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NASAの最上位モデル

極限状態でのテスト飛行用のサブスケールUAV

2010年6月22日: NASAのサブスケール空輸送機研究(Airborne Subscale Transport Aircraft Research:略してAirSTAR)試験施設では、実際の航空機を使うと非常に危険性が高くコストも莫大なものになってしまうような飛行状況を研究調査するために、小型の無人航空機(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)を使用しています。この研究調査で、飛行制御コンピュータの役割を果たすのが、無線通信機能を備えたdSPACEシステムです。

dSPACEシステムを使用した飛行制御
サブスケールUAVは小型ですが、NASAが研究調査のためにテストしようとするアルゴリズムは、膨大な量となる可能性があります。通常、研究者の机上で制御理論やリアルタイムシステム同定に関する研究調査を進める際には、MATLAB®/Simulink®などのモデルベースのシミュレーションツールで実装されたアルゴリズムのプロトタイプが使用されます。AirSTARプログラムの目標の1つは、こうしたアルゴリズムを飛行テスト用のリアルタイムシステムにリホスト(移行)するために必要な時間を削減し、研究者コードに対応できる十分な計算能力を提供することにありました。このリホスト(移行)プロセスを迅速に実行することで、技術開発の初期段階において実世界のテスト結果を提供することが可能になり、この結果をもとに、現在進行中の研究に有益な情報を提供して、その研究方針に影響を与えることができます。この機能を実現するために、dSPACEシステムが採用されました。dSPACEシステムは地上に設置され、高帯域幅の遠隔測定リンクを介して無人航空機と通信します。

飛行制御用の移動式地上局
地上局のコンピュータシステムは、マルチCPUを搭載したdSPACEユニット1基と、画像生成およびデータ記録用に相互接続された複数のワークステーションで構成されます。dSPACEシステムの1つのCPUには一連の「航空機システム」が組み込まれており、これらのシステムにより、パイロット入力(離散、アナログ、およびPWM I/O)の処理、航空機との間の遠隔測定ストリームの管理(シリアルRS422)、およびリアルタイムディスプレイを駆動するためのデータの適合と処理(UDP)が行われます。2つ目のdSPACE CPUは、飛行時に起動される制御アルゴリズムの研究専用であり、設計上の設定と欠陥のある設定の両方で調査が行われます。これらの制御アルゴリズムは、飛行実験ごとに頻繁に交換され、無人航空機用のシミュレーションモデルを使用してSimulinkで開発およびプロトタイプ作成が行われたコードを実装します。このコードに対応したセカンダリCPUを使用することで、高度な計算能力が得られるだけでなく、マスターCPUで、ソフトウエア障害(コードロックアップ、セグメンテーション障害、無制御動作など)の監視と分離、および航空機システムコントローラへの自動的な復帰が可能になります。

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