JP2023135721A - Taking-off/landing control device - Google Patents
Taking-off/landing control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023135721A JP2023135721A JP2022040946A JP2022040946A JP2023135721A JP 2023135721 A JP2023135721 A JP 2023135721A JP 2022040946 A JP2022040946 A JP 2022040946A JP 2022040946 A JP2022040946 A JP 2022040946A JP 2023135721 A JP2023135721 A JP 2023135721A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- landing
- weather
- takeoff
- data
- aircraft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 98
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 26
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 17
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 6
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 5
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 13
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004800 variational method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/10—Devices for predicting weather conditions
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、予測に基づき回転翼機やドローンなどの垂直離着陸機の離着陸を制御する離着陸管制装に関する。 The present invention relates to a takeoff and landing control system that controls takeoff and landing of vertical takeoff and landing aircraft such as rotary wing aircraft and drones based on predictions.
航空機や回転翼機などの飛翔体の離着陸において、安定した気体の制御には風速や風向などの気象状況を把握する必要がある。現在では気象状況は各国の気象機関や民間の気象会社がシミュレーションや観測データに基づき様々な予測を行っており、航空機の運航や離着陸にはこれらのデータが使用されている。 During takeoff and landing of flying objects such as airplanes and rotary-wing aircraft, it is necessary to understand weather conditions such as wind speed and direction in order to control gas stably. Currently, various weather forecasts are made by meteorological agencies and private weather companies in various countries based on simulations and observation data, and this data is used for aircraft operations, takeoffs and landings.
さらに、空港近傍では専用のレーダーなどの観測機器により、詳細な気象が観測されており、これらの情報に基づき離着陸の可否の決定や航空機の制御が行われている。 Furthermore, detailed weather information is observed near airports using observation equipment such as dedicated radars, and based on this information decisions are made on whether to take off or land, and aircraft are controlled.
一方で、近年では、旅客の輸送や物流向けの回転翼機やドローンなどの垂直離着陸機が注目されており、これらの機体が高度な設備を持たない空港以外の地点へ離着陸する際の安定した制御の実現が望まれている。 On the other hand, in recent years, vertical takeoff and landing aircraft such as rotary-wing aircraft and drones for passenger transportation and logistics have been attracting attention, and these aircraft require stable takeoff and landing when taking off and landing at locations other than airports that do not have advanced equipment. Realization of control is desired.
このため、従来とは異なる手法により局所的な風速・風向などの気象状況の把握が必要となっている。 For this reason, it is necessary to understand local weather conditions such as wind speed and direction using methods different from conventional methods.
しかし、風速や風向などの気象状況は簡易的なセンサのみでは予測が困難であり、条件によっては観測機器の観測精度が低下する場合や、観測範囲が限定されてしまう場合がある。 However, weather conditions such as wind speed and direction are difficult to predict using only simple sensors, and depending on the conditions, the observation accuracy of observation equipment may decrease or the observation range may be limited.
一方で、気象庁などが公開している観測データは数十km単位の空間解像度となっており、離着陸場所の周辺での気象状況の詳細な把握が困難である。 On the other hand, the observation data published by the Japan Meteorological Agency and other organizations has a spatial resolution of several tens of kilometers, making it difficult to grasp the detailed weather conditions around takeoff and landing sites.
このような課題に対して、風速や風向の予測分野において、特許文献1および特許文献2に記載の技術が開示されている。 To address such problems, techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are disclosed in the field of predicting wind speed and wind direction.
特許文献1では、空港などの気象予測の対象となる地点周辺に複数の気圧センサを設置して、気圧の勾配を把握することで風向および風速などを予測する技術が提案されている。特に、気圧の傾斜から気象擾乱を把握することによりダウンバーストなどの航空機の離着陸の安全性に影響を与える風速・風向の変動の把握を目的としている。 Patent Document 1 proposes a technique for predicting wind direction, wind speed, etc. by installing a plurality of atmospheric pressure sensors around a point such as an airport that is subject to weather prediction and grasping the gradient of atmospheric pressure. In particular, the aim is to understand changes in wind speed and direction that affect the safety of aircraft takeoff and landing, such as downbursts, by understanding weather disturbances from the gradient of atmospheric pressure.
特許文献2では着陸地点上空の風速・風向観測値と着陸機体が撮影した構造物の画像データに基づく数値計算によりシミュレーションを実施し、着陸時に着陸地点近傍の風速・風向を把握する技術が提案されている。この技術により観測地点だけでなく着陸地点周辺の風速・風向の予測を実現している。 Patent Document 2 proposes a technology that performs a simulation using numerical calculations based on observed values of wind speed and wind direction above the landing site and image data of structures photographed by the landing aircraft, and grasps the wind speed and wind direction near the landing site at the time of landing. ing. This technology makes it possible to predict wind speed and direction not only at the observation point but also around the landing site.
特許文献1に記載の技術では、例えば、数km離れた複数地点の気圧観測結果から、それらの観測地点が包含する領域でおおよその風速・風向を予測可能である。一方で、気圧のみの観測では地形の影響や構造物の影響を考慮した風速・風向の予測は困難である。 With the technology described in Patent Document 1, for example, it is possible to predict the approximate wind speed and direction in the area covered by those observation points from the atmospheric pressure observation results at multiple points several kilometers apart. On the other hand, it is difficult to predict wind speed and direction by observing atmospheric pressure alone, taking into account the effects of topography and structures.
例えば、平地に立地する空港のように周辺の地形や構造物の影響を受けない場合は、大域的な風速・風向が予測できれば十分であるが、回転翼機やドローンなどの垂直離着陸機が山間部や構造物がある程度密集した地域に離着陸する場合、地形に起因する渦や剥離などの風速・風向変化を予測する必要があり、何らかの観測装置のみでこの変化を把握する場合は、より多くの種類のセンサを多数設置し、観測網を拡充しなければならないという課題がある。 For example, for airports located on flat land that are not affected by the surrounding topography or structures, it is sufficient to be able to predict global wind speed and direction, but vertical takeoff and landing aircraft such as rotary-wing aircraft and drones are When taking off or landing in an area with a certain degree of density, it is necessary to predict changes in wind speed and direction such as vortices and separation caused by the topography. There is a problem in that it is necessary to install many different types of sensors and expand the observation network.
特許文献2に記載の技術では、上空の観測点と画像データから抽出した構造物の配置に基づきシミュレーションの境界条件および初期条件を設定し、数値解析や簡易モデルでの計算により、実際の条件に近い風速・風向が予測可能である。 In the technology described in Patent Document 2, boundary conditions and initial conditions for simulation are set based on observation points in the sky and the arrangement of structures extracted from image data, and then the conditions are adjusted to actual conditions through numerical analysis and calculations using a simple model. Wind speed and direction can be predicted in the near future.
