、パイロット２は地形を把握す
ることができ、安全に飛行することができる。
【００２２】さらに詳細に説明すると、擬似視界生成装
置１は、ＨＭＤ３，ＨＭＤ位置姿勢センサ８，自機位置
検出器４，自機姿勢検出器５，障害物検知器６，局地地
形計測器１４、表示処理装置９，３次元数値地図データ
ベース７を有する。ＨＭＤ位置姿勢センサ８は、ＨＭＤ
３の姿勢、つまりパイロット２の視線方向を検出し、表
示処理装置９に入力する。自機位置検出器４は、ＲＴＫ
―ＧＰＳ（real timekinematics global positioning s
ystem）やＤＧＰＳ(differential globalpositioning s
ystem)などの高精度位置検出装置１５に基づいて自機位
置を検出し、表示処理装置９に入力する。自機姿勢検出
器５は、ＩＮＳ(inertialnavigation system;慣性航法
装置)やジャイロセンサなどにより、機体姿勢や機体方
位などの機体情報１６を検出し、表示処理装置９に入力
する。障害物検知器６は、レーザレーダやミリ波レーダ
などの環境認識用センサ１７に基づいて障害物を検知
し、表示処理装置９に入力する。
置１は、ＨＭＤ３，ＨＭＤ位置姿勢センサ８，自機位置
検出器４，自機姿勢検出器５，障害物検知器６，局地地
形計測器１４、表示処理装置９，３次元数値地図データ
ベース７を有する。ＨＭＤ位置姿勢センサ８は、ＨＭＤ
３の姿勢、つまりパイロット２の視線方向を検出し、表
示処理装置９に入力する。自機位置検出器４は、ＲＴＫ
―ＧＰＳ（real timekinematics global positioning s
ystem）やＤＧＰＳ(differential globalpositioning s
ystem)などの高精度位置検出装置１５に基づいて自機位
置を検出し、表示処理装置９に入力する。自機姿勢検出
器５は、ＩＮＳ(inertialnavigation system;慣性航法
装置)やジャイロセンサなどにより、機体姿勢や機体方
位などの機体情報１６を検出し、表示処理装置９に入力
する。障害物検知器６は、レーザレーダやミリ波レーダ
などの環境認識用センサ１７に基づいて障害物を検知
し、表示処理装置９に入力する。
【００２３】データベース７は、局地地形情報１０、広
域地形情報１１、文字情報１２、障害物情報１３などを
記憶している。前記環境認識用センサ１７からの情報
は、局地地形計測器１４で３次元地形数値地図データに
変換され、データベース７の局地地形情報１０に与えら
れる。また障害物情報１３は、障害物検知器６から与え
られる。
域地形情報１１、文字情報１２、障害物情報１３などを
記憶している。前記環境認識用センサ１７からの情報
は、局地地形計測器１４で３次元地形数値地図データに
変換され、データベース７の局地地形情報１０に与えら
れる。また障害物情報１３は、障害物検知器６から与え
られる。
【００２４】表示処理装置９は、パイロット２の視線方
向、自機位置情報、障害物情報に基づいて、３次元数値
地図データベース７から必要なデータを取り出し、必要
に応じて合成してＨＭＤ３に表示させる。
向、自機位置情報、障害物情報に基づいて、３次元数値
地図データベース７から必要なデータを取り出し、必要
に応じて合成してＨＭＤ３に表示させる。
【００２５】データベース７に格納される数値地図は、
経度、緯度、標高の３次元位置データから成る３次元地
形数値地図データベースであり、局地地形情報１０と、
たとえば国土地理院発行の広域地形情報１１とがある。
広域地形情報１１はサンプリングメッシュの間隔が粗
く、データ容量が少ないので、そのまま格納することが
できるが、樹木、建物、障害物などの情報は含んでいな
い。局地地形情報１０は、樹木、建物、障害物などの情
報を含み、高精細な数値地図データをそのまま利用する
と、データ容量が大きく、表示処理装置９での画像処理
の負荷が大きすぎるので、予めデータを変換してデータ
容量を低減しておく。
経度、緯度、標高の３次元位置データから成る３次元地
形数値地図データベースであり、局地地形情報１０と、
たとえば国土地理院発行の広域地形情報１１とがある。
広域地形情報１１はサンプリングメッシュの間隔が粗
く、データ容量が少ないので、そのまま格納することが
できるが、樹木、建物、障害物などの情報は含んでいな
い。局地地形情報１０は、樹木、建物、障害物などの情
報を含み、高精細な数値地図データをそのまま利用する
と、データ容量が大きく、表示処理装置９での画像処理
の負荷が大きすぎるので、予めデータを変換してデータ
容量を低減しておく。
【００２６】図２は、本発明のデータ低減方法の１つで
あるデータ低減方法のフローチャートである。
あるデータ低減方法のフローチャートである。
