Local control / estimation algorithm to realize autonomous decentralized control of multiple aircraft

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K04574
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
• 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)
• Principal Investigator: Yokoyama Nobuhiro 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)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 自律分散 / 飛行意図推定 / モデル予測制御 / 不確かさ / 逐次凸化 / コンフリクト（干渉）回避 / 実時間最適化

Outline of Final Research Achievements

In order to apply to autonomous decentralized control for multiple aircraft, we proposed a method for planning optimal flight trajectory so that conflicts (i.e., loss of necessary separation) do not occur even if each aircraft updates its flight trajectory independently. The method incorporates flight intent inference as appropriate and calculates conflict-free trajectories at high speed even under uncertain conditions in intent inference results, communication delay, wind, etc. The effectiveness of the method was confirmed by numerical simulations.

Free Research Field

航空宇宙工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

無人・有人のどちらの航空機についても，将来的にはより高密度な環境下で運航することが期待されているが，そのために欠かせないのが，コンフリクトの無い各機の飛行軌道を計算する技術である．本研究で提案された手法は，各種の現実的な状況を考慮した条件下で，コンフリクトのない最適軌道を高速かつロバスト（頑健）に得ることを可能としており，将来の高密度な航空機運航の実現に向けた基盤技術として寄与するものである．