2017 Fiscal Year Annual Research Report
Separation Assurance System for Manned and Unmanned Aircraft Using Real-Time Inference of Flight Mode
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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学群), 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 | 航空機 / 推定アルゴリズム / 実時間最適化 / 間隔確保 / モデル予測制御 / 自律分散 / 不確かさ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である本年度は，逆最適制御に基づく飛行意図（飛行モード）推定アルゴリズムの改良と，これを利用した航空機の自律分散的な間隔確保の手法について様々な検討を行った．
飛行意図推定アルゴリズムについては，対象とする軌道を水平面内の軌道（2次元軌道）から3次元軌道に拡張するように改良を行った．これを複数ケースのシミュレーションに適用した結果，得られる推定結果と軌道との整合性が良好であり，計算時間も十分実用的であることが確認できた．
飛行意図推定を利用した間隔確保の手法としては，1)予測最接近距離に基づく回避ベクトル生成と，2)分散型モデル予測制御に基づく経路最適化を検討した．1については，モンテカルロシミュレーションを含む数値計算例を通じて，十分に計算負荷が軽いことと，他機が回避意図を持っていない場合に，その意図を推定することで安全間隔を達成し易くなることを確認した．2については，間隔確保のための許容領域について，a)0-1変数を用いて表す場合と，b)凸近似する場合の2通りを考えた．数値シミュレーションの結果，a,bともに妥当な軌道が得られることを確認できたが，特にaの場合において，意図推定を利用することが安全間隔の確保において有利になるケースが見られた．なお，a,bともに最悪計算時間が大きくなる傾向が見られたものの，平均的には計算時間は実用的なレベルとなった．
さらに，実用性の観点から，誘導制御則，風，飛行意図等の不確かさのもとで，自律分散的に間隔確保を行うための手法についても検討した．これは，飛行意図推定とUnscented変換に基づく確率的軌道予測を分散型モデル予測制御に組み入れた上で，制約条件を逐次凸近似することにより，計算負荷を軽減したものである．数値シミュレーションを通じて，本手法で得られる軌道の妥当性と計算の実時間性を確認することができた．
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