JP4141269B2

JP4141269B2 - Flight path determination device

Info

Publication number: JP4141269B2
Application number: JP2003018900A
Authority: JP
Inventors: 忠夫浜口; 薫中山; 徹難波
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: JP2004233082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はヘリコプタや飛行機等の飛行体が例えば山間部等起伏の激しい箇所を飛行する際の飛行計画を支援する飛行経路決定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、航空機の飛行方法として、飛行目的に応じて一定高度を飛行する方法と、地形（地勢）に沿ってすなわち海抜とは無関係に地面から所定高度を維持して飛行する方法がある。匍匐飛行(Nap-Of-the-Earth :NOE) は後者の飛行方法の一形態である。匍匐飛行の場合、地表や山腹に衝突しないように地形追従／地形回避(terrain following/terrain Avoidance :TF/TA)を行うための最適飛行経路を生成する必要がある。
【０００３】
従来、最適飛行経路は、設定されたグランド・トラック（２つのウェイポイント間（始点−終点間）を結ぶ直線を標高０［ｍ］面に投影した線）、グランド・トラックに隣接する地形データ、および高度・水平方向のクリアランスの各データを用いてクリアランス面を計算し、所定の目的関数を最小にする一連のクリアランス面の位置として生成されているものと考えられる。しかし、このようなクリアランス面の計算およびそのクリアランス面上のどの位置を飛行経路にするかといった計算方法について開示された資料はない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、匍匐飛行する場合、事前に予期しない脅威を回避するためにウェイポイントを適宜変更し、グランド・トラックを決定し、最適飛行経路を生成する必要がある。ところが、実際の地形に忠実にクリアランス面を計算しようとすると、そのクリアランス面の計算量および最適飛行経路生成のための計算量が多くなり、短時間で最適飛行経路のデータを生成することは困難であった。
【０００５】
また、山の斜面を近似的に扱って、斜面に沿った任意の位置を飛行位置として求める場合、従来は山の斜面を直線近似していたものと考えられる。たとえば図４はグランド・トラックが山頂より左側に設定された場合の飛行経路上の或るｘ軸上断面（ｙ−ｚ断面）での地形の例である。この例で、斜面のある一点の山頂からの水平距離をｙ、高さ（標高）をｚで表し、ｊ＝ｗｙ² ＋ｚ² とする目的関数を与え、このｊが最小になる斜面上の位置を決定する。ここで重みｗを大きくすると飛行位置は山頂付近に決定され、小さくすると飛行位置は谷底付近に決定されることになる。しかし、上記従来の目的関数は一定であり、重みｗを無限大にしなければ山頂上空を飛行することにならないので、山越の（山の尾根を越えて飛行する）グランド・トラックに対する最適飛行経路を生成することはできなかった。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上述の問題を解消し、クリアランス面の計算を少ない計算量で求め、飛行経路を生成するのに要する処理時間を短縮化し、また山越えのグランド・トラックに対する最適飛行経路も容易に生成できるようにした飛行経路決定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、２つのウェイポイントで定まるグランド・トラックと、地表面の各地点の３次元位置を表す地形データを基に、前記グランド・トラックに直交する所定断面内における山頂から所定の高さ方向クリアランス分だけ離れた点と、山腹の任意の位置から所定の高さ方向クリアランス分および所定の水平方向クリアランス分だけ離れた点との２点を通る、正規分布密度関数と等価な指数関数曲線を求める手段と、
予め定めた最低高度から頂点までの間で、所定の目的関数により求められる前記指数関数曲線上の位置を決定する手段と、
前記指数関数曲線上の決定した位置を飛行経路上の位置として出力する手段と、
を備えたことを特徴としている。
【０００８】
