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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

研究課題

研究課題/領域番号 14J07391
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東北大学

研究代表者

菊地 亮太  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードデータ同化 / 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
研究実績の概要

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.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Real-time Prediction of Unsteady Flow based on POD Reduced-Order Model and Particle Filter2016

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Fluid Dynamics

      巻: 30 号: 4 ページ: 285-306

    • DOI

      10.1080/10618562.2016.1198782

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precipitation Nowcasting with Three-Dimensional Space–Time Extrapolation of Dense and Frequent Phased-Array Weather Radar Observations2016

    • 著者名/発表者名
      Shigenori Otsuka, Gulanbaier Tuerhong, Ryota Kikuchi, Yoshikazu Kitano, Yusuke Taniguchi, Juan Jose Ruiz, Shinsuke Satoh, Tomoo Ushio, and Takemasa Miyoshi
    • 雑誌名

      Weather and Forecasting

      巻: in press 号: 1 ページ: 329-340

    • DOI

      10.1175/waf-d-15-0063.1

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Assessment of Probability Density Function based on POD Reduced-Order Model for Ensemble-based Data Assimilation2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 雑誌名

      Fluid dynamics research

      巻: 47 号: 5 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1088/0169-5983/47/5/051403

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      菊地亮太
    • 学会等名
      第8回 EFD/CFD融合ワークショップ
    • 発表場所
      秋葉原コンベンションホール (東京都・千代田区)
    • 年月日
      2016-02-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      菊地亮太
    • 学会等名
      第6回 データ同化ワークショップ
    • 発表場所
      海洋研究開発機構 横浜研究所(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-02-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      菊地亮太,三坂孝志,大林茂,井之口浜木,及川博史,三角暁雄
    • 学会等名
      日本気象学会2016年度秋季大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      菊地亮太,内田竜朗,三坂孝志,大林茂
    • 学会等名
      第28回計算力学講演会 CMD2015
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2015-10-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 旅客機データを使用したリアルタイム乱気流予測2015

    • 著者名/発表者名
      菊地亮太,三坂孝志,大林茂,井之口浜木,及川博史
    • 学会等名
      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
    • 発表場所
      東京大学 生産技術研究所(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      菊地亮太,三坂孝志,大林茂,井之口浜木,及川博史
    • 学会等名
      日本気象学会2015年度春季大会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2015-05-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Real-Time Prediction of Low-Level Atmospheric Turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 学会等名
      53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • 発表場所
      Kissimmee, United States of America
    • 年月日
      2015-01-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Surrogate-Based Probability Density Function Modeling for Efficient Particle Filter2014

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 学会等名
      Eleventh International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai International Center, Miyagi,Japan
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 遠隔気流計測装置、遠隔気流計測方法及びプログラム2015

    • 発明者名
      井之口浜木,大林茂,三坂孝志,菊地亮太
    • 権利者名
      井之口浜木,大林茂,三坂孝志,菊地亮太
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-195895
    • 出願年月日
      2015-10-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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