航路航空交通管制を支援するソリューションスペース経路計画

航空交通量の増加に伴い、航路航空交通管制（ATC）はますます困難な課題に直面している。近年、経路計画アルゴリズムの研究は大きく進展しているが、戦術管制における実際の導入は限定的であり、アルゴリズム設計の優先順位と管制官の実際のニーズとの間にギャップがあることが示されている。このギャップを埋めるため、本研究では航路ATC向けのコンフリクトフリー経路計画アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは、次の2つの基本指針に基づいている。第一に、ソリューションスペース表示が提供する高い解釈可能性と柔軟性を活用し、管制官に実行可能なすべての安全行動を提示し、変化する最適化目標に対応できるアルゴリズムを構築すること。第二に、管制官が分離基準、操縦限界、ウェイポイント最小化、経路実用性などの運用制約を適用する際に自然に用いる意思決定ロジックを模倣すること。

アルゴリズムは、ソリューションスペースフレームワーク内で距離ベース、時間間隔ベース、ゾーンベースの3つの意図ベースのコンフリクト検出方法を統合し、計算効率的に潜在的なコンフリクトを識別する。さらに、頂点ベースとエッジベースの探索ノードが提案され、それぞれソリューションスペース経路計画（SSPP）の2つのバリアント（SSPPVおよびSSPPE）を生み出した。計算速度と解品質の評価の結果、SSPPVとゾーンベースのコンフリクト検出の組み合わせが最も優れた性能を示した。マーストリヒト上部航空交通管制センター（MUAC）のデルタセクターに基づく実運用シナリオ（5海里グリッド使用）において、平均計算時間はわずか3.69ミリ秒であり、リアルタイム適用の可能性を示している。

本論文はYiyuan Zouらにより執筆され、2026年6月30日にarXiv（番号2607.00064）に提出された。全37ページ、16の図表を含み、人工知能、ロボティクス、システムと制御の分野に分類される。この研究は、将来の航空交通管制意思決定支援システムの開発に新たな方向性を提供し、経路計画アルゴリズムの理論から実用化への移行を促進するものと期待される。