しかし、離着陸時の数分間の風速・風向をリアルタイムにシミュレーションするためには、計算格子数の削減や簡易モデルの使用などの対策が必要であり、その場合には予測精度が低下してしまうとともに、機体の安定した制御に必要な風速・風向の予測が困難という課題がある。 However, in order to simulate the wind speed and direction for several minutes during takeoff and landing in real time, it is necessary to take measures such as reducing the number of calculation grids and using a simplified model, which reduces prediction accuracy and However, there is a problem in that it is difficult to predict the wind speed and direction required for stable control of the aircraft.
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明の目的は、離発着場の周辺での観測値とシミュレーションを組み合わせて、リアルタイムでの対象地点周辺の風速・風向の高精度な予測ならびに予測値に基づく垂直離着陸機の安定制御が可能な離着陸管制装置および離着陸管制方法を実現することである。 The present invention was made in view of this background, and the purpose of the present invention is to combine observation values and simulations around takeoff and landing sites to provide highly accurate predictions of wind speed and wind direction around target points in real time. Another object of the present invention is to realize a takeoff and landing control system and a takeoff and landing control method that are capable of stably controlling a vertical takeoff and landing aircraft based on predicted values.
前記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
離着陸管制装置において、離着陸場の過去気象データおよび地形データから事前の気象解析を行い、気象特徴量を抽出する事前気象特徴量抽出部と、気象予報データおよび前記地形データから垂直離着陸機の離着陸時の気象を解析し、前記気象の解析値を出力する気象解析部と、前記離着陸場の周辺に配置された気象センサから風速、風向などの観測値を取得する気象センサデータ取得部と、抽出された前記気象特徴量に基づき、前記垂直離着陸機の前記離着陸場の前記気象の解析値と、前記風速、前記風向などの前記観測値と、を同化するデータ同化部と、前記離着陸場の周辺の前記垂直離着陸機の機体情報および前記垂直離着陸機の飛行計画データを取得し、前記データ同化部により同化された前記気象の解析値、前記機体情報及び前記飛行計画データに基づき前記離着陸場の周辺の環境をシミュレーションし、シミュレーションした前記離着陸場の周辺の環境に基づき、前記垂直離着陸機の姿勢制御に必要な制御データを生成して、前記垂直離着陸機に出力する誘導制御情報生成部と、を備える。 In the takeoff and landing control system, there is a preliminary weather feature extraction unit that performs advance weather analysis from past weather data and terrain data of the airfield and extracts weather features, and a weather feature extraction unit that performs advance weather analysis from past weather data and terrain data of the airfield, and extracts meteorological features from the weather forecast data and the terrain data. a weather analysis unit that analyzes the weather of a data assimilation unit that assimilates the meteorological analysis value of the airfield of the vertical takeoff and landing aircraft and the observed values such as the wind speed and the wind direction, based on the meteorological feature amount, and The aircraft information of the vertical take-off and landing aircraft and the flight plan data of the vertical take-off and landing aircraft are acquired, and the surroundings of the airfield are acquired based on the weather analysis values assimilated by the data assimilation unit, the aircraft information, and the flight plan data. a guidance control information generation unit that simulates an environment, generates control data necessary for attitude control of the vertical take-off and landing aircraft based on the simulated environment around the take-off and landing field, and outputs the control data to the vertical take-off and landing aircraft. .
また、離着陸管制方法において、離着陸場の過去気象データおよび地形データから事前の気象解析を行い、気象特徴量を抽出し、気象予報データおよび前記地形データから垂直離着陸機の離着陸時の気象を解析し、前記離着陸場の周辺に配置された気象センサから風速、風向などの観測値を取得し、抽出された前記気象特徴量に基づき、前記垂直離着陸機の前記離着陸場の前記気象の解析値と、前記風速、前記風向などの前記観測値と、を同化し、前記離着陸場の周辺の前記垂直離着陸機の機体情報および前記垂直離着陸機の飛行計画データを取得し、同化された前記気象の解析値、前記機体情報及び前記飛行計画データに基づき、前記離着陸場の周辺の環境をシミュレーションし、シミュレーションした前記離着陸場の周辺の環境に基づき、前記垂直離着陸機の姿勢制御に必要な制御データを生成して、前記垂直離着陸機に出力する。 In addition, in the takeoff and landing control method, preliminary weather analysis is performed from past weather data and topographic data of the airfield, extracting weather features, and analyzing the weather during takeoff and landing of vertical takeoff and landing aircraft from weather forecast data and the topographic data. Obtaining observed values such as wind speed and wind direction from weather sensors placed around the takeoff and landing field, and based on the extracted weather features, an analysis value of the weather at the takeoff and landing field of the vertical takeoff and landing aircraft; The observed values such as the wind speed and the wind direction are assimilated, aircraft information of the vertical take-off and landing aircraft around the airfield and flight plan data of the vertical take-off and landing aircraft are obtained, and the assimilated analysis value of the weather is obtained. , based on the aircraft information and the flight plan data, simulate the environment around the takeoff and landing field, and generate control data necessary for attitude control of the vertical takeoff and landing aircraft based on the simulated environment around the takeoff and landing field. and output to the vertical takeoff and landing aircraft.
本発明によれば、リアルタイムでの対象地点周辺の風速・風向の高精度な予測ならびに予測値に基づく垂直離着陸機の安定制御が可能な離着陸管制装置および離着陸管制方法を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a takeoff and landing control device and a takeoff and landing control method that are capable of highly accurate prediction of wind speed and wind direction around a target point in real time and stable control of a vertical takeoff and landing aircraft based on the predicted values.
次に、本発明を実施するための形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
なお、各図面において、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 In addition, in each drawing, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted.
