| 研究課題/領域番号 |
20H02381
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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研究代表者 |
寺田 大介 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (80435453)
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| 研究分担者 |
平川 嘉昭 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00345480)
片山 徹 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (20305650)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
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| キーワード | 海難防止 / 海上安全 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
小型高速船の海難は、信頼性の高い船体運動理論ならびに種々のセンシングデバイスが開発されている現在においても、未だに発生している。この問題を解決するために、本研究課題では、小型高速船の安全運航支援システムの開発を念頭におき、逐次データ同化と統計的学習理論を融合することによって小型高速船の運動を実時間で予測する新しい方法を確立する。そのための検討課題は①逐次データ同化による小型高速船の船体運動予測数学モデルの構築、②予測誤差の深層学習による未知外乱の推定および③実時間予測のためのシステム開発である。
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| 研究実績の概要 |
対象船は排水量型の漁船、滑走型の旅客船および船外機付きのプレジャーボートとした。予測する運動モードは、漁船に関しては縦揺れ、旅客船に関しては上下加速度およびプレジャーボートに関しては前後揺れー左右揺れー船首揺れの3自由度連成運動とした。予測方法は逐次データ同化と学習理論を融合した方法を新たに提案した。具体的には、先ず逐次データ同化により船体に作用する波浪などの外力を推定した。次に、この外力をリカレントニューラルネットワークや放射基底ニューラルネットワークなどの学習理論に基づいてモデル化した。最後に、運動の予測は、このモデルで予測した外力の時系列を、逐次データ同化で使用したシミュレーションモデルの駆動力として与えることにより実現した。シミュレーションモデルは、対象とする運動に関する運動方程式を陰解法であるNewmark-β法で離散化したものを用いた。上下加速度の予測に関しては、数値計算の安定化が図られるとともに、逐次データ同化を行う際の観測過程においては単純な線形観測モデルとすることが可能となった。逐次データ同化で用いた計測データは、漁船に関しては横浜国立大学が実施した漁業調査船「たか丸」の実船実験時に取得した計測データ、旅客船に関しては大阪公立大学が実施した小型旅客船の模型実験時に取得した計測データおよびプレジャーボートに関しては大阪公立大学が実施した古野電気株式会社殿所有の研究船の模型実験時に取得した計測データである。プレジャーボートの模型実験に関して、超小型の船外機模型を製作し、推力とトルクなどの力を計測できる自由航走模型実験システムを新たに構築した。予測方法に関する詳細な検討は強非線形現象である小型旅客船の上下加速度を重点的に実施した。その結果、予測精度の向上のためには外力の位相を適切にモデル化しなければならないことが明らかになった。これは今後の課題とする。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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