2023 Fiscal Year Annual Research Report
Stochastic Optimal Control of Unmanned Aerial Vehicles Against Cyber Attacks in the Presence of Uncertainty
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21K14351
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
松野 賀宣 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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| Keywords | 確率最適制御 / 不確実性 / 飛行制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度となる本年度は，昨年度に続き不確実性を考慮した最適制御アルゴリズムを構築した．不確実性として主に風速誤差を考慮し，不確実性が航空機の飛行軌道に与える影響（飛行軌道の期待値や共分散）を制御する共分散制御手法を構築した．ここでは，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，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則（フィードバック制御則）を設計した．特に，不確実性として時空間相関のある風速誤差を考慮し，確率制約を含む共分散制御問題を凸計画問題として定式化した．そして，数値シミュレーションを通して，提案手法の有効性を評価した．提案する最適制御アルゴリズムにより不確実性の制御を容易に行うことができ，様々な状態制約に対して適切な最適軌道を生成できることを示した．
研究期間全体を通して構築した最適制御アルゴリズムでは，不確実性として主に風速誤差を考慮した．特に，時空間相関のある誤差に着目し，相関を考慮しない場合（無相関の誤差）と比較することで，相関のある誤差を考慮することの効果を明らかにした．実際の誤差に相当する相関のある誤差を考慮することで，適切な最適軌道を生成できることを示した．
研究期間全体を通して得られた研究成果は，実環境における無人航空機システムの応用において，不確実性管理の強化による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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