【００２７】まず、ステップａ１で高精細データベース
を読み込む。高精細な３次元地形数値地図データベース
は、環境認識用センサ１７から得られる３次元位置デー
タであるが、機体の動揺、障害物の形状などにより、整
列していない。この状態では、変換処理の適用やデータ
ベース化において不利となる。そこで、ステップａ２に
おいて、メッシュ化を行う。このメッシュ化は、生デー
タのサンプリング間隔とほぼ同等以上の一定の大きさδ
（ｍ）、たとえば数ｍのメッシュで地表面をメッシュ化
する。そして、各メッシュ内に存在する最高標高のデー
タだけを残す。
を読み込む。高精細な３次元地形数値地図データベース
は、環境認識用センサ１７から得られる３次元位置デー
タであるが、機体の動揺、障害物の形状などにより、整
列していない。この状態では、変換処理の適用やデータ
ベース化において不利となる。そこで、ステップａ２に
おいて、メッシュ化を行う。このメッシュ化は、生デー
タのサンプリング間隔とほぼ同等以上の一定の大きさδ
（ｍ）、たとえば数ｍのメッシュで地表面をメッシュ化
する。そして、各メッシュ内に存在する最高標高のデー
タだけを残す。
【００２８】次のステップａ３では、標高ａ〜ｂ（ｍ）
（ａ＜ｂ）を設定する。なお、初期条件として、デフォ
ルトの値ａ，ｂが予め設定されており、最初はこのデフ
ォルトのａ，ｂを用いる。次のステップａ４で、設定さ
れた標高ａ〜ｂの範囲の全ての位置データを取り出し、
その中から外周輪郭の位置データを抽出し、ステップａ
５で、抽出した輪郭データをデータベースに保存すると
ともに、この標高をｂ（ｍ）として書き換え、データベ
ースに保存する。
（ａ＜ｂ）を設定する。なお、初期条件として、デフォ
ルトの値ａ，ｂが予め設定されており、最初はこのデフ
ォルトのａ，ｂを用いる。次のステップａ４で、設定さ
れた標高ａ〜ｂの範囲の全ての位置データを取り出し、
その中から外周輪郭の位置データを抽出し、ステップａ
５で、抽出した輪郭データをデータベースに保存すると
ともに、この標高をｂ（ｍ）として書き換え、データベ
ースに保存する。
【００２９】次のステップａ５では、ａにｂを代入し、
ｂにｂ＋｜ｂ−ａ｜を代入してステップａ４の処理を繰
り返す。つまり、前回の標高範囲がａ〜ｂに対し、今回
はｂ〜ｂ＋｜ｂ−ａ｜の標高範囲から外周輪郭データを
抽出してデータベースに保存する。このような処理を、
全標高にわたって繰り返し、｜ｂ−ａ｜（ｍ）間隔の等
高線を抽出する。これによって、数値地図データベース
の全データが変換される。
ｂにｂ＋｜ｂ−ａ｜を代入してステップａ４の処理を繰
り返す。つまり、前回の標高範囲がａ〜ｂに対し、今回
はｂ〜ｂ＋｜ｂ−ａ｜の標高範囲から外周輪郭データを
抽出してデータベースに保存する。このような処理を、
全標高にわたって繰り返し、｜ｂ−ａ｜（ｍ）間隔の等
高線を抽出する。これによって、数値地図データベース
の全データが変換される。
【００３０】次のステップａ７では、評価演算を行う。
評価演算としては、相関関係と容量密度を求める。相関
関係は、変換前のオリジナルの高精細な数値地図データ
ベースと、変換後のデータベースとの類似度の指標であ
り、予め設定した値ε１より大きいか否かを判断し、大
きい場合は相関関係があるレベルを保持していると判断
し、小さい場合は、データ変換によって相関関係が失わ
れたものと判断する。
評価演算としては、相関関係と容量密度を求める。相関
関係は、変換前のオリジナルの高精細な数値地図データ
ベースと、変換後のデータベースとの類似度の指標であ
り、予め設定した値ε１より大きいか否かを判断し、大
きい場合は相関関係があるレベルを保持していると判断
し、小さい場合は、データ変換によって相関関係が失わ
れたものと判断する。
【００３１】容量密度は、航空機用擬似視界生成装置１
のデータベース７に格納することを考慮した結果から求
められる所定のデータ密度ε２より変換後のデータ密度
が小さいか否かを判断する。この評価演算によって、相
関関係があり、かつ容量密度がε２より小さいと判断し
た場合のみ、次のステップａ８に進む。いずれか一方の
条件でも満たされない場合、ステップａ２に戻ってメッ
シュサイズδを変更するか、またはステップａ３にもど
って、標高範囲｜ａ−ｂ｜を変更するか、またはこれら
２つのパラメータの両方を変更する。このようにして、
相関関係と容量密度の両方を満足するようにパラメータ
の最適化を行う。なお、それぞれのパラメータについ
て、表示したときの違和感を少なくするために、探索範
囲が予めそれぞれ設定されている。
のデータベース７に格納することを考慮した結果から求
められる所定のデータ密度ε２より変換後のデータ密度
が小さいか否かを判断する。この評価演算によって、相
関関係があり、かつ容量密度がε２より小さいと判断し