このようにグランド・トラックに直交する断面で見たときに、山頂や山腹から所定のクリアランスだけ離れた線（クリアランス線）を、正規分布密度関数に等しい指数関数曲線で求めたので、極めて少ないパラメータでその曲線を表すことができ、飛行経路を短時間に求めることができる。また斜面を直線近似するものではないので、上記指数関数曲線上の任意の位置を飛行経路上の位置として求めることができ、山頂上空に相当する位置を飛行する山越えも可能となる。
【０００９】
またこの発明は、前記グランド・トラックに沿った各断面における前記飛行経路上の位置を順次求め、これらを３次元位置情報として出力する手段を更に設けて飛行経路決定装置を構成する。この構成により、グランド・トラックに沿った、且つクリアランス面上の飛行経路の決定の支援が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、図１に飛行経路決定装置の構成を示す。ここでグランド・トラック設定部１は、２つのウェイポイント間を結ぶ標高０［ｍ］の直線であるグランド・トラックのデータを地形データ記憶部２、クリアランス面計算部３、および最適飛行経路生成部４へ出力する。地形データ記憶部２は、グランド・トラックのデータを基にグランド・トラックに隣接する地形データをクリアランス面計算部３へ出力する。クリアランス面計算部３は、グランド・トラックのデータ、地形データ、およびクリアランス設定部５より入力されたクリアランスデータに基づいてクリアランス面に関するデータを計算し、最適飛行経路生成部４へ出力する。最適飛行経路生成部４は、グランド・トラックのデータとクリアランス面に関するデータを基にＴＦ／ＴＡ比( 地形追従／地形回避(terrain following/terrain Avoidance) 比）を計算し、それを基に目的関数を設定し、目的関数を最小にする最適飛行経路を生成する。そして、表示部６は地形データ記憶部２から将来に向かって必要となる地形データを読み出し表示する。さらに最適飛行経路生成部４が生成した飛行経路を地形表示に合わせて３次元表示する。
【００１１】
上記クリアランス面の計算は次のようにして行う。
図３は、グランド・トラックが山頂より左側を通る部分の、グランド・トラック、飛行経路、クリアランス面、および地形の関係を示す斜視図である。ここで、グランド・トラックに沿った方向をｘ軸、高度方向をｚ軸、ｘ軸とｚ軸に直交する水平方向をｙ軸とする。座標系はｘ軸を分割して、分割面のｘ座標をｘｉ（ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ）とし、各分割面をｙｉ−ｘｉ座標系で表す。
【００１２】
図２は分割面ｘｉにおける地形のｙｉ−ｚｉ断面の例である。
【００１３】
図２・図３において、ｙｉ−ｘｉ座標の原点０がグランド・トラックの位置である。ａ_ioは（１）式で表す、山頂におけるクリアランス線上の座標である。
【００１４】
ａ_io＝（ｙ~_i，ｈ_i） …(1)
ここで、
ｙ~_i：原点から山頂までの距離
ｈ_i ：山頂の標高＋Ｃ_zi
Ｃ_zi：高度方向のクリアランス
である。
【００１５】
ａ_ij（ｊ＝１，２，・・・ｊ，・・・，ｍ）はｙ_i＝ｙ"_ijにおける山腹の断面形状に沿ったクリアランス線上の座標であり、次式で表す。
【００１６】

ここで、
ｙ'_ij：標高がｚ_ijに等しい山腹のｙ_i座標
Ｃ_yi ：水平方向のクリアランス
である。なお、ｙ~_i≧０は、図２・図３に示したように、飛行経路の右側に山頂があるとき、すなわち山腹の左側を飛行する状態である。逆に、ｙ~_i＜０は、飛行経路の左側に山頂があるとき、すなわち山腹の右側を飛行する状態である。
【００１７】
この例にように、まず、(1) 仮の水平位置ｙ_ijを定める。(2) そこから高さのクリアランスＣ_ziを確保した高度ｚ_ijを求める。(3) その高度の山腹水平位置ｙ'_ijを求める。(4) その水平位置から水平方向のクリアランスＣ_yiを確保した水平位置ｙ"_ijを求める。という手順でａ_ijを求めることにより、高さ方向と水平方向ともにクリアランスを確保し且つ山腹にできるだけ近づいた位置ａ_ijを求めることができる。
【００１８】
次に、クリアランス面を次の指数関数で表す。
ｚ_ij＝ｈ_iｅｘｐ｛-(ｙ"_ij -ｙ~_i)² / 2 σ² _ij｝ …(3)
ここで、ｅｘｐ｛｝は自然対数の底ｅの｛｝乗を表現している。
【００１９】
そして、ａ_ioと適切な範囲内の任意の一点ａ_ijを通る指数関数のパラメータσ_ijを（３）式により計算し、ｊを０からｍまで変化させたときのσ_ijが最大となる指数関数を求める。この指数関数の曲線を山腹の断面形状に沿ったクリアランス線の近似式とする。
【００２０】
そこで、σ_ijの最大値をσ_iで表すと、
ｚ_i＝ｈ_iｅｘｐ｛-(y_i- ｙ~_i)² / 2 σ² _i｝ …(4)
