JPH06149376A

JPH06149376A - 経路生成装置

Info

Publication number: JPH06149376A
Application number: JP4295696A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Wada; 信義和田; Seigo Aonuma; 清悟青沼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1992-11-05
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】探索領域の各種地形情報を有効活用した経路
を提供することができるような経路生成装置を得る。【構成】経路探索に際し、河川や道路等の線状の地形
情報に基づいて作成した線ランドマークデータを記憶す
る線ランドマークデータ記憶部１７２から抽出した、線
ランドマークマップと、山頂や建物等の点状の地形情報
に基づいて作成した点ランドマークデータを記憶する点
ランドマークデータ記憶部１８２から抽出した、点ラン
ドマークマップと、探索領域の地形の標高情報に基づい
て作成した標高データを記憶する標高データ記録部１９
２から抽出した、標高マップと、経路選択戦略推論部１
２０で決定された探索領域・経路評価を行う評価関数と
を用意し、これらの情報に基づいて経路探索部１４０に
おいて経路探索を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地形情報を有効利用
した経路の作成を支援する経路生成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】これまで、例えば航空機の飛行経路生成
装置としては、飛行機を対象とするものが主に開発され
てきた。これらでは、飛行機が高速で飛行し、上昇時に
水平方向の移動距離に対する垂直方向の移動距離が比較
的小さいために、飛行経路はほぼ平面状とみなすことが
でき、よって飛行経路は２次元平面的に生成されてき
た。その際、飛行経路を含む空間を表現する方法として
通常採られる方法は、空間を賽の目状に分割して立方体
ないし直方体の要素が整列した形として扱うものであ
り、この方法では経路は隣接する要素間の小経路を継い
だものとして表される。その経路の組み合わせの数は膨
大なものとなるが、その中から最適経路と考えられるも
のを選択する問題は、従来より探索問題として扱われ、
経路探索のためのアルゴリズムとしては、Ａ＊アルゴリ
ズムが用いられている。Ａ＊アルゴリズムは、ニルソ
ン著、人工知能の原理、日本コンピュータ協会におい
て紹介されている探索アルゴリズムであり、経路の途中
のある地点を考えると、探索のコストとして、探索開始
地点からそのある地点までに実際に要したコスト実績
と、そのある地点から探索終了地点までのコストの見積
り値との和を評価対象とする。

【０００３】以下に、図６を用いて２次元平面の経路探
索の問題について、Ａ＊アルゴリズムを用いた経路探索
の原理を簡単に説明する。図６に示す格子状に分割され
た２次元平面において、出発地点を点Ｓ（２，２），目
的地点を点Ｇ（７，７）とする。また、図６において矢
印１目盛は探索１ステップ分を表す。出発地点から探索
を始めると、出発地点Ｓ（２，２）から次に展開される
可能性、すなわち、進む可能性のある候補群からなる待
ち行列の中から、その先頭の候補を取り出して次の進行
地点を展開する。最初は待ち行列に出発地点Ｓ（２，
２）のみが存在するので、待ち行列の先頭であるこの地
点を取り出してこれが目的地点かどうか調べる。いまは
明らかにそうではないので、この出発地点を取り出して
展開をする。この出発地点を基礎として新たな待ち行列
の成分となる候補となる点、すなわち、次の進行地点と
なる可能性のある地点はＡ（１，２）、Ｂ（２，３）、
Ｃ（３，２）、Ｄ（２，１）である。ここで、それぞれ
の候補に対し、出発地点からその地点までのコストと、
その地点から目的地点までのコストの見積もり値との和
である総コストの計算を行い、この総コストの昇順に待
ち行列内の点Ａ〜点Ｄを並び換えの操作を行う。