(実施例1)
図1は、構造物102に囲まれた垂直離着陸機101の離着陸場103の一例を示す図である。
(Example 1)
FIG. 1 is a diagram showing an example of an
図1において、垂直離着陸機101は構造物102に囲まれた離着陸場103で離陸および着陸する。構造物102はビルや住居、駅や橋などの建築物や、山や木など離着陸場103周辺の風速や風向に影響を与える物体である。
In FIG. 1, a vertical takeoff and
離着陸場103の周辺には風速・風向などの気象に関する状態量を観測できる気象センサ104が設置されている。気象センサ104は三杯式風速計などの、設置地点の風速・風向を計測するセンサや、ドップラーライダなどの高度方向の風速分布を計測可能なセンサであってよい。
A
離着陸場103は数mから数十mの大きさであり、周囲の気象センサ104は離着陸場103周辺の数mから数kmの範囲内に設置される。
The
図2は本発明の実施例1における離着陸管制装置200の構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the takeoff and
離着陸管制装置200は、運用の事前準備として、地形データ記憶部201に記憶された地形データと、過去気象データ記憶部202に記憶された過去気象データとを入力として、事前気象解析部203で離着陸場103の周辺における過去の気象状況を数値シミュレーションにより解析する。
The takeoff and
事前気象解析部203は、地形データに基づき計算格子を作成し、過去気象データに基づき解析の初期条件および境界条件を作成し、数値解析によって離着陸場周辺の過去の気象状況を高解像度に算出する。
The advance
地形データ記憶部201に記憶された地形データは、国土地理院が発行する標高が数値で表された地理院地図や独自に計測された地形情報、または民間企業の発行するビルなどの建造物の座標や大きさなどが含まれるデータであっても良い。
The topographical data stored in the topographical
過去気象データ記憶部202に記憶された過去気象データは、気象庁や米国海洋大気庁などの気象機関が発行する過去の気象予報値や、対象地点においてアメダスなど何らかのセンサで観測された過去の気象観測データや、民間企業が気象解析シミュレータなどを使用して独自に公開している過去の気象データであっても良い。
The past weather data stored in the past weather
このシミュレーションは、離着陸場103周囲の数km範囲を解析対象とし、シミュレーションは局所的な地形や構造物の影響を考慮できるモデルで実施される。このモデルは数値流体解析の分野で乱流現象を解析するために使用されるものや、そのモデルに雲や日射などの物理現象の影響を加えた解析モデルであっても良い。
This simulation targets a range of several kilometers around the
事前の気象解析では、過去の気象状況のできるだけ正確な把握が求められるため、解析に用いられる計算格子はビル風や山風の影響を把握できる十分な解像度であることが必要であり、乱流などの物理現象のモデルも解析対象範囲内で生じうる乱流や剥離などの流体現象を再現しうるものを使用する必要がある。 Preliminary weather analysis requires as accurate an understanding of past weather conditions as possible, so the computational grid used for analysis must have sufficient resolution to understand the effects of building winds and mountain winds. It is also necessary to use models for physical phenomena that can reproduce fluid phenomena such as turbulence and separation that may occur within the analysis target range.
事前気象解析部203は、地形データに基づき計算格子を作成し、過去の気象データに基づき解析の初期条件および境界条件を作成し、数値解析によって離着陸場103周辺の過去の気象状況を高解像度に算出する。
The preliminary
事前気象解析部203で得られた解析結果は、特徴量抽出部204において、対象地点における気象状況の特徴的な状態量として分解される。この分解には主成分分析や正規直行分解、特異値分解などの手法が使用される。特徴量抽出部204は、過去の気象状況から主成分分析などにより特徴量として離着陸場103周辺の気象主成分を算出する。
The analysis results obtained by the preliminary
一例として、事前気象解析部203で得られた過去の風向・風速データを対象として、これらのデータをZという行列で表すと、特異値分解はZ=UΣVTと表され、Zを特徴量空間に射影することができる。このとき、行列Uは特徴量空間への変換を表す行列となっており、この行列Uにより事前解析に含まれていない条件であっても、対象地点の風速・風向データは特徴量空間に変換が可能である。
As an example, if past wind direction and wind speed data obtained by the advance
次に、離着陸管制装置200の運用にあたり、初めに気象予報データ記憶部205に記憶された気象予報データに基づき、気象解析部206による解析が必要となる。
Next, when operating the take-off and
一例として、離着陸管制装置200の運用当日の早朝において、気象庁の発行する気象予報データであるLFM(局地モデル)を受診し、そのデータを初期条件、境界条件として、事前気象解析部203と同様に地形データ記憶部201に記憶された地形データも入力し、数値流体解析により気象状況をシミュレーションする。気象予報データは未来の予報値を含むため、解析結果として離着陸場103周辺の未来の時点での気象解析値が得られる。
As an example, in the early morning on the day of operation of the takeoff and
その後、垂直離着陸機101の離着陸時において、気象センサデータ取得部207により取得された気象観測値と、気象解析部206が予測した気象解析値を、特徴量抽出部204から得られる変換行列Uを用いてデータ同化部208により同化する。
Thereafter, when the vertical takeoff and
つまり、データ同化部208は、気象解析部206から出力された解析値と、気象センサデータ取得部207から取得された観測値を、気象特徴量と同じ空間上に変換し、データ同化した後に、解析値と同じ空間上に再度変換することで、気象予報データよりも精度が向上した気象予測値を算出する。
That is, the
気象センサデータ取得部207により取得された気象観測値は、例えば気象センサ104から観測される風速・風向データの観測値のように、特定の地点の値である。しかし、変換行列Uを用いた変換により、観測値の特徴量空間での分布が推測できる。この特徴量空間における観測値分布により、気象解析部206により得られている解析値を補正することで、観測値が得られた時点において、精度の高い気象予測値が入手可能である。
The weather observation values acquired by the weather sensor
より詳細な説明は図5を用いて後述する。 A more detailed explanation will be given later using FIG. 5.
機体センサデータ取得部209は、直離着陸機101の機体の位置や姿勢などの機体情報を取得する。また、飛行計画データ取得部210は、垂直離着陸機101の今後の飛行経路を取得する。
The aircraft sensor
データ同化部208により得られた気象予測値は、環境シミュレーション部211において、機体センサデータ取得部209から得られる垂直離着陸機101の機体の位置や姿勢などの機体情報と、飛行計画データ取得部210から得られる、垂直離着陸機101の今後の飛行経路と組み合わせられて、バーチャル空間上で垂直離着陸機101がどのように誘導、制御されれば安定して離着陸ができるかがシミュレーションされる。
The weather forecast values obtained by the
つまり、環境シミュレーション部211は、気象予測値に含まれる風雨などの気象状況の中で、垂直離着陸機101の機体情報および飛行計画データに基づき、デジタル空間上(バーチャル空間上)において垂直離着陸機101の離着陸時における飛行をシミュレーションし、飛行シミュレーションの結果から機体が離着陸時に取るべき経路や姿勢を算出する。
In other words, the
このシミュレーション結果に基づき、垂直離着陸機101に必要な情報(制御データ)が誘導制御情報出力部212から出力され、垂直離着陸機101が誘導され、制御される。
Based on this simulation result, information (control data) necessary for the vertical take-off and
つまり、シミュレーションした離着陸場103の周辺の風速及び風向による垂直離着陸機101の飛行方向変化及び速度変化が推定された飛行経路に従って、垂直離着陸機101が飛行する。
