次世代空モビリティの協調的運航管理技術の研究開発

ードローン・空飛ぶクルマ・既存航空機のより安全で効率的な航行を目指してー

宇宙航空研究開発機構 航空技術部門
航空利用拡大イノベーションハブ CONCERTOプロジェクトチーム長

又吉 直樹

目次
1．背景ー ドローンの動向
ー 空飛ぶクルマの動向
2．次世代空モビリティに係るJAXAの取り組み
3．CONCERTO
ー 次世代空モビリティの運航管理上の課題
ー プロジェクト概要
ー 研究開発の内容
4．まとめ

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1．背景：ドローンの動向（1/2）
多数のドローンが、有人地帯で目視外飛行を行う世界が近づいている
有人地帯での目視外飛行（レベル4飛行）
法制度が2022年度に整備され、2023年度から試験的なレベル4飛行が始まっている。

出典：無人航空機レベル4飛行ポータルサイト
https://www.mlit.go.jp/koku/level4/

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1．背景：ドローンの動向（2/2）
多数のドローンが、有人地帯で目視外飛行を行う世界が近づいている
運航管理システム（UTM）の導入
複数の運航者によるリスクの高いドローンの飛行や、混雑度が高い空域でのドローンの飛行を行うため、ドローンの飛行計画・動態情報等の共有・調整を行うUTMの段階的導入が検討されている。

出典：第18回 小型無人機に係る環境整備に向けた官民協議会 配付資料、2022年8月
https://www.kantei.go.jp/jp/singi/kogatamujinki/kanminkyougi_dai18/gijisidai.html

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1．背景：空飛ぶクルマの動向（1/5）
空の移動革命に向けたロードマップ
大阪・関西万博（2025年）を契機に、空飛ぶクルマの商用運航を拡大する方針。

出典：第8回 空の移動革命に向けた官民協議会 配付資料、2022年3月
https://www.meti.go.jp/shingikai/mono_info_service/air_mobility/008.html

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1．背景：空飛ぶクルマの動向（2/5）
大阪・関西万博での運航
4機種が、会場と会場周辺を結ぶ2地点間運航を行う予定。

出典：大阪・関西万博 空飛ぶクルマ 準備会議（第２回）配付資料、2023年8月
https://www.expo2025.or.jp/report/report-20230830-01/

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1．背景：空飛ぶクルマの動向（3/5）
万博後に想定される空飛ぶクルマのユースケース例

都市部におけるユースケース例（大阪府）

空港からの二次交通、通勤、遊覧、観光地への移動、救命救急における医師搬送等
出典：大阪府パンフレット 「大阪府における空の移動革命社会実装に向けて」、2022年３月
https://www.pref.osaka.lg.jp/energy/evtol/

地方部におけるユースケース（長野県）

空港やリニア駅からの二次交通、観光地での遊覧、山岳救助等
出典：長野県 「空の移動革命」勉強会 資料、2023年3月
https://sites.google.com/union.nagano-map.lg.jp/nagano-dx/airmobi

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1．背景：空飛ぶクルマの動向（4/5）
フェーズ
フェーズ0

空飛ぶクルマの運用概念（ConOps）

フェーズ1

 段階的な運航拡大
空飛ぶクルマ（AAM）の導入はフェーズ1～3の3段階を想定。段階的に運航密度を上げる。

フェーズ2

 UATMサービスの提供

フェーズ3

空飛ぶクルマを対象にした交通管理サービスとして、
UATM（Urban Air Traffic Management）を提唱。

出典：第9回 空の移動革命に向けた官民協議会 配付資料、2023年3月
https://www.meti.go.jp/shingikai/mono_info_service/air_mobility/009.html

成熟度
商用運航に先立つ試験飛行・実証飛行
商用運航の開始- 低密度での運航- 操縦者搭乗、遠隔操縦（荷物輸送のみ）
運航規模の拡大- 中～高密度での運航- 操縦者搭乗、遠隔操縦
自律制御を含むAAM運航の確立- 高密度での運航- 自動・自律運航の融合

空飛ぶクルマの運航イメージ
UATMサービスを提供する空域（UASA）を設定

想定時期
2025年頃2020年代後期
以降
2030年代以降

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1．背景：空飛ぶクルマの動向（5/5）
出典：第9回 空の移動革命に向けた官民協議会 配付資料、2023年3月
https://www.meti.go.jp/shingikai/mono_info_service/air_mobility/009.html

空飛ぶクルマの運用概念（ConOps）
 段階的な運航拡大

従来の航空機向けの交通管理サービス

空飛ぶクルマ（AAM）の導入はフェーズ1～3の3段階を想定。段階的に運航密度を上げる。

 UATMサービスの提供
空飛ぶクルマを対象にした交通管理サービスとして、
UATM（Urban Air Traffic Management）を提唱。

ドローン向けの交通管理サービス

空飛ぶクルマ向けの交通管理サービス

ATM/UTM/UATM間の連携

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目次
1．背景
ー ドローンの動向
ー 空飛ぶクルマの動向
2．次世代空モビリティに係るJAXAの取り組み
3．CONCERTO
ー 次世代空モビリティの運航管理上の課題
ー プロジェクト概要
ー 研究開発の内容
4．まとめ