【０００４】次に、この新たな待ち行列の先頭の地点に
対し、これが目的地点かどうかを調べる。目的地点では
ないとすれば、先と同様にこの先頭の地点を基礎として
また新たな待ち行列の成分となる候補を模索し総コスト
を計算する。そしてまたこの総コストの昇順に待ち行列
内の候補の並び換えを行い、さらに、先と同様な操作を
次々と探索の基礎となる地点が目的地点である点Ｇに達
するまで続けていく。図６は出発地点からある地点まで
経路探索が行われた結果、出発地点からある地点までの
総コスト最小となる経路を経路候補として待ち行列に残
し、それ以外のものは捨てて経路を探索した状態を示し
ている。このような探索を繰り返し行い、探索の基礎と
なる地点が目的地点である点Ｇに達した段階でその経路
が最適な経路として決定される。

【０００５】また、Ｂａｔｅｓ，Ｓ．，他，Ｈｅｕｒｉ
ｓｔｉｃＲｏｕｔｅＰｌａｎｎｉｎｇ：Ａｐｐｌｉ
ｃａｔｉｏｎｔｏＦｉｇｈｔｅｒＡｉｒｃｒａｆ
ｔ，ｐｐ．１１１４−１１２０，ＮａｔｉｏｎａｌＡ
ｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１９８８，ＩＥＥＥではＡ＊ア
ルゴリズムを用いて２次元の経路探索問題に帰着させた
空間経路探索を行う例を示し、そこでは空間中に点在す
る脅威を考慮して飛行の安全性を経路探索の際に反映さ
せるために、２次元平面方向には空間を格子状に要素分
割し、各々の要素に脅威の度合いを表す経路コストに換
算して数値として記し、格子状に分割された平面の第ｎ
番目の要素に対し、ｐ（ｎ）を出発地点から第ｎ番目の
要素までの経路コスト、ｄ（ｎ）を経路が第ｎ番目の要
素を通過した場合の脅威度の積算値、ｋを脅威度を経路
コストに換算する重み係数として、出発地点から第ｎ番
目の要素までの総コストをｋ＊ｐ（ｎ）＋（１−ｋ）＊
ｄ（ｎ）；（０＜ｋ＜１）として計算し、第ｎ番目の要
素から目的地点までの経路コストの見積もり値もこの計
算方法に準じて算出している。

【０００６】一方、図７は、上記文献において探索の際
に参照されるマップとなる脅威度地図６を作成する流れ
を示す図であり、図７において、地理的な情報である地
形情報１、および飛行の安全度を表す脅威情報２を数値
として評価し、脅威度の情報とする。また、４は高い山
など衝突する危険に対する危険の度合いを表す地形脅威
度であり、５は山かげに隠れて飛行すると敵に発見され
ないことによる安全の度合いを表す地形被覆度である。
これらの値は、脅威度地図６において空間要素ごとに脅
威度を表す経路コストとして保持され、経路探索の際に
は対応する要素が参照されて、経路コスト計算に反映さ
れる。上記文献では、これらの脅威の存在する領域から
安全である領域までの地形情報を、図８（ａ）に示すよ
うに、直方体または立方体状に要素分割した空間要素に
対応する形で整理して保持し、探索の際に用いている。
これは探索の際に参照されるマップとなる脅威度地図６
を作製することである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】適切な経路誘導用に道
標としてランドマークを活用することは有効である。こ
のため、経路生成に際し、実際の地形情報などからラン
ドマークとして活用できるものを取り入れて経路探索を
行うことは有効である。しかし、従来の経路生成方法で
は山などを障害物として扱う以外には、地形情報を誘導
のためのランドマークとして有効に活用せず、必ずしも
最適な経路を決定しているとは言えなかった。

【０００８】また、ヘリコプタを例にとると、ヘリコプ
タは比較的柔軟に飛行経路を変えることができるので、
その特徴を生かした飛行経路を生成することは有効であ
る。さらにその飛行高度や飛行目的に関連して、巡航、
ほふくなどのいくつかの複数の飛行形態があり、このヘ
リコプタ特有の動作特性を考慮して飛行経路生成を行
い、さらにその飛行形態を指定した情報を出力すること
も有効である。しかし、従来の経路生成方法では、飛行
機の２次元平面的な移動を基調として、高い高度での直
線的巡航と出発地点・目的地点周辺での低空飛行のみを
考慮した飛行経路を想定しており、ヘリコプタのような
移動手段の特有の柔軟な移動特性を加味した、いくつか
の移動パターンを柔軟に継ぎ合わせた経路は生成できな
かった。