として求められる。
【００２１】
ここで、最低飛行高度ｈ_m（ｈ_m＜ｈ_i）を設定し、標高が（ｈ_m−Ｃ_zi）に相当するｙ_i座標の絶対値をｙ_iminとし、水平方向のクリアランスＣ_yiおよび高度方向のクリアランスＣ_ziを満たす最低飛行高度のｙ_i座標をｙ'_iminとすると、ｙ_ijの適切な範囲は次式のように決定する。
【００２２】
ｙ'_imin ＞０：ｙ'_imin≦ｙ_ij≦ｙ~_i …(5a)
ｙ'_imin ≦ ０：ｙ~_i≦ｙ_ij≦ｙ'_imin …(5b)
すなわち、図２・図３に示したように山腹の左側に沿って飛行するときには、（５ａ）式を適用して、最も左寄りの位置から山頂までの範囲の地形データを参照する。逆に、山腹の右側に沿って飛行するときには、（５ｂ）式を適用して、最も右寄りの位置から山頂までの範囲の地形データを参照する。
【００２３】
次に、最適飛行経路は次のようにして求める。
目的関数は前述したＴＦ／ＴＡ比と原点からの距離を変数として、例えば（６）式で表す。
【００２４】
Ｊ＝Σｊ_i ＝Σ｛ｗ_i（ｙ_i−ｙ~_i）²＋ｚ_i ²｝ …(6)
ここで、ｗ_iはＴＦ／ＴＡ比である。また、Σ演算のｉの初期値はｉ＝０、最終値はｉ＝ｎである。このｎは、ウェイポイント間（始点−終点間）のグランド・トラックをｘ_o〜ｘ_nまでの点数で表したときの最終の番号である。
【００２５】
最適飛行経路は、この（６）式の目的関数の値Ｊが最小になるように求める。すなわち各分割面ｘ_iにおいてｊ_iをそれぞれ最小にすればよい。したがって、上述した方法により、各ｘ_i断面におけるクリアランス線を求め、そのクリアランス線上で且つ上記ｊ_iが最小となる飛行位置を求め、その飛行位置をグランド・トラックに沿って連続させた曲線を３次元の最適飛行経路として求める。
【００２６】
例えば、ｗ_i（＝ＴＦ／ＴＡ比）を大きく設定するほど、前記指数関数曲線の頂上寄りの位置が飛行経路上の位置として定まり、ｗ_i（＝ＴＦ／ＴＡ比）を小さく設定するほど、前記指数関数曲線の谷寄りの位置が飛行経路上の位置として定まる。言い換えると、より地形追従の飛行経路をとろうとするのなら、ＴＦ／ＴＡ比( 地形追従／地形回避(terrain following/terrain Avoidance) 比）を大きくし、より地形回避の飛行経路をとろうとするのなら、ＴＦ／ＴＡ比を小さくすればよい。
【００２７】
次に、クリアランスの設定について説明する。
クリアランスを設定するために考慮すべき主な要素は、地形データの誤差、航法装置の測位誤差および飛行体が地形（地面）に衝突する確率である。この他にも植生、機体寸法等も考慮する。
【００２８】
ここで地形データの高度方向の誤差は、平均値０、標準偏差σ_tz＝１８．２ｍの正規分布Ｎ（０，σ² _tz）で表される。（ここで地形データのグリッドは１００ｍとする。）航法装置として例えばＧＰＳ受信機の測位誤差は、高度方向誤差σ_ez＝１４．５ｍ（１σ）、水平方向誤差σ_ey＝１２．０ｍ（１σ）である。
【００２９】
また、植生の樹木高さの分布は平均樹木高ｈ_p＝３０ｍ、標準偏差σ_pz＝４．６ｍの正規分布Ｎ（ｈ_p，σ² _pz）で表される。そこで、飛行体が地形に衝突する確率を１０^-6以下とすれば、クリアランスは次の式で設定できる。
【００３０】
Ｃ_zi≧５√（σ² _tz＋σ² _ez＋σ² _pz）＋ｈ_p ＝１５０ｍ
Ｃ_yi≧５σ² _ey ＝６０ｍ
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、グランド・トラックに直交する断面で見たときに、山頂や山腹から所定のクリアランスだけ離れた線（クリアランス線）を、正規分布密度関数に等しい指数関数曲線で求めたので、極めて少ないパラメータでその曲線を表すことができ、飛行経路を短時間に求めることができる。また、斜面を直線近似するものではないので、上記指数関数曲線上の任意の位置を飛行位置として求めることができ、山頂上空を通過する山越えも可能となる。
【００３２】
またこの発明によれば、グランド・トラックに沿った各断面における前記飛行経路上の位置を順次求め、これらを３次元位置情報として出力する手段を更に設けることにより、グランド・トラックに沿ってクリアランス面上の飛行経路の決定が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る飛行経路決定装置の構成を示すブロック図
【図２】地形の断面図
【図３】グランド・トラック、飛行経路、クリアランス面、および地形の関係を示す斜視図
【図４】従来技術による飛行位置を求める際の参照図
【符号の説明】
ｙ~_i−原点から山頂までの距離
