JP3704276B2 - 電波到達範囲評価装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光のように直進性が高く、物体に衝突するとその先に到達することができない電波の到達範囲を３次元モデルを用いて算出する電波到達範囲評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レーダ装置などは、光のように直進性の強い電波媒体を用いている。このような電波媒体を用いるレーダ装置などでは、様々な地形環境下において、どの範囲まで探索できるのかを予め知る必要がある。
【０００３】
この電波の到達範囲を知るために、従来、航空写真をもとに作成した地形の高度データを用い、計算によって求めていた。国土地理院の発行する電子データによれば、５０ｍ四方を１単位として平面を分割させた平面（「メッシュ」とよぶ）での平均高度についてのデータを得ることができるようになっている。すなわち、所望の位置に配置した電波発信源から電波の進む方向に向けたベクトルの各地点での高度を計算し、地形の高度と比較することによって、電波と各地点との衝突を求め、電波が到達するか否かを評価していた。
【０００４】
一方、電波の到達範囲を立体形状として捉え、この電波の到達範囲と地形である遮蔽物との二つの立体形状同士の衝突判定を行うことが考えられる。たとえば、特開平７−１０５４０９号公報には、２つ以上の物体を基準平面に投影し、この投影の結果得られたそれぞれの物体が囲む線と視点の移動経路の線分とが交差することで、衝突を検知する３次元移動体の衝突検知装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した３次元移動体の衝突検知装置では、立体物を平面に投射して衝突判定を行っているため、立体的な衝突判定を行うことができず、精度の高い衝突判定ができない場合が生じ、結果として電波到達範囲を精度高く得ることができないという問題点があった。
【０００６】
一方、特開平１１−４５３５０号公報に記載された衝突判定装置は、移動物体と他の物体との衝突点とその衝突角などの詳しい衝突情報を高速で処理できるようにしている。しかし、たとえば、多数の障害物や大きな障害物などが存在するような場合には、大容量かつ広範囲のデータを処理する必要があり、多大な時間と労力とがかかるという問題点があった。
【０００７】
これに対し、発信源から出射する電波の到達範囲を知る場合、基礎となるデータの精度に限りがあるので、たとえば５０ｍ四方の土地の起伏などといった大雑把な地勢のものしか利用できない。このため、建築物の細かい形状や小高い丘などといった複雑な障害物の形状で遮断された電波の到達範囲を知る場合には、実測せざるを得ず、多大な時間と労力とがかかるという問題点があった。
【０００８】
また、新たに構造物などを適宜の場所、たとえば電波発信源近傍に設置された場合、この構造物による影響を受けて電波到達範囲がどのように変化するかについて確認することが切望される。
【０００９】
さらに、電波到達範囲内に、障害となる物体が存在するか否か、例えば、飛行機などが飛行中に、その進行方向に他の飛行物体が存在するか否かについて、３次元空間でこの物体の存在を判断するには、地図上における評価結果を表示して調べるといった工夫をする必要があった。
【００１０】
また、電波到達範囲を広げようとすると、計算範囲が広がりデータ量が膨大となり、この計算のために多大な時間がかかることになる。
【００１１】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、複雑で細かな障害物を設置したり、任意の地点に障害物を設置したと仮定した場合に、電波到達範囲にどのような影響を受けるかを容易に確認することができ、また、大容量あるいは広範囲のデータについても、比較的短時間で障害物の影響を考慮した電波到達範囲を確認することができ、また、家屋などの障害物がある場合の詳細な電波到達範囲や山脈などの大きな障害物がある場合の大まかな電波到達範囲を効率よく、かつ正確に確認することができ、さらに、電波到達範囲内に、特定の対象物が存在するか否かの確認を容易に行うことができる電波到達範囲評価装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる電波到達範囲評価装置は、遮蔽物の立体形状を座標点によって示した３次元データである遮蔽物データと電波の発信源から自由空間上で電波が到達する範囲の空間を座標点によって示した３次元データである電波到達範囲データとの重複空間を確認する重複確認手段と、前記電波到達範囲データが示す空間から前記重複空間を除いた実電波到達空間を示す３次元データに該電波到達範囲データを整形する整形手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、重複確認手段が、遮蔽物の立体形状を座標点によって示した３次元データである遮蔽物データと電波の発信源から自由空間上で電波が到達する範囲の空間を座標点によって示した３次元データである電波到達範囲データとの重複空間を確認し、整形手段が、前記電波到達範囲データが示す空間から前記重複空間を除いた実電波到達空間を示す３次元データに該電波到達範囲データを整形するようにしている。
【００１４】
つぎの発明にかかる電波到達範囲評価装置は、上記の発明において、前記遮蔽物データおよび前記電波到達範囲データを所定の仮想部分領域毎に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された仮想部分領域毎の遮蔽物データである複数の部分遮蔽物データと該仮想部分領域毎の電波到達範囲データである複数の部分電波到達範囲データとを対にした分割データとして選択する分割データ選択手段と、をさらに備え、前記重複確認手段は、前記分割データ毎に前記重複空間の確認を行い、前記整形手段は、前記分割データ毎の重複空間の確認結果を統合して一つの実電波到達空間データに整形することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、分割手段が、前記遮蔽物データおよび前記電波到達範囲データを所定の仮想部分領域毎に分割し、分割データ選択手段が、前記分割手段によって分割された仮想部分領域毎の遮蔽物データである複数の部分遮蔽物データと該仮想部分領域毎の電波到達範囲データである複数の部分電波到達範囲データとを対にした分割データとして選択し、前記重複確認手段が、前記分割データ毎に前記重複空間の確認を行い、前記整形手段が、前記分割データ毎の重複空間の確認結果を統合して一つの実電波到達空間データに整形するようにしている。
【００１６】
つぎの発明にかかる電波到達範囲評価装置は、上記の発明において、前記電波到達範囲データの電波発信源の位置から前記遮蔽物データの位置までの距離に対応して該遮蔽物データの縮尺を選択決定する縮尺選択手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、縮尺選択手段が、前記電波到達範囲データの電波発信源の位置から前記遮蔽物データの位置までの距離に対応して該遮蔽物データの縮尺を選択決定する。たとえば、電波発信源の位置から遮蔽物データの位置までの距離が近い場合、縮尺の小さい遮蔽物データが選択され、この距離が遠い場合、縮尺の大きい遮蔽物データが選択される。
【００１８】
つぎの発明にかかる電波到達範囲評価装置は、上記の発明において、評価対象物の位置と形状とを座標点を用いて示した３次元データである評価対象物データが前記実電波到達範囲データが示す空間内に存在するか否かを判断する評価対象物評価手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、評価対象物評価手段が、評価対象物の位置と形状とを座標点を用いて示した３次元データである評価対象物データが前記実電波到達範囲データが示す空間内に存在するか否かを判断するようにしている。
【００２０】
つぎの発明にかかる電波到達範囲評価装置は、上記の発明において、前記評価対象データは、時間経過に伴って位置と形状とが変化する評価対象物の３次元データであることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、前記評価対象データを、時間経過に伴って位置と形状とが変化する評価対象物の３次元データとしている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電波到達範囲評価装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。図１において、遮蔽物データ１１は、地形や建物の形状を立体的に表現した３次元モデルであり、座標点間を結ぶベクトルによって構成される立体形状を表す。遮蔽物データ１１のデータ内容は、座標点で表され、どの座標点とどの座標点との間を結ぶのかを示すデータである。