【０００９】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたものであり、地形情報を経路探索に有効活用し
た、迅速に経路生成が行えるような、探索された経路だ
けでなく、移動手段の移動形態についての情報をも提供
するような経路生成装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項第１項記載の経路
生成装置は、探索領域内における３次元の地形情報を経
路探索参照用のマップに加工し、経路探索参照用のマッ
プを経路コスト計算に活用し、地形情報を有効活用した
経路を作成するようにしたものである。

【００１１】請求項第２項記載の経路生成装置は、水平
面を矩形に分割する４枚の鉛直平面と１水平面と地形表
面とで囲まれる探索領域を、４枚の鉛直平面のうち少な
くとも１つの平面に平行な平面群と、鉛直方向には近似
的に各要素の高さが等しくなるように、地形表面の曲面
と１水平面との間に設定した曲面とによって要素分割
し、経路探索を行うようにしたものである。

【００１２】請求項第３項記載の経路生成装置は、水平
面を矩形に分割する４枚の鉛直平面と１水平面と地形表
面とで囲まれる探索領域を、４枚の鉛直平面のうち少な
くとも１つの平面に平行な平面群と、地形表面の曲面と
１水平面との間に設定した曲面とによって要素分割し、
各要素毎に移動形態を予め割りつけ、経路探索を行うよ
うにし、さらに、探索された経路の各要素に対応させ
て、それぞれの要素を移動する際の移動対象物の形態を
指示したものである。

【００１３】

【作用】請求項第１項記載の経路生成装置は、探索領域
内における、３次元の地形情報を経路探索参照用のマッ
プに加工し、これらのマップの情報を経路コスト計算に
活用する。

【００１４】請求項第２項記載の経路生成装置は、経路
探索を行う際、経路とならない領域にあたる部分につい
ては、経路探索で用いられる要素の対象とはしない。

【００１５】請求項第３項記載の経路生成装置は、各々
の領域の各々の要素に対し、移動形態を予め割りつけ、
それを前提とした経路の探索を行う。

【００１６】

【実施例】実施例．１次に、実施例１．について説明する。図１は本発明にか
かる経路生成装置の構成図であり、図２はこの経路生成
装置の地上システム部分の詳細な構成を示す図、図３は
この経路生成装置のヘリコプタに搭載した機上システム
のディスプレイ画面および地上システムのディスプレイ
画面を示す図、図４はこの経路生成装置の経路探索前の
準備段階における動作の流れを示すフローチャート、図
５はこの経路生成装置の経路探索実行段階における動作
の流れを示すフローチャートである。図１において、１
０１は地上システム、１０２はヘリコプタに搭載した機
上システム、１０３は地上システム通信部と交信するヘ
リコプタに搭載した機上システム通信部、１０４はヘリ
コプタに搭載した機上システムの入力装置、１０５はヘ
リコプタに搭載した機上システムのディスプレイであ
る。

【００１７】図２に示す地上システムの構成図におい
て、１１０は各種の情報や命令を入力する、キーボード
１１１、マウス１１２からなる入力装置、１２０は入力
された情報および後述の経路選択戦略推論部の情報に基
づいて経路評価を行う評価関数、探索領域を決定する経
路選択戦略推論部、１３０は経路コスト計算のための関
数、および脅威評価の関数を記録する知識ベース、１４
０は経路探索を行う経路探索部、１５０は生成した経路
を表示するディスプレイ、１６０は探索した経路をヘリ
コプタに搭載した機上システム１０３に伝えたり、ヘリ
コプタに搭載した機上システム１０３からの情報を受け
取る地上システム通信部である。

