(57)【要約】【課題】ディジタル高度モデルの圧縮されたインデックス付き高度を生成してアクセスするための方法と装置。【解決手段】本発明の一態様では、第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する工程と、第１のインデックスによってポイントされた記憶場所にこの第１の圧縮された高度データを記憶する工程と、この第１のインデックスを記憶する工程とを含む。また他の態様では、第１のインデックスを使用してディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の圧縮された部分を突き止める工程と、このディジタル高度モデル内の少なくとも１つのサンプル地点に関する第１の高度データを検索するために第１の圧縮された部分を復元する工程とを含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の圧縮された部分が記憶された記憶場所をポイントする第１のインデックスを使用して前記第１の圧縮された部分を含む複数の圧縮された部分を含むディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の前記第１の圧縮された部分を突き止める工程と、
前記ディジタル高度モデル内の少なくとも１つのサンプル地点に関する第１の高度データを検索するために前記第１の圧縮された部分を復元する工程と、
を備える、高度データを検索する方法。
【請求項２】
前記複数の圧縮された部分は、
ａ）メモリマップドファイル（ＭＭＦ）と
ｂ）ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と
ｃ）ディジタル処理システム上のファイルシステム内のファイルとのうちの１つに記憶される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の圧縮された部分は前記ディジタル高度モデルの第１のタイル内の圧縮されたプロファイルの部分である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１の場所を含んでおり、前記ディジタル高度モデルの一領域内の複数のタイルの１つである前記第１のタイルを識別する工程と、
前記圧縮された部分が第１のプロファイルの一部分である前記第１の場所の近傍に存在する前記第１のプロファイルを識別する工程と、
を更に備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の位置を含んでおり、前記ディジタル高度モデルの複数の領域の１つである前記領域を識別する工程を更に備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の圧縮された部分を復元する前記工程は、
基準化された高度データを生成するために前記第１の圧縮された部分をランレングス復号する工程と、
正規化された高度データを生成するために前記基準化された高度データを逆基準化する工程と、
前記第１の高度データを生成するために前記正規化された高度データに基準高度を加算する工程と、
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１の位置の近傍の複数のサンプル地点を識別する工程と、
前記ディジタル高度モデルから前記複数のサンプル地点の高度を検索する工程と、
前記複数のサンプル地点の前記高度を使用する補間法から前記第１の位置の高度を計算する工程と、
を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ディジタル高度モデルによって使用される座標系で前記第１の場所の水平位置を表すために座標変換を実行する工程を更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
測位システムにおいて高度支援を実行するために位置決定エンティティに前記第１の位置の高度を与える工程を更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の場所の高度を計算する前記工程は、第１の場所の高度が前記位置決定エンティティによって使用される座標系で表現されるように座標変換を実行する工程を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する工程と、
第１のインデックスによってポイントされる記憶場所に前記第１の圧縮された高度データを記憶する工程と、
前記第１のインデックスを記憶する工程と、
を備える、高度データを記憶する方法。
【請求項１２】
ある位置が前記ディジタル高度モデルの前記第１の部分に存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する工程を更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ディジタル高度モデルの前記第１の部分の高度データを表すために使用される座標系を指定するデータを記憶する工程を更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の部分の高度データを圧縮する前記工程は、
正規化された高度データを生成するために前記ディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の前記第１の部分の高度データから基準高度を減算する工程と、
基準化された高度データを生成するために前記正規化された高度データを基準化する工程と、
を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の部分の高度データを圧縮する前記工程は、
前記第１の圧縮された高度データを生成するために前記基準化された高度データをランレングス符号化する工程を備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の部分は前記ディジタル高度モデルのプロファイルである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ディジタル高度モデルの一領域を複数のタイルに分割する工程と、
ある場所が前記複数のタイルの１つに存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する工程とを更に備える方法であって、
前記第１の部分は前記複数のタイルの１つに存在する複数のプロファイルの１つである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ディジタル高度モデルを複数の領域に分割する工程と、
ある場所が前記複数の領域の１つに存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する工程と、
を更に備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ディジタル処理システムによって実行されるときに前記システムに高度データを検索する方法を実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含む機械可読媒体であって、
前記方法は、
第１の圧縮された部分が記憶されている記憶場所をポイントする第１のインデックスを使用して前記第１の圧縮された部分を含む複数の圧縮された部分を含むディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の前記第１の圧縮された部分を突き止める工程と、
前記ディジタル高度モデル内の少なくとも１つのサンプル地点に関する第１の高度データを検索するために前記第１の圧縮された部分を復元する工程と、
を備える、機械可読媒体。
【請求項２０】
前記複数の圧縮された部分は、
ａ）メモリマップドファイル（ＭＭＦ）と
ｂ）ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と
ｃ）ディジタル処理システム上のファイルシステム内のファイルとのうちの１つに記憶される、請求項１９に記載の媒体。
【請求項２１】
前記複数の圧縮された部分は前記ディジタル高度モデルの第１のタイル内の圧縮されたプロファイルの部分である、請求項２０に記載の媒体。
【請求項２２】
前記方法は、
第１の位置を含んでいて前記ディジタル高度モデルの一領域内の複数のタイルの１つである前記第１のタイルを識別する工程と、
前記第１の圧縮された部分が第１のプロファイルの一部分である前記第１の場所の近傍に存在する前記第１のプロファイルを識別する工程と、
を更に備える、請求項２１に記載の媒体。
【請求項２３】
前記方法は、前記第１の場所を含んでいて前記ディジタル高度モデルの複数の領域の１つである前記領域を識別する工程を更に備える、請求項２２に記載の媒体。
【請求項２４】
前記第１の圧縮された部分を復元する前記工程は、
基準化された高度データを生成するために前記第１の圧縮された部分をランレングス復号する工程と、
正規化された高度データを生成するために前記基準化された高度データを逆基準化する工程と、
前記第１の高度データを生成するために前記正規化された高度データに基準高度を加算する工程と、
を更に備える、請求項１９に記載の媒体。
【請求項２５】
前記方法は、
第１の位置の近傍の複数のサンプル地点を識別する工程と、
前記ディジタル高度モデルから前記複数のサンプル地点の高度を検索する工程と、
前記複数のサンプル地点の前記高度を使用する補間法から前記第１の場所の高度を計算する工程と、
を更に備える、請求項１９に記載の媒体。
