| 研究課題/領域番号 |
16K18072
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
本田 純一 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 電子航法研究所, 研究員 (10643348)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 航空機監視 / 電子航法 / 電波伝搬 / レイトレーシング法 / FDTD法 / ハイブリッド計算 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、電磁界解析手法を組み合わせたハイブリッド簡易計算手法を開発し、それを航空分野の各種電波問題へ応用することにある。初年度は、一部の電磁界解析手法の基礎プログラミングを実施した。最初のアプローチとして、これまでに開発実績のあるレイトレーシング法とFDTD法の基本計算部分を構築した。
まず、過去の研究成果を活用し、レイトレーシング法を改良したプログラミングを実施した。本手法の特徴は、使用する波長に対して散乱体（建物や機体、地面等）を面で離散化し、面の代表点だけを利用して、送信点から受信点までの電波の航跡探索を簡単化することである。考え方は非常に簡単だが、これにより計算メモリの節約と計算時間の短縮を図ることができるため、航空分野で考えられる広大な解析領域に対しても比較的簡単に応用できる。この手法を用いて、着陸支援システムの一つであるローカライザへの電波干渉問題への応用を試みた。これまでは航空機や建物からの散乱問題だけを考えていたが、複雑な地面形状がローカライザに及ぼす影響について数値解析を実施した。ただし、計算精度については今後の課題である。
次に、FDTD法の基本プログラムを作成した。まずは基本プログラムのみであるが、MATLABで作成した本プログラムは、実行すると動画形式で再生できるため、電波伝搬の様子が視覚的に分かりやすい作りとなっている。今後、航空分野への応用を検討している。
一方、測定については、実験装置の準備を行った。当初、測定器を購入予定であったが、当所内の装置を組み合わせてシステムを組むことができる可能性があるため、既存装置を応用して測定が可能か検討した。レーダ周波数帯の信号については、別の研究テーマで得られた結果を本研究に応用するためにデータ整理を行った。空港内におけるレーダ周波数帯の信号については、その信号量を調べた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初年度は、基本となる電磁界計算のためのプログラミングを実施した。この中で、レイトレーシング法とFDTD法のプログラミングを行った。レイトレーシング法については、着陸支援システムの一つであるローカライザについて、建物や航空機からの散乱波がローカライザの性能に及ぼす影響を数値解析した。また、地面からの散乱波の影響についても年度末に応用を試みた。次に、FDTD法の基本プログラムを行い、実行すると伝搬の様子を可視化することができるツールを用意した。ただし、具体的な航空分野への応用はこれからである。その他にも、モーメント法やPO法のプログラミングも実施予定であったが、まだ計算結果が得られるほどには達していない。よって、概ね当初予定の作業とはなっているが、若干成果としては遅れている状況にある。
実験については、既存の装置の組み合わせでVHF帯の信号が測定できないか検討を進めた。その結果、職場にある装置で測定ができそうな見通しが立った。また、職場内の他の研究テーマで得られた監視関係の実験データを活用して、本研究における計算結果との比較のためのデータ整理を行った。実験データと計算結果との比較は次年度の課題である。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度も、まずは計算プログラムの開発継続となる。FDTD法の航空分野への応用やモーメント法及びPOのプログラミングを行う予定とする。その上で、各種電磁界計算を実施して、航空分野における電波干渉の問題について議論する。基本プログラムが完成し、電磁界手法毎の特徴を把握した上で、ハイブリッド計算のための方針を定め、アルゴリズムの開発に着手する。
また、開発した計算手法の精度検証も含め、空港内の伝搬状況や航空用信号の電波干渉等について実験を実施し、そのデータを整理する。これまでのところ、監視信号の信号量の解析にとどまっているので、空港内のマルチパス状況の評価等を実施することとする。またローカライザ電波の空港内における信号状況についても次年度に測定する予定である。得られたデータについては、計算値と比較して、計算精度の評価を行う。もし両者の傾向が異なるようであれば、計算方法及び実験方法共にやり方を見直し、その後の研究の方針を決めていくこととする。得られた成果は、国際学会や国内学会で発表する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
初年度に着陸支援システムの信号の実験のために測定器を購入予定であったが、職場内の装置を組み合わせることで同じような測定ができる可能性があるため、測定器の購入については保留とした。旅費については、海外の国際学会に参加予定であったが、平成28年度は国内開催の国際学会に参加したため、当初予定した金額よりも大きく経費を節減することができた。以上の理由により、前年度の実験に関連した予算分と旅費分が次年度へ繰り越しとなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
職場内の装置を組み合わせて、平成29年度中に実験を実施する予定である。しかし、そこで組み上げた装置が上手く動作しなかった場合には、最初に予定していた測定器の購入も再検討の予定である。もしくは、実験備品を購入して既存装置を改修し、再実験の予算に充てたいと考えている。旅費については、実験のための出張旅費と国際及び国内学会発表のための予算として割り当てることとしている。その他については、学会参加費等に充当する。
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