【００１８】一方、１７０は河川や道路などの線状の地
形情報を記録する線地形データベース、１７１は線地形
データベース１７０の記録内容を探索の際に参照される
テーブルである線地形ランドマークデータに加工する線
地形ランドマークデータ前処理部、１７２は線地形ラン
ドマークデータ前処理部１７１で加工された線地形ラン
ドマークデータを記録する線地形ランドマークデータ記
録部、１７３は線地形ランドマークデータ記録部１７２
の記録内容から探索領域内のものを抽出して線地形ラン
ドマークマップを作成する線地形ランドマークマップ抽
出部である。

【００１９】また、１８０は山頂や建物などの点状の地
形情報を記録する点地形データベース、１８１は点地形
データベース１８０の記録内容を探索の際に参照される
テーブルである点地形ランドマークデータに加工する点
地形ランドマークデータ前処理部、１８２は点地形ラン
ドマークデータ前処理部１８１で加工された点地形ラン
ドマークデータを記録する点地形ランドマークデータ記
録部、１８３は点地形ランドマークデータ記録部１８２
の記録内容から探索領域内のものを抽出して点地形ラン
ドマークマップを作成する点地形ランドマークマップ抽
出部である。

【００２０】さらに、１９０は標高地形情報を記憶する
標高データベース、１９１は標高データベース１９０の
記録内容を探索の際に参照されるテーブルである標高デ
ータに加工する標高データ前処理部、１９２は標高デー
タ前処理部１９１で加工された標高データを記録する標
高データ記録部、１９３は標高データ記録部９２の記録
内容から探索領域内のものを抽出して標高マップを作成
する標高マップ抽出部である。

【００２１】ここで、経路探索を行う前のシステムの準
備段階として地形情報に関する各データベース、すなわ
ち、線地形データベース１７０、点地形データベース１
８０、標高データベース１９０については、広範囲な領
域の各種地形情報を経路探索を行う前に予め該当するデ
ータベースに入力し、そのうち、探索領域付近の地形情
報として採用することが適切であると考えられる代表的
な情報、例えば、点状の地形情報について云えば脅威障
害物とその位置を、線地形ランドマークデータ前処理部
１７１、点地形ランドマークデータ前処理部１８１、標
高データ前処理部１９１においてそれぞれ線地形ランド
マークデータ、点地形ランドマークデータ、標高データ
として加工し、経路探索の際に使用できるよう予め作成
しておく。

【００２２】準備段階におけるこれら各種のデータの作
成順序は、図４に示す手順にしたがう。線状の地形情報
については、ステップＳ１０で線地形データから選ばれ
た情報を線地形データベース１７０に登録し、さらに、
線ランドマークデータ前処理部１７１において、２次元
平面方向に対しては格子状に分割して線ランドマークデ
ータを作成し、線ランドマークデータ記憶部１７２に記
憶する。点状の地形情報については、ステップＳ２０で
点地形データから選ばれた情報を点地形データベース１
８０に加工し、さらに、点ランドマークデータ前処理部
１８１において、２次元平面方向に対しては格子状に分
割して点ランドマークデータを作成し、点ランドマーク
データ記憶部１８２に記憶する。標高情報については、
ステップＳ３０で標高データから選ばれた情報を標高デ
ータベース１９０に登録し、さらに、標高ランドマーク
データ前処理部１９１において、２次元平面方向に対し
ては格子状に分割して標高ランドマークデータを作成
し、標高ランドマークデータ記憶部１９２に記憶する。
このようにして経路探索の際に必要となる各ランドマー
クデータを作成する。この準備段階の各ランドマークデ
ータ作成の処理は、システム開発時、システムの仕様変
更時や地形情報の更新時などの保守時等において行われ
る。