ｈ_i−山頂の標高＋高度方向のクリアランス
Ｃ_zi−高度方向のクリアランス
Ｃ_yi−水平方向のクリアランス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flight path determination device that supports a flight plan when a flying object such as a helicopter or an airplane flies over a undulating portion such as a mountainous area.
[0002]
[Prior art]
In general, there are a method of flying an aircraft, a method of flying at a certain altitude according to the purpose of flight, and a method of flying while maintaining a predetermined altitude along the topography (terrain), that is, regardless of the sea level. Nap-of-the-Earth (NOE) is a form of the latter flight method. In the case of a kite flight, it is necessary to generate an optimal flight path for performing terrain following / terrain avoidance (TF / TA) so as not to collide with the ground surface or mountainside.
[0003]
Conventionally, the optimum flight path is the set ground track (line obtained by projecting a straight line connecting two waypoints (between the start point and the end point) onto an altitude 0 [m] plane), terrain data adjacent to the ground track, It is also considered that the clearance plane is calculated using the altitude and horizontal clearance data, and is generated as a series of clearance plane positions that minimize the predetermined objective function. However, there is no document that discloses such a calculation method of the clearance surface and a calculation method such as which position on the clearance surface is the flight path.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In general, when flying a kite, it is necessary to change the waypoints appropriately in order to avoid an unexpected threat in advance, determine a ground track, and generate an optimal flight path. However, if the clearance plane is calculated faithfully to the actual terrain, the calculation amount of the clearance plane and the calculation amount for generating the optimal flight path increase, and it is difficult to generate the optimal flight path data in a short time. Met.
