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次世代運航システムのためのデータ同化によるリアルタイム乱気流予測の研究開発

Research Project

Project/Area Number 14J07391
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

菊地 亮太  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsデータ同化 / 気象予測モデル / 航空機運航 / フライトデータ / 乱気流 / リアルタイム予測 / 経路最適化 / 運航システム / 航空機 / ドップラーライダー / 航空安全 / 流体計算 / 気象予測 / 低次元モデル
Outline of Annual Research Achievements

安全かつ効率的な旅客運航を実現することを目的として,パイロットにリアルタイムな支援情報を提供する技術の開発に取り組んだ.航空旅客輸送量は,今後20年間で2009年比2.7倍に拡大すると予想されており,運航の効率化および安全化は世界的に対応すべき課題となっている.効率化および安全化の両面に影響が大きいとされている要素として,気象現象である乱気流が挙げられる.現在の気象予測では,上空で発生する乱気流を高精度に予測することは出来ないため,やむを得ず航空機は乱気流に遭遇し,その結果が事故に繋がることも報告されている.
そこで,気象予測モデルの出力である大量のデータから,乱気流を予測するための予測モデルを新たに構築し,さらに現実の情報である航空機自体の観測値をリアルタイムに融合することで,高精度かつ高速な予測手法を提案している.本年度は,気象予測情報の不確実性を表現するためにマルチセンターグランドアンサンブルデータと上空を飛行する航空機のフライトデータを組み合わせたリアルタイム風況予測システムの開発を実施した.本手法を実際の複数の航空機のフライト事例に対して,適用し手法の有用性の検証を行った.その結果,提案手法によって上空のジェット気流の位置や強さが,既存手法に比べて優れた予測が行えることを確認した.また,本手法により,航空機がフライトする際にリアルタイムに気象情報が更新され改善することを確認した.さらに現在は,本提案手法の情報を用いて航空機の飛行経路の最適化を同時に実施し,パイロットや管制官の意思決定を支援するアルゴリズムの構築を行っている.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Real-time Prediction of Unsteady Flow based on POD Reduced-Order Model and Particle Filter2016

    • Author(s)
      Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • Journal Title

      International Journal of Computational Fluid Dynamics

      Volume: 30 Issue: 4 Pages: 285-306

    • DOI

      10.1080/10618562.2016.1198782

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Precipitation Nowcasting with Three-Dimensional Space–Time Extrapolation of Dense and Frequent Phased-Array Weather Radar Observations2016

    • Author(s)
      Shigenori Otsuka, Gulanbaier Tuerhong, Ryota Kikuchi, Yoshikazu Kitano, Yusuke Taniguchi, Juan Jose Ruiz, Shinsuke Satoh, Tomoo Ushio, and Takemasa Miyoshi
    • Journal Title

      Weather and Forecasting

      Volume: in press Issue: 1 Pages: 329-340

    • DOI

      10.1175/waf-d-15-0063.1

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Assessment of Probability Density Function based on POD Reduced-Order Model for Ensemble-based Data Assimilation2015

    • Author(s)
      Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • Journal Title

      Fluid dynamics research

      Volume: 47 Issue: 5 Pages: 1-22

    • DOI

      10.1088/0169-5983/47/5/051403

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 縮約モデルとデータ同化によるリアルタイム非定常流予測技術2016

    • Author(s)
      菊地亮太
    • Organizer
      第8回 EFD/CFD融合ワークショップ
    • Place of Presentation
      秋葉原コンベンションホール (東京都・千代田区)
    • Year and Date
      2016-02-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] リアルタイムデータ同化による乱気流予測の研究開発2016

    • Author(s)
      菊地亮太
    • Organizer
      第6回 データ同化ワークショップ
    • Place of Presentation
      海洋研究開発機構 横浜研究所(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-02-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] グランドアンサンブル予報を用いたリアルタイムデータ同化2016

    • Author(s)
      菊地亮太,三坂孝志,大林茂,井之口浜木,及川博史,三角暁雄
    • Organizer
      日本気象学会2016年度秋季大会
    • Place of Presentation
      愛知県名古屋市
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 時系列PIV計測を用いた角柱周り流れのリアルタイムデータ同化計算2015

    • Author(s)
      菊地亮太,内田竜朗,三坂孝志,大林茂
    • Organizer
      第28回計算力学講演会 CMD2015
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2015-10-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 旅客機データを使用したリアルタイム乱気流予測2015

    • Author(s)
      菊地亮太,三坂孝志,大林茂,井之口浜木,及川博史
    • Organizer
      第47回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2015
    • Place of Presentation
      東京大学 生産技術研究所(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2015-07-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] データ同化によるリアルタイム乱気流予測の研究開発2015

    • Author(s)
      菊地亮太,三坂孝志,大林茂,井之口浜木,及川博史
    • Organizer
      日本気象学会2015年度春季大会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2015-05-21
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Real-Time Prediction of Low-Level Atmospheric Turbulence2015

    • Author(s)
      Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • Organizer
      53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • Place of Presentation
      Kissimmee, United States of America
    • Year and Date
      2015-01-07
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Surrogate-Based Probability Density Function Modeling for Efficient Particle Filter2014

    • Author(s)
      Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • Organizer
      Eleventh International Conference on Flow Dynamics
    • Place of Presentation
      Sendai International Center, Miyagi,Japan
    • Year and Date
      2014-10-08 – 2014-10-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 遠隔気流計測装置、遠隔気流計測方法及びプログラム2015

    • Inventor(s)
      井之口浜木,大林茂,三坂孝志,菊地亮太
    • Industrial Property Rights Holder
      井之口浜木,大林茂,三坂孝志,菊地亮太
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-195895
    • Filing Date
      2015-10-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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