Microsoft PowerPoint - NEDOforesightセミナー２０１７鈴木.pptx

(1)

小型無人航空機ドローンの安全な活用に向けて

平成

28

年度

NEDO

『

TSC FORESIGHT

』セミナー（第

3

回）

２０１７・２・１０鈴木真二

東京大学大学院工学系研究科航空宇宙工学専攻教授

一般社団法人日本

UAS

産業振興協議会

JUIDA

理事長

一般財団法人総合研究奨励会

日本無人機運行管理コンソーシアム

JUTM

代表

(2)

無人航空機の歴史

１９３０１９４０１９５０１９６０１９７０１９８０１９９０２０００２０１０

ターゲット・ドローン偵察機

農薬散布ヘリマルチコプター

携帯電話

GPS

衛星通信リポ遠隔操作技術

WiFi

デジカメスマホ

(3)

小型無人航空機利用のロードマップ

フェーズ１

・安全基本飛行

＞目視内、日中

＞人口非集中地域

フェーズ２

・安全拡張飛行

＞目視内、夜間含む

＞人口集中地域

＞建造物近く

フェーズ３

・拡張飛行

＞目視外

＞電波範囲内

＞航空機空域とは分離

フェーズ４

・超拡張飛行

＞目視外、直接電波範囲外

＞航空機と同一空域飛行

空撮、測量、農業

点検、警備

輸送、防災

中継、輸送、監視

(4)

小型無人航空機利用のロードマップ

フェーズ１

・安全基本飛行

＞目視内、日中

＞人口非集中地域

フェーズ２

・安全拡張飛行

＞目視内、夜間含む

＞人口集中地域

＞建造物近く

フェーズ３

・拡張飛行

＞目視外

＞電波範囲内

＞航空機空域とは分離

フェーズ４

・超拡張飛行

＞目視外、直接電波範囲外

＞航空機と同一空域飛行

空撮、測量、農業

点検、警備

輸送

中継、大型機による輸送

リスクの上昇に対して安全性を向上させる必要がある

・新たな技術開発：非

GPS

航法、通信ネットワーク、無人機航空管制

・制度の充実；操縦ライセンス、機体認証、保険、有人機

+

無人機の空域統合

(5)

無人航空機の安全性に関して

•

事故の実態は軍用機では把握されている

• http://wired.jp/2012/02/22/drone-report/

•

２００５年は軍用機の無人機は５％、２０１２年には３１％に

•

有人機は１０，７６７機、無人機は７，４９４機（米軍は2001年以降に260 億ドルを無人航空機に投じている）

•

プレデターの事故率は

F-16

と同等

•

旅客機とドローンのニアミス

•

フロリダで空港近くで旅客機とドローンがニアミス（２０１４．５）

•

ロンドンの空港へ着陸中の旅客機

A320

がドローンと衝突（２０１６．４）

•

ドローン落下による危害

•

オーストラリアでトライアスロン選手がドローンと接触し怪我（２０１４．４）

•

湘南国際マラソン会場でドローン落下によりスタッフが怪我（２０１４．１１）

(6)

わが国でのドローンの事故報告

•

２０１５．１２以降、申請されたドローンの飛行では事故があった場合に報告が求められている。

•

施行後の６か月間で、

4962

件の申請、

3632

件の許可・承認

•

１７件の事故報告

(7)

• リスク（事故の発生確率×事故の被害）に応じた規制であるべき（墜落無しを条件にすると飛行機は飛べない）

• Risk Based Approach

• 性能に対する規制であるべき（寸法や重量だけでは安全性を規定できない）

• Performance Based

か

Prescriptive

か

• 技術発展を阻害しないためにも、民間の自主的取り組みを取り入れるべき

•

民間のライセンス制度、安全基準は審査をスピードアップできる

•

ある種の市場原理、競争原理を利用する

• 国際的なルール作りに積極的に参加する

• JARUS (Joint Authorities for Rulemaking on Unmanned Systems)

• ISO

7

安全ルールはどうあるべきか

(8)

リスクの考え方の一例

•

米国での、登録義務対象となる最低重量の根拠として示された計算（２０１５）

衝撃（単位︓ジュール）＝

1/2 x

質量（

kg

）

x

速さ^２（

m/s

）・・・（１）

(9)