【００２４】
図２に示すように、遮蔽物データ１１は、複数の座標点Ｐ間を結ぶベクトルを生成し、この生成されたベクトルによって空間を区切った３次元モデルが表現される。図２に示した遮蔽物データ１１による３次元モデルは、山部分Ｅ１と平野部分Ｅ２とを表現している。遮蔽物データ１１は、地形をモデル化しているため、この３次元モデルには、高度や東西南北の方向を有し、地上の平面に投影すると、３次元モデルが表現する土地の範囲が投影されることになる。
【００２５】
一方、電波到達範囲データ１２は、電波の到達範囲を立体的に表現したデータである。図３に示すように、電波到達範囲データ１２は、電波発信源Ｔから発せられるベクトルデータとして記録される。電波到達範囲データ１２は、少なくとも方角方向および上下方向に異なる複数のベクトルＶを表現し、この複数のベクトルＶで区切られ、囲まれた空間が、遮蔽物のない自由空間における電波の到達範囲を示す。図３（ａ）は、上下方向（垂直方向）から見たベクトル配置であり、図３（ｂ）は、方角方向（水平方向）から見たベクトル配置であり、図３（ｃ）は、これらのベクトルＶによって生成される電波の到達範囲を示す斜視図である。
【００２６】
３次元モデル重複確認部１３は、遮蔽物データ１１と電波到達範囲データ１２との重複空間を抽出する。電波到達範囲整形部１４は、３次元モデル重複確認部１３によって確認された重複空間を、電波到達範囲データ１２（１２ａ）から取り除いた実電波到達範囲データ１２ｂに整形する。ここで、電波到達範囲データ１２のうち３次元モデル重複確認部１３に入力されるのは、自由空間における電波到達範囲の立体形状を表す電波到達範囲データ１２ａであり、電波到達範囲整形部１４によって生成される電波到達範囲データ１２を実電波到達範囲データ１２ｂとして表す。
【００２７】
ここで、遮蔽物データ１１および電波到達範囲データ１２ａをもとに生成される実電波到達範囲データの生成処理動作について説明する。まず、操作者が、遮蔽物データ１１の電子ファイル名と、電波到達範囲データ１２ａの電子ファイル名と、電波発信源Ｔの位置情報を３次元モデル重複確認部１３に指示する。電波発信源Ｔの位置情報は、たとえば経度、緯度、高度によって与えられる。また、遮蔽物データ１１は、たとえば経度方向、緯度方向、高度方向の３つのデータで示した座標点で構成されるベクトルによって表現できる３次元データである。ここで、座標点は、実空間の三角点などの基準点を原点とし、１座標１メートルとして表現する。また、電波到達範囲データ１２は、座標の単位「１」について実空間は、たとえば１メートルとするように、座標で示す空間と実際の長さとの縮尺関係がわかっているデータである。
【００２８】
その後、３次元モデル重複確認部１３は、指示された遮蔽物データ１１と電波到達範囲データ１２ａとを読み込む。３次元モデル重複確認部１３は、たとえば、図４（ｂ）に示す重複部分（重複空間）Ｅ３を検出する。この重複部分Ｅ３の検出は、３次元グラフィックスソフトウェアを用い、図５に示すように、ベクトルで表現された平面π１と他のベクトルｌとの接点Ｐ１（図５（ａ）参照）や、ベクトルで表現された複数の面π２，π３の接している線とその端点Ｐ２，Ｐ３の座標を求めることによって行われる。このような３次元グラフィックスソフトウェアには、通常、このような座標を求める幾何学計算がライブラリとして揃っているので、容易に重複部分Ｅ３の計算を行うことができる。
【００２９】
３次元モデル重複確認部１３は、電波発信源Ｔから発せられる電波到達範囲を示すベクトルの全てについて、遮蔽物データ１１と衝突する（接する）座標を求める。遮蔽物データ１１は、ベクトルの集合であり、ベクトルで囲まれる全ての面について、電波到達範囲を示すベクトルとの衝突座標を求めることになる。これによって、読み込んだ遮蔽物データ１１全体と電波到達範囲を示すベクトルとの衝突点を求めることができる。
【００３０】
電波到達範囲を示す各ベクトルは、遮蔽物データと１以上の衝突点をもつ場合が考えられるが、この場合、電波発信源Ｔに最も近い衝突点を求める。そして、３次元モデル重複確認部１３は、読み込んだ電波到達範囲のベクトルデータ全てと、各ベクトルデータにおける遮蔽物データと衝突があった場合における最も電波発信源に近い衝突点の座標とを合わせて、電波到達範囲整形部１４に送出する。
【００３１】
電波到達範囲整形部１４は、電波到達範囲の各ベクトルのうち、遮蔽物と衝突のあったベクトルを、電波発信源Ｔからこの衝突点の座標までのベクトルに変更し、このベクトルの変更を含んだ電波到達範囲の全てのベクトルのデータを、実電波到達範囲データ１２ｂとして書き換える。
【００３２】
この実施の形態１によれば、遮蔽物として与えられた３次元データで表現できる木目の細かい形状と電波到達範囲の空間との衝突を計算するようにしているので、遮蔽物データを揃えることによって、種々の地形や種々の建物による電波遮蔽を容易に求めることができる。
【００３３】
実施の形態２．
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、３次元モデルで表現した遮蔽物データによって、電波到達範囲データ１２ａが遮られる部分から先のデータを無くして整形するようにしていたが、この実施の形態２では、広範囲の地形を示す遮蔽物データに対する電波到達範囲データとの重複空間の評価を行う場合であっても、容易に行えるようにしている。
【００３４】
図６は、この発明の実施の形態２である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。図６において、分割部２１は、電波到達範囲データ１２ａと遮蔽物データ１１とをそれぞれ複数の仮想分割領域に分割する。分割データ選択部２２は、複数の仮想分割領域に分割された電波到達範囲データ１２ａと遮蔽物データ１１の中から、必要なデータを選択して取り出す。この際、必要なデータは、分割データ管理用データ２３として管理される。その他の構成は、実施の形態１と同じあり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００３５】
ここで、図６に示した電波到達範囲評価装置による動作処理について説明する。まず、遮蔽物データ１１は、たとえば１００ｋｍ四方の広範囲のデータであり、複数の電子ファイル群として格納されている。各電子ファイルには、たとえば１０ｋｍ四方、あるいは半径５ｋｍの小さな範囲の地形データを記録している。
【００３６】
ここで、操作者が、分割部２１に対し、仮想分割領域（仮想メッシュ）の東西方向および南北方向の大きさをメートル単位で入力し、メッシュの数と、仮想メッシュの左下を原点とする、該メッシュの原点位置の実空間における位置とを指定する。なお、便宜上、一般的な地図をみた場合と同じように、北を上、南を下、東を右、西を左の方向とし、上方向をＹ座標、右方向をＸ座標とする。
【００３７】
ここで、東西方向に１０ｋｍ、南北方向に１５ｋｍの矩形領域である仮想メッシュを考え、図７（ａ）に示す３×４の仮想メッシュを設ける。すなわち、東西に３つ、南北に４つの仮想メッシュが得られ、各仮想メッシュには、所定の規則に従ったメッシュ番号が付される。ここで、メッシュ番号を（ｍ，ｎ）とすると、左下のメッシュ番号を（１，１）とし、右側に進むほど、ｎの値をインクリメントし、上側に進むほど、ｍの値をインクリメントするようにしている。
【００３８】
分割部２１は、分割された複数の遮蔽物データのそれぞれが、どの仮想メッシュの位置にあるかを調べる。分割部２１は、まず、調査対象とする一つの遮蔽物データに含まれる全ての座標点を読み出し、東西方向の最大値と最小値および南北方向の最大値と最小値を求める。その後、分割部２１は、東西方向の最大値と最小および南北方向の最大値と最小値によって囲まれる矩形領域と、各仮想メッシュデータとを重ね合わせ、重複する部分の仮想メッシュの矩形に属する遮蔽物データを調査対象とする。なお、複数の仮想メッシュに属する遮蔽物データも存在する。
【００３９】
分割部２１は、全ての遮蔽物データについて、各遮蔽物データがどの仮想メッシュに属するかを調査し、遮蔽物データのファイル名とメッシュ番号とを分割データ管理用データとして記録する。
【００４０】
分割部２１は、電波到達範囲データ１２ａも分割する。分割部２１は、複数の電波到達範囲データ１２ａを読み込み、電波発信源の座標が、どのメッシュに入るかを座標値から特定する。図７では、左下のメッシュ番号（１，１）の仮想メッシュ内に電波発信源Ｔが存在する。
【００４１】