【００２３】次に、経路探索の実行段階の手順は図５に
示すフローチャートにしたがう。すなわち、図２の空間
経路生成装置の地上システムにおいて、ヘリコプタの飛
行経路決定に先立って、地上システムのディスプレイ１
５０には、図３の地上システムのディスプレイ画面に示
すように、現在対象としている地域を示した簡単な地形
情報が表示される。地上システムユーザはステップＳ１
１０〜Ｓ１３０において、経路探索を行うか否かの意思
決定をする。ステップＳ１３５で経路探索命令を入力し
て経路探索を行うならば、ステップＳ１４０にしたがっ
て、各種情報を入力する。すなわち、地上システムユー
ザは地上システムの入力装置１１０のマウス１１２から
ディスプレイ画面上の飛行の出発地点、目的地点をクリ
ックすることによって、飛行の出発地点、目的地点を入
力する。さらに、脅威障害対象物が存在する位置をマウ
ス１１２でディスプレイ画面上で指示し、その属性もデ
ィスプレイ画面上に表示されたメニューから選択するこ
とによって入力する。この際に、飛行目的、気象状態の
各情報もディスプレイ画面上に表示されたメニューから
選択することによって入力する。さらに、探索空間を要
素分割する方法も入力する。

【００２４】この際、探索空間を要素分割する方法とし
ては、以下に示す３通りの方法が用意されている。第１
の方法は、図８（ａ）に示すような、ある高度からある
高度にかけての空間で、ある矩形で区切られる内側の直
方体空間の探索領域を、直方体を囲む平面のうち少なく
とも１つの平面に平行な平面によって分割して、探索領
域を小直方体の要素の集合ととらえる方法である。第２
の方法は、図８（ｂ）に示すような、水平面を矩形に分
割する４枚の鉛直平面と１水平面と地形表面とで囲まれ
る探索領域を、４枚の鉛直平面のうち少なくとも１つの
平面に平行な平面群と、地形表面の曲面と１水平面との
間に設定した曲面とによって各要素の高さがおおむね等
しくなるように探索領域を分割する方法である。第３の
方法は、図８（ｃ）に示すような、水平面を矩形に分割
する４枚の鉛直平面と１水平面と地形表面とで囲まれる
探索領域を、４枚の鉛直平面のうち少なくとも１つの平
面に平行な平面群と、地形表面の曲面と１水平面との間
に設定した曲面とによって各要素の高さがおおむね等し
くなるように探索領域を分割し、そして、探索領域内に
おける、それぞれの小要素を通過する際の移動形態を指
示する方法である。以上、これら３つの分割方法の中か
ら、ディスプレイ画面上に表示されたメニューによって
１つの方法を選択する。

【００２５】すると、それら上記の入力された情報は経
路選択戦略推論部１２０に送られ、ステップＳ１６０〜
Ｓ１９０にしたがって、経路選択戦略推論部１２０は、
入力された探索空間の分割方法にしたがって探索空間を
分割し、探索用マップを作成する。ここでは図８（ａ）
に示すような、前記第１の分割方法に従った要素分割が
指示されたとする。その結果、その探索すべき空間領域
は、前記第１の分割方法に従った要素分割がなされ、小
直方体状に細分化されて探索用マップが作成される。

【００２６】同時に、経路選択戦略推論部１２０は、入
力された飛行目的、気象状態に基づいて、採用すべき経
路選択戦略、すなわち、経路コスト計算のための関数、
および脅威評価の関数を知識ベース１３０から捜し出
し、さらに、それらを組み合わせて探索すべき空間領域
の経路評価を行う評価関数を決定する。

【００２７】一方、経路選択戦略選択推論部１２０で探
索すべき空間領域が決定されると、河川や道路などの線
状の地形情報については、予め作成されている線地形ラ
ンドマークデータ記録部１７２の中から、この探索領域
内に存在するものが線地形ランドマークマップ抽出部１
７３において抽出され、線地形ランドマークマップの形
に整理される。また、山頂や建物などの点状の地形情報
についても同様に、予め作成されている点地形ランドマ
ークデータ記録部１８２の中から、この探索領域内に存
在するものが点地形ランドマークマップ抽出部１８３に
おいて抽出され、点地形ランドマークマップの形に整理
される。さらに、標高情報についても同様で、予め作成
されている標高データ記録部１９２の中から、この探索
領域内に存在するものが標高マップ抽出部１９３におい
て抽出され、標高データの形に整理される。以上のよう
にして、探索の際に必要となる各構成要素が決定され、
経路探索が経路探索部１４０において行われる。

