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自律飛行ドローンを用いた計測データ駆動型の非定常環境流動計測システムに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K17592
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 流体工学
統計科学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2018-2019)
東北大学 (2017)

研究代表者

三坂 孝志  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20645139)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードデータ同化 / 最適計測 / 計測感度 / 可観測性グラム行列 / 二次アジョイント法 / 自律飛行ドローン / ドローン / 適応型計測
研究成果の概要

本研究ではデータ同化システムから得られる計測データの感度(重要度)情報を用いて統計的に尤もらしい状態推定を行うための最適計測アルゴリズムを,ドローンによる局所環境流動計測システムに融合して,データ駆動型の非定常環境流動計測システムの研究を行い,実環境における限られた計測の価値を最大化する手法を検討した.本研究では特に最適計測のデータ同化アルゴリズム検討と数値実験に注力した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

データ同化の成否には利用される計測の位置,量,性質が大きく影響する.したがって,データ同化システムにおいて選択的に有効な計測値を得ることによりモデル予測精度が向上すると予想される.このような手法を機動性の高いドローンと組み合わせることにより,緊急性を要する観測業務,例えば,災害時の迅速な大気環境調査等への利用が期待できる.本研究では動的に時空間分布が変化する流動現象を把握するのに最適な飛行経路生成に繋がるような感度情報をデータ同化システムから得るための検討を行った.ドローンの素早い展開と本手法に基づく効率的な計測により,プラント事故や災害時の迅速な大気環境調査へと繋がると期待できる.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2015 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 4件、 招待講演 10件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Application of Observability Gramian to Targeted Observation in WRF Data Assimilation2020

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yoshimura, Aiko Yakeno, Takashi Misaka and Shigeru Obayashi
    • 雑誌名

      Tellus A

      巻: 72 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1080/16000870.2019.1697602

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prediction of surface roughness in CNC turning by model-assisted response surface method2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Jonny Herwan, Seisuke Kano, Ryabov Oleg, Hiroyuki Sawada, Nagayoshi Kasashima, Yoshiyuki Furukawa
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: 62 ページ: 196-203

    • DOI

      10.1016/j.precisioneng.2019.12.004

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] データ同化支援工学(DAE)のこれまでとこれから2019

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志, 加藤博司,大林茂
    • 雑誌名

      日本機械学会誌

      巻: 122 ページ: 8-11

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 大規模システムを見える化するデータ同化2019

    • 著者名/発表者名
      加藤博司, 三坂孝志, 大林茂
    • 雑誌名

      ターボ機械

      巻: 47 ページ: 41-49

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Optimization of Grooved Passive Micromixers Based on Genetic Algorithm and Graph Theory2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuo Yoshimura, Koji Shimoyama, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 23 号: 3 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1007/s10404-019-2201-6

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フィルム冷却効率予測のためのベイジアンモデル較正2019

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志,淺海典男,出田武臣,大林茂
    • 雑誌名

      日本ガスタービン学会誌

      巻: 47 ページ: 43-51

    • NAID

      120007026122

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] データ同化における計測の最適化2019

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志
    • 雑誌名

      ながれ

      巻: 38 ページ: 14-20

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 後方乱気流のダイナミクス: 発生・崩壊と大気乱流の影響2019

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志,大林茂,ホルツァプフェルフランク
    • 雑誌名

      宇宙航空研究開発機構特別資料: 第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム論文集

      巻: JAXA-SP-18-005 ページ: 111-116

    • NAID

      120006827189

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Using Ensemble Kalman Filter to Determine Parameters for Computational Crowd Dynamics Simulations2018

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Togashi, Takashi Misaka, Rainald Lohner, Shigeru Obayashi
    • 雑誌名

      Engineering Computations

      巻: 35 号: 7 ページ: 2612-2628

    • DOI

      10.1108/ec-03-2018-0115

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Zonal Reduced-Order Modelling toward Prediction of Transitional Flow Fields2018

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

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1036 ページ: 012012-012012

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1036/1/012012

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nowcasting Algorithm for Wind Fields Using Ensemble Forecasting and Commercial Flight Data2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi, Hamaki Inokuchi, Hiroshi Oikawa, Akeo Misumi
    • 雑誌名

      Meteorological Applications

      巻: - 号: 3 ページ: 365-375

    • DOI

      10.1002/met.1704

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] BCM-TASカップリングソルバーを用いたNASA CRMの空力解析2017