その後、分割部２１は、電波発信源Ｔから延びる各ベクトルを仮想メッシュの境界線Ｌを境に分割する。この境界を求めるには、ベクトルを示す直線式を求め、境界遅延の座標値の点を算出することによって求められる。図７では、２本のベクトルＶ１，Ｖ２が存在する。ベクトルＶ１は、電波発信源Ｔから上に延び、ベクトルＶ２は、斜め右上に延びている。ベクトルＶ１は、境界線Ｌによって４分割され（Ｖ１−１〜Ｖ１−４）、ベクトルＶ２は、６分割される（Ｖ２−１〜Ｖ２−６）。
【００４２】
分割されたベクトルは、ベクトルを示す座標とともに、分割データ管理用データ２３に蓄積される。このとき、分割したベクトルには、同時に、電波発信源Ｔ側に近いベクトルから順に番号を付す。図７において、ベクトルＶ１は、境界線Ｌによって４分割され、それぞれ番号Ｖ１−１〜Ｖ１−４を有する。また、ベクトルＶ２は、６分割され、それぞれ番号Ｖ２−１〜Ｖ２−６を有する。なお、分割された各ベクトルが、どの仮想メッシュ領域に属していたかを同時に記録していおく。その後、分割部２１は、分割処理の終了を分割データ選択部２２に通知する。
【００４３】
その後、分割データ選択部２２は、分割データ管理用データ２３内の情報を読み出す。一つの仮想メッシュに属する複数の遮蔽物データ１１と、分割した電波到達範囲データのベクトルを一組として、仮想メッシュの組数分だけ、衝突判定を行うためである。すなわち、分割データ選択部２２は、一つの仮想メッシュに属する一組のデータを、３次元モデル重複確認部１３に送付することを繰り返し、全ての仮想メッシュに属するデータについて衝突判定を行わせる。
【００４４】
３次元モデル重複確認部１３は、一つの仮想メッシュに属する遮蔽物データと、分割された電波到達範囲のベクトルデータを受け取り、実施の形態１と同様に、重複部分Ｅ３があるか否かを、各分割された電波到達範囲のベクトルデータについて確認する処理を行う。重複部分Ｅ３が存在する場合、３次元モデル重複確認部１３は、重複部分Ｅ３が存在したベクトルの番号、たとえば番号Ｖ１−１などと、衝突判定によって短くしたベクトルのデータを分割データ選択部２２に返送する。
【００４５】
分割データ選択部２２は、全ての分割された電波到達範囲のベクトルデータの番号を昇順に並べて記録し、３次元モデル重複確認部１３から返送され、衝突判定が行われた結果、遮蔽物と衝突があった、分割された電波到達範囲のベクトルデータから昇順に続く以降の番号の電波到達範囲のベクトルデータを消去する。たとえば、図７に示したベクトルＶ２−３は遮蔽物と衝突しているので、ベクトルＶ２−４〜Ｖ２−６のデータを消去し、ベクトルＶ２−３をベクトルＶ２−３ａに変更する。すなわち、ベクトルＶ２−３のベクトル長さを衝突点Ｐ１０まで短くする。
【００４６】
その後、分割データ選択部２２は、残ったベクトルデータを繋ぎ合わせる。たとえば、図７に示すベクトルＶ１−１〜Ｖ１−４を繋ぎ合わせ、ベクトルＶ２−１，Ｖ２−２，Ｖ２−３ａを繋ぎ合わせる。さらに、分割データ選択部２２は、これらの繋ぎ合わせたベクトルデータを電波到達範囲整形部１４に送出する。電波到達範囲整形部１４は、実施の形態１と同様に、実電波到達範囲データ１２ｂを生成する整形処理を行う。
【００４７】
この実施の形態２によれば、仮想分割領域毎に衝突判定を行うようにしているので、広範囲の地形を示す遮蔽物データに対する電波到達範囲データとの重複空間の評価を行う場合であっても、容易に行うことができる。
【００４８】
実施の形態３．
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、地形だけでなく、細かい家屋などによる電波到達範囲の重複空間評価であっても、縮尺を変化させて的確な評価を行えるようにしている。
【００４９】
図８は、この発明の実施の形態３である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。図８において、縮尺選択部３１は、遮蔽物データの広がりと、電波発信源と遮蔽物データとの距離とに対応した適切な縮尺をもつ遮蔽物データを選択する。また、電波発信源と遮蔽物データとの間の距離に対応した適切な縮尺の遮蔽物データが処理候補として縮尺管理用データ３２に記録される。
【００５０】
ここで、図８に示した電波到達範囲評価装置による動作処理について説明する。まず、操作者は、電波到達範囲データ１２ａの電子ファイル名と、電波到達範囲データの電波発信源Ｔの位置情報を縮尺選択部３１に指示する。縮尺選択部３１は、指定された電波到達範囲データを読み込む。その後、縮尺選択部３１は、遮蔽物データ１１から全てのデータを読み出す。一つの遮蔽物データから、全ての座標を読み出し、座標の南北方向の広がりと搭載方向の広がりを確認する。ここで、予め設定した距離に比して、南北または東西の広がりが小さいときは、「小さな物」とする分類を行い、電子ファイル名と座標から求めた重心の位置を縮尺管理用データ３２に記録する。一方、予め設定した距離に比して、南北または東西の広がりが大きいときは、「大きな物」とする分類を行い、電子ファイル名と座標から求めた重心の位置を縮尺管理用データ３２に記録する。
【００５１】
縮尺選択部３１は、縮尺管理用データ３２から、各遮蔽物データ１１の電子ファイル名と受信位置とを読み出し、電波発信源と重心位置との距離を算出する。電波発信源と重心位置との間の距離が、予め設定した距離以上であり、かつ「大きな物」と分類されている遮蔽物データの電子ファイル名を処理候補として、縮尺管理用データ３２に記録する。一方、電波発信源と重心位置との間の距離が、予め設定した距離以内であり、かつ「小さな物」とする分類に入っている遮蔽物データの電子ファイル名を処理候補として縮尺管理用データ３２に記録する。
【００５２】
図９は、電波発信源の位置と遮蔽物データとの間の距離と、遮蔽物データとの適切な縮尺関係を示す図である。地域ＥＡは、電波発信源Ｔに近く、地域ＥＡ内の遮蔽物データ１１ａは、電波到達範囲データのベクトルが接近しているため、小さな遮蔽物であっても遮蔽される。したがって、電波発信源Ｔに近い遮蔽物データの適切な縮尺は、建物一軒一軒の形状を表現する住宅地図などの縮尺の小さい遮蔽物データが適切である。
【００５３】
一方、地域ＥＢは、電波発信源Ｔから遠く、地域ＥＢ内の遮蔽物データ１１ｂは、電波到達範囲データのベクトルが離れているので、遮蔽物に遮蔽されにくい。したがって、山岳形状などの立体的な地形を表現している縮尺の大きい遮蔽物データが適切である。
【００５４】
縮尺選択部３１は、縮尺管理用データ３２から読み出した処理候補である遮蔽物データの電子ファイル名を、電波到達範囲データの電子ファイル名とともに、３次元モデル重複確認部１３に送出する。
【００５５】
その後、３次元モデル重複確認部１３は、重複空間Ｅ３の確認を行い、電波到達範囲整形部１４は、電波到達範囲データから重複空間Ｅ３を除いた実電波到達範囲データ１２ｂを生成する整形処理を行う。
【００５６】
この実施の形態３によれば、遮蔽物データの広がりと、電波発信源と遮蔽物データとの距離とに対応した適切な縮尺を遮蔽物データが処理候補として選択されるので、所望の電波到達範囲を迅速に獲得することができる。
【００５７】
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態４では、評価対象物が電波到達範囲内に存在するか否かを確認できるようにし、さらに、評価対象物が時間の経過とともに、その形状や位置が変化する場合であっても、この評価対象物が電波到達範囲内に存在するか否かを確認できるようにしている。
【００５８】
図１０は、この発明の実施の形態４である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。図１０において、評価対象物データ４１は、電波到達範囲に評価対象物が入っているか否かの判断を行いたい対象となる評価対象物の形状と位置とを、座標点を用いてベクトルデータで表現されている。評価対象物は、３次元の形状データであり、遮蔽物データ１１と同じデータ構造である。
【００５９】
対象物確認部４２は、評価対象物が電波到達範囲内に入っているか否かを確認する。評価対象物時間変化データ５１は、評価対象物が時間の経過に伴って形状が変化し、あるいは位置を移動する場合の内容を示すデータである。評価対象物計算範囲選択部５２は、時間によって位置や形状が変化する評価対象物が、電波到達範囲内に含まれるか否かの判断を行う際に、評価対象物時間変化データ５１内のいずれのデータを選択するかの判断を行う。なお、計算範囲選択部５３は、実施の形態２，３で示した分割部２１、分割データ選択部２２、縮尺選択部３１などの構成を統合したものである。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一部分には同一符号を付している。
【００６０】
