JP2002373400A - ３次元空間における競合判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元空間における複数の領域の競合を容易
に判定できる、３次元空間における競合判定方法を提供
する。 【解決手段】 ３次元空間１を格子状に分割し、各格子
点２に座標情報とその格子点が特定の領域内に含まれる
かどうかを表すパラメータを持った情報テーブル２１を
設定し、他の領域３６が新たに設定された場合に、その
領域に含まれる格子点を検出し、格子点におけるパラメ
ータの値から、事前に設定された領域３４との競合を判
別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元空間におけ
る複数の領域の競合を判定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】航空機の飛行計画立案時には、航空機の
安全を確保した飛行経路を設定する必要がある。そのた
め、危険エリア、飛行制限のあるエリア、また地形的に
避けるべきエリア等を把握し、競合するエリアが発生し
ないように確実に飛行経路を設定しなければならない。

【０００３】従来、このような３次元空間における領域
の競合判定方式としては、３次元を２次元に投射して、
２次元空間における矩形や円などの領域の重なりを計算
した後、高度を検証する方法がとられていた。この方式
では、２次元に投射した図形が複雑な場合、更に図形を
分割し、その図形毎に図形の交わりを求めるといった処
理が必要となる。

【０００４】更に、臨機的に領域が変わった場合、再度
全ての領域との間で競合判定の計算をし直す必要があ
る。

【０００５】その他、飛行経路及び制限エリアを２次元
図形的に表示し、目視により判定する方式もある。例え
ば、特開平０８−１２３９４２号公報では、航空機同士
の衝突を防ぐことを目的とした表示装置の提案がなされ
ているが、これは各航空機に保護空域を設定し、それら
を図形表示することで、目視による判断を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の第１の問題
点は、競合判別計算の処理負荷が大きいことである。

【０００７】その理由は、３次元を２次元に投射して、
２次元での重なりの有無を計算した後、高さ方向の重な
りを検証するといった複雑な計算処理が必要となるため
である。更に２次元に投射した図形が複雑な場合、その
図形を分割し、図形ごとの重畳を求めなければならない
ためである。

【０００８】第２の問題点は、臨機に領域が変更された
場合に、再度計算をし直す必要があることである。

【０００９】その理由は、その領域の３次元座標のデー
タが変るため、各領域の組み合わせごとに初めから計算
をしなおさなければならないためである。

【００１０】第３の問題点は、２次元的に表示したもの
を目視で確認する方式の場合には、誤判定が起こりやす
いことである。

【００１１】その理由は、人間による判断が行われるた
め、２次元的な図で競合していない様に見えても、実際
に３次元空間の高さ方向において競合が起こっているか
いないかを、明確な判定を行うことができないためであ
る。

【００１２】本発明の目的は、３次元空間における複数
の領域の競合を容易に判定できる、３次元空間における
競合判定方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の３次元空間にお
ける競合判定方法は、３次元空間を格子状に分割し、各
格子点に座標情報と、その格子点が特定の領域内に含ま
れるかどうかを表す複数のパラメータを設定し、他の領
域が設定された場合に、その領域に含まれる格子点を検
出し、格子点におけるパラメータの値から領域同士の競
合を判別することを特徴とする。

【００１４】また、領域を変更した場合でも、格子点の
パラメータの値を変更するだけで、競合判定が行えるこ
とを特徴とする。

【００１５】また、格子点のパラメータを複数設定して
おくことで、複数種類の領域に対し統合的に競合判定が
行えることを特徴とする。

【００１６】また、円柱状で表される領域は、中心線の
直線式と中心線近傍の検証領域内の格子点との距離を算
出するだけで、円柱領域に含まれる格子点を検出するこ
とができることを特徴とする。

【００１７】従って、３次元空間において、対象となる
領域の情報のみを抽出し、平易な計算処理で複数の領域
の競合判定を行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１を参照すると、本発明の実施の形態
は、３次元空間１、競合判定の領域として設定された、
検証エリア設定例１１、制限エリア設定例１２および飛
行領域設定例１３により構成され、３次元空間１は、
ｘ、ｙ、ｚ軸をある間隔で分割した格子点２の集合から
なる。