[0005]
In addition, when the slope of a mountain is approximated and an arbitrary position along the slope is obtained as a flight position, it is considered that the slope of the mountain has been linearly approximated conventionally. For example, FIG. 4 is an example of terrain on a certain x-axis cross section (yz cross section) on the flight path when the ground track is set on the left side of the summit. In this example, y represents the horizontal distance from the summit of a certain point on the slope, z represents the height (elevation), and j = wy ² + z ² gives an objective function, where j is the minimum position on the slope To decide. Here, when the weight w is increased, the flight position is determined near the summit, and when it is decreased, the flight position is determined near the valley bottom. However, since the above-mentioned conventional objective function is constant and the weight w is not infinite, it does not fly over the top of the mountain, so the optimal flight path for the ground track of Yamakoshi (flies over the mountain ridge) is Could not be generated.
[0006]
Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to calculate the clearance plane with a small amount of calculation, to shorten the processing time required to generate the flight path, and to provide an optimum flight path for the ground track over the mountain. It is an object of the present invention to provide a flight path determination device that can be easily generated.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is based on a ground track defined by two waypoints and terrain data representing the three-dimensional position of each point on the ground surface, and in a predetermined height direction from a mountain peak in a predetermined cross section perpendicular to the ground track. An exponential curve equivalent to a normal distribution density function passing through two points: a point separated by the clearance and a point separated by a predetermined height clearance and a predetermined horizontal clearance from any position on the mountainside Means to seek,
Means for determining a position on the exponential function curve determined by a predetermined objective function between a predetermined minimum altitude and a vertex;
Means for outputting the determined position on the exponential curve as a position on the flight path;
It is characterized by having.
[0008]
In this way, when viewed in a cross-section perpendicular to the ground track, a line (clearance line) that is separated from the peak or hillside by a predetermined clearance is obtained with an exponential function curve equal to the normal distribution density function, so there are very few parameters. The curve can be expressed by and the flight path can be obtained in a short time. Further, since the slope is not approximated by a straight line, an arbitrary position on the exponential function curve can be obtained as a position on the flight path, and it is possible to cross a mountain that flies over a position corresponding to the sky above the mountaintop.
[0009]
The present invention further includes means for sequentially obtaining positions on the flight path in each cross section along the ground track and outputting them as three-dimensional position information to constitute a flight path determination device. With this configuration, it is possible to support the determination of the flight path along the ground track and on the clearance surface.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, FIG. 1 shows the configuration of the flight path determination device. Here, the ground track setting unit 1 uses the ground track data that is a straight line with an altitude of 0 [m] connecting the two waypoints as the terrain data storage unit 2, the clearance plane calculation unit 3, and the optimum flight path generation unit. Output to 4. The terrain data storage unit 2 outputs the terrain data adjacent to the ground track to the clearance plane calculation unit 3 based on the ground track data. The clearance plane calculation unit 3 calculates data on the clearance plane based on the ground track data, the terrain data, and the clearance data input from the clearance setting unit 5 and outputs the data to the optimum flight path generation unit 4. The optimum flight path generation unit 4 calculates the TF / TA ratio (terrain following / terrain avoidance ratio) based on the ground track data and the clearance plane data, and based on the TF / TA ratio (terrain following / terrain avoidance ratio). To generate an optimal flight path that minimizes the objective function. The display unit 6 reads out the terrain data necessary for the future from the terrain data storage unit 2 and displays it. Further, the flight path generated by the optimum flight path generation unit 4 is displayed three-dimensionally in accordance with the terrain display.
[0011]
The clearance plane is calculated as follows.
FIG. 3 is a perspective view showing the relationship between the ground track, the flight path, the clearance plane, and the terrain at the portion where the ground track passes to the left of the summit. Here, the direction along the ground track is the x-axis, the altitude direction is the z-axis, and the horizontal direction perpendicular to the x-axis and the z-axis is the y-axis. The coordinate system divides the x axis, the x coordinate of the divided surface is xi (i = 0, 1, 2,..., N), and each divided surface is represented by the yi-xi coordinate system.