ここで、図１０に示した電波到達範囲評価装置の動作処理について説明する。まず、操作者は、対象物確認部４２に評価対象物データ４１の電子ファイル名と、電波到達範囲データ１２の電子ファイル名を通知する。なお、電波到達範囲データ１２は、遮蔽物との衝突判定を行った後に整形された実電波到達範囲データ１２ｂであってもよい。
【００６１】
その後、対象物確認部４２は、評価対象物データ４１から評価対象物の３次元モデルデータを読み込む。図１１に示すように、評価対象物が位置Ｑに存在する場合、評価対象物と電波到達範囲の重複関係を調査する。対象物確認部４２は、位置Ｑに存在する評価対象物を構成する全てのベクトルで構成される面と、電波到達範囲を構成しているベクトルで表現される全ての面とについて、総当たりの組み合わせを用いて衝突判定を行う。衝突判定の方式は、実施の形態１と同じである。評価対象物の面と、電波到達範囲の面とに接する点が存在すれば、評価対象物の一部は、電波到達範囲にかかっていることになる。
【００６２】
これに対し、評価対象物の面と、電波到達範囲の面に接する点が存在しない場合、評価対象物を出発点として、たとえば水平に真北方向をプラス方向として延ばした直線と、電波到達範囲データとの接触判定を行い、接触する点の数が偶数であれば、電波到達範囲外と判断し、接触する点の数が奇数であれば、電波到達範囲内であると判断する。この判断結果は、判定結果データ４３として記録される。
【００６３】
一方、評価対象物が移動する場合、操作者は、対象物確認部４２に評価対象物データ４１の電子ファイル名と、電波到達範囲データ１２の電子ファイル名、評価対象物データ４１に対応した評価対象物時間変化データ５１を指定する。評価対象物計算範囲選択部５２は、指定された評価対象物データ４１と、電波到達範囲データ１２と、評価対象物時間変化データ５１を読み込む。
【００６４】
評価対象物時間変化データ５１は、時間、位置、モデル形状が複数行記述されたデータである。時間は、たとえば、０秒、５秒、１０秒などのデータであり、位置は、３次元の座標データであり、形状は、３次元の座標からなるベクトルで、遮蔽物データと同じデータ構造である。形状は、変化しない時間については、記述されない。
【００６５】
図１１に示すように、評価対象物の移動経路がＲ１→Ｒ２→Ｒ３→Ｒ４と移動する場合、評価対象物計算範囲選択部５２は、位置Ｐ１と電波到達範囲データ、位置Ｐ２と電波到達範囲データ、Ｐ３と電波到達範囲データ、Ｐ４と電波到達範囲データの各組み合わせのデータを対象物確認部４２に送出する。さらに、位置Ｐ１の位置と形状における重心と、Ｐ２の位置と形状における重心とを結んだベクトルのデータ、同様に位置Ｐ２と位置Ｐ３の重心を結んだベクトルのデータ、位置Ｐ３と位置Ｐ４の重心を結んだベクトルのデータを対象物確認部４２に送付する。
【００６６】
対象物確認部４２は、上述した衝突判定処理によって、位置Ｐ１〜Ｐ４のデータがそれぞれ電波到達範囲内に入っているか否かを判断し、この判断結果を判定結果データ４３として記録する。また、対象物確認部４２は、位置Ｐ１，Ｐ２の重心を結んだベクトル、位置Ｐ２，Ｐ３の重心を結んだベクトル、位置Ｐ３，Ｐ４の重心を結んだベクトルについても、実施の形態１と同様にして、このベクトルと、電波到達範囲に含まれる全ての面との衝突判定を行い、重複部分が存在する場合には、衝突位置の座標を判定結果データ４３に記録する。
【００６７】
この実施の形態４によれば、評価対象物が電波到達範囲内に存在するか否かを確認でき、また、評価対象物が時間の経過とともに、その形状や位置が変化する場合であっても、この評価対象物が電波到達範囲内に存在するか否かを確認することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、重複確認手段が、遮蔽物の立体形状を座標点によって示した３次元データである遮蔽物データと電波の発信源から自由空間上で電波が到達する範囲の空間を座標点によって示した３次元データである電波到達範囲データとの重複空間を確認し、整形手段が、前記電波到達範囲データが示す空間から前記重複空間を除いた実電波到達空間を示す３次元データに該電波到達範囲データを整形するようにしているので、３次元データの演算を応用することによって、所望の実電波到達空間を容易に得ることができるという効果を奏する。
【００６９】
つぎの発明によれば、分割手段が、前記遮蔽物データおよび前記電波到達範囲データを所定の仮想部分領域毎に分割し、分割データ選択手段が、前記分割手段によって分割された仮想部分領域毎の遮蔽物データである複数の部分遮蔽物データと該仮想部分領域毎の電波到達範囲データである複数の部分電波到達範囲データとを対にした分割データとして選択し、前記重複確認手段が、前記分割データ毎に前記重複空間の確認を行い、前記整形手段が、前記分割データ毎の重複空間の確認結果を統合して一つの実電波到達空間データに整形するようにしているので、大容量あるいは広範囲のデータであっても、容易に実電波到達範囲データを得ることができるという効果を奏する。
【００７０】
つぎの発明によれば、縮尺選択手段が、前記電波到達範囲データの電波発信源の位置から前記遮蔽物データの位置までの距離に対応して該遮蔽物データの縮尺を選択決定する。たとえば、電波発信源の位置から遮蔽物データの位置までの距離が近い場合、縮尺の小さい遮蔽物データが選択され、この距離が遠い場合、縮尺の大きい遮蔽物データが選択されるので、所望の適切な実電波到達範囲データを効率的かつ迅速に得ることができるという効果を奏する。
【００７１】
つぎの発明によれば、評価対象評価手段が、評価対象物の位置と形状とを座標点を用いて示した３次元データである評価対象物データが前記実電波到達範囲データが示す空間内に存在するか否かを判断するようにしているので、３次元データの演算を応用することによって、評価対象物が実電波到達空間内に存在するか否かを容易に得ることができるという効果を奏する。
【００７２】
つぎの発明によれば、前記評価対象データを、時間経過に伴って位置と形状とが変化する評価対象物の３次元データとしているので、時間経過に伴って位置と形状とが変化する評価対象物であっても、評価対象物が実電波到達空間内に存在するか否かの判断を容易に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示した遮蔽物データの一例を示す図である。
【図３】 図１に示した電波到達範囲データの一例を示す図である。
【図４】 図１に示した３次元モデル重複確認部および電波到達範囲整形部による処理の一例を示す図である。
【図５】 ３次元モデル重複確認部による重複確認処理に用いる演算処理の一例を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 図６に示した分割部および分割データ選択部による処理の一例を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態３である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 図８に示した縮尺選択部による縮尺選択の概念を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 図１０に示した対象物確認部による評価対象物の評価処理の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１ 遮蔽物データ、１２，１２ａ，１２ｂ 電波到達範囲データ、１３ ３次元モデル重複確認部、１４ 電波到達範囲整形部、２１ 分割部、２２ 分割データ選択部、２３ 分割データ管理用データ、３１ 縮尺選択部、３２ 縮尺管理用データ、４１ 評価対象物データ、４２ 対象物確認部、４３ 判定結果データ、５１ 評価対象物時間変化データ、５２ 評価対象物計算範囲選択部、５３ 計算範囲選択部５３。
【発明の属する技術分野】
この発明は、光のように直進性が高く、物体に衝突するとその先に到達することができない電波の到達範囲を３次元モデルを用いて算出する電波到達範囲評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レーダ装置などは、光のように直進性の強い電波媒体を用いている。このような電波媒体を用いるレーダ装置などでは、様々な地形環境下において、どの範囲まで探索できるのかを予め知る必要がある。
【０００３】
この電波の到達範囲を知るために、従来、航空写真をもとに作成した地形の高度データを用い、計算によって求めていた。国土地理院の発行する電子データによれば、５０ｍ四方を１単位として平面を分割させた平面（「メッシュ」とよぶ）での平均高度についてのデータを得ることができるようになっている。すなわち、所望の位置に配置した電波発信源から電波の進む方向に向けたベクトルの各地点での高度を計算し、地形の高度と比較することによって、電波と各地点との衝突を求め、電波が到達するか否かを評価していた。
