(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記算出手段は、前記セル経路上の各セルについて、当該セルから前記セル経路上を所定セル数だけ前後に移動した2つのセルまでの2つのベクトルを求め、当該2つのベクトルがなす角度を前記屈曲角として算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の経由地点設定装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、航空機の飛行経路設定においては、格子分割された地図データ上で複数のセル(格子)の連なりとして飛行経路を設定・表示する場合がある。このような場合、単純に飛行経路のセルの連なりに沿った進路を取ろうとすると、当該進路はセルの分割方向に沿った角張ったものとなり、頻繁に操縦操作が必要なものとなってしまう。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、格子状の飛行経路上に好適に経由地点を設定することによって、より実際の飛行に即した滑らかな線状の飛行経路を設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、所定の第一地点から第二地点までの飛行経路中に経由地点を設定する経由地点設定装置であって、
少なくとも前記第一地点及び前記第二地点を含む地図情報を、水平面内で格子状の複数のセルに分割する格子分割手段と、
前記格子分割手段により格子分割された地図情報上で、前記第一地点から前記第二地点までの連続する複数のセルからなるセル経路を設定するセル経路設定手段と、
前記セル経路上の各セルにおける当該セル経路の屈曲角を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された各セルの前記屈曲角を、当該セルと前記セル経路上で前後に隣接する2つのセルにおける前記屈曲角と比較し、当該セルにおける前記屈曲角θ
nが以下の式を満たす場合に、当該セルを経由地点として設定する経由地点設定手段と、
を備えることを特徴とする。
θ
n-1≧θ
n<θ
n+1
(但し、
前記セル経路上を前記第一地点及び前記第二地点の一方から他方に向かう方向において、当該セル
の始点側に隣接するセルにおける前記屈曲角
をθn-1とし、当該セル
の終点側に隣接するセルにおける前記屈曲角
をθn+1とする)
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の経由地点設定装置において、
前記経由地点設定手段は、
各セルにおける前記屈曲角の比較を、前記セル経路に沿って前記第一地点または前記第二地点から順次行い、
当該比較が行われるセルにおける前記屈曲角が、所定回数以上連続してその直前の順番のセルにおける前記屈曲角よりも小さくなっている場合に、当該比較が行われるセルを経由地点として設定することを特徴とする。
【0008】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の経由地点設定装置において、
前記算出手段は、前記セル経路上の各セルについて、当該セルから前記セル経路上を所定セル数だけ前後に移動した2つのセルまでの2つのベクトルを求め、当該2つのベクトルがなす角度を前記屈曲角として算出することを特徴とする。
【0009】
請求項4に記載の発明は、所定の第一地点から第二地点までの飛行経路中に経由地点を設定する経由地点設定プログラムであって、
コンピュータ
を、
少なくとも前記第一地点及び前記第二地点を含む地図情報を、水平面内で格子状の複数のセルに分割する格子分割
手段と、
前記格子分割
手段により格子分割された地図情報上で、前記第一地点から前記第二地点までの連続する複数のセルからなるセル経路を設定するセル経路設定
手段と、
前記セル経路上の各セルにおける当該セル経路の屈曲角を算出する算出
手段と、
前記算出
手段により算出された各セルの前記屈曲角を、当該セルと前記セル経路上で前後に隣接する2つのセルにおける前記屈曲角と比較し、当該セルにおける前記屈曲角θ
nが以下の式を満たす場合に、当該セルを経由地点として設定する経由地点設定
手段、
として機能させることを特徴とする。
θ
n-1≧θ
n<θ
n+1
(但し、
前記セル経路上を前記第一地点及び前記第二地点の一方から他方に向かう方向において、当該セル
の始点側に隣接するセルにおける前記屈曲角
をθn-1とし、当該セル
の終点側に隣接するセルにおける前記屈曲角
をθn+1とする)
【発明の効果】
【0010】
請求項1,4に記載の発明によれば、格子状のセル経路上の各セルにおける当該セル経路の屈曲角が算出され、算出されたセルの屈曲角θ
nが当該セルとセル経路上で前後に隣接する2つのセルにおける屈曲角θ
n-1,θ
n+1に対してθ
n-1≧θ
n<θ
n+1の関係を満たす場合に、当該セルが経由地点として設定される。