た場合のみ、次のステップａ８に進む。いずれか一方の
条件でも満たされない場合、ステップａ２に戻ってメッ
シュサイズδを変更するか、またはステップａ３にもど
って、標高範囲｜ａ−ｂ｜を変更するか、またはこれら
２つのパラメータの両方を変更する。このようにして、
相関関係と容量密度の両方を満足するようにパラメータ
の最適化を行う。なお、それぞれのパラメータについ
て、表示したときの違和感を少なくするために、探索範
囲が予めそれぞれ設定されている。
【００３２】次のステップａ８では、データ変換後のデ
ータとオリジナルの高精細な数値地図データとを、サン
プリング間隔と同等のメッシュレベルで個々に比較し、
データ変換後に標高が低くなっている個所の微修正を行
う。微修正の方法としては、たとえば標高が低くなって
いる個所の位置データの標高を書き換えたり、ダミーデ
ータを挿入したりする。このようにして、変換後の数値
地図の標高が、オリジナルの数値地図の標高より低くな
らないように修正することによって、安全性が低下する
ことが確実に防がれる。
ータとオリジナルの高精細な数値地図データとを、サン
プリング間隔と同等のメッシュレベルで個々に比較し、
データ変換後に標高が低くなっている個所の微修正を行
う。微修正の方法としては、たとえば標高が低くなって
いる個所の位置データの標高を書き換えたり、ダミーデ
ータを挿入したりする。このようにして、変換後の数値
地図の標高が、オリジナルの数値地図の標高より低くな
らないように修正することによって、安全性が低下する
ことが確実に防がれる。
【００３３】このようにして微修正が終了するとステッ
プａ９で、データベース化する。このようにして、高精
細な数値地図データベースのデータ容量を、情報量を維
持したままで、約数％程度まで低減することができる。
プａ９で、データベース化する。このようにして、高精
細な数値地図データベースのデータ容量を、情報量を維
持したままで、約数％程度まで低減することができる。
【００３４】図３は、オリジナルな高精細な数値地図デ
ータベースに基づく表示例を示し、図４は、等高線抽出
によってデータ低減した数値地図データベースの表示例
である。図３において参照符２０は、送電線を示し、こ
の送電線２０は、図４に示す変換後のデータベースにお
いても表示されていることが確認できる。このようにし
てデータ容量が低減されたデータベースが、図１で説明
した局地地形情報１０に格納される。
ータベースに基づく表示例を示し、図４は、等高線抽出
によってデータ低減した数値地図データベースの表示例
である。図３において参照符２０は、送電線を示し、こ
の送電線２０は、図４に示す変換後のデータベースにお
いても表示されていることが確認できる。このようにし
てデータ容量が低減されたデータベースが、図１で説明
した局地地形情報１０に格納される。
【００３５】この局地地形情報１０を用いてＨＭＤ３に
擬似視界を表示する際、表示領域の全てにデータ容量を
低減した数値地図データベース（局地地形情報１０）が
なかったり、または、詳細な情報が必ずしも必要でない
十分遠方においては、広域地形情報１１に格納される国
土地理院発行の広域データベースと結合して表示する。
図５に、広域データベースと変換後のデータベースとを
結合して表示した例を示す。この図において、上半分が
広域データベースに基づく表示であり、下半分が変換し
た数値地図データベースに基づく表示である。これによ
って、確実にパイロットに全域の擬似視界を提供するこ
とができる。
擬似視界を表示する際、表示領域の全てにデータ容量を
低減した数値地図データベース（局地地形情報１０）が
なかったり、または、詳細な情報が必ずしも必要でない
十分遠方においては、広域地形情報１１に格納される国
土地理院発行の広域データベースと結合して表示する。
図５に、広域データベースと変換後のデータベースとを
結合して表示した例を示す。この図において、上半分が
広域データベースに基づく表示であり、下半分が変換し
た数値地図データベースに基づく表示である。これによ
って、確実にパイロットに全域の擬似視界を提供するこ
とができる。
【００３６】次に、図６に示すフローチャートを用い
て、他のデータ低減方法によるデータ容量低減方法につ
いて説明する。この方法も、図１で示した航空機用擬似
視界生成装置に適用される。
て、他のデータ低減方法によるデータ容量低減方法につ
いて説明する。この方法も、図１で示した航空機用擬似
視界生成装置に適用される。
【００３７】図６において、ステップｂ１，ｂ２は、図
２のステップａ１，ａ２と同じであり、生データをメッ
シュ化して位置データを等間隔に整列させる。
２のステップａ１，ａ２と同じであり、生データをメッ
シュ化して位置データを等間隔に整列させる。