【００２０】図２を参照すると、図１の３次元空間にお
ける格子点２の一つを示している。各格子点２には、そ
の格子点の３次元座標と、特定の領域内に含まれるかど
うかを表す複数のパラメータである制限情報を持つ情報
テーブル２１が設定されている。

【００２１】次に、図３を用いて、本実施の形態の動作
について説明する。

【００２２】図３を参照すると、競合判定の対象領域と
して、直方体で表された制限エリア３４と、円柱形で表
された飛行領域３６が存在する。飛行領域３６は、Ｗａ
ｙＰｏｉｎｔ３１、３２と呼ばれる飛行計画の為に設定
された３次元空間上の複数座標点を線分で結んだ、飛行
経路３３を中心とした半径α３５の円柱の組み合わせと
して表される。

【００２３】３次元空間は格子状に分割され、各格子点
には、座標情報および制限情報が情報テーブル２１のフ
ォーマットが設定される。この格子点の情報は、データ
ベース４に格納されるものとする。

【００２４】はじめに制限エリア３４が設定された検証
エリア３において、新たに飛行領域３６を設定した場合
に、制限エリア３４と飛行領域３６が競合しているかど
うかを判断する際の動作について説明する。

【００２５】まず、Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ３１、３２か
ら、２点間の直線式を求め、検証エリア３に存在する各
格子点ごとにこの直線間の距離を算出し、飛行経路３３
の半径α３５内に存在するかどうかを判断する。

【００２６】次に、求められた格子点が制限エリアに存
在しているのか否かを判断するため、格子点の情報が登
録されているデータベース４を参照する。

【００２７】格子点の情報テーブル２１の制限情報に、
制限エリアが指定されていれば、そこは制限エリア３４
と競合していることになり、飛行経路に設定できないと
警告を出す。制限エリアに指定されていなければ、そこ
は飛行経路として指定することができる。

【００２８】飛行経路として設定された場合には、デー
タベース４の各格子点における情報テーブル２１の「飛
行計画」の属性をＹｅｓとする。

【００２９】次に、図４のフローチャートを参照して、
本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。

【００３０】図４において、まず、制限エリア３４が設
定される（ステップＡ１）。情報テーブル２１の制限情
報に、制限エリアであることが情報として入力され、そ
の情報がデータベース４に登録される（ステップＡ
２）。

【００３１】次に、飛行経路を設定するため、Ｗａｙ
Ｐｏｉｎｔ３１、３２を設定し（ステップＡ３）、この
Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔの座標をもとに、飛行経路半径α３
５が含まれる、ある限定された領域である検証エリア３
を設定する（ステップＡ４）。

【００３２】次のステップでは、Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ３
１、３２から、Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ同士を結ぶ直線の式
を計算する（ステップＡ５）。そして、この計算された
直線の式をもとに、検証エリア３内にある格子点とその
直線の距離を求める（ステップＡ６）。

【００３３】次に、算出された点と線との距離と、飛行
経路のエリア半径α３５と比較する（ステップＡ７）。
もしα３５よりも距離が大きければ、その格子点は飛行
領域３６に存在しないことになり、検証の対象外とする
（ステップＡ１１）。α３５よりも距離が小さい場合
は、この格子点は飛行領域に存在することになり、競合
判定が必要になる。

【００３４】競合判定の手順は以下のように行われる。

【００３５】まず、格子点の情報が登録されているデー
タベース４にアクセスし、該当する格子点の情報テーブ
ル２１を参照する（ステップＡ８）。

【００３６】次に、この点の持つ情報テーブル２１の制
限情報から、制限エリアに存在するのか否かを判定する
（ステップＡ９）。もし制限エリアのパラメータがＹｅ
ｓとなっていれば、この格子点の存在する領域は制限エ
リア内と判別され、警告表示を行う（ステップＡ１
０）。また、もし制限情報を持っていないのであれば、
その格子点が存在するエリアは安全と判断される（ステ
ップＡ１１）。

