オーストラリア航空宇宙オートメーション研究センター

オーストラリア航空宇宙自動化研究センター（ARCAA ）は、クイーンズランド工科大学の研究センターでした。ARCAAは航空自動化のあらゆる側面に関する研究を行い、特に空域のより効率的で安全な利用を支援する自律技術と、幅広い商業用途向けの自律航空機および機内センサーシステムの開発に重点を置いていました。^[1]

歴史

ARCAAは、当時のQUT工学システム学部の故ロッド・ウォーカー教授、QUTのジョナサン・ロバーツ教授（CSIRO在籍時）、 QUTの電気工学・コンピュータシステム学部のピーター・コーク教授（CSIRO在籍時）の発案によるものです。^[2]

2008年、クイーンズランド工科大学（QUT）とオーストラリア連邦科学産業研究機構（CSIRO）は、オーストラリア航空宇宙自動化研究センター（AARA ）の設立に向けた5年間の研究共同事業契約を締結しました。センターの設立には、クイーンズランド州政府のスマート州研究施設基金からの共同出資が行われました。^[3]

2013年、QUTとCSIROの合弁事業が終了したため、ARCAAは新たな事業段階に入りました。しかしながら、QUTとCSIROの強力な研究協力は継続しており、特に旗艦研究プロジェクトであるProject ResQuが顕著です。^[4]

ARCAAの研究分野は、無人航空システム、空域自動化、および関連分野に及びます。ARCAAは2007年以来、毎年開催される国際ロボットイベント「UAV Outback Challenge」の共同主催者を務めています。

最近のプロジェクト

ARC Discovery Early Career Researcher Award (DECRA) – 航空機緊急事態における安全性向上のための斬新なコンセプトの開発 このプロジェクトの目的は、緊急着陸シナリオにおけるパイロットの視覚的状況認識を向上させるために、特定のケースで使用できる、新たな検知、制御、および計画アルゴリズムに基づく緊急システムを構築することでした。この研究は、着陸地点の検知と誘導の問題という文脈で評価され、ARCAAの有人航空機および無人航空機群で実証されました。

ギンバイカサビ病検査のためのUAS 本研究では、環境勾配を越えて、ギンバイカサビ病がMelaleuca quinquenerviaの宿主種に与える影響を調査しました。M. quinquenerviaの宿主への直接的な影響は、EOカメラを搭載したUASを用いて取得した上記の林冠写真撮影技術を用いて評価しました。EOカメラは低空低速飛行が可能であるため、発生率や重症度スコアを含む森林林冠の詳細なデータを取得するのに十分な手段を提供しました。UASは、個々の構造（葉における胞子のクラスター化）とそれらの時空間動態の変化を評価することで、ギンバイカサビ病の影響調査を支援します。

コアラ個体群評価のためのUAS 本研究は、地上検証地域における個体数調査のためのサーマルカメラ搭載UASの比較研究です。本プロジェクトの目的は、コアラの個体群密度の迅速な評価におけるUASの有効性を評価することでした。

人間のオペレーターによる制御による継続的な運用のためのドローン群 このプロジェクトでは、監視、捜索救助、火災監視などのタスクを実行するドローン群 (UAV) の制御技術を調査しました。

アプリケーションベースの地域空域モデリングと飛行計画設計 このプロジェクトの目的は、地域エリアで運用される UAV を地域空域で日常的に受け入れる方法を検討することでした。

インタラクティブシステム インタラクティブシステムグループ（ISG）は、ARCAA傘下の研究グループでした。ISGは、複雑な人間と機械のシステムのあらゆる側面、特に異種自律エージェントの指揮統制に関わるシステムの研究を行っていました。グループの目的は、幅広いアプリケーションにおいて、複雑に相互作用する人間と機械のシステムを安全かつ効率的に運用するために必要な概念を開発することでした。