【請求項２６】
前記方法は、
前記ディジタル高度モデルによって使用される座標系で前記第１の場所の水平位置を表すために座標変換を実行する工程を更に備える、請求項２５に記載の媒体。
【請求項２７】
前記方法は、測位システムにおいて高度支援を実行するために位置決定エンティティに前記第１の場所の高度を与える工程を更に備える、請求項２５に記載の媒体。
【請求項２８】
前記第１の場所の高度を計算する前記工程は
前記第１の場所の高度が前記位置決定エンティティによって使用される座標系で表現されるように座標変換を実行する工程を備える、請求項２７に記載の媒体。
【請求項２９】
ディジタル処理システムによって実行されるときに前記システムに高度データを記憶する方法を実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含む機械可読媒体であって、
前記方法は、
第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する工程と、
第１のインデックスによってポイントされる記憶場所に前記第１の圧縮された高度データを記憶する工程と、
前記第１のインデックスを記憶する工程と、
を備える、機械可読媒体。
【請求項３０】
前記方法は、ある場所が前記ディジタル高度モデルの前記第１の部分に存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する工程を更に備える、請求項２９に記載の媒体。
【請求項３１】
前記方法は、前記ディジタル高度モデルの前記第１の部分の高度データを表すために使用される座標系を指定するデータを記憶する工程を更に備える、請求項２９に記載の媒体。
【請求項３２】
前記第１の部分の高度データを圧縮する前記工程は、
正規化された高度データを生成するために前記ディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の前記第１の部分の高度データから基準高度を減算する工程と、
基準化された高度データを生成するために前記正規化された高度データを基準化する工程と、
を備える、請求項２９に記載の媒体。
【請求項３３】
前記第１の部分の高度データを圧縮する前記工程は、
前記第１の圧縮された高度データを生成するために前記基準化された高度データをランレングス符号化する工程を備える、請求項３２に記載の媒体。
【請求項３４】
前記第１の部分は前記ディジタル高度モデルのプロファイルである、請求項２９に記載の媒体。
【請求項３５】
前記方法は、
前記ディジタル高度モデルの一領域を複数のタイルに分割する工程と、
ある場所が前記複数のタイルの１つに存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する工程とを更に備え、
前記第１の部分は前記複数のタイルの１つに存在する複数のプロファイルの１つである、請求項２９に記載の媒体。
【請求項３６】
前記方法は、
前記ディジタル高度モデルを複数の領域に分割する工程と、
ある場所が前記複数の領域の１つに存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する工程と、
を更に備える、請求項３５に記載の媒体。
【請求項３７】
第１の圧縮された部分が記憶された記憶場所をポイントする第１のインデックスを使用して前記第１の圧縮された部分を含む複数の圧縮された部分を含むディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の圧縮された部分を突き止める手段と、
前記ディジタル高度モデル内の少なくとも１つのサンプル地点に関する第１の高度データを検索するために前記第１の圧縮された部分を復元する手段と、
を備える、高度データを検索するディジタル処理システム。
【請求項３８】
前記複数の圧縮された部分は、
ａ）メモリマップドファイル（ＭＭＦ）と
ｂ）ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と
ｃ）ディジタル処理システム上のファイルシステム内のファイルとのうちの１つに記憶される、請求項３７に記載のディジタル処理システム。
【請求項３９】
前記複数の圧縮された部分は前記ディジタル高度モデルの第１のタイル内の圧縮されたプロファイルの部分である、請求項３８に記載のディジタル処理システム。
【請求項４０】
第１の場所を含んでいて前記ディジタル高度モデルの一領域内の複数のタイルの１つである前記第１のタイルを識別する手段と、
前記圧縮された部分が第１のプロファイルの一部分である前記第１の位置の近傍に存在する前記第１のプロファイルを識別する手段と、
を更に備える、請求項３９に記載のディジタル処理システム。
【請求項４１】
前記第１の場所を含んでいて前記ディジタル高度モデルの複数の領域の１つである前記領域を識別する手段を更に備える、請求項４０に記載のディジタル処理システム。
【請求項４２】
前記第１の圧縮された部分を復元する前記手段は、
基準化された高度データを生成するために前記第１の圧縮された部分をランレングス復号する手段と、
正規化された高度データを生成するために前記基準化された高度データを逆基準化する手段と、
前記第１の高度データを生成するために前記正規化された高度データに基準高度を加算する手段と、
を備える、請求項３７に記載のディジタル処理システム。
【請求項４３】
第１の場所の近傍の複数のサンプル地点を識別する手段と、
前記ディジタル高度モデルから前記複数のサンプル地点の高度を検索する手段と、
前記複数のサンプル地点の前記高度を使用する補間法から前記第１の場所の高度を計算する手段と、
を更に備える、請求項３７に記載のディジタル処理システム。
【請求項４４】
前記ディジタル高度モデルによって使用される座標系で前記第１の場所の水平位置を表すために座標変換を実行する手段を更に備える、請求項４３に記載のディジタル処理システム。
【請求項４５】
測位システムにおいて高度支援を実行するために位置決定エンティティに前記第１の場所の高度を与える手段を更に備える、請求項４３に記載のディジタル処理システム。
【請求項４６】
前記第１の場所の高度を計算する前記手段は、前記第１の場所の高度が前記位置決定エンティティによって使用される座標系で表現されるような座標変換を実行する手段を備える、請求項４５に記載のディジタル処理システム。
【請求項４７】
第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する手段と、
第１のインデックスによってポイントされる記憶場所に前記第１の圧縮された高度データを記憶する手段と、
前記第１のインデックスを記憶する手段と、
を備える、高度データを記憶するディジタル処理システム。
【請求項４８】
ある場所が前記ディジタル高度モデルの前記第１の部分に存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する手段を更に備える、請求項４７に記載のディジタル処理システム。
【請求項４９】
前記ディジタル高度モデルの前記第１の部分の高度データを表すために使用される座標系を指定するデータを記憶する手段を更に備える、請求項４７に記載のディジタル処理システム。
【請求項５０】
前記第１の部分の高度データを圧縮する前記手段は、
正規化された高度データを生成するために前記ディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の前記第１の部分の高度データから基準高度を減算する手段と、
基準化された高度データを生成するために前記正規化された高度データを基準化する手段と、
を備える、請求項４７に記載のディジタル処理システム。
【請求項５１】
前記第１の部分の高度データを圧縮する前記手段は、
前記第１の圧縮された高度データを生成するために前記基準化された高度データをランレングス符号化する手段を備える、請求項５０に記載のディジタル処理システム。
【請求項５２】
前記第１の部分は前記ディジタル高度モデルのプロファイルである、請求項４７に記載のディジタル処理システム。
【請求項５３】
前記ディジタル高度モデルの一領域を複数のタイルに分割する手段と、
ある場所が前記複数のタイルの１つに存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する手段とを更に備えるディジタル処理システムであって、
前記第１の部分は前記複数のタイルの１つに存在する複数のプロファイルの１つである、請求項４７に記載のディジタル処理システム。
【請求項５４】
前記ディジタル高度モデルを複数の領域に分割する手段と、
ある場所が前記複数の領域の１つに存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する手段と、
を更に備える、請求項５３に記載のディジタル処理システム。
【請求項５５】
ディジタル高度モデルを表すデータストリームを含む機械可読媒体であって、
前記データストリームは、第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する工程と、
前記データストリームの一部として第１のインデックスによってポイントされる記憶場所に前記第１の圧縮された高度データを記憶する工程と、
前記データストリームの一部として前記第１のインデックスを記憶する工程と、
を備える方法によって生成される、機械可読媒体。
【請求項５６】
前記方法は、ある場所が前記データストリームの一部として前記ディジタル高度モデルの前記第１の部分に存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータを記憶する工程を更に備える、請求項５５に記載の媒体。