【００３７】以上の処理を、全てのＷａｙ Ｐｏｉｎｔ
について行ったかどうかを判断し（ステップＡ１２）、
Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔが他にまだあるのならば、ステップ
Ａ４に戻る。全てのＷａｙ Ｐｏｉｎｔについて処理が
行われたら、設定した飛行領域は制限エリアと競合しな
いことがわかり、最終的に飛行領域内の格子点における
情報テーブル２１の飛行計画に関わるパラメータをＹｅ
ｓとし、処理は終了する（ステップＡ１３）。

【００３８】また、競合解消の領域の対象としては、制
限エリアだけでなく、図５のように、山岳地帯や大きな
谷など、地形的に特殊な領域があげられる。

【００３９】図３の実施の形態において、制限エリアの
情報、例えば山岳地、河川、大きな谷等を情報テーブル
２１の制限情報に設定することにより、前述の実施の形
態と同様の方法で飛行経路が設定できる。

【００４０】また、時間を加えた４次元の場合にも、パ
ラメータに時間設定の項目を加えることで拡張可能であ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明には、３次
元空間において、対象となる領域の情報のみを抽出し、
平易な計算処理で複数の領域の競合判定が行えるという
効果がある。

【００４２】その第１の理由は、３次元空間上に設定し
た制限エリアを格子状に分割し、各格子点に座標上方
と、その格子点が特定の領域内に含まれるかどうかを表
すパラメータを設定し、他の領域が設定された場合に、
その領域に含まれる格子点を検出し、格子点におけるパ
ラメータの値から領域同士の競合を判別するためであ
る。

【００４３】第２の理由は、領域を変更した場合でも、
格子点のパラメータの値を変更するだけで、競合判定を
行うことができるためである。

【００４４】第３の理由は、格子点のパラメータを複数
設定しておくことで、複数種類の領域に対し統合的に競
合判定が行えるためである。

【００４５】第４の理由は、円柱状で表される領域は、
中心線の直線式と中心線近傍の検証領域内の格子点との
距離を算出するだけで、円柱領域に含まれる格子点を検
出することができるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示す概念図であ
る。

【図２】本発明の実施に必要なデータの内容例を示す図
である。

【図３】飛行計画と制限エリアとの競合を示す図であ
る。

【図４】飛行計画における競合判定方式の動作を示す流
れ図である。

【図５】飛行計画と地形の競合に関して示す図である。

【符号の説明】

１ ３次元空間 ２ ３次元空間の格子点 ３ 検証エリア ４ データベース ５ 地形の分割例 １１ 検証エリア設定例 １２ 制限エリア設定例 １３ 飛行領域設定例 ２１ 各格子点が持っている情報テーブル ３１ Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ ３２ Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ ３３ 飛行計画 ３４ 制限エリア ３５ 飛行計画半径 ３６ 飛行領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元空間を格子状に分割し、各格子点
   に、座標情報と、該格子点が特定の領域内に含まれるか
   どうかを表す複数のパラメータとを設定し、他の領域が
   設定された場合に、該領域に含まれる格子点を検出し、
   格子点におけるパラメータの値から領域同士の競合を判
   別することを特徴とする、３次元空間における競合判定
   方法。
2. 【請求項２】 領域を変更した場合でも、格子点のパラ
   メータの値を変更するだけで、競合判定が行えることを
   特徴とする、請求項１記載の３次元空間における競合判
   定方法。
3. 【請求項３】 格子点のパラメータを複数設定しておく
   ことで、複数種類の領域に対し統合的に競合判定が行え
   ることを特徴とする、請求項１記載の３次元空間におけ
   る競合判定方法。
4. 【請求項４】 円柱状で表される領域は、中心線の直線
   式と中心線近傍の検証領域内の格子点との距離を算出す
   るだけで、円柱領域に含まれる格子点を検出することが
   できることを特徴とする、請求項１記載の３次元空間に
   おける競合判定方法。
5. 【請求項５】 各格子点には、該格子点の３次元座標
   と、特定の領域内に含まれるかどうかを表す複数のパラ
   メータである制限情報とを持つ情報テーブルが設定さ
   れ、データベースに格納されていることを特徴とする、
   請求項１記載の３次元空間における競合判定方法。
6. 【請求項６】 時間を加えた４次元の場合にも、パラメ
   ータに時間設定の項目を加えることで拡張可能であるこ
   とを特徴とする、請求項１記載の３次元空間における競
   合判定方法。