【００３８】このデータ低減方法では、標高変化の大き
い部位を抽出する。そのために、ｎ×ｎ行列の演算子を
適用する。次のステップｂ３では、この演算子のｎを設
定する。なお、初期値としてデフォルトのｎが予め設定
されている。
い部位を抽出する。そのために、ｎ×ｎ行列の演算子を
適用する。次のステップｂ３では、この演算子のｎを設
定する。なお、初期値としてデフォルトのｎが予め設定
されている。
【００３９】次に、ｎが設定された演算子を適用し、演
算子の各要素と標高との積の和を求め、つぎのステップ
ｂ５で、得られた値が閾値λを超えた場合、標高変化の
大きい部位と判断してその部位の位置データを保存す
る。このステップｂ４とステップｂ５の処理を、順次隣
のメッシュに移動しながら全領域にわたって繰り返し、
変化量の大きい個所を抽出する。
算子の各要素と標高との積の和を求め、つぎのステップ
ｂ５で、得られた値が閾値λを超えた場合、標高変化の
大きい部位と判断してその部位の位置データを保存す
る。このステップｂ４とステップｂ５の処理を、順次隣
のメッシュに移動しながら全領域にわたって繰り返し、
変化量の大きい個所を抽出する。
【００４０】そして、次のステップｂ６では、図２で説
明したステップａ７と同様に、評価演算を行い、相関関
係および容量密度の両方の条件が満たされない場合は、
前述と同様に、メッシュサイズδ、演算子のｎの各パラ
メータの最適化を行う。
明したステップａ７と同様に、評価演算を行い、相関関
係および容量密度の両方の条件が満たされない場合は、
前述と同様に、メッシュサイズδ、演算子のｎの各パラ
メータの最適化を行う。
【００４１】このようにして、相関関係および容量密度
の両方の評価値が満たされると、ステップｂ７で、前述
したステップａ８と同様の微修正を行い、ステップｂ９
で、データベース化し、データ容量の低減が完了する。
この方法においても、高精細な数値地図データベースに
対して、約数％程度までデータ容量を低減することがで
きる。
の両方の評価値が満たされると、ステップｂ７で、前述
したステップａ８と同様の微修正を行い、ステップｂ９
で、データベース化し、データ容量の低減が完了する。
この方法においても、高精細な数値地図データベースに
対して、約数％程度までデータ容量を低減することがで
きる。
【００４２】図７は、高精細データベースの表示例であ
り、図８は変化点抽出によってデータ変換した数値地図
データベースの表示例である。これらの図から、パイロ
ットに提供する擬似視界として必要とする情報量を維持
していることがわかる。
り、図８は変化点抽出によってデータ変換した数値地図
データベースの表示例である。これらの図から、パイロ
ットに提供する擬似視界として必要とする情報量を維持
していることがわかる。
【００４３】つぎに、図９に示すフローチャートを用い
て、データ低減のさらに他の方法によるデータ低減方法
について説明する。この方法も、図１で示した航空機用
擬似視界生成装置１に適用される。
て、データ低減のさらに他の方法によるデータ低減方法
について説明する。この方法も、図１で示した航空機用
擬似視界生成装置１に適用される。
【００４４】図９において、ステップｃ１，ｃ２は、図
２のステップａ１，ａ２と同じであり、生データをメッ
シュ化して位置データを等間隔に整列させる。
２のステップａ１，ａ２と同じであり、生データをメッ
シュ化して位置データを等間隔に整列させる。
【００４５】この方法では、近接した複数個、ここでは
３個の位置データを集約してデータ容量を低減する。こ
こで、近接した位置データとは、緯度、経度、標高の近
接度合いが所定の基準値以下となるものとする。なお、
近接度合いが所定の基準値以下であるとは、下に示す条
件を満足するものとする。
３個の位置データを集約してデータ容量を低減する。こ
こで、近接した位置データとは、緯度、経度、標高の近
接度合いが所定の基準値以下となるものとする。なお、
近接度合いが所定の基準値以下であるとは、下に示す条
件を満足するものとする。
【００４６】｜緯度max−緯度min|≦εlatitude(m) ｜経度max−経度min|≦εlongitude(m) ｜標高max−標高min|≦εheight(m) たとえば、緯度が近接するとは、３点の位置データの緯
度のうち、最も大きい値と最も小さい値との差が基準値
εlatitude以下の場合に、近接していると判断する。経
度、標高に関しても同様である。
度のうち、最も大きい値と最も小さい値との差が基準値
εlatitude以下の場合に、近接していると判断する。経
度、標高に関しても同様である。
【００４７】ステップｃ３では、上記した３つの基準値
εlatitude，εlongitude，εheigh tを設定する。な