【００２８】経路探索は、ステップＳ２００にしたが
い、前記従来例に示す、待ち行列とＡ＊アルゴリズムで
表される探索アルゴリズムを用いた探索方法を用いて経
路探索を行い、そうしてできる隣接する要素間での経路
をつなぎ合わせて全体の経路を作る、という方法をと
る。ここで隣接する要素とは、その要素を囲む８個の頂
点および１２個の辺のうち少なくとも１つを共有する要
素であり、ある１つの要素に対する隣接する要素は最大
２６要素存在し得る。各要素には、前記準備段階におい
てその空間位置を通ることによる脅威度を表すパラメー
タが数値として与えられているので、空間位置を移動す
ることによるコストと共に、気象状態や飛行目的に応じ
て選択された評価関数において、その計算の中で組み込
まれる。

【００２９】分割された要素間の経路を探索する場合に
は、線地形ランドマークマップ、点地形ランドマークマ
ップ、標高マップを参照する。例えば、線地形ランドマ
ークマップの場合は、３次元空間内のある要素Ａからそ
の隣接する要素の１つである要素Ｂへと経路をとるとす
る。その要素Ａと要素Ｂを２次元水平面状のマップに写
像した場合、そのマップを線地形ランドマークマップと
対比し、要素Ａと要素Ｂが同じ種類の地形ランドマーク
上にあるときは、評価関数において脅威度に相当する数
に１より小さい所定のパラメータを掛け合わせ、その経
路を採ることによる脅威度が小さくなるようにする。ま
た、点地形ランドマークマップの場合は、例えば探索を
目的地点から始めるとすると、要素Ａから要素Ｂへ経路
を作る先の例では、要素Ａに対応する点ランドマークテ
ーブルを参照してこの地点に点ランドマークが存在する
場合、脅威度は小さいものとして、要素Ｂ以降、要素Ａ
から特定距離を経るまで、経路コストとして加算される
脅威度に相当する値に１より小さい所定のパラメータを
掛け合わせて用いる。このパラメータは、気象状態や飛
行目的などの条件から設定される可変のものである。こ
れによって、点ランドマークに向かう経路は脅威が小さ
い経路として以後の探索で扱われることになる。次に、
標高マップの場合は、標高データも同様、空間分割に対
応して２次元水平面状のマップに写像された形の２次元
配列に各々標高値が書かれ、要素Ａの標高値と要素Ｂの
標高値とを比較して差があれば、所定の評価関数を適用
して経路コストを増減する。また、標高データから求め
られる地形被覆情報を用いるときも同様に脅威度の値
を、所定の方法、所定のパラメータを用いて計算して経
路コストに反映させ、通過に伴う脅威度を増減させるこ
ととする。

【００３０】また、探索用空間領域を表現する探索用マ
ップには、探索の際に探索の途中経過が記されており、
これを用いて経路探索が進められる。すなわち、探索用
マップの各要素には、出発地点からその要素までの経路
コストの累積経過と、その経路におけるその要素の直前
の要素の番地が書き込まれている。

【００３１】このようにして地上システム１０１におい
て探索された結果は、ステップＳ２１０にしたがい、図
１に示すように、データリンクを介してヘリコプタに搭
載した機上システム１０２に伝えられ、図３に示すよう
に、ヘリコプタに搭載した機上システムのディスプレイ
画面上でも同じ経路情報が表示される。ここでは、例と
して、川沿いに、山の斜面に一定高度で地形追従する経
路が示され、指定経路への追従の容易さを得るための経
路が選択されている。

【００３２】一方、ヘリコプタに搭載した機上システム
側では、測地衛星を用いたＧＰＳ（グローバル・ポジシ
ョニング・システム）と自律航法装置によって現在位置
を認識しており、その情報をヘリコプタに搭載した機上
システムの通信部１０３を介して機上システムのディス
プレイ画面上にマーカとして表示する。これによって、
パイロットは探索経路からの現在位置のずれを認識する
ことができる。また、飛行中に新たな脅威対象物を発見
した場合、ヘリコプタに搭載した機上システム１０２の
入力装置１１０のトラックボール１１３を用いてディス
プレイ画面上にその位置を示し、機上システムの通信部
１０６を介して地上システム１０１に送信することで、
新たな位置情報を誤りなく送付することができ、さら
に、現在位置も送付することにより、地上システム１０
１でもヘリコプタの現在位置を画面上にマーカとして表
示することができ、地上システムユーザは現在状況を認
識することができる。

