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1 ASAS に関する調査報告書 1: ASAS の概念と Package 1 の応用方式 伊藤恵理 * The 1 st Edition of ASAS R&D Trend Report: Focus on the Concepts of ASAS and Package 1 Applications Eri ITOH Abstract This paper reports trends in R&D of Airborne Separation Assistance System (ASAS). ASAS applications are expected to contribute to improvement in current Air Traffic Management (ATM) system and to smooth transition towards a future ATM system. ASAS R&D is being conducted globally. The way to apply ASAS is being discussed for an early implementation. The aim of this report is to provide state-of-the-art information concerning ASAS applications. Firstly, the concept of ASAS is explained to ensure a common understanding. Secondly, ASAS Package 1 applications are described which have been discussed in the ASA (Airborne Separation Assistance) group during the ASAS-RFG (Requirements Focus Group) meeting. Major topics as In-Trail Procedure (ITP), Visual Separation Approach (VSA), and Sequencing and Merging (S&M), are presented based on trend survey at the ASAS-RFG meeting held on July 2007 and January * 航空交通管理領域 1

2 1. まえがき ASAS (Airborne Separation Assistance System) とは機上間隔維持支援システムと呼ばれ 航空機内に周辺を飛行する航空機の交通状況を提供し交通整理に利用できるようにするための地上 機上装置を含めた総合システムのことである ASAS が導入されると 現在の航空交通管理業務の一部はフライトクルーが分担できるようになり 航空管制官のワークロード低減 それに基づく管制効率 航空の安全性向上等が期待できるため 将来的には世界規模の適用が期待され 欧米を中心に研究開発が進められている しかし 我が国では ASAS に関して未だ十分な研究が行われていない したがって 電子航法研究所では 2007 年度 ASAS に関する予備的研究 で欧米における ASAS に関する研究 開発動向を調査した 本報告書はこの調査から得られた知見をまとめる まず ASAS の概念と 現在検討されている応用方式を説明する そして 2007 年度に筆者が出席した ASAS-RFG(Requirement Focus Group) 会議の趣旨と議論内容をまとめる 2007 年度に筆者の参加したのは 第 12 回 (2007 年 7 月 10 日から 13 日 アメリカ合衆国マサチューセッツ州ケンブリッジにて開催 ) と第 14 回 (2008 年 1 月 22 日から 25 日 アメリカ合衆国フロリダ州メルボルンにて開催 ) の ASAS-RFG 会議である 2. ASAS の概念 2.1 ASAS とその応用方式 2001 年 6 月 FAA と Eurocontrol が ASAS の運用に関して将来の展望を発表している [1] 文献[1] は ASAS の概念と ASAS 応用方式 (ASAS Application) を以下のように定義している ASAS : フライトクルーに 飛行間隔保持を可能とするよう周囲の交通情報を提供する航空機システム ASAS 応用方式 : 定義した ASAS の運用目的を達成するために フライトクルーと航空管制官に与える運用手順 ASAS 応用方式は以下の 4 種類に分類される ATSA(Airborne Traffic Situational Awareness applications: 航空交通状況認識を向上させる応用方式 ): 空域と空港面において周囲の航空交通に関してフライトクルーの状況認識を高める これにより 安全かつ効率的な飛行管理を目指し フライトクルーを支援する 機体間隔保持のタスクや責任の所在は現在と変わらない ASPA(Airborne SPAcing