【０００４】
一方、電波の到達範囲を立体形状として捉え、この電波の到達範囲と地形である遮蔽物との二つの立体形状同士の衝突判定を行うことが考えられる。たとえば、特開平７−１０５４０９号公報には、２つ以上の物体を基準平面に投影し、この投影の結果得られたそれぞれの物体が囲む線と視点の移動経路の線分とが交差することで、衝突を検知する３次元移動体の衝突検知装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した３次元移動体の衝突検知装置では、立体物を平面に投射して衝突判定を行っているため、立体的な衝突判定を行うことができず、精度の高い衝突判定ができない場合が生じ、結果として電波到達範囲を精度高く得ることができないという問題点があった。
【０００６】
一方、特開平１１−４５３５０号公報に記載された衝突判定装置は、移動物体と他の物体との衝突点とその衝突角などの詳しい衝突情報を高速で処理できるようにしている。しかし、たとえば、多数の障害物や大きな障害物などが存在するような場合には、大容量かつ広範囲のデータを処理する必要があり、多大な時間と労力とがかかるという問題点があった。
【０００７】
これに対し、発信源から出射する電波の到達範囲を知る場合、基礎となるデータの精度に限りがあるので、たとえば５０ｍ四方の土地の起伏などといった大雑把な地勢のものしか利用できない。このため、建築物の細かい形状や小高い丘などといった複雑な障害物の形状で遮断された電波の到達範囲を知る場合には、実測せざるを得ず、多大な時間と労力とがかかるという問題点があった。
【０００８】
また、新たに構造物などを適宜の場所、たとえば電波発信源近傍に設置された場合、この構造物による影響を受けて電波到達範囲がどのように変化するかについて確認することが切望される。
【０００９】
さらに、電波到達範囲内に、障害となる物体が存在するか否か、例えば、飛行機などが飛行中に、その進行方向に他の飛行物体が存在するか否かについて、３次元空間でこの物体の存在を判断するには、地図上における評価結果を表示して調べるといった工夫をする必要があった。
【００１０】
また、電波到達範囲を広げようとすると、計算範囲が広がりデータ量が膨大となり、この計算のために多大な時間がかかることになる。
【００１１】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、複雑で細かな障害物を設置したり、任意の地点に障害物を設置したと仮定した場合に、電波到達範囲にどのような影響を受けるかを容易に確認することができ、また、大容量あるいは広範囲のデータについても、比較的短時間で障害物の影響を考慮した電波到達範囲を確認することができ、また、家屋などの障害物がある場合の詳細な電波到達範囲や山脈などの大きな障害物がある場合の大まかな電波到達範囲を効率よく、かつ正確に確認することができ、さらに、電波到達範囲内に、特定の対象物が存在するか否かの確認を容易に行うことができる電波到達範囲評価装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる電波到達範囲評価装置は、遮蔽物の立体形状を座標点によって示した３次元データである遮蔽物データと電波の発信源から自由空間上で電波が到達する範囲の空間を座標点によって示した３次元データである電波到達範囲データとの重複空間を確認する重複確認手段と、前記電波到達範囲データが示す空間から前記重複空間を除いた実電波到達空間を示す３次元データに該電波到達範囲データを整形する整形手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、重複確認手段が、遮蔽物の立体形状を座標点によって示した３次元データである遮蔽物データと電波の発信源から自由空間上で電波が到達する範囲の空間を座標点によって示した３次元データである電波到達範囲データとの重複空間を確認し、整形手段が、前記電波到達範囲データが示す空間から前記重複空間を除いた実電波到達空間を示す３次元データに該電波到達範囲データを整形するようにしている。
【００１４】
つぎの発明にかかる電波到達範囲評価装置は、上記の発明において、前記遮蔽物データおよび前記電波到達範囲データを所定の仮想部分領域毎に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された仮想部分領域毎の遮蔽物データである複数の部分遮蔽物データと該仮想部分領域毎の電波到達範囲データである複数の部分電波到達範囲データとを対にした分割データとして選択する分割データ選択手段と、をさらに備え、前記重複確認手段は、前記分割データ毎に前記重複空間の確認を行い、前記整形手段は、前記分割データ毎の重複空間の確認結果を統合して一つの実電波到達空間データに整形することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、分割手段が、前記遮蔽物データおよび前記電波到達範囲データを所定の仮想部分領域毎に分割し、分割データ選択手段が、前記分割手段によって分割された仮想部分領域毎の遮蔽物データである複数の部分遮蔽物データと該仮想部分領域毎の電波到達範囲データである複数の部分電波到達範囲データとを対にした分割データとして選択し、前記重複確認手段が、前記分割データ毎に前記重複空間の確認を行い、前記整形手段が、前記分割データ毎の重複空間の確認結果を統合して一つの実電波到達空間データに整形するようにしている。
【００１６】
つぎの発明にかかる電波到達範囲評価装置は、上記の発明において、前記電波到達範囲データの電波発信源の位置から前記遮蔽物データの位置までの距離に対応して該遮蔽物データの縮尺を選択決定する縮尺選択手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、縮尺選択手段が、前記電波到達範囲データの電波発信源の位置から前記遮蔽物データの位置までの距離に対応して該遮蔽物データの縮尺を選択決定する。たとえば、電波発信源の位置から遮蔽物データの位置までの距離が近い場合、縮尺の小さい遮蔽物データが選択され、この距離が遠い場合、縮尺の大きい遮蔽物データが選択される。
【００１８】
つぎの発明にかかる電波到達範囲評価装置は、上記の発明において、評価対象物の位置と形状とを座標点を用いて示した３次元データである評価対象物データが前記実電波到達範囲データが示す空間内に存在するか否かを判断する評価対象物評価手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、評価対象物評価手段が、評価対象物の位置と形状とを座標点を用いて示した３次元データである評価対象物データが前記実電波到達範囲データが示す空間内に存在するか否かを判断するようにしている。
【００２０】
つぎの発明にかかる電波到達範囲評価装置は、上記の発明において、前記評価対象データは、時間経過に伴って位置と形状とが変化する評価対象物の３次元データであることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、前記評価対象データを、時間経過に伴って位置と形状とが変化する評価対象物の３次元データとしている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電波到達範囲評価装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。図１において、遮蔽物データ１１は、地形や建物の形状を立体的に表現した３次元モデルであり、座標点間を結ぶベクトルによって構成される立体形状を表す。遮蔽物データ１１のデータ内容は、座標点で表され、どの座標点とどの座標点との間を結ぶのかを示すデータである。
【００２４】
図２に示すように、遮蔽物データ１１は、複数の座標点Ｐ間を結ぶベクトルを生成し、この生成されたベクトルによって空間を区切った３次元モデルが表現される。図２に示した遮蔽物データ１１による３次元モデルは、山部分Ｅ１と平野部分Ｅ２とを表現している。遮蔽物データ１１は、地形をモデル化しているため、この３次元モデルには、高度や東西南北の方向を有し、地上の平面に投影すると、３次元モデルが表現する土地の範囲が投影されることになる。
【００２５】
一方、電波到達範囲データ１２は、電波の到達範囲を立体的に表現したデータである。図３に示すように、電波到達範囲データ１２は、電波発信源Ｔから発せられるベクトルデータとして記録される。電波到達範囲データ１２は、少なくとも方角方向および上下方向に異なる複数のベクトルＶを表現し、この複数のベクトルＶで区切られ、囲まれた空間が、遮蔽物のない自由空間における電波の到達範囲を示す。図３（ａ）は、上下方向（垂直方向）から見たベクトル配置であり、図３（ｂ）は、方角方向（水平方向）から見たベクトル配置であり、図３（ｃ）は、これらのベクトルＶによって生成される電波の到達範囲を示す斜視図である。