[0012]
FIG. 2 is an example of a yi-zi cross section of the terrain on the dividing plane xi.
[0013]
2 and 3, the origin 0 of the yi-xi coordinates is the position of the ground track. a _io is a coordinate on the clearance line at the summit expressed by equation (1).
[0014]
a _io = (y ~ _i , h _i ) (1)
here,
y ~ _i: distance from the origin to the summit h _i: summit at an altitude of + C _zi
C _zi : Clearance in the altitude direction.
[0015]
a _ij (j = 1, 2,..., j,..., m) is a coordinate on the clearance line along the cross-sectional shape of the mountainside at y _i = y ″ _ij and is expressed by the following equation.
[0016]

here,
y ' _ij : y _i coordinate C _{yi of the} mountainside where the altitude is equal to z _ij : Clearance in the horizontal direction. Incidentally, y ~ _i ≧ 0, as shown in FIGS. 2 and 3, when there is a summit to the right of the flight path, i.e. a state to fly left flank. On the other hand, y ~ _i <0 is a state where the mountain top is on the left side of the flight path, that is, the state is flying on the right side of the mountainside.
[0017]
As shown in this example, first, (1) a temporary horizontal position y _ij is determined. (2) The altitude z _ij securing the height clearance C _zi is obtained therefrom. (3) determining the altitude of the mountainside horizontal position y _'ij. (4) Obtain the horizontal position y " _ij that secures the horizontal clearance C _yi from the horizontal position. By _obtaining a _{ij in accordance} with the procedure described above, the clearance is secured in both the height direction and the horizontal direction and is as close as possible to the mountainside. The position a _ij can be obtained.
[0018]
Next, the clearance plane is expressed by the following exponential function.
_{_{z ij = h i exp {-}} (y "ij -y ~ i) 2/2 σ 2 ij} ... (3)
Here, exp {} expresses the base e of the natural logarithm to the {} power.
[0019]
Then, an exponential function parameter σ _ij passing through a _io and an arbitrary point a _ij within an appropriate range is calculated by the equation (3), and an index that maximizes σ _ij when j is changed from 0 to m. Find a function. The exponential function curve is an approximate expression of the clearance line along the cross-sectional shape of the mountainside.
[0020]
Therefore, if the maximum value of σ _ij is represented by σ _i ,
_{_{z i = h i exp {-}} (y i - y ~ i) 2/2 σ 2 i} ... (4)
As required.
[0021]
Here, the minimum flight altitude h _m (h _m <h _i ) is set, the absolute value of the y _i coordinate corresponding to the altitude of (h _m −C _zi ) is y _imin , the horizontal clearance C _yi and the altitude If the y _i coordinate of the lowest flight altitude that satisfies the directional clearance C _zi is y ′ _imin , an appropriate range of y _ij is determined as follows:
[0022]
y ' _imin > 0: y' _imin ≤ y _ij ≤ y ~ _i (5a)
y ' _imin ≤ 0: y ~ _i ≤ y _ij ≤ y' _imin (5b)
That is, as shown in FIGS. 2 and 3, when flying along the left side of the mountainside, the formula (5a) is applied to refer to the topographic data in the range from the leftmost position to the summit. Conversely, when flying along the right side of the mountainside, the formula (5b) is applied to refer to the topographic data in the range from the position closest to the right to the summit.
[0023]
Next, the optimum flight path is obtained as follows.
The objective function is expressed by, for example, equation (6) using the TF / TA ratio and the distance from the origin as variables.
[0024]
_{J = Σj i = Σ {w} i (y i -y ~ i) 2 + z i 2} ... (6)
Here, w _i is a TF / TA ratio. In addition, the initial value of i in the Σ operation is i = 0, and the final value is i = n. This n is the final number when the ground track between the waypoints (between the start point and the end point) is represented by points from x _o to x _n .
