2020 Fiscal Year Annual Research Report
データ同化と学習理論による小型高速船の実時間運動予測
| Project/Area Number |
20H02381
|
|---|
| 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 |
寺田 大介 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, 教授 (80435453)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 徹 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20305650)
平川 嘉昭 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00345480)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 海難防止 / 海上安全 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では本研究課題では、小型高速船の安全運航支援システムの開発を念頭におき、逐次データ同化と統計的学習理論を融合することによって小型高速船の運動を実時間で予測する新しい方法を確立する。そのための検討課題は①逐次データ同化による小型高速船の船体運動予測数学モデルの構築、②予測誤差の深層学習による未知外乱の推定および③実時間予測のためのシステム開発である。当該年度はこの目的を達成するために、次の項目に関して取り組んだ。
(1)対象船舶の選定:小型高速船というカテゴリーには種々の船舶が含まれる。ここでは、過去の海難事例を踏まえ、排水量型高速船として一軸一舵の漁船を選定し、滑走型高速船として船外機付きの滑走艇を選定した。
(2)小型高速船の船体運動を予測する数学モデルの構築:漁船の数学モデルに関しては安川によって提案された数学モデルを参考に先ずは平水中の4自由度操縦運動モデルを構築した。滑走艇に関しては研究分担者の片山によって提案された数学モデルをそのまま用いることとした。ただし、船外機による流体力に関するモデルは寺田・芳村のモデルを用いることとした。
(3)データ同化を行うためのデータ取得方法の検討:模型船実験を行うに当たって計測すべき項目を決定するために、予備実験を行った。滑走艇に関しては、使用した実験システムでは船速の計測精度が十分ではないということが明らかになった。
(4)深層学習を行うための計算機プログラムのコードを構築:FORTRAN90により計算機プログラムのコードを構築した。簡単な数値実験によりその有効性を確認した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナ感染症の影響で、打ち合わせの機会を設けることが出来ず、十分な意見交換を行うことが出来なかった。さらに、対象船を選定するためにいくつかの企業を訪問する予定としていたが、これに関しては叶わなかった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度実施した予備実験の結果、滑走艇型高速船に関しては、使用を考えていた実験システムでは船速の情報が上手く計測できないことが明らかになった。そのため、当初予定していた模型船製作を取りやめて、保有している模型船を改造することで代用することとし、その予算を船速計測のための計測機の購入に振り替えることとした。
|
