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羽田空港を対象にした航空交通管理手法のヒューマンインザループシミュレーション評価

研究課題

研究課題/領域番号 20H04237
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
研究機関東京大学

研究代表者

伊藤 恵理  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (70462893)

研究分担者 立川 智章  東京理科大学, 工学部情報工学科, 准教授 (90633959)
土屋 武司  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50358462)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
キーワード航空交通管理 / 航空管制 / 管制支援システム / ヒューマンインザループシミュレーション / 数理モデル / 機械学習 / 航空輸送 / 空港運用 / 到着管理システム / 出発管理システム / 滑走路 / 管制支援シ / 羽田空港 / ヒューマンインザシミュレーション / マンマシンインターフェイス / シミュレーション実験 / HMI / シミュレーション / ヒューマンマシンインタラクション / 複雑系
研究開始時の研究の概要

本研究は、航空管制用ヒューマンインザループシミュレーション実験環境を利用して、羽田空港における航空交通管理を対象に、管制官とパイロットが参加するヒューマンインザループシミュレーション実験により次世代航空交通管理手法・システムの運用実現性を評価する。さらに、航空交通管理システムのみならず、ハードウェア、ソフトウェア、そして複数の利害関係者で構成される人間社会が協働する、巨大で複雑な社会技術システムの設計論確立に貢献を図る。

研究成果の概要

羽田空港周辺の航空交通混雑を回避する管制支援システムの要素技術として、機械学習による燃料消費・飛行時間予測モデル、待ち行列理論による交通渋滞予測モデル等を開発した。ユーロコントロールイノベーションハブ等と連携し、レーダー管制を模擬する研究シミュレータを開発した。そして、開発した管制支援システムの実装を模擬し、電子航法研究所と共同で東京航空交通管制部にて現役管制官らによるヒューマンインザループシミュレーション評価実験を実施した。実験の結果、管制官によるレーダー誘導の指示回数を約20%削減し、管制作業負荷の低減と到着遅延時間の短縮が確認できたことにより、管制支援システムの高い運用実現性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、近い将来に実装が見込まれる航空機の到着・出発(AMAN/DMAN: Arrival Manager/Departure Manager)統合運用システムを開発し、現役の管制官によるヒューマンインザループシミュレーション実験により、その高い運用実現性を明らかにした。導入効果が十分に見込まれることから、日本において2025年以降の社会実装が決定した。航空路管制と空港管制における混雑度の情報を共有する管制支援システムは日本初であり、アジア諸国を先導する新技術となる。ヒューマンエラー防止の観点からも、航空安全の確保・向上への貢献が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 5件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 13件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Universitat der Bundeswehrnchen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ドレスデン工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] デルフト工科大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] ユーロコントロール実験研究所(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Rule Design for Interpretable En Route Arrival Management via Runway-Flow and Inter-Aircraft Control2023

    • 著者名/発表者名
      Sekine Katsuhiro、Kato Furuto、Tatsukawa Tomoaki、Fujii Kozo、Itoh Eri
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 75093-75111

    • DOI

      10.1109/access.2023.3297136

    • 関連する報告書
      2023 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] Effectiveness of Aircraft Inter-Arrival Control in Upstream Traffic Flow via a Combined Tandem Fluid Queue Model and Integer Programming Approach2023

    • 著者名/発表者名
      Higasa Koki、Sekine Katsuhiro、Itoh Eri
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 15252-15270

    • DOI

      10.1109/access.2023.3241951

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多目的最適化と決定木を用いたエンルート交通流における速度制御戦略の抽出2022

    • 著者名/発表者名
      関根 將弘、立川 智章、藤井 孝藏、伊藤 恵理
    • 雑誌名

      進化計算学会論文誌

      巻: 13 号: 1 ページ: 10-22

    • DOI

      10.11394/tjpnsec.13.10

    • ISSN
      2185-7385
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analyzing Stochastic Features in Airport Surface Traffic Flow Using Cellular Automaton: Tokyo International Airport2022

    • 著者名/発表者名
      Kawagoe Yoshiaki、Chino Ryohei、Tsuzuki Satori、Itoh Eri、Okabe Tomonaga
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 95344-95355

    • DOI

      10.1109/access.2022.3204819

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Controlling Aircraft Inter-Arrival Time to Reduce Arrival Traffic Delay via a Queue-Based Integer Programming Approach2022