That is, the vertical take-off and
一例として、未来の風速予測値に対して、安定して着陸が可能となるように、垂直離着陸機101の機体を傾ける角度や着陸経路などのパラメータが垂直離着陸機101に出力される。垂直離着陸機101はこれらの情報を受け取り、周辺の気象状況などを考慮して安定した離着陸が可能となる。
As an example, parameters such as the tilting angle of the vertical take-off and
つまり、誘導制御情報出力部212は、垂直離着陸機101が離着陸時に取るべき経路や姿勢の情報を、無線通信などの通信手段により、離着陸場103周辺の他の垂直離着陸機101へ発信する。
That is, the guidance control
図3は、気象予報値と局地的な風況解析の一例を示す図である。例えば、気象庁が発行している気象データ301はGrid Point Value(GPV)と呼ばれるものであり、格子状に分割された空間の中で、それぞれの格子に対応した風速や風向などの気象変数の値が格納されている。気象データ301は格子点上に風速ベクトル302を示しており、その大きさに応じて濃淡が変化している。
FIG. 3 is a diagram showing an example of weather forecast values and local wind condition analysis. For example, the
気象データ301の一部分303を拡大すると拡大した気象データ311のようになる。海岸線312に対して風速ベクトル302によりどの方向にどの大きさの風が吹いているかがわかる。拡大した気象データ311の範囲では、海岸線312の西側では北東方向に風が吹いており、東側ではより強い風が南東方向に吹いている。
When a
離着陸管制装置200に含まれる気象解析は、上記GPVデータをもとに行われる。例えば、離着陸場103が拡大した気象データ311の中の解析対象範囲314に含まれる場合、解析対象範囲314に含まれる風速ベクトルの情報から、気象解析の初期条件および境界条件が作成される。
Weather analysis included in the takeoff and
例えば、離着陸場103周辺の解析対象領域321において、解析対象範囲314のGPVが示す南東からの風速から境界条件322が作成され、数値流体解析による解析対象領域321のシミュレーションが可能となる。シミュレーションの結果、例えば、風況323が得られ、構造物102に遮られて離着陸場103周辺で風向きや風速の変化を把握できる。
For example, in the
図4は、特徴量抽出部204において抽出される気象の特徴量について、円柱周りの簡易的な流れ場の例を用いて、流体解析における流れ場とその特徴量の関係の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between a flow field and its feature in fluid analysis, using an example of a simple flow field around a cylinder, regarding the meteorological feature extracted by the
図4において、円柱403に対して流れ402が流入すると、流速分布401が円柱の周りに形成される。円柱403後方の流速は減速すると同時に、渦が生じる。この時の流速変化を行列Zとして特異値分解を行い、変換行列Uをプロットすると、主成分410が得られる。主成分はエネルギーの大きさ別に得ることができ、エネルギーの大きい主成分411からエネルギーの小さい主成分412が得られる。
In FIG. 4, when a
エネルギーの大きい主成分411は、流速分布401の主要な変化を表しており、主成分411の変化は円柱403後方の渦の配置と関連している。エネルギーの小さい主成分412も流速分布401の変化を表しているが、渦の変化に含まれる小さな構造の変化を表しており、その変化はエネルギーの大きい主成分411よりも流速分布401の中での影響度合いが小さい。特徴量抽出部204は、このような主成分411を、離着陸場103周辺の解析対象領域321において3次元的に求める。
The
図5は、実施例1におけるデータ同化部208の機能ブロック図である。
FIG. 5 is a functional block diagram of the
図5において、データ同課部208は、低次元化状態量計算部01と、同化量解析部502と、同化計算部503と、を備える。データ同化部208は、初めに気象解析部206から気象予測値が入力される。この気象予測値は、低次元化状態量計算部501により、事前解析における特徴量抽出部204が導出した変換行列Uを用いて、特徴量空間に射影され、低次元化される。
In FIG. 5, the
つまり、データ同化部208は、気象解析部206から出力された解析値と、気象センサデータ取得部207から取得された観測値を、特徴量と同じ空間上に変換し、データ同化した後に、解析値と同じ空間上に再度変換することで、気象予報データよりも精度が向上した気象予測値を算出する。
In other words, the
次に、気象センサデータ取得部207が取得した観測値も同化量解析部502により、事前解析における特徴量抽出部204が導出した変換行列Uを用いて、特徴量空間に射影される。
Next, the observed values acquired by the weather sensor
このとき、観測値は離散的な地点の値となっているため、変換行列Uを掛け合わせる際に、離散的な地点が気象解析部206に使用された計算格子のどの格子の情報であるかも必要となる。
At this time, since the observed values are values at discrete points, when multiplying by the transformation matrix U, it is difficult to determine which grid of the calculation grid used by the
特徴量空間における観測値および解析値は同化計算部503において、データ同化される。データ同化には3次元変分法やカルマンフィルタなどの手法が用いられても良いし、より簡易的な内挿法のような手法が用いられても良い。
Observed values and analysis values in the feature space are data assimilated in an
一例として内挿法が用いられる場合、特徴量空間において、気象予測値と観測値の差分が計算される。この差分に対して、変換行列Uの逆行列が掛け合わされ、元々の物理空間上の値に復元される。この復元された値に対して、任意の重み係数Wが掛け合わされた後、気象予測値に対して補正量として足し合わされる。この同化計算の結果、高精度気象予測値504が得られる。
For example, when an interpolation method is used, the difference between the predicted weather value and the observed value is calculated in the feature space. This difference is multiplied by the inverse matrix of the transformation matrix U to restore the original value in physical space. This restored value is multiplied by an arbitrary weighting coefficient W, and then added to the weather forecast value as a correction amount. As a result of this assimilation calculation, a highly accurate
以上のように、本発明の実施例1によれば、地形データ記憶部201に記憶された予測対象地点の地形データおよび過去気象データ記憶部202に記憶された過去の気象データに基づき想定される気象状況の特徴量を事前気象解析部203により把握する。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, predictions are made based on the topography data of the prediction target point stored in the topography
そして、気象データ記憶部205に記憶された、気象庁などの気象機関が発行する気象予報データに基づき対象地点周辺の気象状況を気象解析部206により解析しておき、垂直離着陸機101の離着陸時において離着陸対象地点周辺の気象センサ104から観測値を気象センサデータ取得部207から取得するとともに、事前に把握した特徴量に基づき気象解析値および観測値を特徴量空間に変換し、データ同化により組み合わせる。
The
そして、環境シミュレーション部211により、高精度に風速・風向などの気象状況を予測し、予測結果に基づき垂直離着陸機101を安定して制御することで、リアルタイムでの対象地点周辺の風速・風向の高精度な予測ならびに予測値に基づく垂直離着陸機101の安定制御が可能な離着陸管制装置200および離着陸管制方法を実現することができる。
Then, the
(実施例2)
次に、本発明の実施例2について説明する。
(Example 2)
Next, Example 2 of the present invention will be described.