applications: 航空機の間隔づけに関する応用方式 ): フライトクルーは 管制官の指示した航空機との間隔づけを行う フライトクルーは新しいタスクを負うが 距離間隔保持は管制官の責任下であり 適用される最小間隔は現在のままである ASEP(Airborne SEParation applications: 航空機の距離間隔保持に関する応用方式 ): 機体間隔保持の責任とタスクは 管制官からフライトクルーに移動する ただし 管制官が指定した航空機 時間帯 空域等 限定された対象に関して フライトクルーが間隔保持の責任を負う これらの環境外では 機体間隔保持は管制官の責任である 実施において 新たな機体距離間隔の基準が必要となる SSEP(airborne Self-SEParation applications: 航空機が自律して距離間隔保持を行う応用方式 ): 機体距離間隔の基準とルールに従い フライトクルーが航空機の間隔保持を行う 2.2 ASAS 応用方式の機能 ASAS 応用方式の実現に必要な機能は 以下のようにまとめられている [1] 航空機監視機能 ( Airborne surveillance function): 自機を取り巻く航空機を監視する ADS-B ( Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) の利用を想定し 位置や速度等の情報を定期的にブロードキャストする フライト番号 登録番号 機種 性能 近い将来に予想される飛行経路などの情 2

3 報を流す 風 気温 飛行の不確定性や完全性のカテゴリー 機内に搭載された航行や監視システムの状態を与えることも可能である 位置情報は GNSS ( Global Navigation Satellite System) 交通データは ADS-B 以外にも TIS-B ( Traffic Information Service-Broadcast) などのソースを利用するため 適用の際には ソースの精度 完全性 適用可能な時間などを考慮しなければならない データリンク通信 ( Other data-link communications): 航空機監視機能を補完する目的で 航空機間のデータ通信 そして航空機と地上のデータ通信が必要となる 航空機間のデータリンク通信 : 例えば コンフリクト回避に関する情報など ブロードキャストするより 対応する航空機間で共有する方が適切な情報を通信する 航空機と地上のデータリンク通信 : 後述する航空交通管理機能 (ATM function) のために利用されるデータを通信する 交通情報の表示 (Display of traffic information): フライトクルーに交通情報を表示するディスプレィを与える 大部分の情報は CDTI (Cockpit Display of Traffic Information) に表示する 表示には 航空機監視 FMS(Flight management System) フライトクルーなどからの入力を利用する 現在の CDTI には主に自機に関連した交通情報を表示しているが 周囲の交通が表示される場合には 他機のデータタグ ( 高度 ID など ) をシンボルの近くに表示すること 目標速度はシンボルからのベクトルとして表示することなどが考えられる アラートが発生した場合は 聴覚のみならず ディスプレィでクルーの視覚に働きかける SSEP に関しては 上昇や降下のプロファイルを表示する垂直方向の表示を与え コンフリクトの検出 回避のための状況判断を向上させる必要が考えられる 交通情報処理機能 (Traffic information processing functions): これは ATSA に関連しており アラートが発生した場合に目標機の色を変えて表示する フライトクルーが目標機の表示位置を過大に信頼するのを防ぐために 目標とする航空機の位置やそれに関する不確定性を表示する などの処理機能である 空域と空港面の両方で運用を考え フライトクルーが周囲の交通状況を把握できる環境下において 状況判断能力を向上するよう表示させる 航空機の間隔づけと距離間隔の機能 (Airborne spacing and separation functions): フライトクルーが 目標時間や自機と目標機間の距離または最小距離間隔を実現するように支援する 距離間隔が保持できなかった場合や飛行経路からの逸脱など危険な事態が発生した場合 適切なガイダンスと共にアラートを出す フライトクルーの状況認識を高める機能 ( 例えば ディスプレィ表示やアラート装置 ) をより充実させること さまざまな範囲の自動化 ( 最も高度な自動化としては FMS によるトラジェクトリ修正 ) の利用も有効であると考えられる アラートは 他のアラートと区別可能でなければいけない 航空交通管理機能 (ATM functions): 航空交通管理に関する自動化システムの導入が考えられる フライトクルーを支援する自動化システムとしては 戦略的なコンフリクト回避方法や 周囲の交通を考慮したコンフリクト回避手順を与えるものが考えられる フライトクルーと自動化システムは相互に作用して理想的なトラジェクトリを実現する SSEP においては トラジェクトリを計画する支援ツールが必要とされるかもしれない 2.3 ASAS と ACAS(Airborne Collision Avoidance System) 上述のように ASAS 機能はアラートやアドバイザリを含んでいる これと類似するシステムとして ACAS(Airborne Collision Avoidance System) が実用化されている ASAS と ACAS の根本的な違いは ASAS が ADS-B 信号に載った他機の情報を機上に提供して航空機の制御に利用するのに対し ACAS はフライトクルーに コンフリクト防止のために周囲の交通情報を与える点である このため 両者が与える交通情報の種類と求められるデータ 3