    • 著者名/発表者名
      Higasa Koki、Itoh Eri
    • 雑誌名

      Aerospace

      巻: 9 号: 11 ページ: 663-663

    • DOI

      10.3390/aerospace9110663

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modeling Aircraft Departure at a Runway Using a Time-Varying Fluid Queue2022

    • 著者名/発表者名
      Itoh Eri、Mitici Mihaela、Schultz Michael
    • 雑誌名

      Aerospace

      巻: 9 号: 3 ページ: 119-119

    • DOI

      10.3390/aerospace9030119

    • 関連する報告書
      2021 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] Multi-Objective Takeoff Time Optimization Using Cellular Automaton-Based Simulator2021

    • 著者名/発表者名
      Sekine Katsuhiro、Tatsukawa Tomoaki、Itoh Eri、Fujii Kozo
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 79461-79476

    • DOI

      10.1109/access.2021.3084215

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Data-Driven Simulation for Evaluating the Impact of Lower Arrival Aircraft Separation on Available Airspace and Runway Capacity at Tokyo International Airport2021

    • 著者名/発表者名
      Sekine Katsuhiro、Kato Furuto、Kageyama Kota、Itoh Eri
    • 雑誌名

      Aerospace

      巻: 8 号: 6 ページ: 165-165

    • DOI

      10.3390/aerospace8060165

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 全体最適のための新たな航空交通モデルの開発2021

    • 著者名/発表者名
      立川 智章,関根 將弘,藤井 孝藏,伊藤 恵理,都築 怜理, 柳澤 大地, 西成 活裕, 安福 健
    • 雑誌名

      計算工学

      巻: 26 ページ: 19-22

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 航空交通管理におけるデジタルツイン2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤恵理
    • 雑誌名

      日本シミュレーション学会誌

      巻: 40 ページ: 81-85

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Macroscopic Analysis to Identify Stage Boundaries in Multi-stage Arrival Management2021

    • 著者名/発表者名
      Itoh E.、Miyazawa Y.、Finke M.、Rataj J.
    • 雑誌名

      In: Electronic Navigation Research Institute (eds) Air Traffic Management and Systems IV. EIWAC 2019. Lecture Notes in Electrical Engineering, vol 731. Springer, Singapore.

      巻: 731 ページ: 59-76

    • DOI

      10.1007/978-981-33-4669-7_4

    • ISBN
      9789813346680, 9789813346697
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 空の世界の往来に, デジタル変革をもたらす2020

    • 著者名/発表者名
      ITOH Eri
    • 雑誌名

      学術の動向

      巻: 25 号: 6 ページ: 6_90-6_95

    • DOI

      10.5363/tits.25.6_90

    • NAID

      130007928851

    • ISSN
      1342-3363, 1884-7080
    • 年月日
      2020-06-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Evaluating the impact of new aircraft separation minima on available airspace capacity and arrival time delay2020

    • 著者名/発表者名
      Itoh E.、Mitici M.
    • 雑誌名

      The Aeronautical Journal

      巻: 124 号: 1274 ページ: 447-471

    • DOI

      10.1017/aer.2019.160

    • 関連する報告書
      2020 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] Analyzing tactical control strategies for aircraft arrivals at an airport using a queuing model2020

    • 著者名/発表者名
      Itoh Eri、Mitici Mihaela
    • 雑誌名

      Journal of Air Transport Management

      巻: 89 ページ: 101938-101938

    • DOI

      10.1016/j.jairtraman.2020.101938

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Simplified Model of an Airport with a Single Runway for Large-scale Air Traffic Simulation2023

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Sekine, Hatsune Fulai, Tomoaki Tatsukawa, Kozo Fujii, Eri Itoh
    • 学会等名
      26th Air Transport Research Society (ATRS) World Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flight Time Prediction of Arrival Air Traffic Flows Following Time-based Airspace Concept Applying Machine Learning Methods2023

    • 著者名/発表者名
      Takuya Nishida, Eri Itoh
    • 学会等名
      Asia Pacific International Symposium on Aerospace Technology 2023 (APISAT 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] En Route AMAN Design Toward Sustainable Arrival Traffic Operation2023

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Sekine, Tomoaki Tatsukawa, Kozo Fujii, Eri Itoh
    • 学会等名
      Proc. Asia Pacific International Symposium on Aerospace Technology 2023 (APISAT 2023),
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Developing Aircraft Departure Queuing Models for a Mixed Takeoff/Landing Operational Runway2023