【請求項５７】
前記方法は、前記データストリームの一部として前記ディジタル高度モデルの前記第１の部分の高度データを表すために使用される座標系を指定するデータを記憶する工程を更に備える、請求項５５に記載の媒体。
【請求項５８】
前記第１の部分の高度データを圧縮する前記工程は、
正規化された高度データを生成するために前記ディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の前記第１の部分の高度データから基準高度を減算する工程と、
基準化された高度データを生成するために前記正規化された高度データを基準化する工程と、
を備える、請求項５５に記載の媒体。
【請求項５９】
前記第１の部分の高度データを圧縮する前記工程は、
前記第１の圧縮された高度データを生成するために前記基準化された高度データをランレングス符号化する工程を備える、請求項５８に記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、無線支援ハイブリッド測位システムに関し、特にディジタル地形モデル高度の記憶と検索とに関する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
無線セルラーネットワーク（例えばセルラー電話ネットワーク）において位置探索を実行するために、幾つかの手法は、数箇所の基地局の各々とセルラー電話といった移動体装置との間で送信されるタイミング情報の使用に基づいて三角測量を実施している。上級前方リンク三辺測量（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｌｉｎｋ  Ｔｒｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ（ＡＦＬＴ））または改良型観測時間差（ＥＯＴＤ）と呼ばれる１つの手法は、幾つかの基地局の各々から送信される信号の到着時刻を移動体装置側で測定している。これらの時刻は、位置決定エンティティ（ＰＤＥ）（例えばロケーションサーバ）に送信され、この位置決定エンティティはこれらの受信時刻を使用してこの移動体装置の位置を計算する。これらの基地局における時刻は、ある特定の時刻に多数の基地局に関連する時刻が指定された誤差範囲に入るように調整される。基地局の正確な位置と受信時刻は、移動体装置の位置を決定するために使用される。
【０００３】
図１は、セルラー基地局１０１、１０３、１０５からの信号の受信時刻（ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３）が移動体セルラー電話１１１側で測定されるＡＦＬＴシステムの一例を示す。このタイミングデータはそれから、移動体装置の位置を計算するために使用できる。このような計算は、この移動体装置自身において、あるいはもしこの移動体装置によってこのように取得されたタイミング情報が通信リンクを介してロケーションサーバに送信される場合にはそのロケーションサーバにおいて行われる。典型的には受信時刻は、セルラー基地局（例えば、基地局１０１または１０３または１０５）の１つを介してロケーションサーバ１１５に通知される。ロケーションサーバ１１５は、移動体交換局１１３を介して基地局からデータを受信するように接続される。移動体交換局１１３は、信号がその移動体電話と他の移動体電話（例えば、公衆交換電話システム（ＰＳＴＳ）上の地上回線電話または他の移動体電話）との間で搬送できるように信号（例えば音声通信）を地上回線の公衆交換電話システム（ＰＳＴＳ）との間でやり取りする。ある幾つかの場合にはロケーションサーバは、セルラーリンクを介して移動体交換局とも通信できる。ロケーションサーバはまた、電波放射の相対的タイミングを決定しようと努力して数箇所の基地局からの電波放射を監視することもできる。
【０００４】
到着の時間差（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ（ＴＤＯＡ））と呼ばれるもう１つの手法では、移動体装置からの信号の受信時刻は、数箇所の基地局で測定される。図１は、ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３の矢印が逆にされればこのケースに当てはまる。それからこのタイミングデータは、移動体装置の位置を計算するためにロケーションサーバに伝達され得る。
【０００５】
更に位置探索を行う第３の方法は、米国全地球測位衛星（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ（ＧＰＳ））システム用またはロシア・グロナス・システムおよび提案されているヨーロッパ・ガリレオ・システムといった他の衛星測位システム（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＳＰＳ））用、あるいは衛星とシュードーライト（ｐｓｅｕｄｏｌｉｔｅ）との組合せ用の受信器の移動体装置での使用を含む。シュードーライトは、地上送信器であって、これは一般にＳＰＳ時間と同期しているＬ帯域キャリヤ信号上で変調されたＰＮコード（ＧＰＳ信号に似ている）を放送する。各送信器には、遠隔受信器による識別を可能にするように一意のＰＮコードを割り当てることができる。シュードーライトは、トンネル、採掘坑、ビルディング、その他の囲われた領域といった軌道巡回している衛星からのＳＰＳ信号が利用できない状況で有用である。ここで使用されている用語「衛星」はシュードーライトまたはシュードーライト同等物を含むことを意図しており、ここで使用されている用語ＧＰＳ信号はシュードーライトまたはシュードーライト同等物からのＧＰＳ様信号を含むことを意図している。ＳＰＳ信号用受信器を使用するこのような方法は、完全に自律的であり得るか、あるいは補助データを供給するか位置計算に関与するセルラーネットワークを利用できる。このような方法の例は、米国特許第５，８４１，３９６号、第５，９４５，９４４号および第５，８１２，０８７号に記載されている。略記としてわれわれは、これら種々の方法を「ＳＰＳ」と称する。実際の低価格の実施形態では、移動体セルラー通信受信器とＳＰＳ受信器の両者は、同一の密閉容器に統合化され、実際に共通の電子回路を共用できる。
【０００６】
ＡＦＬＴまたはＴＤＯＡのどちらかとＳＰＳシステムとの組合せは、「ハイブリッド」システムと呼ばれる。
【０００７】
上記の方法の更に他の変形体では、基地局から移動体装置に送信され、それから戻ってくる信号に関して往復遅延（ＲＴＤ）が見られる。似ているが別の方法では、移動体装置から基地局に送信され、それから戻ってくる信号に関して往復遅延が見られる。これらの往復遅延の各々は、片道時間遅延の推定を決定するために２で除算される。基地局の位置プラス片道遅延の知識は、移動体装置の位置を地上の１つの円に限定する。このような２つの測定値はそれから、２つの円の交差という結果をもたらし、今度はこの位置を地上の２地点に限定する。第３の測定値（到着角またはセルセクタ）は、あいまい性を解消する。
【０００８】
高度支援（ａｌｔｉｔｕｄｅ  ａｉｄｉｎｇ）は、移動体装置の位置を決定するための種々の方法で使用されてきた。高度支援は、典型的には高度の擬似測定値に基づいている。移動体装置の場所の高度に付いての知識は、移動体装置の可能な位置を地球の中心に位置する中心を有する球体（または楕円体）の表面に限定する。この知識は、移動体装置の位置を決定するために必要とされる独立の測定値の数を削減するために使用できる。典型的には推定高度は、移動体装置の運転者によって人手であたえられ得るか、前の３次元解からの高度に設定され得るか、予め決められた値に設定され得るか、ロケーションサーバによって保守されている地形図データベースまたは測地データベースといった地図作成情報から導出され得る。
【０００９】
引例によってここに組み入れられている米国特許第６，０６１，０１８号は、移動体装置と通信しているセルサイト送信器を有するセルサイトであり得るセルオブジェクトの情報から推定高度が決定される方法を記述している。米国特許第６，０６１，０１８号はまた、擬似範囲測定値から計算された高度を推定高度と比較することによって複数のＳＰＳ衛星からの擬似範囲の測定値の条件を決定する方法も記述している。
【００１０】
より低い解像度の高度データのテーブルが、メモリに記憶されていることがある。典型的には地形図データベースまたは測地データベースといった高解像度地図作成情報は、ロケーションサーバ側の１つ以上のフラットファイル（非インデックス付き）に記憶される。例えば、３０アーク秒（約１キロメートル）の水平グリッド間隔を有する全地球ディジタル高度モデル（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌ（ＤＥＭ））は、１セット５枚のＣＤ−ＲＯＭの米国地質調査（Ｕ．Ｓ．Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｓｕｒｖｅｙ）から取得できる。米国地質調査からのＤＥＭファイル（http://edcdaac.usgs.gov/）は、単純で一般的な二進法ラスターフォーマットの１６ビットの符号付き整数として提供される。この画像データには埋め込まれた限定付きヘッダバイトと、時にはトレーラバイトとが存在する。これらのデータは、行上位順（行１に関する全データ、次に行２に関する全データ、以下同様）に記憶される。
【００１１】
ディジタル高度モデル（ＤＥＭ）は、ディジタル地形モデル（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｍｏｄｅｌ（ＤＴＭ））と呼ばれることもある。