4 の精度が異なる ICAO は ACAS を以下のように定義している ACAS: 地上装置と独立した SSR (Secondly Surveillance Rader) トランスポンダーの信号に基づき フライトクルーに コンフリクトを起こす可能性のある航空機に関して助言を与える ただし 航空機は SSR トランスポンダーを搭載する必要がある 文献 [1] では ASAS 応用方式が適用される航空機が ACAS を搭載している場合 または一方の航空機は両方を搭載しているがもう一方は搭載していないなどの場合を想定し ASAS と ACAS の関係について以下のようにまとめている ASAS 応用方式では ACAS の監視機能を利用してはいけない これは ACAS SSR の干渉を防止するために監視に制約があり ASAS 応用方式の機能を十分に発揮する精度のトラッキングができないからである ACAS は必ずしも交通情報の表示が必要ではないが 表示が与えられる場合は ASAS 用のディスプレィと共有する可能性がある その場合は ASAS ACAS に対してそれぞれ 1 機の目標機を表示するが 同じ目標機を追跡している場合は ASAS の目標機のみをディスプレィに表示しなければいけない ACAS と ASAS がそれぞれ別の目標機をトラックした場合は どのシステムに対応する機体なのか CDTI で明らかにしなければならない ASAS は ASAS 監視に基づいて行わなければならず ACAS 監視により得た情報をもとに ASAS を適用してはならない ASAS と ACAS のアラートは フライトクルーが完全に区別できなければいけない ASAS のコンフリクトアラートは ACAS アラートの前に発生すべきであるが どちらもアクティブな状態では両方のアラートが発生する可能性もある ASAS が安全に機能していても ACAS が誤警報を発生する場合があり得る ASAS が機能している場合 ACAS のアラートを抑止するか 他の技術的解決法がとられるべきなのか またどのような環境においてそれが有効であるかなど 要検討である ASAS と ACAS は互いに補完し合う技術として望まれる 2.4 ASAS により改善が期待される問題点 ASAS の適用により コックピットに周囲の交通情報を提供する これは 航空交通管理のタスクが管制官 ( 地上 ) からフライトクルー ( 機上 ) に移動していくことを意味しており 安全性 効率 環境などの問題改善が期待される 安全性の観点からは フライトクルーに直接交通情報を表示するので 管制官との音声通信量が減少し 音声通信に生じるヒューマンエラーの頻度が減少する また ASAS が利用する他機の情報を利用して より適時なコンフリクト回避方法をフライトクルーに与えるなどの機能を持つ新しい自動化システムの導入も期待される 航空交通管理のタスクがユーザー側 ( 機上 ) に移ることでユーザーの希望を反映し 時間管理 燃料消費量などの観点から効率の良い運航が実現すると考えられている また 管制官のワークロードを減らすことにより 到着 / 出発機数やセクター内の機体数が増えることも期待されている ユーザーが燃料消費量を減らす努力をすることで 環境への負荷が小さくなることも期待されている ただし このような効果は 応用方式や適用環境に依存するため ASAS を適用する前の十分な検討が必要であると考える また 高度な自動化システムの導入を視野に入れて 将来像が描かれている印象を受ける 3. ASAS-RFG 会議 3.1. ASAS Package とは本節では ASAS 研究 開発の展望と ASAS-RFG 会議を開催する背景を CARE/ASAS Action: CARE/ASAS Activity 5 Description of a first package of GS/AS applications version 2.2-September 30, 2002 [2] に基づいて説明する CARE/ASAS とは Eurocontrol R&D Committee が中心となって 1999 年に発足させた組織であり ヨーロッパにおける ASAS 研究やプロジェクトを協調させ支援する役割を担っている これまでに 以下の活動が進められている 4