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2．次世代空モビリティに係るJAXAの取り組み• 有人・無人機の混在運航や高密度運航を実現する多種・多様運航統合技術→ 空飛ぶクルマ、ドローン、ヘリコプタが共存可能な運航管理技術
CONCERTO• 高度な自律飛行を実現する自律化要素技術→ 自動運用可能な小型ドローン• 空飛ぶクルマの性能向上・運用環境拡大を実現する機体特性推定・高度化技術→ 空飛ぶクルマの性能予測・改善（低騒音化）

2020年代半ばの災害対応能力の向上、2030年代前半の空の移動革命の実現に貢献する

災害・危機管理対応時の有人・無人機連携

一般空域における
次世代空モビリティ運航

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目次
1．背景
ー ドローンの動向
ー 空飛ぶクルマの動向
2．次世代空モビリティに係るJAXAの取り組み
3．CONCERTO
ー 次世代空モビリティの運航管理上の課題
ー プロジェクト概要
ー 研究開発の内容
4．まとめ

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3．CONCERTO：次世代空モビリティの運航管理上の課題
官民協議会が示した空飛ぶクルマの導入フェーズ
フェーズ
フェーズ0
フェーズ1
フェーズ2
フェーズ3

成熟度
商用運航に先立つ試験飛行・実証飛行
商用運航の開始- 低密度での運航- 操縦者搭乗、遠隔操縦（荷物輸送のみ）
運航規模の拡大- 中～高密度での運航- 操縦者搭乗、遠隔操縦
自律制御を含むAAM運航の確立- 高密度での運航- 自動・自律運航の融合

想定時期
2025年頃2020年代後期
以降
2030年代以降

JAXAの研究開発のターゲットⒸECLAIRⒸECLAIR

フェーズ2以降の次世代空モビリティの運航イメージ

フェーズ2以降の空飛ぶクルマの運航の特徴と課題
運航の特徴

運航管理上の課題
ポート、空中でのコンフリクト（競合）※解消

多数機が同時飛行（同一エリアに数十機以上）※空間・時間的に安全な間隔を確保できない状態

短時間の飛行（10分程度が主）

待機の削減

オンデマンド飛行の増加

短時間での調整

低高度の飛行

ドローンとの共存

課題解決のための運航管理技術をCONCERTOプロジェクトで研究開発⇒ 航空局が提供するUATMに反映

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3．CONCERTO：プロジェクト概要※Collaborative Operation management of Next

Coming air mobility for Ecosystem RevoluTiOn【名称】

次世代空モビリティの協調的運航管理技術の研究開発（CONCERTO※）【目的】

ドローン・空飛ぶクルマ・既存航空機の統合的な運航管理システムのコア技術を開発・実証する。開発した技術は国際標準化や国内企業への技術移転を行い、次世代空モビリティの発展と国内産業の振興に貢献する。

【期間】

2022～2026年度（約5年間）
2024～2026年度に3回の飛行実証を計画

実証毎に改良を重ね、技術成熟度を高める。

2022年度

2023年度

2024年度
飛行実証#1

仕様検討・
試作

要素技術開発2025年度

飛行実証#3

飛行実証#2改良

2026年度改良

成果
まとめ【外部との連携】

CONCERTOは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の「次世代空モビリティの社会実装に向けた実現プロジェクト（ReAMoプロジェクト）」におけるNEDOからの受託業務を主体とし、国内企業6社、国内2大学と共に研究開発を進めている。また、関係省庁とも緊密な情報共有を行っている。
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（参考）NEDO ReAMo プロジェクト
次世代空モビリティの社会実装に向けた実現プロジェクト（Realization of Advanced Air Mobility: ReAMo プロジェクト）

https://reamo.nedo.go.jp/

今後の産業拡大を見据え、①試験方法の標準化や産業規格化により、「機体の安全性向上・高性能化」を進め、ドローン*の活用の幅を拡大し、空飛ぶクルマの市場を創造する。
②「運航体制の省人化」によって１人の操縦者が複数の機体を操縦できるようにし、ドローン利活用のポテンシャルをさらに引き出す。
③また、空飛ぶクルマが登場することも見据え、ドローンと空飛ぶクルマ、既存航空機が空域を協調し、より安全で効率的な航行を行うための技術の確立を目指す。
③ドローン・空飛ぶクルマ・既存航空機の空域の協調
飛行機①機体の安全性向上・高性能化

空飛ぶクルマドローン

低高度空域
ヘリコプター
点検

災害対応

物流

②運航体制の省人化
現状では１機体に対して、操縦者１名・補助者数名という運航体制となることが多い。

黄色マーカ
CONCERTOが関係する部分

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3．CONCERTO：研究開発の内容（1/4）
フェーズ2以降の空飛ぶクルマの運航の特徴と課題
運航の特徴