    • 著者名/発表者名
      牧野真弥,三坂孝志,大林茂,廣瀬拓也,佐々木大輔
    • 雑誌名

      航空宇宙技術

      巻: -

    • NAID

      130007403849

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Airfoil Stall Suppression Using Feedback-Controlled Rectangular Bubble Burst Control Plate2015

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Rinoie, Takuma Komuro, Yushi Nakamura and Yasuto Sunada
    • 雑誌名

      Journal of Aircraft

      巻: 52 号: 6 ページ: 353-357

    • DOI

      10.2514/1.j051609

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] CAEからDAE(データ同化支援工学)へ2020

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志
    • 学会等名
      日本機械学会 流体工学部門 トピックス講習会「流体とインフォマティクス」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 複雑現象へのデータ同化アプローチ-切削加工への応用-2020

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志
    • 学会等名
      第5回トリリオンセンサ・可視化研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 複雑現象へのデータ同化アプローチ-切削加工への応用にむけて-2019

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志
    • 学会等名
      大阪大学MMDS主催「工学と数学との接点を求めて」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 流体CAEにおけるデータ同化の活用2019

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志
    • 学会等名
      高精度CAEのための実験技術およびデータ同化に関する研究会(名古屋工業大学研究協力会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Building Cube Methodを用いたFOM/ROMハイブリッド計算2019

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志
    • 学会等名
      日本機械学会 第32回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 切削加工プロセスにおけるデータ同化に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      吉村僚一,焼野藍子,三坂孝志,菊地亮太,岩渕秀,大林茂
    • 学会等名
      日本機械学会 第32回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Prediction of Film-Cooling Effectiveness based on Bayesian Model Calibration of SST Turbulence Model2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Norio Asaumi, Seiji Kubo, Takeomi Ideta, Shigeru Obayashi
    • 学会等名
      International Gas Turbine Congress 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of Data Assimilation Methods in Flow Problems2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Shigeru Obayashi,
    • 学会等名
      Nineteenth International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Large Eddy Simulation of Wake Vortices under Influences of Hangar Wake and the Ground2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Ryoichi Yoshimura, Shigeru Obayashi, Naoki Matayoshi
    • 学会等名
      AIAA 10th Atmospheric and Space Environments Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マルチブロック直交格子における計算スキームの動的切り替え2018

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 測感度情報を用いた局地気象データ同化における観測地点の検討2018

    • 著者名/発表者名
      吉村僚一,大林茂,三坂孝志,中村昌道
    • 学会等名
      第31回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フィルム冷却効率予測のための乱流モデルのパラメータスタディ2018

    • 著者名/発表者名
      淺海典男,出田武臣,久保世志,三坂孝志,大林茂
    • 学会等名
      第31回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] SST乱流モデルのベイジアンモデル較正に基づくフィルム冷却効率予測2018

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志,淺海典男,出田武臣,大林茂
    • 学会等名
      第46回日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 後方乱気流のダイナミクス-生成・崩壊と大気乱流の影響-2018

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志,大林茂,ホルツァプフェルフランク
    • 学会等名
      第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] リアルタイムデータ同化を用いた乱気流回避経路の生成2018

    • 著者名/発表者名
      菊地亮太,三坂孝志,大林茂
    • 学会等名
      第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A New Direction of Engineering Simulation Driven by Data Assimilation2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Obayashi, Takashi Misaka
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会 JpGU2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Impact of Haneda Hangar Wake on Landing Aircraft and Wake Vortices2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Obayashi, Takashi Misaka
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会 JpGU2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] データ同化が導く工学シミュレーションの新しい方向2017

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志,大林茂
    • 学会等名
      日本機械学会2017年度年次大会「先端技術フォーラム,Industry4.0, IoT 時代の日本のものづくりとCAE」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CAEにおけるデータ同化の可能性2017

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志,大林茂
    • 学会等名
      第31回関東CAE懇話会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] データ同化によるEFD/CFD連携の可能性2017

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志,鵜飼孝博,小西康郁,大林茂
    • 学会等名
      第2回風と流れのプラットフォームシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Data Assimilation Application to Pedestrian Flows2017

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Togashi, Takashi Misaka, Rainald Lohner
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Flow Dynamics, ICFD 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Computational and Experimental Simulations in Engineering, Proceedings of ICCES20192020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka (Contributing author), Okada, Hiroshi, Atluri, Satya N. (Eds.)
    • 総ページ数
      1342
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783030270520
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 個人Webサイト

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/takashi.misaka/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] http://misaka.html.xdomain.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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