5 Activity 1: ヨーロッパで実施した過去の ASAS 研究を再検討する Activity 2: ASAS 応用方式について 評価指標や評価シナリオ ケーススタディの例や構成要素などのガイダンスを与える Activity 3: 最小機体間隔の決定に関するシミュレーションを実施し知見を反映させる Activity 4: ヨーロッパで研究した ASAS 応用方式を再検討する Activity5: ASAS 応用方式の実用化に向けて指針を示す これらの活動成果をまとめた書類は preferences/display_library_list_public.html よりダウンロードできる 文献 [2] のタイトルにも入っているように GS/AS とはそれぞれ Ground Surveillance( 地上監視 )/Airborne Surveillance( 機上監視 ) に対応しており GS/AS 応用方式は ADS-B 応用方式 TIS-B 応用方式 ASAS 応用方式 とも呼ばれる 本報告書では 一貫して ASAS 応用方式と呼ぶ ASAS 応用方式は さまざまな応用方式をセットにした パッケージ として扱われる これは ASAS 応用方式が網羅する範囲が非常に大きいこと これを実現するために機上と地上で対応した開発が必要になることの理由により 実用化のレベル別に機上と地上の応用方式をまとめて ( パッケージ化して ) いるからである これまでに Package1, Package 2, Package 3 という 3 つの応用方式のセットが提案されている ( 最近では Package 1 でまとまりきらなかった応用方式を Package 1.5 として取り扱うことが新たに提案されている ) Package 1 は 今後 5 年から 10 年程度の間に実用化を目指すレベルの応用方式をまとめている ユーザーのニーズの視点からは ASPA に重点をおき (ASEP と SSEP は開発にさらなる時間がかかるため ) 既存のシステムを大きく変える必要がなく 欧米においてすでにシミュレーションや実験が実施されており 産業としても市場が確保できる分野 を対象としている Package 1 が網羅する地上監視 (GS) と機上監視 (AS) に対応する ASAS 応用方式は以下の通りである ASAS Package1 GS 応用方式 ADS-B-ACC ( ATC surveillance for en-route airspace: エンルートにおける航空管制監視 ): エンルートにおいてレーダーを利用した航空管制監視を向上させる 例えば シングルレーダーの受信地域を対象にする ADS-B-TMA ( ATC surveillance in terminal areas: ターミナル領域における航空管制監視 ): ターミナル領域においてレーダーを利用した航空管制監視を向上させる 例えば 低高度や地形の影響を受ける地域での運用 シングルレーダーの受信地域を対象にする ただし 後に ADS-B-ACC と ADS-B-TMA はまとめられ ADS-B-RAD (ADS-B surveillance in radar airspace) となった ADS-B-NRA ( ATC surveillance in non-radar areas: ノーレーダー空域における航空管制監視 ): レーダーが利用できない地域 例えば遠隔地 岸から離れた地域 交通量やコストの関係でレーダーが導入されない大陸や洋上のある空域において航空管制監視を向上させる 目的は 交通情報と距離間隔のサービスを提供することである ADS-B-APT(Airport surface surveillance: 空港面での監視 ): (SMGC(Surface Movement Guidance and Control System) が導入されているか否かにかかわらず ) 空港面における航空管制監視の安全性と効率を高める 航空機のみならず 空港面で走行する移動体も対象とする ADS-B-ADD(Aircraft derived data for ground tools: 地上システムのために航空機が送信するデータ ): 航空管制のツール 例えばディスプレィ MTCD(Middle Term Conflict Detection) AMAN ( Arrival Manager ) DMAN (Departure Manager) 地上の安全管理などを向上 発展させる目的で 地上システムで利用するために ADS-B を通して航空機から ( 現在地上に与えられていない ) 情報を取 5

6 得し 地上システムに入力する ASAS Package1 AS 応用方式 ATSA-SURF ( Enhanced traffic situational awareness on the airport surface: 空港面における交通の状況認識の向上 ): 気象状況を限定せず 誘導路と滑走路の運用において フライトクルーの交通状況認識を向上させる 目的は 誘導路が交差している場合 滑走路に入る前 プッシュバック時などにおいて安全性を向上させ 夜間の視覚の悪い状況においてもタキシングにかかる時間を減らすことである ATSA-AIRB ( Enhanced traffic situational awareness during flight operations: 