【００２６】
３次元モデル重複確認部１３は、遮蔽物データ１１と電波到達範囲データ１２との重複空間を抽出する。電波到達範囲整形部１４は、３次元モデル重複確認部１３によって確認された重複空間を、電波到達範囲データ１２（１２ａ）から取り除いた実電波到達範囲データ１２ｂに整形する。ここで、電波到達範囲データ１２のうち３次元モデル重複確認部１３に入力されるのは、自由空間における電波到達範囲の立体形状を表す電波到達範囲データ１２ａであり、電波到達範囲整形部１４によって生成される電波到達範囲データ１２を実電波到達範囲データ１２ｂとして表す。
【００２７】
ここで、遮蔽物データ１１および電波到達範囲データ１２ａをもとに生成される実電波到達範囲データの生成処理動作について説明する。まず、操作者が、遮蔽物データ１１の電子ファイル名と、電波到達範囲データ１２ａの電子ファイル名と、電波発信源Ｔの位置情報を３次元モデル重複確認部１３に指示する。電波発信源Ｔの位置情報は、たとえば経度、緯度、高度によって与えられる。また、遮蔽物データ１１は、たとえば経度方向、緯度方向、高度方向の３つのデータで示した座標点で構成されるベクトルによって表現できる３次元データである。ここで、座標点は、実空間の三角点などの基準点を原点とし、１座標１メートルとして表現する。また、電波到達範囲データ１２は、座標の単位「１」について実空間は、たとえば１メートルとするように、座標で示す空間と実際の長さとの縮尺関係がわかっているデータである。
【００２８】
その後、３次元モデル重複確認部１３は、指示された遮蔽物データ１１と電波到達範囲データ１２ａとを読み込む。３次元モデル重複確認部１３は、たとえば、図４（ｂ）に示す重複部分（重複空間）Ｅ３を検出する。この重複部分Ｅ３の検出は、３次元グラフィックスソフトウェアを用い、図５に示すように、ベクトルで表現された平面π１と他のベクトルｌとの接点Ｐ１（図５（ａ）参照）や、ベクトルで表現された複数の面π２，π３の接している線とその端点Ｐ２，Ｐ３の座標を求めることによって行われる。このような３次元グラフィックスソフトウェアには、通常、このような座標を求める幾何学計算がライブラリとして揃っているので、容易に重複部分Ｅ３の計算を行うことができる。
【００２９】
３次元モデル重複確認部１３は、電波発信源Ｔから発せられる電波到達範囲を示すベクトルの全てについて、遮蔽物データ１１と衝突する（接する）座標を求める。遮蔽物データ１１は、ベクトルの集合であり、ベクトルで囲まれる全ての面について、電波到達範囲を示すベクトルとの衝突座標を求めることになる。これによって、読み込んだ遮蔽物データ１１全体と電波到達範囲を示すベクトルとの衝突点を求めることができる。
【００３０】
電波到達範囲を示す各ベクトルは、遮蔽物データと１以上の衝突点をもつ場合が考えられるが、この場合、電波発信源Ｔに最も近い衝突点を求める。そして、３次元モデル重複確認部１３は、読み込んだ電波到達範囲のベクトルデータ全てと、各ベクトルデータにおける遮蔽物データと衝突があった場合における最も電波発信源に近い衝突点の座標とを合わせて、電波到達範囲整形部１４に送出する。
【００３１】
電波到達範囲整形部１４は、電波到達範囲の各ベクトルのうち、遮蔽物と衝突のあったベクトルを、電波発信源Ｔからこの衝突点の座標までのベクトルに変更し、このベクトルの変更を含んだ電波到達範囲の全てのベクトルのデータを、実電波到達範囲データ１２ｂとして書き換える。
【００３２】
この実施の形態１によれば、遮蔽物として与えられた３次元データで表現できる木目の細かい形状と電波到達範囲の空間との衝突を計算するようにしているので、遮蔽物データを揃えることによって、種々の地形や種々の建物による電波遮蔽を容易に求めることができる。
【００３３】
実施の形態２．
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、３次元モデルで表現した遮蔽物データによって、電波到達範囲データ１２ａが遮られる部分から先のデータを無くして整形するようにしていたが、この実施の形態２では、広範囲の地形を示す遮蔽物データに対する電波到達範囲データとの重複空間の評価を行う場合であっても、容易に行えるようにしている。
【００３４】
図６は、この発明の実施の形態２である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。図６において、分割部２１は、電波到達範囲データ１２ａと遮蔽物データ１１とをそれぞれ複数の仮想分割領域に分割する。分割データ選択部２２は、複数の仮想分割領域に分割された電波到達範囲データ１２ａと遮蔽物データ１１の中から、必要なデータを選択して取り出す。この際、必要なデータは、分割データ管理用データ２３として管理される。その他の構成は、実施の形態１と同じあり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００３５】
ここで、図６に示した電波到達範囲評価装置による動作処理について説明する。まず、遮蔽物データ１１は、たとえば１００ｋｍ四方の広範囲のデータであり、複数の電子ファイル群として格納されている。各電子ファイルには、たとえば１０ｋｍ四方、あるいは半径５ｋｍの小さな範囲の地形データを記録している。
【００３６】
ここで、操作者が、分割部２１に対し、仮想分割領域（仮想メッシュ）の東西方向および南北方向の大きさをメートル単位で入力し、メッシュの数と、仮想メッシュの左下を原点とする、該メッシュの原点位置の実空間における位置とを指定する。なお、便宜上、一般的な地図をみた場合と同じように、北を上、南を下、東を右、西を左の方向とし、上方向をＹ座標、右方向をＸ座標とする。
【００３７】
ここで、東西方向に１０ｋｍ、南北方向に１５ｋｍの矩形領域である仮想メッシュを考え、図７（ａ）に示す３×４の仮想メッシュを設ける。すなわち、東西に３つ、南北に４つの仮想メッシュが得られ、各仮想メッシュには、所定の規則に従ったメッシュ番号が付される。ここで、メッシュ番号を（ｍ，ｎ）とすると、左下のメッシュ番号を（１，１）とし、右側に進むほど、ｎの値をインクリメントし、上側に進むほど、ｍの値をインクリメントするようにしている。
【００３８】
分割部２１は、分割された複数の遮蔽物データのそれぞれが、どの仮想メッシュの位置にあるかを調べる。分割部２１は、まず、調査対象とする一つの遮蔽物データに含まれる全ての座標点を読み出し、東西方向の最大値と最小値および南北方向の最大値と最小値を求める。その後、分割部２１は、東西方向の最大値と最小および南北方向の最大値と最小値によって囲まれる矩形領域と、各仮想メッシュデータとを重ね合わせ、重複する部分の仮想メッシュの矩形に属する遮蔽物データを調査対象とする。なお、複数の仮想メッシュに属する遮蔽物データも存在する。
【００３９】
分割部２１は、全ての遮蔽物データについて、各遮蔽物データがどの仮想メッシュに属するかを調査し、遮蔽物データのファイル名とメッシュ番号とを分割データ管理用データとして記録する。
【００４０】
分割部２１は、電波到達範囲データ１２ａも分割する。分割部２１は、複数の電波到達範囲データ１２ａを読み込み、電波発信源の座標が、どのメッシュに入るかを座標値から特定する。図７では、左下のメッシュ番号（１，１）の仮想メッシュ内に電波発信源Ｔが存在する。
【００４１】
その後、分割部２１は、電波発信源Ｔから延びる各ベクトルを仮想メッシュの境界線Ｌを境に分割する。この境界を求めるには、ベクトルを示す直線式を求め、境界遅延の座標値の点を算出することによって求められる。図７では、２本のベクトルＶ１，Ｖ２が存在する。ベクトルＶ１は、電波発信源Ｔから上に延び、ベクトルＶ２は、斜め右上に延びている。ベクトルＶ１は、境界線Ｌによって４分割され（Ｖ１−１〜Ｖ１−４）、ベクトルＶ２は、６分割される（Ｖ２−１〜Ｖ２−６）。
【００４２】
分割されたベクトルは、ベクトルを示す座標とともに、分割データ管理用データ２３に蓄積される。このとき、分割したベクトルには、同時に、電波発信源Ｔ側に近いベクトルから順に番号を付す。図７において、ベクトルＶ１は、境界線Ｌによって４分割され、それぞれ番号Ｖ１−１〜Ｖ１−４を有する。また、ベクトルＶ２は、６分割され、それぞれ番号Ｖ２−１〜Ｖ２−６を有する。なお、分割された各ベクトルが、どの仮想メッシュ領域に属していたかを同時に記録していおく。その後、分割部２１は、分割処理の終了を分割データ選択部２２に通知する。
【００４３】
その後、分割データ選択部２２は、分割データ管理用データ２３内の情報を読み出す。一つの仮想メッシュに属する複数の遮蔽物データ１１と、分割した電波到達範囲データのベクトルを一組として、仮想メッシュの組数分だけ、衝突判定を行うためである。すなわち、分割データ選択部２２は、一つの仮想メッシュに属する一組のデータを、３次元モデル重複確認部１３に送付することを繰り返し、全ての仮想メッシュに属するデータについて衝突判定を行わせる。