お、初期値としてデフォルトの値εlatitude，ε
longitude，ε heightが予め設定されている。
εlatitude，εlongitude，εheigh tを設定する。な
お、初期値としてデフォルトの値εlatitude，ε
longitude，ε heightが予め設定されている。
【００４８】つぎのステップｃ４では、近接位置データ
の探索基点を設定し、ステップｃ５で設定した探索基点
において近接した３個の位置データを探索する。３個の
近接した位置データが発見された場合は、これを一個に
集約して保存する。集約されたデータの緯度、経度は、
３個の位置データで構成される３角形の中心とし、標高
は、３個のうちで最も高いものとする。このようにし
て、探索基点を順次ずらしてステップｃ４，ｃ５を繰り
返し、全領域にわたって近接データの集約を行う。
の探索基点を設定し、ステップｃ５で設定した探索基点
において近接した３個の位置データを探索する。３個の
近接した位置データが発見された場合は、これを一個に
集約して保存する。集約されたデータの緯度、経度は、
３個の位置データで構成される３角形の中心とし、標高
は、３個のうちで最も高いものとする。このようにし
て、探索基点を順次ずらしてステップｃ４，ｃ５を繰り
返し、全領域にわたって近接データの集約を行う。
【００４９】つぎに、ステップｃ６では前述したステッ
プａ７と同様に、評価演算を行い、相関関係および容量
密度の条件が満たされなければ、メッシュサイズδ、近
接度合いの基準値εlatitude，εlongitude，εheight
の各パラメータの最適化を行う。
プａ７と同様に、評価演算を行い、相関関係および容量
密度の条件が満たされなければ、メッシュサイズδ、近
接度合いの基準値εlatitude，εlongitude，εheight
の各パラメータの最適化を行う。
【００５０】その後、前述したステップａ８と同様に微
修正を行い、ステップｃ８でデータベース化が完了す
る。
修正を行い、ステップｃ８でデータベース化が完了す
る。
【００５１】この方法においても、高精細なデータベー
スに対して、約数％程度までデータ容量を低減すること
ができる。
スに対して、約数％程度までデータ容量を低減すること
ができる。
【００５２】図１０は、この面点圧縮の方法を用いてデ
ータ変換した数値地図データベースの表示例である。こ
の図から、擬似視界として必要な情報量を維持している
ことが確認できる。
ータ変換した数値地図データベースの表示例である。こ
の図から、擬似視界として必要な情報量を維持している
ことが確認できる。
【００５３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、地表面を
一定の間隔のメッシュで区切り、メッシュ内に存在する
最高標高のデータだけを残して整理することによって高
精細な数値地図データベースのもつ情報を維持し、デー
タ容量を大幅に低減することができる。
一定の間隔のメッシュで区切り、メッシュ内に存在する
最高標高のデータだけを残して整理することによって高
精細な数値地図データベースのもつ情報を維持し、デー
タ容量を大幅に低減することができる。
【００５４】また本発明によれば、等高線状のデータと
標高とから数値地図データベースを再構成することによ
って、データ容量を大幅に低減することができる。
標高とから数値地図データベースを再構成することによ
って、データ容量を大幅に低減することができる。
【００５５】また本発明によれば、標高変化の大きい部
位を抽出して数値地図データベースを変換することによ
って、高精細な数値地図の地形の特徴を残し、効果的に
データ容量を低減することができる。
位を抽出して数値地図データベースを変換することによ
って、高精細な数値地図の地形の特徴を残し、効果的に
データ容量を低減することができる。
【００５６】また本発明によれば、近接した複数個の位
置データを一個のデータにまとめて数値地図データベー
スを変換することによって、高精細な数値地図データベ
ースのデータ容量を効率よく低減させることができる。
置データを一個のデータにまとめて数値地図データベー
スを変換することによって、高精細な数値地図データベ
ースのデータ容量を効率よく低減させることができる。
【００５７】また本発明によれば、元の高精細な数値地
図と変換後の数値地図との相関関係を求め、所定の相関
関係に満たなければ、パラメータを設定し直してパラメ
ータの最適化を行う。これによって、高精細な数値地図
のもつ地形の情報を、一定のレベルに保持することがで
きる。
図と変換後の数値地図との相関関係を求め、所定の相関
関係に満たなければ、パラメータを設定し直してパラメ
ータの最適化を行う。これによって、高精細な数値地図