図6は、実施例2に係る離着陸管制装置200の構成例を示す図である。実施例1と同様の箇所については説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a takeoff and
実施例2の離着陸管制装置200では、気象センサデータ取得部207により取得された観測値は、観測値補正部601に入力される。観測値補正部601は、気象センサデータ取得部207により取得された観測値に含まれる誤差を除去し、誤差を除去し、補正した観測値をデータ同化部208へ出力する。このときの誤差は、気象センサ104などが観測時に生じるノイズなどの誤差であったり、適切に設置されていないことによる誤差であったり、経年劣化などによりセンサが適切な出力ができていない場合の誤差である。
In the takeoff and
気象センサデータ取得部207により取得された観測値の中から、これらの誤差を判別するためには、データ同化部208により高精度化された気象予測値と同化前の観測値補正部601による観測値による修正量を、同化結果学習部602により学習する。
In order to determine these errors from among the observed values acquired by the weather sensor
この学習結果に基づき、通常のデータ同化(過去の平均的なデータ同化)に対して、観測値補正部601による修正量が大きく変化した場合(一定量以上変化した場合)に、それを誤差として観測値補正部601に出力し、観測値補正部601が観測値を修正した後に、修正した観測値を用いて、再度、データ同化部208がデータ同化を実行する。
Based on this learning result, if the amount of correction by the observed
同化結果学習部602では、例えば、誤差閾値による誤差の判別を行う。同化結果学習部602には、予め決められた誤差閾値が保持されており、データ同化部208における補正量が誤差閾値を上回る場合、観測値補正部601に対して閾値との差分を出力し、閾値との差分に従って、観測値補正部601により、観測値が補正され、再度データ同化部208において同化される。
The assimilation
そして、データ同化部208により同化されたデータは、同化結果学習部602を介して環境シミュレーション部211に出力される。
The data assimilated by the
ただし、同化結果学習部602は、データ同化部208からの出力から同化結果を学習し、閾値との差分を観測値補正部601に出力すればよく、データ同化部208により同化されたデータは、同化結果学習部602を介することなく、環境シミュレーション部211に出力することも可能である。
However, the assimilation
その他の構成及び動作は実施例1と同様である。 Other configurations and operations are the same as in the first embodiment.
本発明の実施例2によれば、実施例1と同様な効果を得ることができる他、気象データ取得部207に含まれる誤差を適切に補正することができ、垂直離着陸機101を、より高精度で離着陸場103に誘導可能な離着陸管制装置200および離着陸管制方法を実現することができる。
According to the second embodiment of the present invention, in addition to being able to obtain the same effects as the first embodiment, it is also possible to appropriately correct errors included in the weather
(実施例3)
次に、本発明の実施例3について説明する。
(Example 3)
Next, Example 3 of the present invention will be described.
図7は、実施例3に係る離着陸管制装置200の構成例を示す図である。実施例1と同様の箇所については説明を省略する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a takeoff and
実施例3の離着陸管制装置200では、環境シミュレーション部211に複数機体センサデータ取得部701により複数機体のセンサデータが入力される。また、それぞれの機体に対する飛行計画データを、複数飛行計画データ取得部702から取得する。
In the takeoff and
環境シミュレーション部211では、実施例1と同様のシミュレーションが実行されるが、複数の垂直離着陸機101が同時に離着陸場103に離着陸する状況でのシミュレーション結果が得られる。この結果に基づき、複数機体経路最適化部703において、それぞれの垂直離着陸機101に対して離着陸のための最適な経路情報が算出される。
The
例えば、ある垂直離着陸機101が優先して着陸を行う場合、別の垂直離着陸機101は、離着陸場103の上空で待機する必要がある。もしくは、離着陸場103周辺で強風が予想される場合、垂直離着陸機101同士の間隔を広げた離着陸経路が必要となり、そのための経路が複数機体経路最適化部703により算出される。
For example, when a certain vertical takeoff and
算出された経路に基づき、誘導制御情報出力部212により、複数の垂直離着陸機101のそれぞれについて、実施例1と同様に安定して着陸が可能となるような、垂直離着陸機101の機体を傾ける角度や着陸経路などのパラメータ(データ)が出力される。
Based on the calculated route, the guidance control
その他の構成及び動作は実施例1と同様である。 Other configurations and operations are the same as in the first embodiment.
本発明の実施例3によれば、実施例1と同様な効果を得ることができる他、複数の垂直離着陸機101が同時に離着陸場103に離着陸する状況においても、垂直離着陸機101に対して離着陸のための最適な経路情報を算出することができ、垂直離着陸機101についての、より安定制御が可能な離着陸管制装置200および離着陸管制方法を実現することができる。
According to the third embodiment of the present invention, in addition to being able to obtain the same effects as in the first embodiment, even in a situation where a plurality of vertical take-off and
なお、上述した実施例3と実施例2とを組み合わせた例についても、本発明の実施例に含まれる。 Note that an example in which the third embodiment and the second embodiment described above are combined is also included in the embodiments of the present invention.
(実施例4)
次に、本発明の実施例4について説明する。
(Example 4)
Next, Example 4 of the present invention will be described.
図8は、実施例4に係る離着陸管制装置200の構成例を示す図である。実施例1と同様の箇所については説明を省略する。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a takeoff and
実施例4の離着陸管制装置200では、気象センサデータ取得部207が取得した風速、風向などの観測値のデータから、気象急変情報推定部801が気象の急変を推定(予測)し、その気象急変推定結果を誘導制御情報出力部212に出力する。誘導制御情報出力部212は、気象急変推定結果に基づいて、垂直離着陸機101に出力(送信)する制御情報(制御データ)を変更する。
In the takeoff and
例えば、数分以内に風速が数m/s以上変動するような突風が生じる場合、データ同化部208および環境シミュレーション部211によるシミュレーションが間に合わない場合がある。
For example, if a gust of wind occurs that changes the wind speed by several m/s or more within a few minutes, the
そこで、このような急変を異なる手法により推定し、その結果に応じて垂直離着陸機101の離着陸場103への離着陸を中断させるなどの処理を行う。
Therefore, such sudden changes are estimated using different methods, and depending on the results, processing such as interrupting takeoff and landing of the vertical takeoff and
上記異なる手法については、例えば機械学習などの学習手法が用いられる。例えば、過去の気象予測結果と気象観測値から、離着陸場103の周辺において突風が生じるような条件を学習させておくことで、気象センサデータ取得部207からのデータに基づき突風などの風速の急変をリアルタイムに予測可能となる。
As for the above-mentioned different methods, for example, a learning method such as machine learning is used. For example, by learning conditions that cause gusts around the
その他の構成及び動作は実施例1と同様である。 Other configurations and operations are the same as in the first embodiment.
本発明の実施例4によれば、実施例1と同様な効果を得ることができる他、気象が急変した場合においても、垂直離着陸機101についての安定制御が可能な離着陸管制装置200及び離着陸管制方法を実現することができる。
According to the fourth embodiment of the present invention, in addition to being able to obtain the same effects as in the first embodiment, the takeoff and
なお、上述した実施例4と、実施例2または実施例3とを組み合わせた例についても、本発明の実施例に含まれる。さらに、実施例2と、実施例3と、実施例4とを組み合わせた例についても、本発明の実施例に含まれる。 Note that examples in which the above-mentioned Example 4 is combined with Example 2 or Example 3 are also included in the examples of the present invention. Further, examples in which Example 2, Example 3, and Example 4 are combined are also included in the examples of the present invention.