これにより、セル経路の進行方向を相対的に大きく変化させるセルが、方向変換すべき経由地点として設定され、第一地点(出発地点),第二地点(到達地点)及び当該経由地点をセル経路に沿って直線的に結ぶことで、より滑らかな線状の飛行経路を設定することができる。
したがって、格子状の飛行経路上に好適に経由地点を設定することができ、ひいては、より実際の飛行に即した滑らかな線状の飛行経路を設定することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明によれば、各セルにおける屈曲角の比較がセル経路に沿って順次行われ、当該比較が行われるセルにおける屈曲角が、所定回数以上連続してその直前の順番のセルにおける屈曲角よりも小さくなっている場合に、当該比較が行われるセルが経由地点として設定される。
これにより、算出された屈曲角が進行方向を適切に表していないセル経路であっても、屈曲角が一定の傾向を保って順次変化していることを確認することによって、経由地点が過度に設定されてしまうことを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0014】
[構成]
まず、本発明に係る経由地点設定装置の構成について、
図1を参照して説明する。
図1は、本発明に係る経由地点設定装置を適用した航空機10の機能構成を示すブロック図である。
【0015】
航空機10は、所定の出発地点P
Sから到達地点P
Eまでの飛行を行うものであり(
図3参照)、
図1に示すように、飛行機構11と、操作部13と、表示部14と、記憶部15と、制御部18等とを備えている。
【0016】
飛行機構11は、航空機10を飛行させるための機構であり、主に、飛行に必要な揚力を発生させる回転翼(メインローター)と、推進力を発生させる内燃機関(例えばジェットエンジン)とで構成されている。
操作部13は、操縦桿や各種操作キー等を備えており、これら操縦桿や各種操作キー等の操作状態に対応する信号を制御部18に出力する。
表示部14は、ディスプレイを備えており、制御部18から入力される表示信号に基づいて各種情報をディスプレイに表示する。
【0017】
記憶部15は、航空機10の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するとともに、作業領域としても機能するメモリである。本実施形態においては、記憶部15は、本発明に係る経由地点設定プログラム150と、地図データ155等とを記憶している。
【0018】
経由地点設定プログラム150は、後述の経由地点設定処理(
図2参照)を制御部18に実行させるためのプログラムである。
地図データ155は、山や河川などの地形情報に加え、道路や鉄道,建造物,田畑などの土地の利用状態に関する情報も含めた総合的な地理情報を有するものである。また、この地図データ155は、少なくとも出発地点P
S及び到達地点P
E(
図3参照)を含む所定範囲のものであればよい。
【0019】
制御部18は、航空機10の各部を中央制御する。具体的に、制御部18は、操作部13に対するパイロットの操作に基づいて、飛行機構11等の動作を制御したり、記憶部15に記憶されているプログラムの中から指定されたプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。
【0020】
[動作]
続いて、航空機10が経由地点設定処理を実行する際の動作について、
図2〜
図6を参照して説明する。
図2(a),(b)は、経由地点設定処理の流れを示すフローチャートであり、
図3〜
図6は、経由地点設定処理を説明するための図である。
【0021】
経由地点設定処理は、後述するように、格子分割された地図データ上でのセル状の飛行経路上に経由地点であるウェイポイントP
W(
図6参照)を設定することで、より実際の飛行に即した線状の飛行経路を設定する処理である。
この経由地点設定処理は、パイロットの操作等により当該経由地点設定処理の実行指示が入力されたときに、制御部18が記憶部15から経由地点設定プログラム150を読み出して展開することで実行される。
【0022】
図2(a)及び
図3に示すように、経由地点設定処理が実行されると、まず制御部18は、少なくとも出発地点P
S及び到達地点P
Eを含む所定範囲内の地図データ155を記憶部15から読み出して、水平面内で格子状の複数のセルC,…に分割する(ステップS1)。本実施形態では、制御部18は、南北及び東西に沿った各分割線によって、50m四方の正方格子状の複数のセルC,…を生成する。
なお、各セルの形状は、格子状であれば正方格子状でなくともよく、例えば菱形格子状や六角格子(ハニカム)状などであってもよい。
【0023】
次に、制御部18は、ステップS1で格子分割された地図データ155上で、出発地点P
Sから到達地点P
Eまでの連続する複数のセルC,…からなるセル状のセル経路R
