| Project/Area Number |
21K14351
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
Matsuno Yoshinori 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (70800845)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
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| Keywords | 確率最適制御 / 不確実性 / 飛行制御 / サイバーセキュリティ / 無人航空機 |
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| Outline of Research at the Start |
悪意のある虚偽情報が無人航空機システムに混入されるサイバー攻撃の脅威が潜在しており、意図的に無人航空機が飛行経路から逸脱させられ、誤誘導される危険性がある。しかし、風や航法誤差といった不確実環境下では、不確実性の範囲内に攻撃が潜み易く、攻撃を検出することが難しい。そこで本研究では、不確実環境下での攻撃の存在条件を明確化し、不確実性の範囲内に存在可能な攻撃を確率過程としてモデル化することで、将来想定されうる攻撃を確率的に予測する。そして、予測される攻撃の影響を軽減し、安全な最適経路を実時間で逐次生成する確率最適制御手法を確立する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we develop a stochastic optimal control method with significant practical implications for effectively managing uncertainty. The primary uncertainty we address is wind error, known for its spatiotemporal correlation. We propose a practical covariance control method to handle the impact of this uncertainty on the trajectory (expected value and covariance of the trajectory). The covariance control problem, incorporating stochastic constraints, is formulated as a convex programming problem. Through extensive numerical simulations, we demonstrate the effectiveness of our proposed method. The results highlight the potential of the stochastic optimal control method to manage uncertainty and generate optimal trajectories that adhere to various state constraints.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では，無人航空機の安全かつ効率的な運航を実現するため，コリドーと呼ばれる専用空域を設定し，不確実環境下においてあらかじめ設定されたコリドー内に留まるように飛行する最適制御手法を構築した．実際の誤差に相当する相関のある誤差を考慮した不確実環境下において，適切な最適軌道を生成できることを示した．本研究成果は，実環境における無人航空機システムの応用において，不確実性管理を強化することができ，無人航空機システムの信頼性と安全性の向上に貢献することが期待される．
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