航空宇宙開発でのRCP・HILSとSpeedgoatの活用

航空宇宙開発でのRCP・HILSとSpeedgoatの活用

航空宇宙開発での課題とシミュレーションの活用

航空宇宙開発では、安全性の担保・開発期間の短縮・試験コストの削減という三つの課題が常にのしかかります。機体の高機能化・複雑化、電動化や自律化の進展、さらには認証要件の高度化により、従来の実機中心の開発手法ではリスクやコストが増大し続けます。こうした背景から、リアルタイムシミュレーションを活用したRCP (Rapid Control Prototyping) とHILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)の導入が、開発プロセスにおいて不可欠になりつつあります。シミュレーションを軸にした開発へ移行することで、以下のようなメリットが得られます。

RCP

・新しい制御アルゴリズムを汎用シミュレータに素早く実装し
 実機テストにスムーズに移行
・ハンドコーディングを必要としないモデルベースでの
 自動コード生成&実装
・I/Oボードの選択により、入出力・入出力構成を柔軟に設計可能

HILS

・実機試験前に制御ロジックの不具合を検出し、手戻りを大幅に削減
・危険な飛行シナリオや異常系を安全な環境で再現・検証
・認証プロセスで必要となるテスト結果を効率的に生成
・電動化・自律化など複雑なシステム統合を段階的に検証可能

こうした「モデルベース開発 × リアルタイムシミュレーション」の価値を最大化するために設計されたのがSpeedgoatです。

航空宇宙分野向け Speedgoatソリューション

Speedgoatは、MathWorksが提供するリアルタイムシミュレーション環境 Simulink® Real-Time™ に対応したハードウェアプラットフォームです。Simulink® の高度なモデリング・シミュレーション機能に加え、Aerospace Toolbox や UAV Toolbox など航空宇宙分野向けの専用ツールを活用することで、DO-178Cなどの認証標準に準拠したモデルベース開発を実現します。MATLAB® および Simulink® とシームレスに統合された開発環境により、設計・検証・認証までのプロセスを一貫して効率化します。高い信頼性と再現性を備えたSpeedgoatは、RCPおよびHILテストを通じて、次世代航空機・宇宙機の開発を加速します。

 航空宇宙開発におけるSpeedgoatのメリット 

Simulink®とシームレスに統合されたリアルタイム環境
  • モデルベース開発で作成したSimulink®モデルを、そのままリアルタイム実行に活用
  • コード生成から実行、データ解析まで一貫したワークフローを構築
  • Aerospace Toolbox や UAV Toolbox など、航空宇宙向けツールチェーンと連携
Rapid Control Prototyping(RCP)で開発を高速化
  • 実コントローラに近い環境で制御器を迅速に試作・チューニング
  • ARINC、MIL-STD、SDLC/HDLCなど、航空宇宙分野向け各種通信プロトコルに対応
  • FPGA実装機能により、独自のシリアル通信や高速I/Oのカスタマイズが可能
高信頼のHIL(Hardware-in-the-Loop)テスト
  • フライトコントローラ、アクチュエータ、電力系統の挙動をリアルタイムで検証
  • 実機試験前のリスクを大幅に低減し、認証試験準備を効率化
  • 自動テストにより、DO-178C準拠で求められる検証結果の収集を確実に実施
データ取得・解析の効率化
  • 飛行試験・地上試験データをリアルタイムで取得
  • 複数試験結果の比較により、機能検証に要する時間を短縮
  • Simulink®のシミュレーションデータインスペクターやMATLAB®による可視化で、ツール習熟コストを削減
  • MATLAB®の高度なデータ解析機能により、試験プロセス全体の効率を向上

主なアプリケーション領域

・フライトコントローラ/オートフライトシステム
・UAV(ドローン)開発
・航空機の電動化
・ハイブリッド/水素燃料電池航空機
・eVTOL
・宇宙機・衛星ミッション準備
・FADEC/エンジン制御
・センサーフュージョン(レーダー・LiDAR・ビジョン)

製品ラインナップとサービス

・高性能CPU、FPGA、航空宇宙向けI/Oを搭載した
 リアルタイムシミュレータ
・ARINC429/AFDXなどの航空宇宙向け通信プロトコル
・航空機推進・アビオニクス向けBMS(バッテリーマネジメント)
 ソリューション
・カスタムラックソリューションプロジェクト要件に合わせた
 専用ラック構築

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ユーザーストーリー

Aalto University、ETH Zurich、University of Sydney など、世界の研究機関・企業で採用され、衛星ミッション検証など高度な用途でも活用されています。

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