【発明の概要】
【００１２】
ディジタル高度モデルの圧縮されたインデックス付き高度を生成しアクセスするための方法と装置とが、ここで説明される。
【００１３】
本発明の一態様では高度データを記憶する方法は、第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する工程と、第１のインデックスによってポイントされる記憶場所に前記第１の圧縮された高度データを記憶する工程と、前記第１のインデックスを記憶する工程と、を含む。この態様による一例では、第１の部分の高度データは、正規化された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データから基準高度を減算する工程と、基準化された高度データを生成するために前記正規化された高度データを基準化する工程と、第１の圧縮された高度データを生成するために前記基準化された高度データをランレングス符号化する工程とによって圧縮される。一例では、ある場所がディジタル高度モデルの第１の部分に存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータ、ならびにディジタル高度モデルの第１の部分の高度データを表すために使用される座標系を指定する変換データもまた記憶される。一例では、ディジタル高度モデルは複数の領域に分割され、ディジタル高度モデルの一領域は複数のタイルに分割され、ディジタル高度モデルの一領域の前記複数のタイルの各々に在るプロファイルは個別に圧縮される。ある場所が前記複数のタイルの１つに存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータ、ならびにある場所が前記複数の領域の１つに存在するか否かを決定するために必要とされるパラメータもまた記憶される。
【００１４】
本発明のもう１つの態様では高度データを検索する方法は、第１のインデックスを使用してディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の圧縮された部分を突き止める工程と、このディジタル高度モデル内の少なくとも１つのサンプル地点に関する第１の高度データを検索するために前記第１の圧縮された部分を復元する工程と、を含む。このディジタル高度モデルは、前記第１の圧縮された部分を含む複数の圧縮された部分を有し、前記第１のインデックスは前記第１の圧縮された部分が記憶された記憶場所をポイントする。
【００１５】
この態様による一例では、前記第１の圧縮された部分は、基準化された高度データを生成するために前記第１の圧縮された部分をランレングス復号する工程と、正規化された高度データを取得するために前記基準化された高度データを逆基準化する工程と、前記第１の高度データを生成するために前記正規化された高度データに基準高度を加算する工程と、によって復元される。この態様による一例では、前記複数の圧縮された部分は、ａ）メモリマップドファイル（Ｍｅｍｏｒｙ  Ｍａｐｐｅｄ  Ｆｉｌｅ（ＭＭＦ））と、ｂ）ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ））と、ｃ）ディジタル処理システム上のファイルシステム内のファイルとのうちの１つに記憶されており、前記複数の圧縮された部分は前記ディジタル高度モデルの１タイル内の圧縮されたプロファイルの部分である。
【００１６】
一例では、ある場所の高度を計算するために、ディジタル高度モデルの複数の領域のうちの一領域が識別され、その領域内の複数のタイルからその場所を含むタイルが識別され、その場所の近傍に存在するプロファイルが識別され、少なくとも１つのサンプル地点の高度データを検索するためにそのプロファイルの少なくとも一部が復元される。その場所の近傍の複数のサンプル地点が識別される。ディジタル高度モデルからそれら複数のサンプル地点の高度が検索された後に、前記複数のサンプル地点の前記高度を使用する補間法から前記場所の高度が計算される。前記ディジタル高度モデルによって使用される座標系で前記場所の水平位置を表すために座標変換が実行される。前記場所の高度を計算する際に、前記場所の高度が位置決定エンティティによって使用される座標系で表現されるように座標変換が実行される。測位システムにおいて高度支援を実行するために位置決定エンティティにその場所の高度が与えられる。１つのシナリオでは高度は位置決定エンティティからの要求に応じてリアルタイムに与えられ、別のシナリオでは高度は、高度支援のために位置決定エンティティによって引き続き使用される基地局暦データに関する情報を満たすために与えられる。
【００１７】
本発明は、これらの方法を実行する装置を含み、これらの方法を実行するデータ処理システムとデータ処理システム上で実行されるときにこれらのシステムにこれらの方法を実行させるコンピュータ可読媒体とを含む。
【００１８】
本発明の他の特徴は、付属の図面と下記の詳細説明とから明らかになるであろう。
【００１９】
本発明は、同様の参照記号が同様の要素を示す付属図面の図において限定ではなく例として説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】移動体セルラー装置の位置を決定する従来技術のセルラーネットワークの一例を示す図である。
【図２】本発明で使用できるロケーションサーバの一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、位置決定エンティティ（ＰＤＥ）におけるナビゲーション処理時にリアルタイムに地形高度情報を与えるために地形高度データベース（ＴＥＤＢ）を使用する方法を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による、高度支援のために位置決定エンティティ（ＰＤＥ）におけるナビゲーション処理時に使用できる、基地局暦データに高度情報を満たす方法を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、ディジタル高度モデルを構成する方法を示す図である。
【図６】一領域内のタイルを番号付けするための例示的方式を示す図である。
【図７】地形高度データのプロファイルの一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による、ディジタル高度モデル（ＤＥＭ）からある場所に関する地形高度を決定する方法を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、サーバ高度支援サブシステムを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、ディジタル高度モデル（ＤＥＭ）のタイルのデータ表現を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、ディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の一部分を記憶するためのヘッダのデータ表現を示す図である。
【図１２】本発明で使用できるランレングス符号化方式を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態による、記憶のためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の一部分を符号化する一例を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態による、記憶のためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の一部分を符号化する方法を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態による、ある場所の高度を計算する方法を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態による、ある場所の高度を計算するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の一部分を検索して復号する一方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［詳細な説明］
下記の説明と図面は、本発明を例示するものであって、本発明を限定するものと解釈すべきではない。本発明の完全な理解を与えるために多数の特定的細部が説明される。しかしながらある幾つかの場合では、本発明の説明の不明確化を避けるために良く知られた、あるいは在来の細部は説明されない。
【００２２】
本発明の少なくとも１つの実施形態は、データベース内に地形高度データを効率的に記憶することと、ある場所に関する推定高度を与えるためにデータベース内の地形高度データを効率的に使用することとを探求している。
【００２３】
図２は、本発明の種々の実施形態においてサーバとして使用できるデータ処理システムの一例を示す。例えば米国特許第５，８４１，３９６号に記載されているようにこのサーバは、ドップラーその他の衛星支援データといった補助データを移動局内のＧＰＳ受信器に供給できる。更に、あるいは代替としてロケーションサーバは、移動局よりもむしろ最終的位置計算を実行し（擬似範囲または擬似範囲が移動局から決定できる他のデータを受信した後に）、それからこの位置決定を基地局または他のシステムに転送できる。ロケーションサーバとしてのデータ処理システムは典型的には、モデムまたはネットワークインタフェースといった通信装置２１２を含んでいる。ロケーションサーバは、通信装置２１２（例えばモデムまたはその他のネットワークインタフェース）を介して多数の異なるネットワークに接続され得る。このようなネットワークは、このセルラー交換局または多数のセルラー交換局２２５、地上電話システムスイッチ２２３、セルラー基地局、その他のＧＰＳ信号源２２７、あるいは他のロケーションサーバ２２１の他のプロセッサを含む。