【００３３】パイロットに経路修正の権限が与えられて
いる場合、地上システム１０１から指示された経路に対
して、パイロットは機上システム１０２のトラックボー
ル１１３によって途中通過点を指示し、ディスプレイ画
面上に表示されたメニュー等によって様々の制約条件や
属性情報を選択し、通過点間の経路を本発明の経路生成
装置が自動的に生成するという方法をとることができ
る。その通過点や結果の経路や付帯情報は、必要に応じ
てデータリンク経由で地上システム側に送信される。

【００３４】実施例１．によれば、地形情報を用いて、
誤りの起こりにくい誘導を可能とする経路が選択できる
ようになる。これによって、指定経路からはずれること
によって起こる危険性を回避し、指定経路に沿うために
無為にジグザグに飛ぶ無駄を減らすことで、平均飛行所
要時間を短縮する。また、多くの脅威の存在など、経路
決定に関する困難な意思決定を緊急に行う必要のある場
合には、客観的な根拠を持った合理的な経路を装置が示
唆することで、意思決定の遅れや状況認識不足による危
険発生の可能性を減少させることができる。

【００３５】実施例２．次に、実施例２．について説明
する。実施例２．の装置の構成は実施例１．の装置の構
成と同様である。実施例２．においては、探索領域は実
施例１．のような直方体領域ではなく、要素分割の方法
として選択メニューから、図８（ｂ）に示すように、相
互に直交する４枚の鉛直平面と１水平面、そして地表面
とで囲まれる領域が選択されたとする。ここで、１水平
面の高度は、ヘリコプタの飛行最大高度として与えられ
る高度に対応したものとし、この探索領域を、４枚の鉛
直平面に平行な平面と、地表面の曲面と最上部の平面の
間に設定した曲面とによって分割してとらえる。この
際、要素の高さついては図８（ｂ）に示すように、高度
方向におおむね均等分割になるような高さを要素の高さ
とし、探索用マップを作成する。この要素分割以外、経
路探索の方法は実施例１．と同様である。

【００３６】実施例２．によれば、経路探索を行う際、
飛行経路とならないの地面部分にあたる空間要素部分を
生成・保持せず、必要に応じたきめ細かな探索が可能と
なるため、装置の負荷の軽減を図ることができ、その結
果、迅速に経路の探索を行うことができる。

【００３７】実施例３．次に、実施例３．について説明
する。実施例３．においては、第２の分割方法と同様な
分割方法をとる。そして、図８（ｃ）に示すように、各
要素に対し各々の高度領域について、巡航、地形追従、
ほふく、といった飛行形態を割りつけ、知識ベース１３
０に登録しておく。このため、鉛直方向への分割が、お
おむね均等ではなく、ある高度帯域では巡航を、またあ
る高度帯域ではほふくを行うなうべく、その空間領域を
その鉛直方向に対してはその飛行形態に対応した高度毎
に分割し、それらの高度領域に該当しない領域に対して
は、巡航を割りつけ、探索用マップを作成する。その結
果、経路探索においては後述の選択された評価関数に対
し、この各要素に対する飛行形態が、脅威度またはコス
トに相当する量という形で加味される。このため、生成
される飛行経路には飛行形態の指示が付されることとな
り、図３に示した地上システムおよびヘリコプタに搭載
した機上システムのディスプレイ画面においても、飛行
経路を表示すると同時に、その該当する経路部分に飛行
形態の情報を表示する。