過去のプロジェクト

ResQu プロジェクトクイーンズランド州政府スマートフューチャーズ基金、ボーイング・リサーチ＆テクノロジー・オーストラリア、インシチュ・パシフィック社、CSIRO、QUT が共同出資したこの 2 年間のプロジェクトでは、安全性の研究を実施し、災害復旧のための UA のタイムリーな承認を可能にするために必要な自動化された安全技術を開発し、バイオセキュリティとリソース管理の調査を通じて日常的にメリットをもたらしました。

CRC PB5055 – 植物バイオセキュリティのためのUAV 本研究の主目的は、バイオセキュリティ用途におけるUASの利用に関する定性的な評価でした。その目的は、植物バイオセキュリティ全体を通してUASがどのように、どこで効果を発揮するかに大きく影響する、様々なUASの運用に関する基本的要因を特定することでした。この目的のため、UASの規制と性能特性は、搭載可能なセンサーペイロードと併せて検討されました。本研究の成果は、バイオセキュリティシステムの一環としてUASを短期的に利用するか否かの決定について、主要な利害関係者に情報提供するために活用できます。

無人航空機（ UAS）空域統合と紛争管理強化のためのスコープスタディ このプロジェクトでは、世界各地で実施されている既存の無人航空機（UA）空域統合作業を特定し、オーストラリア特有の環境におけるUAの運用に特有の運用コンセプトを明確化しました。UAはまだ民間空域に日常的に侵入していませんが、軍事領域を超えて政府、民間セクター、そして商業運航者の領域へと移行するにつれて、その利用は増加傾向にあります。こうした利用は今後増加すると予想されており、オーストラリアの航空交通管制システムがUAに対応できるよう準備を整えることが求められています。

グリーン・ファルコン太陽光発電UAV：持続的な環境ガス検知モニタリングのための多分野設計と不確実性に基づく経路計画 このプロジェクトは、電気および太陽光発電UAVの人工知能、自律性、そしてガス検知機能の開発に焦点を当てています。他の太陽光発電UAVとは異なり、グリーン・ファルコンはコスト効率が高く、軽量で、最小限のメンテナンスで容易に手動発射できるように設計されています。この設計により、同クラスの他のUAVと比較して耐久性が向上し、迅速な展開が可能になり、特に植物のバイオセキュリティ、ガス検知、捜索救助、火災監視などのミッションに役立ちます。

視覚ベースの衝突回避： ARCAAの自動視覚ベース航空機衝突警報技術プロジェクトは、ボーイング・リサーチ＆テクノロジーとARCAAが共同でオーストラリア研究会議リンケージの資金提供を受けて2年間実施されたプロジェクトです。このプロジェクトの目的は、コンピュータービジョン技術を用いて、航空機の衝突の可能性を検知する上で人間のパイロットの能力に匹敵し、それを上回る能力をどのように発揮できるかを調査し、ひいては世界の航空機群の安全性を向上させることです。

電力線ネットワークの自動航空調査のための強化飛行支援システム（eFAS） このプロジェクトの目的は、一貫性のあるセンシングの低高度軌道制約航空検査問題の特徴に適した飛行経路計画と航空機の誘導および制御技術の開発でした。この問題は、ほぼ線形の電力線「フィーダー」型インフラストラクチャに関連する空間情報を空中で収集することで定義されます。空間情報CRCおよびErgon Energyとの協力により、以前の研究で、このような大規模検査タスクにおける基本的な自動化技術の重要性がすでに実証されていました。このプロジェクトの具体的な目的は、検査効率、運用の柔軟性、運用の信頼性を向上させる追加の自動化メカニズムを開発し、高品質の空間情報をタイムリーかつ費用対効果の高い方法で提供できるようにすることでした。電力線ネットワーク検査活動における高度な 3D 計画と飛行制御の潜在的な利点には、地形や障害物からの安全な水平および垂直分離を維持し、効果的なデータ取得のために航空機を正しい高度、速度、方向に配置することにより、航空機の水平および垂直制御におけるパイロットの作業負荷が軽減されることが挙げられます。