【００２４】
多数のセルラー基地局は典型的には、ある地理的領域を無線カバーレッジでカバーするように構成され、これらの異なる基地局は従来技術でよく知られているように、少なくとも１つの移動体交換局に接続される（例えば、図１を参照のこと）。このようにして多数の基地局は、地理的には分散しているが１つの移動体交換局によって互いに接続されるであろう。ネットワーク２２０は、差分ＧＰＳ情報を与える基準ＧＰＳ受信器のネットワークに接続されて、移動体システムの位置を計算する際に使用されるＧＰＳ天体暦データも供給することができる。ネットワークは、モデムその他の通信インタフェースを介してプロセッサ２０３に接続される。ネットワーク２２０は、他のコンピュータまたはネットワーク構成要素に接続することもできる。またネットワーク２２０は、９１１番の電話呼出しに応答する公衆安全応答ポイント（Ｐｕｂｌｉｃ  Ｓａｆｅｔｙ  Ａｎｓｗｅｒｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔｓ）といった緊急オペレータによって操作されるコンピュータシステムに接続することもできる。ロケーションサーバを使用するための方法の種々の例は、すべて引例によってここに組み入れられている米国特許第５，８４１，３９６号、第５，８７４，９１４号、第５，８１２，０８７号、第６，２１５，４４２号をはじめとする多数の米国特許に記載されている。
【００２５】
データ処理システムの一形式であるロケーションサーバ２０１は、マイクロプロセッサ２０３とＲＯＭ２０７と揮発性ＲＡＭ２０５と不揮発性メモリ２０６とに接続されたバス２０２を含んでいる。プロセッサ２０３は、図２の例に示すようにキャッシュメモリ２０４に接続されている。バス２０２は、これら種々の構成要素を互いに相互接続している。図２は、不揮発性メモリがデータ処理システム内のこの他の構成要素に直接接続されたローカル装置であることを示しているが、本発明はモデムまたはイーサーネットインタフェースといったネットワークインタフェースを介してデータ処理システムに接続されるネットワーク記憶装置といった本システムから離れた不揮発性メモリを利用することもできることが認められるであろう。バス２０２は、本技術でよく知られているように種々のブリッジ、コントローラ、および／またはアダプタを介して互いに接続された１つ以上のバスを含むこともできる。多くの場合にロケーションサーバは、人手を借りずに自動的にその動作を実行できる。人手操作が必要とされる幾つかの設計では入出力コントローラ２０９は、表示装置、キーボード、その他の入出力装置と通信できる。
【００２６】
図２はデータ処理システムの種々の構成要素を示しているが、このような細部は本発明に密接な関係があるわけではないので、如何なる特定のアーキテクチャも、これらの構成要素の相互接続方式も表すことは意図されていないことに留意すること。より少ない、また恐らくはより多くの構成要素を有するネットワークコンピュータその他のデータ処理システムも本発明で使用可能であり、ロケーションサーバまたはＰＤＥとして動作可能であることも認められるであろう。
【００２７】
本発明の態様は少なくとも部分的にソフトウエアで実現可能であることはこの説明から明らかであろう。すなわちこれらの手法は、ＲＯＭ２０７、揮発性ＲＡＭ２０５、不揮発性メモリ２０６、キャッシュ２０４、またはリモート記憶装置といったメモリに入れられた幾つもの命令列を実行するそのプロセッサに応じてコンピュータシステムその他のデータ処理システムにおいて実施することができる。種々の実施形態において、本発明を実現するために、ソフトウエア命令と組み合わせて配線回路が使用できる。このようにしてこれらの手法は、ハードウエア回路とソフトウエアとの如何なる特定の組合せにも、データ処理システムによって実行される命令のための如何なる特定の供給源にも限定されない。更に、説明を単純にするためにこの説明を通して、種々の機能と動作はソフトウエアコードによって実行され、あるいは引き起こされるとして説明されている。しかしながら本技術に精通する人々であれば、このような表現の意味することはこれらの機能がプロセッサ２０３といったプロセッサによるコードの実行の結果から来るものであるということを理解するであろう。
【００２８】
ある幾つかの実施形態では本発明の方法は、セルラースイッチング、メッセージサービスなどといった他の機能のために同時に使用されるコンピュータシステム上で実行できる。これらの場合に図２のハードウエアの一部またはすべては、幾つかの機能のために共用されるであろう。
【００２９】
データベースから地形高度データを記憶または検索することはロケーションサーバ上で実行できるが、これらの動作は図２に示すシステムと同様な他のディジタル処理システム上でも実行可能である。
【００３０】
図３は、本発明の一実施形態による、位置決定エンティティ（ＰＤＥ）におけるナビゲーション処理時にリアルタイムで地形高度情報を提供するために地形高度データベース（ＴＥＤＢ）を使用する方法を示す。本発明にしたがって記憶された（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）またはハードディスクに）地形高度データベース（ＴＥＤＢ）３０１は、高度支援のためにロケーションサーバ３０５にライン３１１上でのリアルタイムアクセスを提供する。ロケーションサーバ３０５は、移動局の位置を決定するプロセスにおいて如何なる所定の場所に関する高度も効率的に検索できる。
【００３１】
一例では基地局上の暦データ３０３は、セルサイトの推定水平位置をロケーションサーバに与え、これは移動局の高度の初期推定値を取得するために使用できる。
【００３２】
基地局またはＧＰＳ衛星（または他のタイプのＳＰＳ衛星）から放射するＳＰＳ信号３０９は、移動局で受信される。移動局で受信されたＳＰＳ信号３０７は、基地局またはＳＰＳ衛星から放射するＳＰＳ信号の到着時刻を決定するために使用される。ロケーションサーバ３０５は、移動局の位置を決定するためにこれらの到着時刻を使用する。
【００３３】
移動局の位置を繰り返し決定するプロセスで、移動局の高度のより良好な推定は、ロケーションサーバ３０５が到着時刻（またはシュードーレンジ（擬似範囲））から移動局のより正確な水平座標を決定するときにＴＥＤＢ３０１から検索できる。
【００３４】
もう１つの例では米国特許第６，０６１，０１８号に記載されている方法を使用して到着時刻（またはシュードーレンジ）測定値の条件を決定するために、到着時刻から決定された水平位置を使用してＴＥＤＢから移動局の推定高度を検索することができる。
【００３５】
図３は、到着時刻がＡＦＬＴシステム、ＳＰＳシステムまたはハイブリッドＡＦＬＴシステムといったシステムにおける移動局で測定される一例を示すが、ＴＥＤＢへのこのようなリアルタイムアクセスは移動局からの信号の到着時刻が複数の基地局で決定されるＴＤＯＡシステムといったシステム内の基地局で到着時刻が測定される他の測位システムでも使用可能であるということは認められるであろう。
【００３６】
図４は、本発明の一実施形態による、高度情報が高度支援のために位置決定エンティティ（ＰＤＥ）におけるナビゲーション処理時に使用できる基地局の暦データに関して高度情報を満たす方法を示す。本発明にしたがって記憶された（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）またはハードディスクに）地形高度データベース（ＴＥＤＢ）４０１は、基地局上で保守される暦データに高度情報を満たすためにライン４１１上でオフラインアクセスを提供する。一例では、基地局で保守される暦データにリストアップされたすべてのセルサイトに関する推定地形高度を計算するために、基地局暦コンピュータ／エディタ（４１３）と呼ばれるソフトウエアモジュールが使用される。すべてのセルサイトに関する推定地形高度は、ロケーションサーバ４０５に高度支援を与えるために基地局で保守される。しかしながらオフラインアクセス手法が使用されるときには、ロケーションサーバは、いったん移動局の水平位置のより正確な推定値が移動局で受信されたＳＰＳ信号の到着時刻から決定されると、移動局の高度のより良好な推定値を取得できない。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態によるディジタル高度モデルを構成する方法を示す。ディジタル高度モデルの領域５０１は、複数の矩形タイル（例えば、タイル５１１、５１２、５１３、５１４）によってカバーされる。例えば領域５０１は、米国または韓国または日本であり得る。ある区域に関して異なる解像度のディジタル高度モデルが利用可能であるときは、タイルの階層が使用される。より低いレベルのタイルは、より高い解像度を持っており、より高いレベルのタイルは、より低い解像度を持っている。高レベルタイルは、その領域の同じ区域をモデル化する低レベルタイルが存在するか否かを示すインジケータを有する。例えばタイル５１１とサブタイル５２１、５２２、５２３、５３４は、領域５０１の同じ区域をモデル化している。タイル５１１は高レベルタイルであり、タイル５２１、５２２、５２３、５２４は低レベルタイルである。もしある場所の高度が低レベルタイルから決定できなければ、より低い精度でその場所の高度を決定するためにその低レベルタイルを含む高レベルタイルが使用できる。