のもつ地形の情報を、一定のレベルに保持することがで
きる。
【００５８】また本発明によれば、変換後の標高が低く
なっている個所がある場合は、標高データを高く書き換
えるか、またはダミーデータを挿入し、変換によって標
高が低くなることを防ぐので、パイロットに提供する擬
似視界として安全に適用できる。
なっている個所がある場合は、標高データを高く書き換
えるか、またはダミーデータを挿入し、変換によって標
高が低くなることを防ぐので、パイロットに提供する擬
似視界として安全に適用できる。
【００５９】また本発明によれば、擬似視界を表示する
際、表示領域全体のデータ低減した数値地図がなかった
り、または、詳細な情報が必ずしも必要でない十分遠方
においては、たとえば国土地理院発行の広域のデータベ
ースを結合して表示することによって、パイロットに擬
似視界を確実に提供することができる。
際、表示領域全体のデータ低減した数値地図がなかった
り、または、詳細な情報が必ずしも必要でない十分遠方
においては、たとえば国土地理院発行の広域のデータベ
ースを結合して表示することによって、パイロットに擬
似視界を確実に提供することができる。
【図１】本発明の実施の一形態の航空機用擬似視界生成
装置１の構成を示すブロック図である。
装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】等高線抽出によるデータ低減方法を説明するフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３】高精細数値地図データベースの表示例を示す図
である。
である。
【図４】等高線抽出によるデータ変換後の表示例を示す
図である。
図である。
【図５】広域データベースと変換後のデータベースとを
結合して表示するときの表示例を示す図である。
結合して表示するときの表示例を示す図である。
【図６】変化点抽出によるデータ低減方法を説明するフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図７】高精細数値地図データベースの表示例を示す図
である。
である。
【図８】変化点抽出によるデータ変換後の表示例を示す
図である。
図である。
【図９】面点圧縮によるデータ低減方法を説明するフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図１０】面点圧縮によるデータ変換後の表示例を示す
図である。
図である。
１ 航空機用擬似視界生成装置 ２ パイロット ３ ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ） ７ 数値地図データベース ９ 表示処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C032 HB05 HC09 HC23 2F029 AA05 AB03 AB07 AC03 AC05 AC14 5B050 BA07 BA09 BA11 BA17 EA06 EA10 FA02
Claims (7)
- 【請求項１】 多数の３次元位置データから成る３次元
地形数値地図データベースに基づき、地形の３次元画像
で表示される擬似視界を航空機のパイロットに提供する
航空機用擬似視界生成装置において、 数値地図の地表面を一定の間隔のメッシュで区切り、各
メッシュ内に存在する最高標高の３次元位置データを抽
出し、抽出したデータ群に基づいて３次元地形数値地図
データベースを変換し、データ容量を低減したことを特
徴とする航空機用擬似視界生成装置。 - 【請求項２】 多数の３次元位置データから成る３次元
地形数値地図データベースに基づき、地形の３次元画像
で表示される擬似視界を航空機のパイロットに提供する
航空機用擬似視界生成装置において、 数値地図を、所定の標高範囲で高さ方向に複数に分割
し、各標高範囲の３次元位置データ群から外周輪郭のデ
ータを抽出し、各標高範囲の外周輪郭データと、その標
高とから３次元地形数値地図データベースを変換し、デ
ータ容量を低減したことを特徴とする航空機用擬似視界
生成装置。 - 【請求項３】 多数の３次元位置データから成る３次元
地形数値地図データベースに基づき、地形の３次元画像
で表示される擬似視界を航空機のパイロットに提供する
航空機用擬似視界生成装置において、 数値地図から、所定の標高変化より大きい部位を抽出
し、この抽出した部位の３次元位置データ群に基づいて
３次元地形数値地図データベースを変換し、データ容量
を低減したことを特徴とする航空機用擬似視界生成装
置。 - 【請求項４】 多数の３次元位置データから成る３次元
地形数値地図データベースに基づき、地形の３次元画像
で表示される擬似視界を航空機のパイロットに提供する