    • 著者名/発表者名
      Daiki Iwata, Eri Itoh
    • 学会等名
      Asia Pacific International Symposium on Aerospace Technology 2023 (APISAT 2023),
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新しい空域設計概念に基づく航空交通の到着時刻予測2023

    • 著者名/発表者名
      西田 拓矢, 伊藤恵理
    • 学会等名
      第61回飛行機シンポジウム講演集
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 複雑ネットワークを活用したマルチスケール航空交通分析手法の提案2023

    • 著者名/発表者名
      羽場 大貴, 都築 怜理, 伊藤 恵理
    • 学会等名
      第61回飛行機シンポジウム講演集
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Developing a Departure Queue Model Towards Integrated Arrival and Departure Runway Operation2022

    • 著者名/発表者名
      Eri Itoh, Daiki Iwata, Michael Schultz
    • 学会等名
      ICAS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applying Machine Learning For Taxi-time Prediction at Tokyo International Airport2022

    • 著者名/発表者名
      Furuto Kato, Eri Itoh
    • 学会等名
      ICAS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Machine Learning Methods Ensuring Both Performance and Interpretability of Estimating Aircraft Arrival Times2022

    • 著者名/発表者名
      Nobuharu Morikawa, Eri Itoh
    • 学会等名
      ICAS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessment and Control of Arrival Flow and Waiting Time Applying Gt/GI/St+GI Time-varying Queuing Model2022

    • 著者名/発表者名
      Koki Higasa, Eri Ito
    • 学会等名
      ICAS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Air Traffic Simulation Across FIR in Japan Using Cellular Automaton2022

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Sekine, Tomoaki Tatsukawa, Kozo Fujii, Eri Itoh
    • 学会等名
      ICAS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary Study of Multi-objective Air Traffic Optimization for Devising Speed Control Strategy by Using Rule-based Simulator2022

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Sekine, Tomoaki Tatsukawa, Kozo Fujii, Eri Itoh
    • 学会等名
      AIAA Aviation Forum
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習による航空機の飛行時間予測2022

    • 著者名/発表者名
      西田拓矢,伊藤恵理
    • 学会等名
      第60回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 滑走路における出発・到着航空機の統合運用のための待ち行列モデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      岩田大輝, 伊藤恵理
    • 学会等名
      第60回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 成田国際空港の航空交通にかかる現状分析2022

    • 著者名/発表者名
      長谷川倫幹,関根將弘,伊藤恵理
    • 学会等名
      第60回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 航空交通管理にデジタル変革をもたらす研究開発2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤恵理
    • 学会等名
      ENRI国際ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Designing Aircraft Traffic Floes Using Data-Driven Queueing Models2021

    • 著者名/発表者名
      Eri Itoh, Furuto Kato, Koki Higasa, Michael Schultz
    • 学会等名
      ICAS2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gt/GI/st+GI 待ち行列モデルを用いた航空機の到着交通流の分析および制御2021

    • 著者名/発表者名
      日笠航希,伊藤恵理
    • 学会等名
      第59回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 航空機の到着時刻予測に適した機械学習手法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      森川暢明,伊藤恵理,矢入健久
    • 学会等名
      第59回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた航空機の地上走行時間予測の検討2021

    • 著者名/発表者名
      加藤古都,蔭山康太,伊藤恵理
    • 学会等名
      第59回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 東京国際空港の到着機を対象とした滑走路割り振りのシミュレーション評価2021

    • 著者名/発表者名
      関根將弘,立川智章,蔭山康太,伊藤恵理
    • 学会等名
      第59回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 多目的最適化と決定木を用いたエン ルート交通流における速度制御戦略の抽出2021

    • 著者名/発表者名
      関根將弘,立川智章,藤井孝藏,伊藤恵理
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 東京国際空港における多段階到着管理の戦略2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤恵理,宮沢与和
    • 学会等名
      第58回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Designing Ground-based Interval Management (GIM) for aircraft arrival traffic at Tokyo International Airport2020

    • 著者名/発表者名
      Eri Itoh, Takuya Otsuyama
    • 学会等名
      International Civil Aviation Organization (ICAO) Information Paper, SP-AIRB8-IP/05
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 航空交通管理システム概論2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤 恵理
    • 総ページ数
      228
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      9784339029321
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 伊藤恵理 - 安全な空のために

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=xcqXHfff1ZU&t=1s

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Meet Eri Itoh - Safer Skies Above

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=xcqXHfff1ZU&t=1s

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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