[0025]
The optimum flight path is obtained so that the value J of the objective function in the equation (6) is minimized. That is, j _i may be minimized on each dividing plane x _i . Therefore, by the method described above, obtains the clearance line at each x _i section, and obtains the flying position where the j _i is minimized at the clearance line, a curve is continuous along its flight position to the ground track 3 Obtained as the optimal flight path of the dimension.
[0026]
For example, as w _i (= TF / TA ratio) is set larger, the position closer to the top of the exponential function curve is determined as a position on the flight path, and as w _i (= TF / TA ratio) is set smaller, A position near the valley of the exponential function curve is determined as a position on the flight path. In other words, if you want to take a more terrain following flight path, increase the TF / TA ratio (terrain following / terrain avoidance ratio) and try to take a more terrain avoidance flight path. Then, the TF / TA ratio may be reduced.
[0027]
Next, clearance setting will be described.
The main factors to be considered for setting the clearance are the terrain data error, the navigation device positioning error, and the probability that the flying object will collide with the terrain (ground). In addition, vegetation, aircraft dimensions, etc. are also taken into consideration.
[0028]
Here, the error in the altitude direction of the terrain data is represented by a normal distribution N (0, σ ² _tz ) having an average value of 0 and a standard deviation σ _tz = 18.2 m. (Here, the grid of the topographic data is 100 m.) As a navigation device, for example, the positioning error of the GPS receiver is the altitude direction error σ _ez = 14.5 m (1σ) and the horizontal direction error σ _ey = 12.0 m (1 σ). It is.
[0029]
The distribution of vegetation tree height is represented by a normal distribution N (h _p , σ ² _pz ) with an average tree height h _p = 30 m and a standard deviation σ _pz = 4.6 m. Therefore, if the probability that the flying object collides with the terrain is 10 ⁻⁶ or less, the clearance can be set by the following equation.
[0030]
C _zi ≧ 5√ (σ ² _tz + σ ² _ez + σ ² _pz ) + h _p = 150 m
C _yi ≧ 5σ ² _ey = 60m
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, when viewed in a cross-section orthogonal to the ground track, a line (clearance line) that is separated from the peak or hillside by a predetermined clearance (clearance line) is obtained with an exponential function curve equal to the normal distribution density function. The curve can be expressed with extremely few parameters, and the flight path can be obtained in a short time. Further, since the slope is not linearly approximated, an arbitrary position on the exponential function curve can be obtained as a flight position, and it is possible to cross a mountain passing over the mountaintop.
[0032]
Further, according to the present invention, a clearance surface is provided along the ground track by further providing means for sequentially obtaining the position on the flight path in each cross section along the ground track and outputting these as three-dimensional position information. This makes it easier to determine the upper flight path.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a flight path determination device according to an embodiment. FIG. 2 is a sectional view of terrain. FIG. 3 is a perspective view showing a relationship between a ground track, a flight path, a clearance plane, and terrain. 4) Reference diagram for obtaining the flight position according to the prior art [Explanation of symbols]
y ~ _i −Distance from the origin to the summit h _i _−Altitude at the summit + Altitude clearance C _{zi −Altitude} clearance C _{yi −Horizontal} clearance

Claims

Based on the ground track defined by two waypoints and the topographic data representing the three-dimensional position of each point on the ground surface, the clearance in the specified height direction from the nearest peak in the specified section perpendicular to the ground track. An exponential function curve equivalent to a normal distribution density function is obtained that passes through two points: a point separated by a distance and a point separated by a predetermined height clearance and a predetermined horizontal clearance from an arbitrary position on the mountainside. Means,
Means for determining a position on the exponential function curve determined by a predetermined objective function between a predetermined minimum altitude and a vertex;
Means for outputting the determined position on the exponential curve as a position on the flight path;
A flight path determination device comprising:

The flight path determination device according to claim 1, further comprising means for sequentially obtaining positions on the flight path in the respective cross sections along the ground track and outputting these as three-dimensional position information.