【００３８】実施例３．によれば、各々の高度領域の各
要素に対し、巡航、地形追従、ほふく、といった飛行形
態を割りつけ、それを前提とした飛行経路の探索を行っ
た結果、飛行形態とその飛行形態を前提とした飛行経路
の情報を操縦者に提供することができるので、パイロッ
トは迷うことなくヘリコプタを操縦することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、地形
情報を用いて、無駄のない誘導を可能とする経路を作成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１．にかかる経路生成装置の
構成図である。

【図２】この発明の実施例１．にかかる経路生成装置の
うち、地上システム部分の構成を示す図である。

【図３】この発明の実施例１．にかかる経路生成装置
の、ヘリコプタに搭載した機上システムのディスプレイ
画面および地上システムのディスプレイ画面を示す図で
ある。

【図４】この発明の実施例１．にかかる経路生成装置
の、経路探索前の準備段階における動作の流れを示すフ
ローチャートである。

【図５】この発明の実施例１．にかかる経路生成装置
の、経路探索実行段階における動作の流れを示すフロー
チャートである。

【図６】Ａ＊アルゴリズムを用いた２次元平面の経路探
索問題の解法の手順を示する図である。

【図７】従来の経路探索の際に参照されるマップとなる
脅威度地図を作成する流れを示す図である。

【図８】経路探索の際に参照されるマップの空間分割の
様子を示す断面図である。

【符号の説明】

１０１地上システム１０２機上システム１０３機上システムの通信部１０４機上システムの入力装置１０５機上システムのディスプレイ１１０機上システムの入力装置１１１キーボード１１２マウス１１３トラックボール１２０経路選択戦略推論部１３０知識ベース１４０経路探索部１５０ディスプレイ１６０通信部１７０線地形データベース１７１線ランドマークデータ前処理部１７２線ランドマークデータ記録部１７３線ランドマークマップ抽出部１８０点地形データベース１８１点ランドマークデータ前処理部１８２点ランドマークデータ記録部１８３点ランドマークマップ抽出部１９０標高データベース１９１標高データ前処理部１９２標高データ記録部１９３標高マップ抽出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】経路作成のための情報を入力する入力装
置と、３次元の地形情報を記憶する３次元地形情報記録
部と、経路コスト計算のための関数を記憶する評価関数
記憶部と、前記入力装置から入力された情報に基づいて
経路コスト評価のための関数、および、水平面を矩形に
分割する４枚の鉛直平面と２枚の水平面とで囲まれた領
域を探索領域とし、前記探索領域を前記４枚の鉛直平面
のうち少なくとも１つの平面に平行な平面群と、前記２
枚の水平面の間に設定した水平面によって要素分割する
ことを決定する経路探索推論部と、前記経路探索推論部
から決定された情報に基づいて前記３次元地形情報記憶
部から探索領域内の３次元地形情報を抽出する３次元地
形情報抽出部と、前記経路探索推論部からの情報と前記
３次元地形情報抽出部により抽出された３次元地形情報
に基づいて経路コストが最小となるような経路を探索す
る経路探索部と、前記経路探索部で探索された経路を表
示する出力装置とを備えた経路生成装置。
【請求項２】前記経路探索推論部は、水平面を矩形に
分割する４枚の鉛直平面と１水平面と地形表面とで囲ま
れた領域を探索領域とし、前記４枚の鉛直平面のうち少
なくとも１つの平面に平行な平面群と、地形表面の曲面
と１水平面との間に設定した曲面とによって、鉛直方向
にはおおむね各要素の高さが等しくなるように要素分割
することを特徴とする請求項第１項記載の経路生成装
置。
【請求項３】前記経路探索推論部は、水平面を矩形に
分割する４枚の鉛直平面と１水平面と地形表面とで囲ま
れた領域を探索領域とし、前記４枚の鉛直平面のうち少
なくとも１つの平面に平行な平面群と、地形表面の曲面
と１水平面との間に設定した曲面とによって、鉛直方向
にはおおむね各要素の高さが等しくなるように要素分割
し、前記各要素毎に移動形態を予め割りつけ、前記移動
形態に関する情報を提供することを特徴とする請求項第
１項記載の経路生成装置。