航空業務中の交通状況認識の向上 ): 視覚状況にかかわらず フライトクルーの交通状況認識を向上させる フライトクルーに 航空管制官または他のフライトクルーが与えた交通情報を補完する目的で 主にディスプレィ表示を介して追加情報を提供する 小型機も対象とする ATSA-S&A(Enhanced visual acquisition for see & avoid: フライトクルーが衝突を回避するための視覚情報取得の向上 ): 機体間隔保持のサービスが航空管制から提供されない場合に フライトクルーが衝突回避を行う ATSA-SVA ( Enhanced successive visual approaches: 連続的な有視界進入の向上ただし ASAS-RFG 会議では ATSA-VSA ( Enhanced visual separation on approach : 有視界進入においてフライトクルーが距離間隔を保持する手段の向上 ) として扱われている ): フライトクルーが 先行機との間隔を保持する責任を負う有視界進入を支援する 目的は 有視界進入において滑走路の処理能力を高め 交通密度の高いエリアでも安全に運用することである ASPA-S&M(Enhanced sequencing and merging operations:( 航空交通流の ) 順序づけと合流に関する運用の向上 ): 航空管制官とフライトクルー間で 航空交通流の順序づけと合流に関するタスクを再分配 する 航空管制官には 指定した他機と時間や距離の間隔を保持するようフライトクルーに指示ために 新しい指示基準を与える フライトクルーは 新しいヒューマン マシンインターフェースを利用して 新しいタスクを達成する 目的は 航空管制官のワークロードを減らすこと また航空密度の高い地域においても最小機体間隔を実現することである ASPA-ITP ( In-trail procedure in oceanic airspace: 洋上空域において効率よく一列縦隊の航空交通流を作る手順ただし ASAS-RG 会議では ATSA-ITP と改訂された ): レーダーが利用できない洋上空域において ADS-B を搭載して縦隊で列を組んで飛行中の航空機が より柔軟に他のフライトレベルに上昇 下降することを可能とする新しい手順を与える 目的は フライトレベルの変更を積極的に取り入れて 燃料消費量を削減したり タービュランスが発生しているフライトレベルを避けたりすることにより NAT (North Atlantic Religion) などの洋上空域の利用を向上させることである ASPA-C&P ( Enhanced crossing and passing operations:( 航空交通流の ) 交差と追い越しに関する運用の向上 ): 目的は コンフリクトを回避するために 例えばフライトクルーにある間隔を保ちながら指定された交通流を通過 交差するなどの 新しい指示の出し方を航空管制官に可能にすることである フライトクルーは 新しいヒューマン マシンインターフェースを駆使して目的を達成する タスクの再編成と合理化により 管制官の可能性を広げる Package 1 に続く将来の GS/AS 応用方式は Package 2 Package 3 にまとめられる予定である それぞれのパッケージが網羅する範囲は以下のように提案されている Package 2 Package 1 に含まれる GS/AS 応用方式のさら 6

7 必要となった これらが ASAS-RFG 会議開催の背景である Package 2 に関しては FAA/EUROCONTROL AP23 (Action plan 23) 会議にて応用方式の選択が進められており ASAS-TN 会議 ( で報告が始まっている ASAS-RFG 会議は それぞれの応用方式に対して 以下のサブグループを持つ 図 1 ASAS-RFG 会議で実施される各作業の関係なる向上 交通密度が高い空域における ADS-B のみによる監視 ASEP 応用方式 交通密度が低い空域における SSEP 応用方式 Package 3 Package 2 に含まれる GS/AS 応用方式のさらなる向上 交通密度が中程度または高い空域における SSEP 応用方式以上の Package 1 で提案されている応用方式は 現状の運用改善のために提案されているが 現場で使用するためには具体的な運用手順の定義 (AD: Application Definition/Description) が必要とされる そして 運用手順を実現するために必要なサービスと環境の定義 (OSED: Operational Service and Environment Definition/Description) と 実際に運用する際にそれが安全であるかの評価 (OSA: Operational Safety Assessment) 効率的であるかの評価 (OPA: Operational Performance Assessment) を行い 安全性と効率に関する要件 (SPR: Safety & Performance Requirements:) を示す必要がある さらに 最低限の運用共通性を各国で保障できるかの評価 (IA/INTEROP: Interoperability Assessment) を行い 共通基準をまとめる必要もある すなわち ASAS 応用方式を具体的に定義し 要件をまとめるための討議の場が AD-SG (Application Definition/Description Sub Group): ASAS 運用方式の定義を担当し OSED を作成する SPR-SG (Safety and Performance Requirement Sub Group): ASAS の性能 安全性解析を担当し OPA および OSA を実施して SPR を作成すると共に それに関連して必要な参考技術資料を作成する INTERP-SG (Interoperability Sub Group): アプリケーションの運用共通性の分析と標準化を担当し INTEROP を作成する それぞれの作業の関係を図 1 に示す 過去に SPR-SG から AD に関するコメントが多数発生した経緯もあり 実質的には両者が合同で会議をすることになった 最近では GSA ( Ground Surveillance Application ) と ASA ( Airborne Surveillance Application) というグループに分かれて議論を行う GSA は GS 応用方式 ASA は AS 応用方式に対応した作業を受け持っている 3.2. RFG 会議の様子 ASAS-RFG 会議は年に 4 回開催されている 第 12 回 ASAS-RFG 会議は 2007 年 7 月 10 日から 13 日にかけて アメリカ合衆国マサチューセッツ州ケンブリッジのボルプセンターで開催された アメリカ (NASA FAA Boeing MITER など ) EU (Eurocontrol Airbus Helios など ) オーストラリア (Airservice Australia) カナダ (NAV CANADA) 日本 ( 電子航法研究所 ) からの参加があった ASA では ATSA-ITP と ATSA-VSA が議論された 第 14 回 ASAS-RFG 会議は 2008 年 1 月 22 日から 25 日にかけて アメリカ合衆国フロリダ州メルボルンのヒルトンホテルで開催された アメリカ (NASA FAA Boeing MITER など ) EU 7

8 (Eurocontrol Airbus Helios など ) オーストラリア (Airservice Australia) 日本 ( 電子航法研究所 ) からの参加があった ASA では EUROCAE の出版物として草稿がまとめられた ATSA-ITP の最終調整が中心であった ATSA-VSA では OSA の OH (Operational Hazard: 危険を生じ得る現象 ) が検討された これから本格的な議論が始められる ASPA-S&M に関して説明があった ASAS-RFG 会議は 前回の会議で議論された内容をもとに これまでの議論をまとめた資料を改編したものをメンバーにメールで送り それに対して寄せられたコメントに関して議論する という進め方をする これまでの会議やワーキングメンバーによって作成された資料は Eurocontrol の Onesky チームのウェブ上に公開される ( ダウンロードできるのは ASAS-RFG メンバーに限られる ) 議論に関連した話題の提供も歓迎されている 参加者のバックグラウンドは 航空管制官 フライトクルー 研究者 エンジニアなどさまざまである 筆者は ASA グループに参加しているので 3.3 節から 3.5 節は ASA グループで議論された AS 応用方式である ATSA-ITP ATSA-VSA ASPA-S&M に関してまとめる 3.3. ATSA-ITP ITPは ASA グループの中で最も議論が進んでいる応用方式である 筆者が参加した時点ではすでに SPR や INTEROP の要件がまとめられ 最終調整段階にあった 2008 年には 文献 [3] が EUROCAE の出版物としてまとめられた 本文では ITP の OSED をまとめ SPR と INTEROP の要件は付属 1 にまとめる OSED 燃料消費量を削減させるなどの運航効率を向上させる目的で 洋上空域を飛行する航空機が希望する高度変更の実施頻度を増加する これまでは 高度変更の際に通過する中間高度帯でも既存の最小縦間隔を満たさなければならなかったが ITP では ITP 機 (ITP aircraft: 高度変更を行う航空機 ) と参照機 (Reference aircraft: 高度変更前と変更後の中間の高度帯を飛行し 既存の最小縦間隔が満たされていない航空機 ) の間隔づけに 新しく提案する ITP 基準 (ITP criteria) を適用して高度変更を可能とする条件を緩める ITP の対象となるのは ITP 機と参照機が 6 種類の状態 ( 図 3 から図 10) にある場合である ただし 高度変更は ±4,000ft の範囲内に限られる また ITP は ITP 機と参照機に適用される手順であり それ以外の航空機には適用されない ( 他機には既存の間隔づけの手順が適用される ) 参照機は 1 機または 2 