【００４４】
３次元モデル重複確認部１３は、一つの仮想メッシュに属する遮蔽物データと、分割された電波到達範囲のベクトルデータを受け取り、実施の形態１と同様に、重複部分Ｅ３があるか否かを、各分割された電波到達範囲のベクトルデータについて確認する処理を行う。重複部分Ｅ３が存在する場合、３次元モデル重複確認部１３は、重複部分Ｅ３が存在したベクトルの番号、たとえば番号Ｖ１−１などと、衝突判定によって短くしたベクトルのデータを分割データ選択部２２に返送する。
【００４５】
分割データ選択部２２は、全ての分割された電波到達範囲のベクトルデータの番号を昇順に並べて記録し、３次元モデル重複確認部１３から返送され、衝突判定が行われた結果、遮蔽物と衝突があった、分割された電波到達範囲のベクトルデータから昇順に続く以降の番号の電波到達範囲のベクトルデータを消去する。たとえば、図７に示したベクトルＶ２−３は遮蔽物と衝突しているので、ベクトルＶ２−４〜Ｖ２−６のデータを消去し、ベクトルＶ２−３をベクトルＶ２−３ａに変更する。すなわち、ベクトルＶ２−３のベクトル長さを衝突点Ｐ１０まで短くする。
【００４６】
その後、分割データ選択部２２は、残ったベクトルデータを繋ぎ合わせる。たとえば、図７に示すベクトルＶ１−１〜Ｖ１−４を繋ぎ合わせ、ベクトルＶ２−１，Ｖ２−２，Ｖ２−３ａを繋ぎ合わせる。さらに、分割データ選択部２２は、これらの繋ぎ合わせたベクトルデータを電波到達範囲整形部１４に送出する。電波到達範囲整形部１４は、実施の形態１と同様に、実電波到達範囲データ１２ｂを生成する整形処理を行う。
【００４７】
この実施の形態２によれば、仮想分割領域毎に衝突判定を行うようにしているので、広範囲の地形を示す遮蔽物データに対する電波到達範囲データとの重複空間の評価を行う場合であっても、容易に行うことができる。
【００４８】
実施の形態３．
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、地形だけでなく、細かい家屋などによる電波到達範囲の重複空間評価であっても、縮尺を変化させて的確な評価を行えるようにしている。
【００４９】
図８は、この発明の実施の形態３である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。図８において、縮尺選択部３１は、遮蔽物データの広がりと、電波発信源と遮蔽物データとの距離とに対応した適切な縮尺をもつ遮蔽物データを選択する。また、電波発信源と遮蔽物データとの間の距離に対応した適切な縮尺の遮蔽物データが処理候補として縮尺管理用データ３２に記録される。
【００５０】
ここで、図８に示した電波到達範囲評価装置による動作処理について説明する。まず、操作者は、電波到達範囲データ１２ａの電子ファイル名と、電波到達範囲データの電波発信源Ｔの位置情報を縮尺選択部３１に指示する。縮尺選択部３１は、指定された電波到達範囲データを読み込む。その後、縮尺選択部３１は、遮蔽物データ１１から全てのデータを読み出す。一つの遮蔽物データから、全ての座標を読み出し、座標の南北方向の広がりと搭載方向の広がりを確認する。ここで、予め設定した距離に比して、南北または東西の広がりが小さいときは、「小さな物」とする分類を行い、電子ファイル名と座標から求めた重心の位置を縮尺管理用データ３２に記録する。一方、予め設定した距離に比して、南北または東西の広がりが大きいときは、「大きな物」とする分類を行い、電子ファイル名と座標から求めた重心の位置を縮尺管理用データ３２に記録する。
【００５１】
縮尺選択部３１は、縮尺管理用データ３２から、各遮蔽物データ１１の電子ファイル名と受信位置とを読み出し、電波発信源と重心位置との距離を算出する。電波発信源と重心位置との間の距離が、予め設定した距離以上であり、かつ「大きな物」と分類されている遮蔽物データの電子ファイル名を処理候補として、縮尺管理用データ３２に記録する。一方、電波発信源と重心位置との間の距離が、予め設定した距離以内であり、かつ「小さな物」とする分類に入っている遮蔽物データの電子ファイル名を処理候補として縮尺管理用データ３２に記録する。
【００５２】
図９は、電波発信源の位置と遮蔽物データとの間の距離と、遮蔽物データとの適切な縮尺関係を示す図である。地域ＥＡは、電波発信源Ｔに近く、地域ＥＡ内の遮蔽物データ１１ａは、電波到達範囲データのベクトルが接近しているため、小さな遮蔽物であっても遮蔽される。したがって、電波発信源Ｔに近い遮蔽物データの適切な縮尺は、建物一軒一軒の形状を表現する住宅地図などの縮尺の小さい遮蔽物データが適切である。
【００５３】
一方、地域ＥＢは、電波発信源Ｔから遠く、地域ＥＢ内の遮蔽物データ１１ｂは、電波到達範囲データのベクトルが離れているので、遮蔽物に遮蔽されにくい。したがって、山岳形状などの立体的な地形を表現している縮尺の大きい遮蔽物データが適切である。
【００５４】
縮尺選択部３１は、縮尺管理用データ３２から読み出した処理候補である遮蔽物データの電子ファイル名を、電波到達範囲データの電子ファイル名とともに、３次元モデル重複確認部１３に送出する。
【００５５】
その後、３次元モデル重複確認部１３は、重複空間Ｅ３の確認を行い、電波到達範囲整形部１４は、電波到達範囲データから重複空間Ｅ３を除いた実電波到達範囲データ１２ｂを生成する整形処理を行う。
【００５６】
この実施の形態３によれば、遮蔽物データの広がりと、電波発信源と遮蔽物データとの距離とに対応した適切な縮尺を遮蔽物データが処理候補として選択されるので、所望の電波到達範囲を迅速に獲得することができる。
【００５７】
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態４では、評価対象物が電波到達範囲内に存在するか否かを確認できるようにし、さらに、評価対象物が時間の経過とともに、その形状や位置が変化する場合であっても、この評価対象物が電波到達範囲内に存在するか否かを確認できるようにしている。
【００５８】
図１０は、この発明の実施の形態４である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。図１０において、評価対象物データ４１は、電波到達範囲に評価対象物が入っているか否かの判断を行いたい対象となる評価対象物の形状と位置とを、座標点を用いてベクトルデータで表現されている。評価対象物は、３次元の形状データであり、遮蔽物データ１１と同じデータ構造である。
【００５９】
対象物確認部４２は、評価対象物が電波到達範囲内に入っているか否かを確認する。評価対象物時間変化データ５１は、評価対象物が時間の経過に伴って形状が変化し、あるいは位置を移動する場合の内容を示すデータである。評価対象物計算範囲選択部５２は、時間によって位置や形状が変化する評価対象物が、電波到達範囲内に含まれるか否かの判断を行う際に、評価対象物時間変化データ５１内のいずれのデータを選択するかの判断を行う。なお、計算範囲選択部５３は、実施の形態２，３で示した分割部２１、分割データ選択部２２、縮尺選択部３１などの構成を統合したものである。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一部分には同一符号を付している。
【００６０】
ここで、図１０に示した電波到達範囲評価装置の動作処理について説明する。まず、操作者は、対象物確認部４２に評価対象物データ４１の電子ファイル名と、電波到達範囲データ１２の電子ファイル名を通知する。なお、電波到達範囲データ１２は、遮蔽物との衝突判定を行った後に整形された実電波到達範囲データ１２ｂであってもよい。
【００６１】
その後、対象物確認部４２は、評価対象物データ４１から評価対象物の３次元モデルデータを読み込む。図１１に示すように、評価対象物が位置Ｑに存在する場合、評価対象物と電波到達範囲の重複関係を調査する。対象物確認部４２は、位置Ｑに存在する評価対象物を構成する全てのベクトルで構成される面と、電波到達範囲を構成しているベクトルで表現される全ての面とについて、総当たりの組み合わせを用いて衝突判定を行う。衝突判定の方式は、実施の形態１と同じである。評価対象物の面と、電波到達範囲の面とに接する点が存在すれば、評価対象物の一部は、電波到達範囲にかかっていることになる。
【００６２】
これに対し、評価対象物の面と、電波到達範囲の面に接する点が存在しない場合、評価対象物を出発点として、たとえば水平に真北方向をプラス方向として延ばした直線と、電波到達範囲データとの接触判定を行い、接触する点の数が偶数であれば、電波到達範囲外と判断し、接触する点の数が奇数であれば、電波到達範囲内であると判断する。この判断結果は、判定結果データ４３として記録される。