上述した事前気象解析部203および特徴量抽出部204は、事前気象特徴量抽出部として一つにまとめることができる。
The advance
また、機体センサデータ取得部209、飛行計画データ取得部210、環境シミュレーション部211および誘導制御情報出力部212は、誘導制御情報生成部として一つにまとめることができる。
Furthermore, the aircraft sensor
よって、本発明は、離着陸場103の過去気象データおよび地形データから事前の気象解析を行い、気象特徴量を抽出する事前気象特徴量抽出部(203、204)と、気象予報データおよび地形データから垂直離着陸機101の離着陸時の気象を解析し、気象の解析値を出力する気象解析部206と、離着陸場103周辺に配置された気象センサ104から風速、風向などの観測値を取得する気象センサデータ取得部207と、抽出された気象特徴量に基づき、垂直離着陸機101の離着陸場103の気象の解析値と、風速、風向などの観測値と、を同化するデータ同化部208と、離着陸場103周辺の垂直離着陸機101の機体情報および垂直離着陸機101の飛行計画データを取得し、データ同化部208により同化された気象の解析値、機体情報及び飛行計画データに基づき離着陸場103周辺の環境をシミュレーションし、シミュレーションした離着陸場103周辺の環境に基づき、垂直離着陸機101の姿勢制御に必要なデータを生成して出力する誘導制御情報生成部(209、210、211、212)と、を備える離着陸管制装置が実施例として含まれる。
Therefore, the present invention includes advance weather feature extraction units (203, 204) that perform advance weather analysis from past weather data and terrain data of the
101・・・垂直離着陸機、102・・・構造物、103・・・離着陸場、104・・・気象センサ、200・・・離着陸管制装置、201・・・地形データメモリ、202・・・過去気象データメモリ、203・・・事前気象解析部、204・・・特徴量抽出部、205・・・気象予報データ、206・・・気象解析部、207・・・気象センサデータ取得部、208・・・データ同化部、209・・・機体センサデータ取得部、210・・・飛行計画データ取得部、211・・・環境シミュレーション部、212・・・誘導制御情報取得部、301・・・気象データ、302・・・風速ベクトル、303・・・気象データ301の一部分、311・・・解析対象領域、312・・・海岸線、314・・・解析対象範囲、321・・・解析対象領域、501・・・低次元化状態量計算部、502・・・同化量解析部、503・・・同化計算部、504・・・高精度気象予測値、601・・・観測値補正部、602・・・同化結果学習部、701・・・複数機体センサデータ取得部、702・・・複数飛行計画データ取得部、703・・・複数機体経路最適化部、801・・・気象急変情報推定部
101... Vertical takeoff and landing aircraft, 102... Structure, 103... Takeoff and landing field, 104... Weather sensor, 200... Takeoff and landing control system, 201... Terrain data memory, 202... Past Weather data memory, 203... Advance weather analysis section, 204... Feature amount extraction section, 205... Weather forecast data, 206... Weather analysis section, 207... Weather sensor data acquisition section, 208. ...Data assimilation section, 209...Aircraft sensor data acquisition section, 210...Flight plan data acquisition section, 211...Environment simulation section, 212...Guidance control information acquisition section, 301...Meteorological data , 302... Wind speed vector, 303... Part of
Claims (15)
気象予報データおよび前記地形データから垂直離着陸機の離着陸時の気象を解析し、前記気象の解析値を出力する気象解析部と、
前記離着陸場の周辺に配置された気象センサから風速、風向などの観測値を取得する気象センサデータ取得部と、
抽出された前記気象特徴量に基づき、前記垂直離着陸機の前記離着陸場の前記気象の解析値と、前記風速、前記風向などの前記観測値と、を同化するデータ同化部と、
前記離着陸場の周辺の前記垂直離着陸機の機体情報および前記垂直離着陸機の飛行計画データを取得し、前記データ同化部により同化された前記気象の解析値、前記機体情報及び前記飛行計画データに基づき前記離着陸場の周辺の環境をシミュレーションし、シミュレーションした前記離着陸場の周辺の環境に基づき、前記垂直離着陸機の姿勢制御に必要な制御データを生成して、前記垂直離着陸機に出力する誘導制御情報生成部と、
を備えることを特徴とする離着陸管制装置。 a preliminary weather feature extraction unit that performs preliminary weather analysis from past weather data and topographical data of the airfield and extracts weather features;
a weather analysis unit that analyzes the weather at the time of takeoff and landing of the vertical takeoff and landing aircraft from the weather forecast data and the terrain data, and outputs the analysis value of the weather;
a weather sensor data acquisition unit that acquires observed values such as wind speed and wind direction from weather sensors placed around the airfield;
a data assimilation unit that assimilates the meteorological analysis value of the airfield of the vertical takeoff and landing aircraft and the observed values such as the wind speed and the wind direction, based on the extracted meteorological feature amount;
Acquire aircraft information of the vertical take-off and landing aircraft around the airfield and flight plan data of the vertical take-off and landing aircraft, and based on the meteorological analysis value assimilated by the data assimilation unit, the aircraft information, and the flight plan data. Guidance control information that simulates an environment around the takeoff and landing field, generates control data necessary for attitude control of the vertical takeoff and landing aircraft based on the simulated environment around the takeoff and landing field, and outputs the control data to the vertical takeoff and landing aircraft. A generation section,
A takeoff and landing control device characterized by comprising:
前記事前気象特徴量抽出部は、
前記離着陸場での垂直離着陸機の離着陸に関して、過去気象データおよび地形データから事前の気象解析を行う事前気象解析部と、
前記事前気象解析部の気象解析結果から前記気象特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
を備え、
前記誘導制御情報生成部は、
前記離着陸場の周辺の前記垂直離着陸機の前記機体情報を取得する機体センサデータ取得部と、
前記垂直離着陸機の前記飛行計画データを取得する飛行計画データ取得部と、
同化された前記気象の解析値、前記機体情報及び前記飛行計画データに基づき前記離着陸場の周辺の環境をシミュレーションする環境シミュレーション部と、
前記環境シミュレーション部がシミュレーションした前記離着陸場の周辺の環境に基づき、前記垂直離着陸機の前記姿勢制御などに必要な前記制御データを出力する誘導制御情報出力部と、
を備えることを特徴とする離着陸管制装置。 The takeoff and landing control device according to claim 1,
The prior weather feature extraction unit includes:
a preliminary weather analysis unit that performs a preliminary weather analysis based on past weather data and terrain data regarding takeoff and landing of vertical takeoff and landing aircraft at the airfield;
a feature extraction unit that extracts the weather feature from the weather analysis result of the preliminary weather analysis unit;
Equipped with
The guidance control information generation unit includes:
an aircraft sensor data acquisition unit that acquires the aircraft information of the vertical takeoff and landing aircraft around the airfield;
a flight plan data acquisition unit that acquires the flight plan data of the vertical takeoff and landing aircraft;
an environment simulation unit that simulates the environment around the airfield based on the assimilated weather analysis values, the aircraft information, and the flight plan data;
a guidance control information output unit that outputs the control data necessary for the attitude control of the vertical takeoff and landing aircraft based on the environment around the takeoff and landing field simulated by the environment simulation unit;
A takeoff and landing control device characterized by comprising:
前記事前気象解析部は、前記地形データに基づき計算格子を作成し、前記過去気象データに基づき解析の初期条件および境界条件を作成し、数値解析によって前記離着陸場の周辺の過去の気象状況を高解像度に算出することを特徴とする離着陸管制装置。 The takeoff and landing control device according to claim 2,
The preliminary weather analysis section creates a calculation grid based on the topographical data, creates initial conditions and boundary conditions for analysis based on the past weather data, and calculates past weather conditions around the airfield by numerical analysis. A takeoff and landing control system that is characterized by high-resolution calculations.