航空機用擬似視界生成装置において、 数値地図から緯度、経度および標高が、所定より近接度
の大きい複数個の３次元位置データを抽出し、これを１
個の３次元位置データに集約し、この集約したデータ群
に基づいて３次元地形数値地図データベースを変換し、
データ容量を低減したことを特徴とする航空機用擬似視
界生成装置。 - 【請求項５】 変換後の３次元地形数値地図データベー
スと、変換前の３次元数値地図データベースとの類似性
を示す相関関係を求め、所定の相関関係に満たなけれ
ば、メッシュ間隔、標高範囲、標高変化、または近接度
合いを変更して再び３次元地形数値地図データベースの
変換を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
つに記載の航空機用擬似視界生成装置。 - 【請求項６】 変換前の３次元地形数値地図データベー
スと、変換後の３次元地形数値地図データベースとを比
較し、変換によって標高が低くなる個所があれば、その
個所の標高データを書き換えるか、またはダミーデータ
を挿入し、変換によって標高が低くなることを防ぐこと
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の航空
機用擬似視界生成装置。 - 【請求項７】 データ容量を低減した３次元地形数値地
図データベースと既存で広域の３次元地形数値地図デー
タベースとを組み合わせて擬似視界を生成することを特
徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の航空機用
擬似視界生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000250284A JP3431891B2 (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 航空機用擬似視界生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000250284A JP3431891B2 (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 航空機用擬似視界生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002063604A true JP2002063604A (ja) | 2002-02-28 |
| JP3431891B2 JP3431891B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=18739888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000250284A Expired - Lifetime JP3431891B2 (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 航空機用擬似視界生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3431891B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514455A (ja) * | 2008-02-13 | 2011-05-06 | キャタピラー インコーポレイテッド | 地形マップ更新システム |
| JP6283129B1 (ja) * | 2017-01-27 | 2018-02-21 | アジア航測株式会社 | 飛行空間情報提供装置 |
-
2000
- 2000-08-21 JP JP2000250284A patent/JP3431891B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514455A (ja) * | 2008-02-13 | 2011-05-06 | キャタピラー インコーポレイテッド | 地形マップ更新システム |
| JP6283129B1 (ja) * | 2017-01-27 | 2018-02-21 | アジア航測株式会社 | 飛行空間情報提供装置 |
| JP2018120498A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | アジア航測株式会社 | 飛行空間情報提供装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3431891B2 (ja) | 2003-07-28 |
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