(57)【要約】【課題】  地形と空間の位置関係を最適化するには、膨大な干渉判定が必要であり、干渉判定は処理に多くの時間を要する。位置関係の最適化を効率的に実施できる高速な処理手法の開発が、喫緊の課題となっている。【解決手段】  本発明による地形と空間の物体の位置関係を最適化する高速処理手法では、まず、最適化を探索するケースに対して、評価関数によってソートを行う。探索は、評価の高いケースから行い、基準が満たされた時点でそのケースを最適解と決定する。高速な干渉判定を行うには、物体を構成面に分割し、地形へ射影する。２次元内部外部を用いて、射影した領域内にある地形点を抽出する。これらの地形点に対して、物体構成面上の高度と地形高度を比較することで、高速な干渉判定を実現する。本発明は、航空機分野のみならず、他の分野にも応用可能な発明である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地形と空間の物体の位置関係を最適化するために、探索ケースを評価関数によってソートし、判定するケースに対して物体を単数、もしくは、複数からなる構成面に分割し、地平面へ射影した多角形外にある地形点を削減し、残った干渉判定点に対して物体構成面上の高度と地形高度を比較することにより、高速に位置関係の最適化を行うプログラム。
【請求項２】
地形と空間の物体の位置関係を最適化するために、探索ケースを評価関数によってソートし、判定するケースに対して物体を単数、もしくは、複数からなる構成面に分割し、地平面へ射影した多角形外にある地形点を削減し、残った干渉判定点に対して物体構成面上の高度と地形高度を比較することにより、高速に位置関係の最適化を行うプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項３】
地形と空間の物体の位置関係を最適化するために、探索ケースを評価関数によってソートし、判定するケースに対して物体を単数、もしくは、複数からなる構成面に分割し、地平面へ射影した多角形外にある地形点を削減し、残った干渉判定点に対して物体構成面上の高度と地形高度を比較することにより、高速に位置関係の最適化を行うプログラムを実行するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、空間上に存在する物体と地形の位置関係を最適化する高速処理手法に関する。
【背景技術】
【０００２】地形と空間の物体の位置関係を最適化するには、膨大な干渉判定が必要である。一般に、３次元空間におけるＣＡＤデータ等の物体同士の干渉判定では、その処理過程において３次元空間における内部外部判定を伴うため、多くの処理時間を必要とする。地形と空間の物体の干渉も同様であり、さらに、通常の物体よりも表面積の大きい地形を扱う場合は、上記の判定方法を用いるのは非現実的である。このような干渉判定は、機械系三次元ＣＡＤシステムの組立・分解シミュレーション等に必要なばかりではなく、航空機分野での航路確保・航空機利用促進のためにも利用されている。このため、効率のよい最適化探索、および、干渉判定を行う地形点の効率的な削減と干渉判定を行う高速な処理手法の開発が必要となる。【０００３】
【非特許文献１】  自動車技術会編集；″自動車技術シリーズ自動車開発のシミュレーション技術，″朝倉書店（１９９７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】地形と空間上の物体の位置関係を最適化する場合、すべてのケースに対して、物体との位置関係を調べる方法は効率が悪く、多くの処理時間を必要とする。必要のないケースに対する計算コストを削減し、高速に干渉判定を行う手法によって地形と空間の物体の位置関係を高速に最適化する手法を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】探索ケースの作成；最適化の候補となりうる物体の配置を決定する。ここでは、候補となりうる物体の配置のことを探索ケース、もしくは、単にケースと呼ぶ。探索ケースは任意の数だけ作成する。【０００６】探索ケースの最適化；任意数の探索ケースに対して、探索ケース毎に評価関数の値（評価値と呼ぶ）を計算し、評価値でソートが可能なコンテナによって管理する。ソートを行ったケースに対して、評価値の高いケースから順に地形との干渉判定を行う。干渉していないケースが見つかった時点で、そのケースを最適解と決定する。ただし、複数の最適解が許容される場合、最適解のケースに続くケースの評価値により探索を続けるかを判断する。