【００３８】
このような階層的グリッド方式は、データの高速探索を可能にする。その場所を含む領域が最初に識別される。それからその場所を含む高レベルタイルが識別される。もし低レベルタイルが存在すれば、その場所を含む低レベルタイルがアクセスされる。これらのタイルは、所定の場所を含むタイルがその場所の水平座標から容易に識別できるように、緯線方向・経線方向に沿った座標によって細分化される。
【００３９】
図６は、タイルに番号付けする方式の一例を示す。このような方式は、ある領域内の１つ以上の高レベルタイル内の低レベルタイルを追跡するために使用できる。矩形グリッドを形成すると、これらのタイルは、タイルのインデックスがその行インデックスと列インデックスとから容易に決定できるように、列方向または行方向にカウントされる。その列インデックスと行インデックスはまた、タイルのインデックスから容易に決定できる。図６の例ではこれらのタイルは、行方向にその区域の左上（北西）隅からカウントされる。タイルの列インデックスがＩであると仮定すると、このタイルの行インデックスはＪであり、グリッドの列の数はＮであり、このタイルのインデックスはＪ＊Ｎ＋Ｉである。タイルの列インデックスがＭであると仮定すると、列インデックスＩ＝ｍｏｄ（Ｍ，Ｎ）、行インデックスＪ＝（Ｍ−Ｉ）／Ｎである。所定の場所を含むタイルの列インデックスと行インデックスはその場所の水平座標とグリッドの位置とから計算できるので、その場所を含むタイルは容易に識別できる。
【００４０】
図７は、地形高度のプロファイルの一例を示す。ディジタル高度モデルの一タイル内の緯度（または経度）方向走査線に沿って、複数のサンプル地点の高度が１つのプロファイルを形成している。これらのサンプル地点における高度の補間法は、このライン上の任意の所定地点に関する高度を与える。例えば高度７０３は地点Ｈｎにおける高度を表し、曲線７０１は地点Ｈ０、Ｈｎ間の区間に関する高度モデルを表す。曲線７０１を生成するために種々の１Ｄ（１次元）補間方式が使用できる。
【００４１】
図８は、本発明の一実施形態によるディジタル高度モデル（ＤＥＭ）からある場所に関する地形高度を決定する方法を示す。ＤＥＭの一タイルは、複数のプロファイルを持っている。例えば図８のプロファイルＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４はＤＥＭの単一タイル内に含まれている。ある場所の高度は、その場所に近いサンプル地点の高度から決定できる。例えば図８の地点Ｘの高度は、サンプル地点Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における高度を使用する補間法から決定できる。図８の例では、２プロファイル間およびサンプル地点（プロファイルのラインに平行でない方向にある）の２ライン間の１つの地点の高度を計算するために、双一次補間法が使用される。本発明の一実施形態ではディジタル高度モデルの一タイル内のある場所に近いサンプル地点の高度を使用してその場所の高度を決定するために、双二次補間方式が使用される。
【００４２】
一タイルに関するプロファイルデータは典型的には、領域固有の座標系で記憶される。例えば水平座標は、ＷＧＳ８４座標系、またはＮＡＤ８３座標系、または日本または韓国に固有の座標系で表現でき、また垂直座標系は平均海面（ＭＳＬ）座標系（例えばＮＡＤ８８座標系またはＮＡＤ２７座標系）または楕円面上高度（Ｈｅｉｇｈｔ  Ａｂｏｖｅ  Ｅｌｌｉｐｓｏｉｄ：ＨＡＥ）座標系であってよい。異なるＨＡＥ座標系（例えばＷＧ８４座標系、ＷＧ７２座標系、Ｃｌａｒｋｅ１８６６座標系、またはＢｅｓｓｅｌ１８４１座標系）は異なる楕円面モデル（例えば異なる半長軸と平坦化率）を使用できることに留意すること。種々の異なる座標系から１つの座標系（例えばＷＧＳ８４座標系といったＰＤＥによって使用される座標）への変換を定義するために、基準面テーブルが使用できる。
【００４３】
図９は、本発明の一実施形態によるサーバ高度支援サブシステムを示す。サーバ高度支援サブシステム９０１は、インターポレータ９１０と、測地コンピュータ９２０と、ディジタル高度モデルマネージャ９３０と、ディジタル高度モデルデータアクセスマネージャ９４０とを持っている。
【００４４】
インターポレータ９１０は、１次元および２次元で補間を与える１Ｄ（１次元）インターポレータ９１１と２Ｄ（２次元）インターポレータ９１３とを有する。本発明の一実施形態では２Ｄインターポレータは、データの種々のグリッド補間用のＮＧＳ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｇｅｏｄｅｔｉｃ  Ｓｕｒｖｅｙ：米国測地調査）とＮＩＭＡ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ  Ａｇｅｎｃｙ：米国画像形成・地図作成局）によって使用される双一次補間法を実行できる。本発明のもう１つの実施形態では２Ｄインターポレータは、ある場所に近いサンプル地点の高度からその場所の高度を計算するために双二次補間法を実行することもできる。
【００４５】
測地コンピュータ９２０は、基準面変換マネージャ９２１と地図プロジェクタ９２３とを持っている。測地コンピュータ９２０は、１つの座標系（例えばロケーションサーバによって使用される座標系）ともう１つの座標系（例えばＤＥＭタイルによって使用される座標系）との間で、ある場所の座標の変換を実行するために使用される。日本に関する基準面変換のためにはＭｏｌｏｄｅｎｓｋｙの共通解析変換方法が使用でき、ＵＳＡ  ＮＡＤ２７ＤＥＭデータを変換するためにはＮＡＤＣＯＮ補間ベースの方法が使用できる。ＤＥＭタイル用の水平座標系がＷＧＳ７２座標系であるときは、この変換を実行するためにＭｏｌｏｄｅｎｓｋｙまたは７パラメータＳ変換が使用できる。測地コンピュータ９２０はまた、３Ｄ（三次元）相似変換（別名、Ｂｕｒｓａ−Ｗｏｌｆ変換）といった他の変換を使用することもできる。
【００４６】
ＤＥＭマネージャ９３０は、ＤＥＭのタイル（９３３）を更に含むタイル領域９３１を含んでいる。ＤＥＭのタイルは、ＲＡＭまたはメモリマップドファイル（ＭＭＦ）あるいはディスクドライブ（例えばハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）上のファイルに記憶された高度データを持っている。ＤＥＭマネージャは、タイルの階層リストを記憶して管理するために使用される。
【００４７】
ＤＥＭデータアクセスマネージャ９４０は、種々の記憶機構（例えばハードディスクまたはメモリ）にタイルへのアクセスを与えるために、復号器９４１と符号器９４３とを持っている。符号器９４３は、下記に説明する方法を使用してＤＥＭモデルをフラットファイルからインデックス付きの圧縮されたＴＥＤＢに変換できる。復号器９４１は、データベース内の高度データにアクセスするためにインデックス付きの圧縮されたＴＥＤＢに符号化されたＤＥＭモデルを復号できる。
【００４８】
図１０は、本発明の一実施形態によるディジタル高度モデル（ＤＥＭ）のタイルのデータ表現を示す。本発明の一実施形態によれば一タイル内の種々のプロファイルに関するデータは、下記の方式を使用して圧縮される。一タイル内のプロファイルを図１０に示す記憶空間に記憶するためにタイルヘッダ１００１が使用されて、そのタイル内のＤＥＭを解釈するために必要である、そのタイルに関する共通データ（メタデータ）を指定する。種々のプロファイルに関するデータの開始点の場所を示すために、タイルヘッダ１００１の後にインデックス１０１１〜１０１９が記憶される。例えばインデックス１０１２は、プロファイル１に関するヘッダ１０２２をポイントしており、これはプロファイル１に関する圧縮された高度データ１０３２を解釈するために固有のメタデータを含んでいる。同様にインデックス１０１９は、プロファイルｎに関するヘッダ１０２９をポイントする。一般に種々のプロファイルに関する圧縮された高度データは、異なるサイズの記憶空間を必要とする。所定の場所の水平座標から、その場所の近くのサンプル地点を有するプロファイルは、タイルヘッダから決定できる。これらのプロファイルに関するインデックスは、プロファイルヘッダの場所とこれらのプロファイルに関する圧縮された高度データとを決定するためにアクセスできる。これらのプロファイル内の、その場所に近いサンプル地点のインデックスは、タイルヘッダ（およびある幾つかの実施形態では、プロファイルヘッダ）から決定できる。
【００４９】
図１１は、本発明の一実施形態によるディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の一部分を記憶するためのヘッダのデータ表現を示す。データ１１０１は、レコードのタイプとヘッダの長さとを含む。レコードのタイプは、そのヘッダがプロファイルヘッダであるか、タイルヘッダであるかを示す。項目１１０３は、このタイルに含まれるデータのタイプを示すインジケータを含んでおり、これはＤＥＭ、ジオイド（Ｇｅｏｉｄ：地球表面の等重力面）、緯度または経度の基準面変換であり得る。水平座標系１１０５は、サンプル地点の水平位置を表すために使用される座標系を指定し、これは地理座標系、ＵＴＭ座標系等であり得る。垂直座標系１１０７は、サンプル地点の高度を表すために使用される座標系を指定し、これはローカルＳＬ、ＭＳＬ、またはＨＡＥなどであり得る。単位１１９０は、水平座標と高度とを測定する際に使用される単位を指定する。プロファイル順序付け１１１１は、プロファイルラインの方向（例えば経線方向に沿った、あるいは緯線方向に沿った）と、一タイル内の両方向に沿ったサンプル地点の数とを指定する。コーナーポイント１１１３は、そのタイルのコーナーポイントの位置を指定する。基準点１１１５は、高度に関する基準値と、プロファイルに関する開始点の緯線と経線とを指定する。タイルサイズ１１１７は、緯線方向と経線方向のタイルのサイズを指定する。サブタイル仕様１１１９は、もし存在すればそのタイルの下のサブタイルのサイズを指示する。圧縮パラメータ１１２１は、高度データを符号化する際に使用される基準化係数と、高度データがランレングス符号化されているか否かを示すインジケータとを含む。基準化係数とランレングス符号化に関する詳細は、下記に説明される。