cellを設定する(ステップS2)。このセル経路R
cellは、例えば、図示しない経路探索プログラムを用いて地形条件等に基づいて探索・設定されることとしてもよいし、パイロットや地上設備のオペレータ等によって入力されることなどとしてもよい。
なお、以下の説明では、セル経路R
cell上で出発地点P
Sからn(=1,2,…)番目のセルCを符号C
nで表し、当該セル経路R
cell上の各セルCを識別することとする。
【0024】
ここから制御部18は、セル経路R
cell上の各セルCに対し、当該セルCをウェイポイントP
Wとして設定すべきか否かについて、セル経路R
cellに沿って順次評価していく。
本実施形態においては、制御部18は、まずn=2として、出発地点P
Sから2番目のセルC
2から評価を開始する(ステップS3)。但し、後述するように、セルC
3以降のセルCから評価を開始することとしてもよい。
【0025】
次に、制御部18は、セルC
nにおけるセル経路R
cellの屈曲角θ
nを算出する(ステップS4)。
この屈曲角θ
nの算出では、
図2(b)及び
図4(a)に示すように、まず制御部18は、セルC
nからセル経路R
cell上をM個(
図4では3個)進んだセルC
n+MまでのベクトルA
nを算出するとともに(ステップS41)、セルC
nからセル経路R
cell上をM個戻ったセルC
n-MまでのベクトルB
nを算出する(ステップS42)。ここで、Mは任意の正の整数であり、格子分割のサイズ等に応じて適宜設定することができる。
そして、制御部18は、ベクトルA
nとベクトルB
nとのなす角度として屈曲角θ
nを算出する(ステップS43)。
【0026】
なお、ベクトルB
nの算出にあたっては、当該セルC
nの手前側に、Mの値に対応した数量のセルCが必要となる。また、後述のステップS5ではセルC
n-1における同様のベクトルB
n-1の算出が行われることから、その分の1つのセルCが当該セルC
nの手前側にさらに必要となる。そのため、上述のステップS3におけるnの初期値は、Mの値の設定に応じてベクトルB
n,B
n-1の算出が可能なように設定される。但し、Mの値はセル経路R
cell中で一定でなくともよく、随時変化させてもよい。
また、後述のステップS5では、セルC
nとセル経路R
cell上の前方に隣接するセルC
n+1の屈曲角θ
n+1が算出される。したがって、セルC
nの屈曲角θ
nがその直前のnにおけるセルC
n+1の屈曲角θ
n+1として既に算出されている場合には、再計算することなくその値をそのまま流用してもよい。
【0027】
次に、制御部18は、
図2(a)に示すように、セルC
nとセル経路R
cell上で前後に隣接する2つのセルC
n-1、C
n+1それぞれについて、セルC
nのときと同様にして、当該2つのセルC
n-1、C
n+1における2つの屈曲角θ
n-1、θ
n+1を算出する(ステップS5)。つまり、制御部18は、セルC
n-1におけるベクトルA
n-1とベクトルB
n-1を算出してこれらのなす角度として屈曲角θ
n-1を算出するとともに(
図4(b))、セルC
n+1におけるベクトルA
n+1とベクトルB
n+1を算出してこれらのなす角度として屈曲角θ
n+1を算出する(
図4(c))。
なお、セルC
n-1の屈曲角θ
n-1がその直前のnにおけるセルC
nの屈曲角θ
nとして既に算出されている場合には、再計算することなくその値をそのまま流用してもよい。
【0028】
次に、制御部18は、セルC
nの屈曲角θ
nが以下の式1を満たすか否かを判定する(ステップS6)。
θ
n-1≧θ
n<θ
n+1 …(式1)
そして、屈曲角θ
nが式1を満たしていないと判定した場合(ステップS6;No)、制御部18は、n=n+1としてnを更新したうえで(ステップS7)、上述のステップS4へ移行する。つまり、この場合には、セルC
nをウェイポイントP
Wとして設定することなく、当該セルC
nの次のセルCについての評価に移ることとなる。
【0029】
このステップS6において、セルC
nの屈曲角θ
nが上記式1を満たしていると判定した場合には(ステップS6;Yes)、制御部18は、屈曲角θ
nがN回以上連続してその直前のnにおける屈曲角θ
n(つまり、当該段階のnにおける屈曲角θ
n-1)よりも小さくなっている(つまり、θ
n<θ
n-1を満たす)か否かを判定する(ステップS8)。ここで、Nは任意の正の整数である。
【0030】
そして、ステップS8において、セルC
nの屈曲角θ
nがN回以上連続してその直前のnにおける屈曲角θ
nよりも小さくなってはいないと判定した場合には(ステップS8;No)、制御部18は、n=n+1としてnを更新したうえで(ステップS7)、上述のステップS4へ移行する。つまり、この場合には、セルC
nをウェイポイントP
Wとして設定することなく、当該セルC
nの次のセルCについての評価に移ることとなる。
【0031】
また、ステップS8において、セルC
