2016 Fiscal Year Research-status Report
飛行モードのオンライン推定を利用した有人および無人航空機の間隔確保システム
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15K18289
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
横山 信宏 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, システム工学群, 准教授 (10425788)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 推定アルゴリズム / 実時間最適化 / 航空機 / 間隔確保 / モデル予測制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度開発した実時間飛行モード（飛行意図）推定アルゴリズムについて，改良を行った．改良版のアルゴリズムは，これまでと同様に観測された飛行経路から最適制御の逆問題を解き，各飛行モードの目的関数への寄与度を求めるものであるが，新たに，1) 悪天候領域や飛行制限区域等の回避モード，2) ウェイポイントの情報が不明な場合，3) 風の影響を受ける場合，についても対応することができるようにした．また，従来のアルゴリズムでは最適性の必要条件のみしか扱っていなかったのに対し，改良版のアルゴリズムでは，実時間計算の枠組みで十分条件（Projected Hessianの正定値性条件）も満足できるような工夫を施した．さらに，得られる解，すなわち各飛行モードの目的関数への寄与度が数学的に一意に定まるための条件についても，導出することができた．これらにより，アルゴリズムの理論的な妥当性を保証できるようになった．
有人航空機や無人航空機の間隔確保問題への適用を考慮し，上記の飛行モード推定に基づく実時間飛行経路生成アルゴリズムについても検討を行った．特に，推定される各飛行モードの寄与度の不確かさを考慮して，飛行経路の確率論的な伝播モデルを取り入れ，各機が独立に経路生成を実行しても，Self Separationを極力達成できるような定式化について検討を行った．また，その有効性を飛行シミュレーションによって検証した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
飛行モード推定アルゴリズムについては，計算の実時間性の観点からダイナミクスを連続変数のみに絞った上で，計画どおり，多様な飛行モードや現実的な問題設定に対応できるような改良を行うことができ，様々な飛行シミュレーションでその有効性を確認することができた．また，当初は計画していなかったが，解の一意性や最適性の十分条件など，理論的にアルゴリズムの妥当性を保証するという点においても成果を得ることができた．
飛行モード推定を利用した実時間飛行経路生成アルゴリズムについては，今後さらに評価・改良すべき点が残っているものの，飛行シミュレーション結果から一定の有効性を確認することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
残りの期間において，飛行モード推定を利用した実時間飛行経路生成アルゴリズムに更なる改良を行い，安全な間隔確保と実時間計算を達成できるか，多様な飛行シナリオのもとでシミュレーションを行って検証する．特に，推定される飛行モードの不確かさに伴う飛行経路の確率論的な予測について，十分有効に機能しているか検証を行う．
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| Causes of Carryover |
当初の計画よりも備品の購入金額を抑えることができたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
旅費・学会参加登録費や論文の英文校正費・投稿料として使用する．
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