2015 Fiscal Year Annual Research Report
航空監視システムにおける電波伝搬解析のための超高速広域計算アルゴリズムの開発
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25820117
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| Research Institution | Electronic Navigation Research Institute |
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Principal Investigator |
本田 純一 国立研究開発法人電子航法研究所, その他部局等, 研究員 (10643348)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 航空機監視 / 電波伝搬 / 散乱波 / レイトレーシング法 / レーダ / マルチラテレーション / 計器着陸システム / 高速計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高速かつ広域で数値解析ができる電磁界解析アルゴリズムを開発し、それを航空分野に応用することにある。本研究では、レイトレーシング法（RTM）を採用し、さらに計算手順を簡単化することで計算の高速化を図っている。最終年度はアルゴリズムの三次元への拡張と計器着陸システム（ILS）への応用を実施した。
本研究は、2種類あるRTMの内、計算時間を必要とするが精度の良いイメージング法を採用した。この手法により、航空機からの散乱電力を広域で推定するアルゴリズムを開発した。また、空港内の航空機を監視するためのマルチラテレーションで発生するマルチパス問題へ応用した。二年目までに、前者については三次元、後者については二次元の数値計算モデルを作成した。前者については実験結果とも概ね良く一致することから査読論文に投稿し初年度末に採録となっている。また、後者についても実験システムの問題点を発見するに至った。
提案手法の特徴は、使用する周波数を考慮して精度を保証した上でのモデルの面近似と送受信点間の電波のレイ（航跡）探索の簡単化にある。これらの処理によって、従来手順と比べて計算時間の短縮を図っている。通常、送受信間の経路上における反射および回折点の算出にはかなりの計算時間を要するが、提案手法はレイ探索を最初に近似的に求めることによって計算時間を大幅に短縮する。最終年度は基本アルゴリズムを空港面の解析に対応するために三次元問題に拡張し、特にILSの一つであるローカライザー（LOC）の解析に応用した。空港内で発生するマルチパスを計算して、実際の飛行データと比較したところ概ね同様の誤差が生じることが分かった。これにより三次元に拡張したアルゴリズムも一定の制度を保っていることが確認できた。また計算時間については、やや増大したものの商用ソフトの計算時間の最大7～8割程度となり、計算の高速化を達成した。
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