運航管理上の課題
ポート、空中でのコンフリクト（競合）※解消

多数機が同時飛行（同一エリアに数十機以上）※空間・時間的に安全な間隔を確保できない状態

短時間の飛行（10分程度が主）

待機の削減

オンデマンド飛行の増加

短時間での調整

低高度の飛行

ドローンとの共存

CONCERTOの取り組み【飛行前】•

飛行前の計画調整で、コンフリクトを無くす- 多数機の飛行計画間のコンフリクト解消（図a）【飛行中】•計画通りに飛行しているかモニタ- 動態情報の共有、モニタ（図b）•計画からの「ずれ」に対応- 飛行計画のリアルタイム調整（図a）- ドローンの有人機回避手順（図c）- 計画に沿った飛行を行う自動飛行技術（図d）

課題を解決

新しい付加価値を提供
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3．CONCERTO：研究開発の内容（2/4）a) 協調的なコンフリクト管理技術
以下の機能を有するアルゴリズムを開発。
• 【飛行前】 時間的・空間的に空域及びポートの混雑度が許容値以下となるよう、飛行計画を調整する
DCB (Demand-Capacity Balancing)• 【飛行中】 計画からの「ずれ」に対応して、飛行計画をリアルタイムに修正する。

飛行計画調整DCBによる混雑度 (同時飛行数) の調整イメージ
前方30kmb) 既存航空機との情報共有・調整技術• 防災機関が導入している、D-NET※ベースの有人航空機の運航管理システムとの、飛行計画・動態情報の共有・調整インターフェースを開発。
• 既存航空機にレトロフィット可能な、持込型のポータブルADS-Bの導入・運用手順を開発。
※災害・危機管理対応統合運用システム。空地間で災害情報・運航情報を共有するプラットフォームであり、JAXAが開発した。

ポータブルADS-B

https://uavionix.com/products/skyecho/

英国では、状況認識向上のため、既存航空機への導入が進む

後方30km
左30km

高受信成功
確率

中心が機体位置低右30km

ポータブルADS-Bの電波到達範囲の飛行評価例
機内での搭載状況により、指向性がある

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3．CONCERTO：研究開発の内容（3/4）c) ドローンの安全運用技術• 【前提】 有人機がドローンに対して動態情報を提供し、ドローンが安全距離を保つための対応をする。
（欧米では制度化が進んでおり、日本でも関係者の理解が進みつつある）• 有人機の動態情報の精度・信頼性や、ドローンの退避行動（着陸等）に要する時間を考慮して、有人機接近時のドローンの退避判断基準（ガイドライン）を策定。

ポータブルADS-B
情報共有空域

退避判断基準（ガイドライン）

動態情報

目視外飛行
ドローン運航管理空域
ドローン遠隔操縦者
動態情報
有人機接近情報

運航管理システムd) 自動飛行技術• コンフリクト管理で必要となる、飛行中の柔軟な経路調整や4D運航能力（指定された地点を指定された時刻に通過する能力）を実現する自動飛行技術を飛行実証する。
• JAXAの実験用ヘリコプタを改修し、地上からの指示により飛行中に経路・速度の調整・変更が可能な、自動飛行技術の飛行実証プラットフォームを構築。
⇒ 共同研究等によりJAXA外にも実証機会を提供。

JAXA実験用ヘリコプタ
川崎式BK117C-2型
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3．CONCERTO：研究開発の内容（4/4）e) ドローンデータの蓄積・分析技術• ドローンが収集したデータを分析し、ドローン自身の安全性向上だけでなく、都市部の気象予測精度向上など、ドローン以外の用途に活用する。
⇒ ドローンの新たな価値を創造し、市場拡大に繋げる。
UTMのアーキテクチャを応用したドローンデータの収集と統合されたビッグデータの活用の概念
 ドローン運航データのデータ同化による予測精度向上
 ドローン運航安全向上へのフィードバック

都市部の低高度気象予測への応用例（東京工業大学との共同研究）

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目次
1．背景
ー ドローンの動向
ー 空飛ぶクルマの動向
2．次世代空モビリティに係るJAXAの取り組み
3．CONCERTO
ー 次世代空モビリティの運航管理上の課題
ー プロジェクト概要
ー 研究開発の内容
4．まとめ

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4．まとめ• ドローンの利用拡大、空飛ぶクルマの運航実現に向けた動きが加速している。
• JAXA の 次 世 代 空 モ ビ リ テ ィ の 協 調 的 運 航 管 理 技 術 の 研 究 開 発（CONCERTO）では、ドローン・空飛ぶクルマ・既存航空機の統合的な運航管理システムの開発を目指し、協調的なコンフリクト管理（衝突回避）技術、空飛ぶクルマの自動飛行技術や、ドローンデータの蓄積・分析技術等のコア技術を開発している。
• CONCERTOは、NEDOのReAMoプロジェクトの枠組みを用いて、国内企業や関係省庁と緊密に連携して研究開発を進めている。開発した技術は国際標準化や国内企業への技術移転を行い、次世代空モビリティの発展と国内産業の振興に貢献する。
本研究の成果の一部は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託業務（次世代空モビリティの社会実装に向けた実現（ReAMo）プロジェクト等）の結果得られたものです。

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ご清聴ありがとうございましたⒸECLAIRⒸECLAIR

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