前記特徴量抽出部は、過去の気象状況から主成分分析などにより、前記気象特徴量として前記離着陸場の周辺の気象主成分を算出することを特徴とする離着陸管制装置。 The takeoff and landing control device according to claim 2,
The take-off and landing control device is characterized in that the feature extracting unit calculates a meteorological principal component around the takeoff and landing field as the meteorological feature by principal component analysis based on past weather conditions.
前記データ同化部は、前記気象解析部から出力された前記解析値と、前記気象センサデータ取得部から取得された前記観測値を、前記気象特徴量と同じ空間上に変換し、データ同化した後に、前記解析値と同じ空間上に再度変換することで、前記気象予報データよりも精度が向上した前記気象の解析値を算出することを特徴とする離着陸管制装置。 The takeoff and landing control device according to claim 2,
The data assimilation unit converts the analysis value output from the weather analysis unit and the observed value acquired from the weather sensor data acquisition unit into the same space as the weather feature amount, and after data assimilation. . A takeoff and landing control system, characterized in that the weather analysis value is calculated with improved accuracy than the weather forecast data by converting it again into the same space as the analysis value.
前記環境シミュレーション部は、前記気象の解析値に含まれる風雨などの気象状況の中で、前記垂直離着陸機の前記機体情報および前記飛行計画データに基づきデジタル空間上において前記垂直離着陸機の離着陸時における飛行をシミュレーションし、前記飛行をシミュレーションした結果から前記垂直離着陸機が離着陸時に取るべき経路や姿勢を算出することを特徴とする離着陸管制装置。 The takeoff and landing control device according to claim 2,
The environment simulation unit is configured to calculate the timing of take-off and landing of the vertical take-off and landing aircraft in digital space based on the aircraft information and the flight plan data of the vertical take-off and landing aircraft under weather conditions such as wind and rain included in the weather analysis values. A takeoff and landing control system characterized by simulating a flight and calculating a route and an attitude that the vertical takeoff and landing aircraft should take during takeoff and landing based on the results of the flight simulation.
前記誘導制御情報出力部は、前記垂直離着陸機が離着陸時に取るべき経路や姿勢の情報を、前記離着陸場の周辺の他の前記垂直離着陸機へ出力することを特徴とする離着陸管制装置。 The takeoff and landing control device according to claim 2,
The take-off and landing control system is characterized in that the guidance control information output unit outputs information on the route and attitude that the vertical take-off and landing aircraft should take during takeoff and landing to other vertical take-off and landing aircraft around the airfield.
前記気象センサデータ取得部により取得された前記観測値に含まれる誤差を除去して補正し、前記データ同化部へ出力する観測値補正部と、
前記データ同化部により同化された気象予測値と同化前の前記観測値補正部による補正量を学習し、学習結果に基づき、予め決められた誤差閾値より前記観測値による補正量が上回る場合、修正量を観測値補正部に出力する同化結果学習部と、
を備えることを特徴とする離着陸管制装置。 The takeoff and landing control device according to claim 2,
an observed value correction unit that removes and corrects errors included in the observed values acquired by the weather sensor data acquisition unit, and outputs the results to the data assimilation unit;
The weather prediction value assimilated by the data assimilation unit and the correction amount by the observed value correction unit before assimilation are learned, and based on the learning result, if the correction amount by the observed value exceeds a predetermined error threshold, correction is performed. an assimilation result learning unit that outputs the amount to the observed value correction unit;
A takeoff and landing control device characterized by comprising:
複数の前記垂直離着陸機の前記機体情報を取得する複数の前記機体センサデータ取得部と、
複数の前記垂直離着陸機の前記飛行計画データを取得する複数の前記飛行計画データ取得部と、
前記環境シミュレーション部によりシミュレーションされた前記離着陸場の周辺の環境に基づいて、前記複数の前記垂直離着陸機の飛行経路を最適化する複数機体経路最適化部と、
をさらに備え、前記誘導制御情報出力部は、前記複数の前記垂直離着陸機について、複数機体経路最適化部により最適化された前記飛行経路に基づき、複数の前記垂直離着陸機の前記姿勢制御などに必要な前記制御データを出力することを特徴とする離着陸管制装置。 The takeoff and landing control device according to claim 2,
a plurality of aircraft sensor data acquisition units that acquire the aircraft information of the plurality of vertical takeoff and landing aircraft;
a plurality of flight plan data acquisition units that acquire the flight plan data of the plurality of vertical takeoff and landing aircraft;
a multi-aircraft route optimization unit that optimizes the flight path of the plurality of vertical takeoff and landing aircraft based on the environment around the airfield simulated by the environment simulation unit;
The guidance control information output unit is configured to control the attitude of the plurality of vertical take-off and landing aircraft based on the flight path optimized by the multi-aircraft path optimization unit for the plurality of vertical take-off and landing aircraft. A takeoff and landing control device, characterized in that it outputs the necessary control data.
前記気象センサデータ取得部が取得した前記観測値から、前記気象の急変を推定し、気象急変推定結果を前記誘導制御情報出力部に出力する気象急変情報推定部を、さらに備え、
前記誘導制御情報出力部は、前記気象急変推定結果に基づいて、前記垂直離着陸機に出力する前記制御データを変更することを特徴とする離着陸管制装置。 The takeoff and landing control device according to claim 2,
further comprising a sudden weather change information estimating unit that estimates a sudden change in the weather from the observed value acquired by the weather sensor data acquisition unit and outputs the sudden weather change estimation result to the guidance control information output unit,
The takeoff and landing control device is characterized in that the guidance control information output unit changes the control data to be output to the vertical takeoff and landing aircraft based on the sudden weather change estimation result.