UAV の落下リスクの考え方（２）

•

衝撃と致死率について

•

前ページのレポート

(UAS, RTF, ARC)が引用する資料より

衝撃（単位︓ジュール）＝１

x

質量（

kg

）

x

速さ^２（

m/s

）・・・（１）

２

運動量（ジュール）

致死率

100 1000

対数グラフ

• 79

ジュールで

31

％の致死率（

http://www.dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD=ADA532158

）

参考（但し落下ではなくある速度で当たった場合の衝撃）

（

https://www.mitre.org/sites/default/

files/pdf/12_2840.pdf

）

(10)

UAV の落下リスク許容範囲とは？

•

米国での、登録義務対象となる最低重量の根拠として示された計算

１⾶⾏時間あたりの致死率＝

⾶⾏時間あたりの故障率×落下エリアの⼈⼝×投影⾯積×曝露確率×致死率・・・（３）

0.0039

⼈

/m

²

本レポートでは垂直落下とし

UAV

の代表⾯積

0.02m

²を利⽤＊条件によって異なる。

80

ジュールの場合

0.3

本レポートでは

100

時間に

⼀回の故障率として計算

＊製品によって異なる。

DraganFlyer X4

相当の

UAV

で上記の条件のもと計算される１⾶⾏時間当たりの致死率は

4.7

×

10

^-8 ⼈

本レポートでは、

4.7

×

10

^-8 ⼈という数字はジェネラルアビエーションの実際の致死率が

5

×

10

^-5であり、⺠間航空の⼀般的な考え⽅は

1

×

10

^-9であることから許容範囲としている

⼈が外にいる率

ここでは

0.3

としている

(11)

航空安全のための国際基準

•

国連の専門機関

ICAO

（国際民間航空機関）

• ANNEX

• Annex 1

：

Personnel Licensing

（免許）

• Annex 2

：

Rules of the Air

（航空規則）

• Annex 3

：

Meteorological Service for International Air Navigation

（国際航空のための気象業務）

• Annex 4

：

Aeronautical Charts

（航空図）

• Annex 5

：

Units of Measurement to be Used in Air and Ground Operations

（単位）

• Annex 6

：

Operation of Aircraft

（運航）

• Annex 7

：

Aircraft Nationality and Registration Marks

（国籍、

登録）

• Annex 8

：

Airworthiness of Aircraft

（航空機の耐空性）

• Annex 9

：

Facilitation

（出入国簡易化）

(12)

航空安全のための国際基準

•

国連の専門機関

ICAO

（国際民間航空機関）

• ANNEX

• Annex 10

：

Aeronautical Telecommunications

（通信）

• Annex 11

：

Air Traffic Services

（航空交通業務）

• Annex 12 ： Search and Rescue（捜索および救難）

• Annex 13

：

Aircraft Accident and Incident Investigation

（事故調査）

• Annex 14 ： Aerodromes（空港）

• Annex 15

：

Aeronautical Information Services

（航空情報業務）

• Annex 16

：

Environmental Protection

（環境保護）

• Annex 17 ： Security: Safeguarding International Civil Aviation Against Acts of Unlawful Interference

（保安）

• Annex 18 ： The Safe Transport of Dangerous Goods by Air（危険物

輸送）

• Annex 19 : Safety Management（安全管理）

(13)

現状の航空法上のドローンの規則

(14)

ドローンの安全な利用のために緊急に求められること

•

ドローンの基本的な操縦技能、航空に関する知識、安全管理の知識を普及させる

•

JUIDA認定スクール制度

• JUIDA

無人航空機操縦士、JUIDA安全運航管理者

•

安全な無線の管理

•

新たな高出力2.4GHz、5.7GHzの利用が総務省で認められた（２０１６．

８）

•

JUTMによる利生者間の調整制度

•

有人機と無人機の衝突防止

•

航空機、無人航空機相互間の安全確保と調和に向けた検討会（航空局）

•

JUTMでの検討WG

(15)

15

⽇本UAS産業振興協議会

•

２０１４年７月発足約１２００会員（２０１６．１２）

•

安全ガイドラインの策定

• ２０１５・８月に、会員＋オブザーバー（国土交通省、経済産業省、総務省など）で制定

•

無人機専用飛行試験場の開設

• ２０１５・５月（つくば市）、

10

月（京都）

•

日本初の本格的民間無人航空機国際展示会開催

•

Japan Drone 2016

（２０１６・３幕張メッセ）

• 日本の技術発進、ビジネスマッチング

• 規則や利用法の国際的議論

•

セミナー、シンポジウム、研究会等の開催、解説本出版

•

各種公的活動支援

•

操縦教習所、学校との連携（ＪＵＩＤＡ認定スクール）

•

各種サービス（地図情報提供など）

•

国際標準化活動

SORAPASS

(16)