ジンバルセンサーシステムの技術・市場分析 このプロジェクトは、ARCAAとCRCSIのコンサルタントがErgon EnergyのROAMES調査の一環として実施したデューデリジェンス分析です。本プロジェクトは、電柱などの資産の静止画または動画データ取得のための、航空機に搭載されたジンバルセンサーシステムの応用に焦点を当てています。

フライトアシストシステム フライトアシストシステム（FAS）は、エルゴン・エナジーのビジネス改善アプリケーションに焦点を当てた3年間のCRC-SIプロジェクトの研究成果の開発を支援するデモンストレータープロジェクトです。CRC-SIプロジェクトの成果は、年間1,400万豪ドルの節約を可能にする高度な空中植生管理システムの提案でした。この研究成果を商業化するため、エルゴンはFASを重要な構成要素とする遠隔観測、自動モデリング、経済シミュレーション（ROAMES）プロジェクトを開始することを決定しました。ROAMESはその後、Fugro Spatial Solutionsに売却されました。

スマートスカイズ・プロジェクト スマートスカイズ・プロジェクトは、有人航空機と無人航空機の両方による空域の有効利用を支援する将来技術の研究開発を探求する最先端の研究プログラムです。本プロジェクトは、複雑な空域環境において分離確保を可能にする自動分離管理システム、動的および静的障害物との衝突回避を可能にする有人航空機および無人航空機向け感知・行動システム、そして費用対効果の高いレーダーと従属型監視システムを活用した移動型航空機追跡システムという、3つの主要な航空技術の探求と開発に重点を置いています。

空中送電線検査技術の改善： エルゴン・エナジーにおける空間情報ビジネス改善アプリケーションに関する3年間のCRC-SIプロジェクト6.07は、送電線上における航空機の精密誘導、LiDAR画像を用いた資産および植生の検出、樹木の種の検出と分類に焦点を当てていました。このプロジェクトは2010年に成功裏に完了し、FASプロジェクトの基礎となりました。

ネットワーク全体の計画 ネットワーク全体の計画プロジェクトには、オーストラリアのクイーンズランド州の 97% をカバーする約 150,000 km に及ぶ Ergon Energy の電力線ネットワーク全体を検査するための飛行計画を作成するために、最大 100 万のウェイポイントを自動的に処理する新しいソフトウェアの研究開発が含まれていました。

飛行型胞子トラップ このプロジェクトと関連研究は、オーストラリアのバイオセキュア実現のため、胞子トラップを搭載した無人航空機を用いて植物病原体の胞子を検出・監視する可能性を探ることを目的としていました。その目的は、真菌胞子を空間的に監視できるサンプリングシステムと、その空間分布を解析するためのプロトコルを開発することでした。このツールは、真菌病原体の新たな侵入を検知する能力を大幅に向上させ、分布範囲をより正確に特定することを可能にします。この技術により、困難な地域における有害な植物害虫や病気の侵入を早期に検知し、効率的かつ効果的な空中監視が可能になります。

研究協力者

ARCAA は、さまざまな政府機関、産業界、学術機関と協力して研究プロジェクトやコンサルティング業務を行ってきました。プロジェクトには次のようなものがあります。

• CSIRO
• クイーンズランド州政府
• オーストラリア研究評議会
• 民間航空安全局
• ボーイング・リサーチ＆テクノロジー・オーストラリア
• ボーイング・リサーチ＆テクノロジー米国
• インシチュ・パシフィック・リミテッド
• 空間情報のためのCRC
• 植物バイオセキュリティのためのCRC
• エルゴンエナジー
• ロームズ
• タレス
• サー・ローレンス・ワケット・センター（RMIT）
• トリノ工科大学
• マドリッド工科大学
• 鯨類研究ユニット（マードック大学）
• チューリッヒ工科大学
• ARSエレクトロニカ

参考文献

1. “About ARCAA”. 2010年12月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年12月14日閲覧。
2. 「新しい航空宇宙研究センターが飛行する」。
3. Campion, Elouise (2006年12月7日). 「クイーンズランド州、無人航空機の導入を計画」.クイーンズランド州政府. 2024年3月27日閲覧。
4. “ResQu”. 2013年11月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年11月12日閲覧。