nの屈曲角θ
nがN回以上連続してその直前のnにおける屈曲角θ
nよりも小さくなっていると判定した場合には(ステップS8;Yes)、制御部18は、当該セルC
nの位置をウェイポイントP
Wとして設定する(ステップS9)。
【0032】
したがって、セルC
nは、ステップS6,S8の両判定により、その屈曲角θ
nがθ
n-1≧θ
n<θ
n+1を満たし、且つ、当該屈曲角θ
nがN回以上連続してその直前のnにおける屈曲角θ
nよりも小さくなっている場合に、ウェイポイントP
Wとして設定されることとなる。
このうち、ステップS6の判定(屈曲角θ
nがθ
n-1≧θ
n<θ
n+1を満たすか否かの判定)では、セル経路R
cellの進行方向が比較的に大きく変化する、いわばセル経路R
cell上の頂点が、ウェイポイントP
Wに設定されるべきセルCとして探索されている。
但し、ステップS6においてセル経路R
cell上の頂点と判定されたセルCであっても、例えば
図5(a)〜(c)に示すように、ベクトルA
n、B
nが進行方向を適切に表せていないセル経路R
cellであった場合には、ウェイポイントP
Wが過度に設定されてしまうケースが起こり得る。
そこで、ステップS8の判定(屈曲角θ
nがN回以上連続して直前の屈曲角θ
nよりも小さくなっているか否かの判定)では、屈曲角θ
nが一定の傾向を保って順次変化していることを確認することで、ウェイポイントP
Wが過度に設定されてしまうことを抑制している。
【0033】
次に、制御部18は、
図2(a)に示すように、セル経路R
cell上の各セルCに対するウェイポイントP
W設定の評価が、当該セル経路R
cellの最後まで終了したか否かを判定する(ステップS10)。そして、ウェイポイントP
W設定の評価がセル経路R
cellの最後まで終了していないと判定した場合には(ステップS10;No)、制御部18は、n=n+1としてnを更新したうえで(ステップS7)、上述のステップS4へ移行する。つまり、当該セルC
nの次のセルCについての評価に移行する。
【0034】
また、ステップS10において、ウェイポイントP
W設定の評価がセル経路R
cellの最後まで終了したと判定した場合には(ステップS10;Yes)、制御部18は、
図6に示すように、出発地点P
S,到達地点P
E及びウェイポイントP
Wをセル経路R
cellに沿って順次直線で結んだ線状の飛行経路R
lineを設定し(ステップS11)、必要に応じて表示部14のディスプレイに表示などさせて、経由地点設定処理を終了する。
【0035】
[効果]
以上のように、本実施形態によれば、セル経路R
cell上の各セルC
nにおける当該セル経路R
cellの屈曲角θ
nが算出され、算出されたセルC
nの屈曲角θ
nが当該セルC
nとセル経路R
cell上で前後に隣接する2つのセルC
n-1,C
n+1における屈曲角θ
n-1,θ
n+1に対してθ
n-1≧θ
n<θ
n+1の関係を満たす場合に、当該セルC
nがウェイポイントP
Wとして設定される。
これにより、セル経路R
cellの進行方向を相対的に大きく変化させるセルCが、方向変換すべきウェイポイントP
Wとして設定され、出発地点P
S,到達地点P
E及びウェイポイントP
Wをセル経路R
cellに沿って直線的に結ぶことで、より滑らかな線状の飛行経路R
lineを設定することができる。
したがって、格子状のセル経路R
cell上に好適にウェイポイントP
Wを設定することができ、ひいては、より実際の飛行に即した滑らかな線状の飛行経路R
lineを設定することができる。
【0036】
また、各セルC
nにおける屈曲角θ
nの比較がセル経路R
cellに沿って順次行われ、当該比較が行われるセルC
nにおける屈曲角θ
nが、所定回数以上連続してその直前の順番のセルC
nにおける屈曲角θ
nよりも小さくなっている場合に、当該比較が行われるセルC
nがウェイポイントP
Wとして設定される。
これにより、算出された屈曲角θ
nが進行方向を適切に表していないセル経路R
cellであっても、屈曲角θ
nが一定の傾向を保って順次変化していることを確認することによって、ウェイポイントP
Wが過度に設定されてしまうことを抑制することができる。
【0037】
[変形例]
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0038】
例えば、上記実施形態では、セル経路R
cell上の各セルCに対するウェイポイントP
Wとして設定すべきか否かの評価を、出発地点P
Sからセル経路R
cellに沿って順次行うこととしたが、セル経路R
cellに沿っていれば到達地点P
Eから順次行うこととしてもよい。
【0039】
また、本発明に係る経由地点設定装置を航空機10に適用した例について説明したが、本発明に係る経由地点設定装置はこれに限定されず、例えば航空機10と通信を行う地上設備内に設けられるものなどとしてもよい。