認定スクール一覧

16

計

38

校

JUIDA操縦技能証明証

JUIDA安全運航管理者証明証

(17)

• 全国に広がる JUIDA 認定スクールのライセンス取得者

• 自治体との災害時運用協定締結を進め非常時にドローンを活用する

• （例）一般社団法人ドローン撮影クリエイターズ協会

→ 京都府、高知県土佐清水市と災害時運用協定締結

• 課題は、スキルの標準化、機材の標準化、大型機

• 特殊トレーニングによる資格

• 機体の準備（認証、必要機材）

認定スクール、ライセンス取得者の組織化

(18)

•

米国：２００１年同時多発テロの後、２００６年に緊急対応者（警察、消防隊員の他、ボランティア）が組織化

•

欧州：

European Emergency Number Association – EENA 112

•

非常時におけるドローンの使用手順

•

非常時向けのトレーニング

•

機材の開発

海外の事例：First Responders

18

http://www.uavexpertnews.com/are-

drones-the-first-responders-of-the-future/

(19)

19

■体制（会員約４０２０１６．１２）

■運営会議メンバー

区分法⼈名等⽒名役職

代表東京⼤学鈴⽊真⼆⼤学院⼯学系研究科航空宇宙⼯学専攻教授

幹事 ANAホールディングス株式会社津⽥佳明 ANAデジタル・デザイン・ラボチーフ・ディレクター

幹事株式会社NTTドコモ那須和徳法⼈ﾋﾞｼﾞﾈｽ本部 IoTﾋﾞｼﾞﾈｽ部ﾋﾞｼﾞﾈｽ企画担当部⻑

幹事⽇本郵便株式会社⼩川真郷 ^{経営企画部企画役}

幹事富⼠重⼯業株式会社細⽥慶信航空宇宙カンパニーシステム設計部部⻑

幹事ヤマトホールディングス株式会社牧浦真司ヤマトホールディングス（株）経営戦略担当執⾏役員

幹事株式会社⽇⽴製作所飯野隆之 IoT推進本部インキュベーション推進本部主管技師⻑

幹事東京⼤学淺間⼀⼤学院⼯学系研究科精密⼯学専攻教授

幹事国⽴研究開発法⼈産業技術総合研究所加藤晋知能システム研究部⾨フィールドロボティクス研究グルーﾌﾟ研究ｸﾞﾙｰﾌﾟ⻑

幹事国⽴研究開発法⼈情報通信研究機構三浦⿓ワイヤレスネットワーク総合研究センター上席研究員

幹事国⽴研究開発法⼈宇宙航空研究開発機構原⽥賢哉航空技術部⾨航空技術実証研究開発ユニット研究領

幹事国⽴研究開発法⼈海上・港湾・航空技術研究所中島徳顕域主幹電⼦航法研究所航空交通管理領域領域⻑

オブザーバ福島県北島明⽂商⼯労働部ロボット産業推進室室⻑

事務局株式会社⽇⽴製作所秋本修 IoT推進本部インキュベーション推進本部 CPM

JUTM ２０１６年７⽉発⾜

代 表 ︓鈴⽊真⼆（東京⼤学⼤学院⼯学系研究科航空宇宙⼯学専攻教授）

事務局 WG（必要に応じて）

運⽤調整WG（予定）

運営会議 ・

・

(20)

•

東京大学、

ANA

総研、天草市による協定の一環

•

天草市牛深の天草広域連合消防本部のドローンと熊本県防災航空隊の防災ヘリの安全を確保した連携

•

防災ヘリ＞

GPS

位置情報を衛星回線で発信

•

ドローン＞

GPS

位置情報を無線で地上

PC

へ

•

インターネット

WEB

アプリで情報共有

20

防災ヘリとドローンの情報共有

牛深

(21)

飛行状況監視、管理システム

(22)

