核心概念
本稿では、都市型航空交通(UAM)における経路計画とスケジューリングの最適化問題に対し、量子アニーリングを用いた新しい手法を提案しています。
摘要
量子アニーリングを用いた都市型航空交通の経路計画およびスケジューリング最適化:論文要約
この研究は、都市部における無人航空機(UAM)の交通管理システムの課題である、安全かつ効率的な経路計画とスケジューリングの最適化手法を提案することを目的としています。
本研究では、以下の手法を用いてUAMの経路計画とスケジューリングの最適化を実現しています。
動的スケジューリングとルーティングフレームワークの導入: このフレームワークは、各時点で飛行可能なリクエストの情報を収集し、候補ルートの生成、位置シミュレーション、デコンフリクト(衝突回避)制約に基づく最適なルートの選択、そして飛行スケジュールの決定というプロセスを繰り返すことで、動的な状況変化に対応します。
候補ルート生成: 各リクエストに対して、多様で短いルートのセットを生成するために、ダイクストラベースのアルゴリズムを採用しています。最短経路が決定された後、通過したエッジの重みにペナルティを課すことで、類似したルートの出力を避け、多様な候補ルートを生成します。
デコンフリクト(衝突回避): UAM車両間の安全な距離を確保するために、各タイムステップにおけるUAM車両の位置をシミュレートし、他のアクティブな飛行ルートとの距離を計算することで衝突回避を行います。
経路選択の最適化: デコンフリクト制約を満たす最適なルートの組み合わせを決定するために、最大重み独立集合(MWIS)問題として定式化し、量子アニーリングを用いて解決します。