気象予報データおよび前記地形データから垂直離着陸機の離着陸時の気象を解析し、
前記離着陸場の周辺に配置された気象センサから風速、風向などの観測値を取得し、
抽出された前記気象特徴量に基づき、前記垂直離着陸機の前記離着陸場の前記気象の解析値と、前記風速、前記風向などの前記観測値と、を同化し、
前記離着陸場の周辺の前記垂直離着陸機の機体情報および前記垂直離着陸機の飛行計画データを取得し、同化された前記気象の解析値、前記機体情報及び前記飛行計画データに基づき、前記離着陸場の周辺の環境をシミュレーションし、シミュレーションした前記離着陸場の周辺の環境に基づき、前記垂直離着陸機の姿勢制御に必要な制御データを生成して、前記垂直離着陸機に出力する、
ことを特徴とする離着陸管制方法。 Perform preliminary weather analysis from past weather data and topographical data of the airfield, extract weather features,
Analyzing the weather during takeoff and landing of vertical takeoff and landing aircraft from weather forecast data and the terrain data,
Obtaining observed values such as wind speed and wind direction from weather sensors placed around the airfield,
Assimilating the meteorological analysis value of the airfield of the vertical takeoff and landing aircraft and the observed values such as the wind speed and the wind direction based on the extracted meteorological feature amount,
Obtain aircraft information of the vertical take-off and landing aircraft and flight plan data of the vertical take-off and landing aircraft around the airfield, and based on the assimilated weather analysis values, aircraft information, and flight plan data, simulating a surrounding environment, generating control data necessary for attitude control of the vertical takeoff and landing aircraft based on the simulated surrounding environment of the takeoff and landing field, and outputting the control data to the vertical takeoff and landing aircraft;
A takeoff and landing control method characterized by:
前記観測値に含まれる誤差を除去して補正し、
前記気象の解析値と、前記誤差を補正した前記観測値とを同化することを特徴とする離着陸管制方法。 The takeoff and landing control method according to claim 11,
correcting by removing the error included in the observed value,
A takeoff and landing control method, characterized in that the meteorological analysis value and the observed value corrected for the error are assimilated.
複数の前記垂直離着陸機の前記機体情報を取得し、
複数の前記垂直離着陸機の前記飛行計画データを取得し、
前記シミュレーションした前記離着陸場の周辺の環境に基づいて、前記複数の前記垂直離着陸機の飛行経路を最適化し、
最適化された前記飛行経路に基づき、複数の前記垂直離着陸機の前記姿勢制御などに必要な前記制御データを出力することを特徴とする離着陸管制方法。 The takeoff and landing control method according to claim 11,
acquiring the aircraft information of the plurality of vertical takeoff and landing aircraft;
acquiring the flight plan data of the plurality of vertical takeoff and landing aircraft;
optimizing the flight path of the plurality of vertical takeoff and landing aircraft based on the simulated environment around the airfield;
A takeoff and landing control method, characterized in that the control data necessary for the attitude control of the plurality of vertical takeoff and landing aircraft is output based on the optimized flight path.
取得した前記観測値から、前記気象の急変を推定し、
推定した前記気象の急変に基づいて、前記垂直離着陸機に出力する前記制御データを変更することを特徴とする離着陸管制方法。 The takeoff and landing control method according to claim 11,
Estimating a sudden change in the weather from the obtained observed values,
A takeoff and landing control method, characterized in that the control data output to the vertical takeoff and landing aircraft is changed based on the estimated sudden change in the weather.
前記シミュレーションした前記離着陸場の周辺の風速及び風向による前記垂直離着陸機の飛行方向変化及び速度変化が推定された飛行経路に従って、前記垂直離着陸機が飛行することを特徴とする離着陸管制方法。 The takeoff and landing control method according to claim 11,
A takeoff and landing control method, characterized in that the vertical takeoff and landing aircraft flies in accordance with a flight path in which changes in flight direction and speed of the vertical takeoff and landing aircraft are estimated due to the simulated wind speed and direction around the airfield.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022040946A JP2023135721A (en) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | Taking-off/landing control device |
PCT/JP2022/046024 WO2023176069A1 (en) | 2022-03-16 | 2022-12-14 | Takeoff and landing control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022040946A JP2023135721A (en) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | Taking-off/landing control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023135721A true JP2023135721A (en) | 2023-09-29 |
JP2023135721A5 JP2023135721A5 (en) | 2024-06-17 |
Family
ID=88023280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022040946A Pending JP2023135721A (en) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | Taking-off/landing control device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023135721A (en) |
WO (1) | WO2023176069A1 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6818569B2 (en) * | 2017-01-27 | 2021-01-20 | 株式会社東芝 | Meteorological information processing equipment, meteorological information processing method, program |
JP2019095323A (en) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 株式会社日立製作所 | Weather prediction device |
JP6667590B1 (en) * | 2018-09-21 | 2020-03-18 | 株式会社Subaru | Aircraft landing support device, aircraft landing support method, and aircraft landing support program |
JP2022038675A (en) * | 2020-08-27 | 2022-03-10 | ソニーグループ株式会社 | Information processor and information processing method, computer program and mobile device |
-
2022
- 2022-03-16 JP JP2022040946A patent/JP2023135721A/en active Pending
- 2022-12-14 WO PCT/JP2022/046024 patent/WO2023176069A1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023176069A1 (en) | 2023-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hon | Predicting low-level wind shear using 200-m-resolution NWP at the Hong Kong International Airport | |
Flagg et al. | Sensitivity of mesoscale model urban boundary layer meteorology to the scale of urban representation | |
Li et al. | Numerical simulation study of the effect of buildings and complex terrain on the low-level winds at an airport in typhoon situation | |
KR102396290B1 (en) | Method for providing ultra low altitude wind prediction information | |
Lampert et al. | In situ airborne measurements of atmospheric and sea surface parameters related to offshore wind parks in the German Bight | |
Yamashita et al. | Towards climate optimized flight trajectories in a climate model: AirTraf | |
WO2023176069A1 (en) | Takeoff and landing control device | |
Leukauf et al. | The impact of a forest parametrization on coupled WRF-CFD simulations during the passage of a cold front over the WINSENT test-site | |
Elston et al. | Evaluation of UAS concepts of operation for severe storm penetration using hardware-in-the-loop simulations | |
Yang et al. | Effect of using land use data with building characteristics on urban weather simulations: A high temperature event in Shanghai | |
Rais et al. | A preliminary comparative study on the feasibility of a multipurpose numerical weather model for prediction of cumulonimbus clouds in indonesia | |
Andari et al. | Turbulence analysis on the flight of Etihad airways in Bangka Island using the WRF case study May 4, 2016 | |
Reilly | Exploration of Model-Resolution Dependence of Forecasted Wind Hazards for Small Unmanned Aircraft System Operations | |
Campbell et al. | An operational strategy for persistent contrail mitigation | |
Liu et al. | Concept of a new system synthesizing meteorological and orographic influences on the airplane safe energy envelope | |
Knutson et al. | Terminal wind hazard analyses based on assimilated weather data and Lagrangian coherent structures | |
Trask | The impact of unmanned aircraft system observations on convection initiation along a boundary in numerical weather prediction | |
Lymperopoulos et al. | Improved ground trajectory prediction by multi-aircraft track fusion for air traffic control | |
CN114355480B (en) | Gust load test flight weather forecast guaranteeing method | |
Laser | Evaluation of the Warn-on-Forecast System with Doppler Lidar and Mobile Radiosondes from TORUS2019 | |
Douglas et al. | Upgrading the North American upper-air observing network: What are the possibilities? | |
Frew et al. | Toward an Autonomous Airborne Scientist for Studying Severe Local Storms | |
KR20230060864A (en) | Method and system for providing air mobility flight information using weather forecast information | |
Hawbecker | The Influence of Ambient Stability on Downburst Winds | |
JP2024027302A (en) | Low-level wind information providing system and low-level wind information providing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240607 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240607 |