動的な分散遺伝的アルゴリズムによる多峰性最適軌道探索の研究とUAVによる飛行実証

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K06604
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 米本 浩一 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (80404101)
• 研究分担者: 藤川 貴弘 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (40781795)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 遺伝的アルゴリズム / 多峰性最適軌道探索 / UAV飛行実証

研究実績の概要

本研究は，階層的クラスタリングにより，母集団を進化過程で逐次相似性の高い個体の小集団 に分割し，多峰性解の探索に適した「動的な分散遺伝的アルゴリズム」(Dynamically Distributed Genetic Algorithm: Dyn DGA)の研究を完遂し，その FPGA(Field Programmable Gate Array)への実 装，ならびに小型無人航空機を用いた飛行実証実験により，リアルタイム適軌道生成や誘導シ ステムへの実用化を検証するものである．
研究課題（１）「階層的クラスタリングを用いた『動的な分散遺伝的アルゴリズム』Dyn DGA の研究」については，ε制約法や満足化トレードオフ法等の適応度計算法を再評価するとともに，最適軌道の計算サイクル毎にスムースな誘導コマンドの生成方法の研究を進めた．
研究課題（２）「Dyn DGA の FPGA 実装によるリアルタイム計算システムの構築」については，FPGA のアビオニクスインターフェースとインテグレーション技術やDyn DGA 運動計算部の並列計算技術について，試作を通じて遺伝的アルゴリズムと運動方程式の積分計算の接続に係るソフトウエア作成の課題を克服することができた．
研究課題（３）「小型無人飛行機を用いた飛行実証実験によるリアルタム計算システムの実用化検証」については，年度初めにUAVを用いた予備飛行実験を行い，軌道生成と誘導計算サイクルの要求仕様の設定，実証技術の検証方法の設定および評価基準のクライテリアの設定を行うための基本的なデータを取得した．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

1件の国際学会および１件の国内学会において講演発表を行った．
[1]Ichige, M., Yonemoto, K., Fujikawa, T., Ura, Y., Gossamsetti, G. S., Hirakida, S.,” Evaluation of DynDGA Guidance Methodology Using UAV,” the 31st International Symposium on Space Technology and Science(ISTS), Himegin Hall, Matsuyama, Japan, June 3-9, 2017.
[2]開田悟史，米本浩一，藤川貴弘，市毛優智：動的分散遺伝的アルゴリズムを用いたリアルタイム最適軌道生成の性能向上，日本機械学会九州支部第70期総会・講演会，佐賀大学理工学部，佐賀，2017年3月14日．

今後の研究の推進方策

引き続き研究課題（２）「Dyn DGAのFPGA実装によるリアルタイム計算システムの構築」では，FPGA のアビオニクスインターフェースとインテグレーション技術並びにDyn DGA 運動計算部の並列計算技術を完成させ，研究課題（３）「小型無人飛行機を用いた飛行実証実験によるリアルタム計算システムの実用化検証」については，当該研究の最終年度であることから，飛行実験の実施およびデータ解析と評価をおこなうことにより，研究を完結させる．

次年度使用額が生じた理由

研究課題（３）「小型無人飛行機を用いた飛行実証実験によるリアルタム計算システムの実用化検証」において，軌道生成と誘導計算サイクルに関する要求仕様の設定が一部できなかったため，当該機器および消耗品の購入を先送りすることとした．

次年度使用額の使用計画

上記の経緯から，軌道生成と誘導計算サイクルに関する要求仕様を早急に設定して当該機器および消耗品の購入し，研究課題（３）「小型無人飛行機を用いた飛行実証実験によるリアルタム計算システムの実用化検証」における飛行実証実験に間に合わせるよう計画を見直して進める．

研究成果

• [学会発表] 動的分散遺伝的アルゴリズムを用いたリアルタイム最適軌道生成の性能向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 開田悟史，米本浩一，藤川貴弘，市毛優智
  • 学会等名: 日本機械学会九州支部第70期総会・講演会
  • 発表場所: 佐賀大学理工学部，佐賀
  • 年月日: 2017-03-14 – 2017-03-14
• [学会発表] Evaluation of DynDGA Guidance Methodology Using UAV (2016)
  • 著者名/発表者名: Ichige, M., Yonemoto, K., Fujikawa, T., Ura, Y., Gossamsetti, G. S., Hirakida, S.
  • 学会等名: 31st International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Matsuyama, Japan
  • 年月日: 2016-06-03 – 2016-06-09
  • 国際学会