すわなち、最適解と同等の評価値をもつケースで、かつ、基準を満たしていれば、そのケースも最適解とする。【０００７】地形の解像度；地形を構造格子によって表現し、その高度は各格子にスカラー値として保持させる。任意の隣接する格子を１つの格子にマージすることで、精度を犠牲にして処理速度の向上を図ることが可能である。ただし、マージされた格子の高度は、マージする格子の面積を考慮して平均化された値とする。地形の解像度と処理速度はトレードオフの関係にあり、需要と供給のバランスを考慮して調整することが可能である。マージされた格子による干渉判定では、高高度では判定が緩くなり、低高度では判定が厳しくなることを注意しなければならない。【０００８】地形の領域分割；地形データに対して、複数の格子を１つの領域として扱う領域分割を行う。ここでは、分割された各々の領域を分割地形領域と呼ぶ。分割と同時に、分割地形領域内での地形の最高高度を算出する。【０００９】物体の分割；物体を平面で専有面積が最大になるように分割する。ここでは、分割された物体の面のことを分割物体面と呼ぶ。【００１０】分割地形領域の削減；地形と物体の干渉判定を行うには、すべての分割地形領域に対して分割物体面との干渉判定を行えばよい。地形領域のループ範囲は、物体分割面の幾何学的情報に依存する。すなわち、分割した物体面ループの中で分割地形領域のループを定義しなければならない。ある物体面に対して判定する分割地形領域の集合を求めるためには、分割物体面の各頂点を地平面へ射影する。射影された頂点を含む分割地形領域を求め、それらすべての分割地形領域を包含するような領域を求める。この領域を干渉判定領域と呼ぶ。分割地形のループは、干渉判定領域の範囲内で行うものとする。【００１１】分割地形領域のループにおいて、分割地形領域をその領域内の最高高度をもつ１つの格子と考え、物体分割面との干渉判定を行う。領域と物体分割面の干渉判定では、物体分割面の各頂点の最低高度と分割地形領域の最高高度の比較を行う。もし、各頂点の最低高度が領域の最高高度よりも高ければ、物体分割面と分割地形領域の地形が干渉することはない。すなわち、そのような領域の地形点の干渉判定は行わずに次の領域に処理を進めることが可能である。【００１２】干渉判定地形点の取得；分割地形領域と分割物体面の干渉判定を行うには、分割地形領域内に存在する地形点のループを作り、その中で分割物体面との干渉判定を行う。判定を行う地形点は、分割物体面を地平面へ射影し、その図形の内部にある地形点のみとする。この地形点の絞り込みにより、最終的に地形と空間の物体の干渉判定は、高度の１次元比較に帰着させることが可能になる。【００１３】干渉判定；分割物体面と地形点の干渉判定を行うには、まず、分割物体面の平面の方程式を求める。その際、平面の法線ベクトルは低高度方向から高高度方向を向くようにする。平面の方程式に対して、判定を行う地形点座標を代入し、その値が負か０の場合は干渉と判定し、正の場合は非干渉と判定する。
【発明の効果】
【００１４】本発明により、最適解よりも評価の低いケースに対する干渉判定の処理を削減することが可能である。【００１５】干渉点の大幅な削減によって高速な干渉判定を行うことが可能となり、さらに、地形の解像度を変更することで、地形と物体の干渉判定における精度と処理時間の調整が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】図１、および、図２は本発明のデータ処理の実施手順を示したものである。【００１７】航空機のルートと地形の位置関係に対する最適化では、ルートと地形の干渉判定や無線局の通信可否判定を必要とする。【００１８】航空機のルートと地形の干渉判定では、設定したルート（経度・緯度・高度と飛行方式）と地形の干渉判定を行う。飛行方式に則ったルートは、地形と干渉することが可能な面３つに分解することが可能である。【００１９】航空機のルートと無線局の通信可否判定では、設定したルート上で、航空機が無線と通信可能であるかどうかの判定を行う。通信可否は、見通し線確保の可否によって判定する。すなわち、ルート上の直線と無線局からなる三角形と地形との干渉判定に帰着させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の地形と空間の物体の位置関係を最適化する高速処理手法のフローチャートである。
【図２】本発明の地形と物体の干渉を判定する高速処理手法のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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