航空機事故の変遷

１９５０１９６０１９７０１９８０１９９０２０００２０１０

1954

コメットの空中分解

1956

グランドキャニオン空中衝突

1975

イースタン航空マイクロバースト

1972

マイアミ空港

1985 JAL123

2002

バシキール空中衝突

2013 787

ベッテリ問題

1979

スリーマイル

原発事故

1986

チェルノブイリ原発事故

2011 福島

原発事故技術の未熟

ヒューマンエラー気象現象

組織課題の問題

(23)

航空機の安全対策：設計技術

•

アポロ計画における９９．９９９９％（シックスナイン）の信頼性

• 1/0.000001=100,0000

•

百万時間に１回の故障

•

ルッサーの法則

•

「システム・トータルの信頼度（reliability）は､各素子夫々の信頼度の相乗に支配される」

•

｢ミクロ欠陥｣の乗積がもたらす｢効率破壊の実態｣

０．９

０．３

０．９０．９

０．９

９９．３％の信頼性０．３

２４．３％の信頼性

(24)

航空機安全対策：ヒューマンファクタ ―

•

人は間違いを犯す、錯覚するものという認識

•

イベントの連鎖が事故を引き起こすという認識

•

事故を想定した訓練（

CRM

、

LOFT

）で連鎖を断ち切る

(25)

航空機安全対策： SMS

• ISO の総合マネージメントシステムの要素

•

リーダーシップ

•

要員の参加

•

プロセスアプローチ

•

システムアプローチ

•

組織的改善

•

顧客に焦点を当てた組織

•

データに則したアプローチ

•

供給者との互恵関係

• 航空独自の要素

•

独立した安全責任者

•

懲罰免責制度のある安全報告制度

•

日常的監視と飛行データの分析

•

不安全要因の特定とリスクマネージメント

•

緊急時対応計画

(26)

新技術導入の失敗例と成功例

• 19

世紀末の英国の赤旗法

• 1865年、蒸気自動車の速度制限（市街地

では時速3.2km、郊外でも6.4km）

•

赤旗をもった人が前を歩くこと

•

第一次世界大戦後の米国の航空郵便

•

１９１８年、ニューヨークーワシントン間で軍と郵政省の共同経営の郵便事業が開設

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小型無人航空機ドローンの安全な活 用に向けて

28

NEDO

TSC FORESIGHT

3

UAS

JUIDA

JUTM

無人航空機の歴史

１９３０ １９４０ １９５０ １９６０ １９７０ １９８０ １９９０ ２０００ ２０１０

GPS

WiFi

小型無人航空機利用のロードマップ

小型無人航空機利用のロードマップ

GPS

+

無人航空機の安全性に関して

•

• http://wired.jp/2012/02/22/drone-report/

•

•

•

F-16

•

•

•

A320

•

•

•

わが国でのドローンの事故報告

•

•

4962

3632

•

• リスク（事故の発生確率×事故の被害）に応じた規制で あるべき（墜落無しを条件にすると飛行機は飛べない）

• Risk Based Approach

• 性能に対する規制であるべき（寸法や重量だけでは安全 性を規定できない）

• Performance Based

Prescriptive

• 技術発展を阻害しないためにも、民間の自主的取り組み を取り入れるべき

•

•

• 国際的なルール作りに積極的に参加する

• JARUS (Joint Authorities for Rulemaking on Unmanned Systems)

• ISO

安全ルールはどうあるべきか

リスクの考え方の一例

•

1/2 x

kg

x

m/s

UAV の落下リスクの考え方（２）

•

•

(UAS, RTF, ARC)が引用する資料より

x

kg

x

m/s

100 1000

• 79

31

http://www.dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD=ADA532158

https://www.mitre.org/sites/default/

files/pdf/12_2840.pdf

UAV の落下リスク許容範囲とは？

•

0.0039

/m

UAV

0.02m

80

0.3

100

DraganFlyer X4

UAV

小型無人航空機ドローンの安全な活用に向けて

１９３０１９４０１９５０１９６０１９７０１９８０１９９０２０００２０１０

• リスク（事故の発生確率×事故の被害）に応じた規制であるべき（墜落無しを条件にすると飛行機は飛べない）

• 性能に対する規制であるべき（寸法や重量だけでは安全性を規定できない）

• 技術発展を阻害しないためにも、民間の自主的取り組みを取り入れるべき

ドローンの安全な利用のために緊急に求められること