【００５０】
上記の説明から、本技術に精通する人には、ヘッダの種々のデータ表現がタイルヘッダまたはプロファイルヘッダのために使用できることは明らかであろう。タイルヘッダとプロファイルヘッダは異なるフォーマットを持っている可能性があり、タイルヘッダは図１１に示すものより多いか少ないデータ項目を持つことができ、プロファイルヘッダは図１１に示すものより多いか少ないデータ項目を持つことができる。例えばタイルヘッダは、ＤＥＭの供給源（例えばＵＳＧＳモデルから、またはＮＧＳモデルから）またはバイト順序付け情報を示す記号列を更に含むことができる一方、プロファイルヘッダは、一タイル内のすべてのプロファイルが同じ座標系を使用するので、座標系を指定する項目１１０５と１１０７を持つことはない。
【００５１】
図１２は、本発明で使用できるランレングス符号化方式を示す。記号列（例えば、高度を表す数）は、ランと系列（シーケンス）としてセグメント化される。１つのランは、ある特定の記号の連続反復する１つの記号列である。１つの系列は、１つの連続した非反復性の記号列である。例えば記号１２０１、１２０２間の記号列は、１つのランであり、記号１２０３、１２０４間の記号列は、１つの系列である。１つのランは、記号の反復の数を示す１つの数と記号それ自身として符号化できる。例えば記号１２０１、１２０２間のランは、１から減算された反復の数に等しい数１２１１と記号１２１２として符号化される。同様に１つの系列は、非反復性記号の記号列の長さを示す数と非反復性記号列として符号化できる。例えば記号１２０３、１２０４間の系列は、記号１２０３、１２０４間の記号の数から１を減算した数に等しい数１２１３とこれらの記号（１２１７と１２１４との間の記号）のコピーとによって表される。同様に記号１２０５、１２０６間のランは、数１２１５と記号１２１６として符号化される。図１２の例では、ランは記号に先行する負数によって表され、系列は記号列に先行する非負数によって表される。このようにして１２１１と１２１６との間の符号化されたデータは、復号処理において元の記号列（１２０１と１２０６との間の）を復元するように復号できる。
【００５２】
図１３は、本発明の一実施形態による、記憶のためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の一部分を符号化する例を示す。列１３０３は、ＤＥＭプロファイルの元の高度データを表す。行１３５１上のサンプル地点は、このプロファイルに関する高度の最小値を持っている。列１３０５は、列１３０３内の元データから最小値を減算することによって得られた正規化された高度を表す。列１３０７は、列１３０５内の正規化された高度を基準化係数（４）で割ることによって得られた基準化された高度を表す。本発明の一実施形態では基準化係数は、整数の割り算が符号化処理時にビットシフト演算によって実行できて、また整数の掛け算が復号処理時にビットシフト演算によって実行できるようなものである。本発明の一実施形態では、高度がメートル単位で測定される場合、最大基準化係数は４であり（すなわち基準化された高度の最下位ビット（ＬＳＢ）は４メートルを表し）、高度がフィート単位で測定される場合、最大基準化係数は１６である（すなわちＬＳＢ=１６フィート）。正規化基準化処理の後、基準化された高度の範囲は、その基準化された高度がより小さな記憶空間を取る整数によって表現できるように縮小できる。本発明の一実施形態では、元のデータは、２バイト整数によって表される。正規化基準化処理の後、ある幾つかのプロファイルは、１バイト整数として基準化正規化された高度によって表され得る。列１３０７内の基準化正規化された高度は、ランレングス符号化方式を使用して更に圧縮できる。例えば行１３５１、１３５２間の基準化された高度は、系列（１３１１、１３１２、１３１３）として符号化でき、行１３５３、１３５９間の基準化された高度は、ラン（１３２１、１３２２）として符号化できる。
【００５３】
図１４は、本発明の一実施形態による、記憶のためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の一部分を符号化する方法を示す。オペレーション１４０１は、１つのＤＥＭタイルのプロファイルに関する高度をロードする。典型的には高度データは、ある領域（例えば米国あるいは世界）のディジタル高度モデルを含むフラットファイル（非インデックス付き）から読み取られる。このようなフラットファイルはサイズが大きい。ディジタル高度モデルを効率的に記憶しアクセスするために、オペレーション１４０３〜１４１１を使用してデータを圧縮して１つ以上のインデックス付きファイルに記憶する。オペレーション１４０３は、このプロファイルに関して正規化された高度を生成する。このプロファイルの高度は、ある基準値に関して正規化される。本発明の一実施形態では正規化された高度は、これらの高度からこのＤＥＭタイルに関する最小高度を減算することによって生成される。もう１つの実施形態では高度は、このプロファイルの最小高度（またはプロファイルの平均高度）に関して正規化される。オペレーション１４０５は、基準化された高度を生成するためにこれらの正規化された高度を基準化する。本発明の一実施形態ではこれらの基準化された高度は、データの範囲が正規化基準化オペレーションの後で縮小されるので、フラットファイルからロードされた高度よりも少ない記憶空間を必要とする。例えば２バイト整数によって表されるプロファイルに関する元の高度データは、１バイトの基準化された高度によって表現できる。オペレーション１４０７は、このプロファイルに関する圧縮された高度データを生成するために基準化された高度をランレングス符号化する。オペレーション１４０９は、インデックス付きファイル内の圧縮された高度データにアクセスするためのインデックスを生成する。このインデックスと圧縮された高度データは、オペレーション１４１１でインデックス付きファイル内に記憶される。
【００５４】
オペレーション１４０１〜１４１１は、１つのＤＥＭタイルの複数のプロファイルを符号化（圧縮）して、そのタイルのプロファイルに関する圧縮された高度データを１つのインデックス付きファイルに記憶するために繰り返すことができる。一実施形態では１つのディジタル高度モデルの複数の異なるタイルに関する圧縮された高度データは、異なるファイルに記憶される。これらのタイルの各々に１つのインデックス付きファイルが使用される。代替として、個別タイルへの高速アクセスのためにこれらのタイルの各々にアクセスするための複数のインデックスが記憶されている場合には、圧縮された高度データの多数のタイルを１つのインデックス付きファイルに記憶することができる。ある特定の地理的領域をモデル化するＤＥＭの多数のタイルは、ＤＥＭの一領域として構成できる。１つのＤＥＭは、複数の領域を持つことができる。典型的にはＤＥＭの複数のタイルに関する高度データは、領域固有の座標系で表される。
【００５５】
異なる解像度の多数のＤＥＭが利用可能であるときは、異なるＤＥＭからのタイルは前述のように１つの階層に構成される（図５を参照すること）。インデックス付きファイルは、この階層内の異なるレベルのタイルをリンクするインジケータを記憶している。
【００５６】
１つ以上のディジタル高度モデルの圧縮されたインデックス付き高度データは、地形高度データベース（ＴＥＤＢ）を形成する。
【００５７】
図１５は、本発明の一実施形態による、ある場所の高度を計算する方法を示す。オペレーション１５０１が第１の水平座標系（例えば位置決定エンティティによって使用される座標系）で測定されたある場所の第１の水平座標を受信した後に、オペレーション１５０３は、その場所の第１の水平座標を地形高度データベース（ＴＥＤＢ）によって使用される第２の水平座標系で測定されたその場所の第２の水平座標に変換する。典型的な位置決定エンティティは、水平位置を指定するためにＷＧＳ８４座標系を使用し、ＴＥＤＢは典型的には、ユニバーサル・トランスバース・メルカトール（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｍｅｒｃａｔｏｒ：ＵＴＭ）座標系、地理的座標系（緯度、経度）、１区域用ローカル座標系（例えば米国の州平面ベースの座標系）などといった種々の領域に関する領域固有の座標系を使用してプロファイルを記憶する。このようにしてオペレーション１５０３における変換は、第１の水平座標によって指定されるその場所に近いＴＥＤＢ内の高度データを探索するために使用できる座標を生成するために使用される。オペレーション１５０５は、地形高度データベースからその場所に近い複数の地点の高度を検索する。オペレーション１５０７が地形高度データベースによって使用される第１の垂直座標で測定されたその場所の第１の高度を計算するためにその場所に近い複数の地点の高度を補間した後に、オペレーション１５０９は、その場所の第１の高度を第２の垂直座標系（例えば位置決定エンティティによって使用される座標系）で測定されたその場所の第２の高度に変換する。典型的な位置決定エンティティは、高度（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ（ａｌｔｉｔｕｄｅ））を指定するために楕円面上高度（Ｈｅｉｇｈｔ  Ａｂｏｖｅ  Ｅｌｌｉｐｓｏｉｄ：ＨＡＥ）座標系を使用し、またＴＥＤＢは典型的には、平均海面（ＭＳＬ）座標系、局地海面（Ｌｏｃａｌ  ＳＬ）座標系、あるいは楕円面上高度（Ｈｅｉｇｈｔ  Ａｂｏｖｅ  Ｅｌｌｉｐｓｏｉｄ）座標系といった種々の領域に関する領域固有の座標系を使用してプロファイルを記憶する。本発明の一実施形態では、補間された地形高度の推定精度（標準誤差）もまた、オペレーション１５０７で計算される。オペレーション１５１１は、その場所の第２の高度を使用して高度支援を実行する。代替としてその場所の第２の高度は、高度支援を実行するために位置決定エンティティに与えることができる。高度支援のための第２の高度の計算は、図３に示すようにリアルタイムアクセスの形で、または図４に示すようにオフラインアクセスの形で実施できる。本発明では、米国特許第６，０６１，０１８号に記載されたような種々の高度支援方法が使用可能である。