【００６３】
一方、評価対象物が移動する場合、操作者は、対象物確認部４２に評価対象物データ４１の電子ファイル名と、電波到達範囲データ１２の電子ファイル名、評価対象物データ４１に対応した評価対象物時間変化データ５１を指定する。評価対象物計算範囲選択部５２は、指定された評価対象物データ４１と、電波到達範囲データ１２と、評価対象物時間変化データ５１を読み込む。
【００６４】
評価対象物時間変化データ５１は、時間、位置、モデル形状が複数行記述されたデータである。時間は、たとえば、０秒、５秒、１０秒などのデータであり、位置は、３次元の座標データであり、形状は、３次元の座標からなるベクトルで、遮蔽物データと同じデータ構造である。形状は、変化しない時間については、記述されない。
【００６５】
図１１に示すように、評価対象物の移動経路がＲ１→Ｒ２→Ｒ３→Ｒ４と移動する場合、評価対象物計算範囲選択部５２は、位置Ｐ１と電波到達範囲データ、位置Ｐ２と電波到達範囲データ、Ｐ３と電波到達範囲データ、Ｐ４と電波到達範囲データの各組み合わせのデータを対象物確認部４２に送出する。さらに、位置Ｐ１の位置と形状における重心と、Ｐ２の位置と形状における重心とを結んだベクトルのデータ、同様に位置Ｐ２と位置Ｐ３の重心を結んだベクトルのデータ、位置Ｐ３と位置Ｐ４の重心を結んだベクトルのデータを対象物確認部４２に送付する。
【００６６】
対象物確認部４２は、上述した衝突判定処理によって、位置Ｐ１〜Ｐ４のデータがそれぞれ電波到達範囲内に入っているか否かを判断し、この判断結果を判定結果データ４３として記録する。また、対象物確認部４２は、位置Ｐ１，Ｐ２の重心を結んだベクトル、位置Ｐ２，Ｐ３の重心を結んだベクトル、位置Ｐ３，Ｐ４の重心を結んだベクトルについても、実施の形態１と同様にして、このベクトルと、電波到達範囲に含まれる全ての面との衝突判定を行い、重複部分が存在する場合には、衝突位置の座標を判定結果データ４３に記録する。
【００６７】
この実施の形態４によれば、評価対象物が電波到達範囲内に存在するか否かを確認でき、また、評価対象物が時間の経過とともに、その形状や位置が変化する場合であっても、この評価対象物が電波到達範囲内に存在するか否かを確認することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、重複確認手段が、遮蔽物の立体形状を座標点によって示した３次元データである遮蔽物データと電波の発信源から自由空間上で電波が到達する範囲の空間を座標点によって示した３次元データである電波到達範囲データとの重複空間を確認し、整形手段が、前記電波到達範囲データが示す空間から前記重複空間を除いた実電波到達空間を示す３次元データに該電波到達範囲データを整形するようにしているので、３次元データの演算を応用することによって、所望の実電波到達空間を容易に得ることができるという効果を奏する。
【００６９】
つぎの発明によれば、分割手段が、前記遮蔽物データおよび前記電波到達範囲データを所定の仮想部分領域毎に分割し、分割データ選択手段が、前記分割手段によって分割された仮想部分領域毎の遮蔽物データである複数の部分遮蔽物データと該仮想部分領域毎の電波到達範囲データである複数の部分電波到達範囲データとを対にした分割データとして選択し、前記重複確認手段が、前記分割データ毎に前記重複空間の確認を行い、前記整形手段が、前記分割データ毎の重複空間の確認結果を統合して一つの実電波到達空間データに整形するようにしているので、大容量あるいは広範囲のデータであっても、容易に実電波到達範囲データを得ることができるという効果を奏する。
【００７０】
つぎの発明によれば、縮尺選択手段が、前記電波到達範囲データの電波発信源の位置から前記遮蔽物データの位置までの距離に対応して該遮蔽物データの縮尺を選択決定する。たとえば、電波発信源の位置から遮蔽物データの位置までの距離が近い場合、縮尺の小さい遮蔽物データが選択され、この距離が遠い場合、縮尺の大きい遮蔽物データが選択されるので、所望の適切な実電波到達範囲データを効率的かつ迅速に得ることができるという効果を奏する。
【００７１】
つぎの発明によれば、評価対象評価手段が、評価対象物の位置と形状とを座標点を用いて示した３次元データである評価対象物データが前記実電波到達範囲データが示す空間内に存在するか否かを判断するようにしているので、３次元データの演算を応用することによって、評価対象物が実電波到達空間内に存在するか否かを容易に得ることができるという効果を奏する。
【００７２】
つぎの発明によれば、前記評価対象データを、時間経過に伴って位置と形状とが変化する評価対象物の３次元データとしているので、時間経過に伴って位置と形状とが変化する評価対象物であっても、評価対象物が実電波到達空間内に存在するか否かの判断を容易に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示した遮蔽物データの一例を示す図である。
【図３】 図１に示した電波到達範囲データの一例を示す図である。
【図４】 図１に示した３次元モデル重複確認部および電波到達範囲整形部による処理の一例を示す図である。
【図５】 ３次元モデル重複確認部による重複確認処理に用いる演算処理の一例を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 図６に示した分割部および分割データ選択部による処理の一例を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態３である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 図８に示した縮尺選択部による縮尺選択の概念を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４である電波到達範囲評価装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 図１０に示した対象物確認部による評価対象物の評価処理の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１ 遮蔽物データ、１２，１２ａ，１２ｂ 電波到達範囲データ、１３ ３次元モデル重複確認部、１４ 電波到達範囲整形部、２１ 分割部、２２ 分割データ選択部、２３ 分割データ管理用データ、３１ 縮尺選択部、３２ 縮尺管理用データ、４１ 評価対象物データ、４２ 対象物確認部、４３ 判定結果データ、５１ 評価対象物時間変化データ、５２ 評価対象物計算範囲選択部、５３ 計算範囲選択部５３。
Claims (5)
- 遮蔽物の立体形状を座標点によって示した３次元データである遮蔽物データと電波の発信源から自由空間上で電波が到達する範囲の空間を座標点によって示した３次元データである電波到達範囲データとの重複空間を確認する重複確認手段と、
前記電波到達範囲データが示す空間から前記重複空間を除いた実電波到達空間を示す３次元データに該電波到達範囲データを整形する整形手段と、
を備えたことを特徴とする電波到達範囲評価装置。 - 前記遮蔽物データおよび前記電波到達範囲データを所定の仮想部分領域毎に分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割された仮想部分領域毎の遮蔽物データである複数の部分遮蔽物データと該仮想部分領域毎の電波到達範囲データである複数の部分電波到達範囲データとを対にした分割データとして選択する分割データ選択手段と、
をさらに備え、
前記重複確認手段は、前記分割データ毎に前記重複空間の確認を行い、
前記整形手段は、前記分割データ毎の重複空間の確認結果を統合して一つの実電波到達空間データに整形することを特徴とする請求項１に記載の電波到達範囲評価装置。 - 前記電波到達範囲データの電波発信源の位置から前記遮蔽物データの位置までの距離に対応して該遮蔽物データの縮尺を選択決定する縮尺選択手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電波到達範囲評価装置。
- 評価対象物の位置と形状とを座標点を用いて示した３次元データである評価対象物データが前記実電波到達範囲データが示す空間内に存在するか否かを判断する評価対象物評価手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電波到達範囲評価装置。
- 前記評価対象データは、時間経過に伴って位置と形状とが変化する評価対象物の３次元データであることを特徴とする請求項４に記載の電波到達範囲評価装置。
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