【００５８】
本発明の一実施形態では、地形高度データベースからその場所に近い複数の地点に関する高度を検索するために、その場所を含むＤＥＭの領域が識別されて検索される。それからその場所を含むＤＥＭのタイルが識別されて検索される。そのタイルのヘッダから、その場所に近い地点を含むプロファイルが識別されてアクセスされる。これらのプロファイルのヘッダとそのタイルのヘッダとから、その場所に近いそれらの地点が識別される。地形高度データベース内の圧縮されたプロファイルの少なくとも一部分を復号した後に、その場所に近い複数の地点の高度が検索できる。
【００５９】
図１６は、本発明の一実施形態による、ある場所の高度を計算するための、ディジタル高度モデルの一部分を復号する一方法を示す。オペレーション１６０１は、ＤＥＭタイル内の１プロファイルに関する圧縮された高度データをアクセスするためのインデックスを取得する。このＤＥＭタイルは、メモリマップドファイル（ＭＭＦ）、またはＲＡＭ、またはディジタル処理システムのファイルシステム（例えばハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、またはネットワークファイル）上のファイルなどに記憶されている可能性がある。例えば図１０では、プロファイルｎがその場所に近い地点を含むことを識別した後に、プロファイルｎに関する圧縮されたデータ１０３９をアクセスするためにプロファイルｎに関するインデックス１０１９が取得される。
【００６０】
オペレーション１６０２は、このプロファイル内のその場所に近い地点を識別する。本発明の一実施形態では、その場所の近くに存在する、このプロファイル内のサンプル地点のインデックスが計算されるプロファイルヘッダを検索するためにインデックスが使用される。もう１つの実施形態ではその場所に近いサンプル地点のインデックスは、タイルヘッダ内の情報を使用して計算される。代替としてその場所に近いサンプル地点のインデックスの計算は、タイルヘッダとプロファイルヘッダの両者を関与させる。
【００６１】
オペレーション１６０３がこのプロファイルに関する圧縮された高度データを検索した後に、オペレーション１６０５は、その場所に近い地点に関する基準化された高度を生成するために、圧縮された高度データをランレングス復号する。一般に、その場所に近い地点に関する基準化された高度を取得するためには圧縮されたプロファイルの一部分をランレングス復号することが必要である。オペレーション１６０７は、正規化された高度を生成するために、基準化された高度を逆基準化する。オペレーション１６０９は、その場所に近い地点に関する高度を復元するために、正規化された高度を非正規化する。復号処理で元の高度データから減算された基準高度は、その場所に近い地点の高度を再現するために、正規化された高度に加算し返される。オペレーション１６１０は、その場所に近い地点の高度を使用する補間法からその場所の高度を計算する。本発明の一実施形態ではオペレーション１６０１〜１６０９は、その場所の高度を計算するためにオペレーション１６１０が実行される前に、複数のプロファイル内の複数の地点の高度を取得するためにその場所に近い複数のプロファイルに関して繰り返され、またその場所の高度を計算するために、双二次補間法が使用される。
【００６２】
本発明の種々の実施形態による地形高度データベースは圧縮されたインデックス付きフォーマットで高度データを記憶するので、必要とされる記憶空間はより小さくなる。このようにして、高解像度ディジタル高度モデル（ＤＥＭ）からの圧縮された高度データは、無線支援ハイブリッド測位システムにおける位置決定のプロセスにおいてリアルタイム高度支援のためにより速いアクセス速度を有する記憶媒体（例えばＲＡＭまたはメモリマップドファイル）に記憶できる。
【００６３】
本発明は、プロファイルの各々が単一の走査線上のサンプル地点に関する高度データを有する場合の例によって説明されているが、本発明は、プロファイルの各々が複数の走査線上のサンプル地点に関する高度を有する場合にも適用可能である。
【００６４】
前述の明細書で本発明は、その特定の例示的実施形態を参照しながら説明されてきた。前述の請求項に記載のように本発明のより広い精神と範囲とから逸脱せずに本発明に対する種々の修正が実施可能であることは明らかであろう。したがって本明細書と図面は、限定的な意味ではなく、例示的な意味で考慮されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月1日(2010.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の圧縮された部分が記憶された記憶場所をポイントする第１のインデックスを使用して前記第１の圧縮された部分を含む複数の圧縮された部分を含むディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の前記第１の圧縮された部分を突き止める工程と、
前記ディジタル高度モデル内の少なくとも１つのサンプル地点に関する第１の高度データを検索するために前記第１の圧縮された部分を復元する工程と、
を備える、高度データを検索する方法。
【請求項２】
第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する工程と、
第１のインデックスによってポイントされる記憶場所に前記第１の圧縮された高度データを記憶する工程と、
前記第１のインデックスを記憶する工程と、
を備える、高度データを記憶する方法。
【請求項３】
ディジタル処理システムによって実行されるときに前記システムに高度データを検索する方法を実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含む機械可読媒体であって、
前記方法は、
第１の圧縮された部分が記憶されている記憶場所をポイントする第１のインデックスを使用して前記第１の圧縮された部分を含む複数の圧縮された部分を含むディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の前記第１の圧縮された部分を突き止める工程と、
前記ディジタル高度モデル内の少なくとも１つのサンプル地点に関する第１の高度データを検索するために前記第１の圧縮された部分を復元する工程と、
を備える、機械可読媒体。
【請求項４】
ディジタル処理システムによって実行されるときに前記システムに高度データを記憶する方法を実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含む機械可読媒体であって、
前記方法は、
第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する工程と、
第１のインデックスによってポイントされる記憶場所に前記第１の圧縮された高度データを記憶する工程と、
前記第１のインデックスを記憶する工程と、
を備える、機械可読媒体。
【請求項５】
第１の圧縮された部分が記憶された記憶場所をポイントする第１のインデックスを使用して前記第１の圧縮された部分を含む複数の圧縮された部分を含むディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の圧縮された部分を突き止める手段と、
前記ディジタル高度モデル内の少なくとも１つのサンプル地点に関する第１の高度データを検索するために前記第１の圧縮された部分を復元する手段と、
を備える、高度データを検索するディジタル処理システム。
【請求項６】
第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する手段と、
第１のインデックスによってポイントされる記憶場所に前記第１の圧縮された高度データを記憶する手段と、
前記第１のインデックスを記憶する手段と、
を備える、高度データを記憶するディジタル処理システム。
【請求項７】
ディジタル高度モデルを表すデータストリームを含む機械可読媒体であって、
前記データストリームは、第１の圧縮された高度データを生成するためにディジタル高度モデル（ＤＥＭ）の第１の部分の高度データを圧縮する工程と、
前記データストリームの一部として第１のインデックスによってポイントされる記憶場所に前記第１の圧縮された高度データを記憶する工程と、
前記データストリームの一部として前記第１のインデックスを記憶する工程と、
を備える方法によって生成される、機械可読媒体。
【外国語明細書】
2010122236000001.pdf