機を対象とする A Following Climb: 参照機が ITP 機の前方を飛行中に 高度を上昇させて実施する ITP( 図 3 4) A Following Descent: 参照機が ITP 機の前方を飛行中に 高度を降下させて実施する ITP ( 図 5) A Leading Climb: 参照機が ITP 機の後方を飛行中に 高度を上昇させて実施する ITP( 図 6) A Leading Descent: 参照機が ITP 機の後方を飛行中に 高度を降下させて実施する ITP ( 図 7) A Combined Leading-Following Climb: 2 機の参照機の間を通過し 高度を上昇させて実施する ITP( 図 8, 9) A Combined Leading-Following Descent: 2 機の参照機の間を通過し 高度の降下により実施する ITP( 図 10) ITP 実施の主な条件として 以下のものがあげられる ITP 開始条件として 縦の機体間隔が 10NM 以上保障されていること図 2 第 12 回 ASAS-RFG 会議 ASA グループの討議の様子 8

9 ITP Aircraft 図 3 ITP- A Following Climb ITP Criteria ( 参照機が 1 機の場合 ) [3] FL360 Reference Aircraft FL350 FL340 FL370 ITP Aircraft ITP Criteria Reference Aircraft FL360 Reference Aircraft FL350 FL340 図 4 ITP- A Following Climb ( 参照機が 2 機の場合 ) [3] ITP Aircraft ITP Criteria FL360 Reference Aircraft FL350 FL340 図 5 ITP- A Following Descent ( 参照機が 1 機の場合 ) [3] 9

10 Reference Aircraft ITP Criteria ITP Aircraft FL360 FL350 FL340 図 6 ITP- A Leading Climb ( 参照機が 1 機の場合 )[3] ITP Aircraft FL360 Reference Aircraft ITP Criteria FL350 FL340 図 7 ITP- A leading Descent ( 参照機が 1 機の場合 )[3] FL360 Reference Aircraft ITP Criteria ITP Criteria Reference Aircraft FL350 ITP Aircraft FL340 図 8 ITP- A Combined Leading-Following Climb (2 機の参照機が同じ高度を飛行している場合 ) [3] 10

11 FL370 Reference Aircraft ITP Criteria FL360 ITP Criteria Reference Aircraft FL350 ITP Aircraft FL340 図 9 ITP- A Combined Leading-Following Climb [3] (2 機の参照機が異なる高度を飛行している場合 ) Reference Aircraft ITP Criteria ITP Criteria ITP Aircraft Reference Aircraft FL360 FL350 FL340 図 10 ITP- A Combined Leading-Following 場合 )[3] Descent(2 機の参照機が同じ高度を飛行している 11

12 AC-FC: A Flight Level change is P1: ITP Initiation Flight Crew AC-FC: Determine if a standard Flight Level change seems possible Standard Flight Level change not Standard Flight Level change possible AC-FC: Identify Requested Flight Level and Intervening Flight Levels Flight Levels Flight Levels not identified AC-FC: Check if aircraft performance allows an ITP Flight Level change Acceptable aircraft Performance does not allow change AC-FC: Check for Potentially Blocking Aircraft Potentially Blocking Aircraft No Potentially Blocking Aircraft AC-FC: Identify Reference Aircraft from set of Potentially Blocking Aircraft ITP Criteria not met Reference Aircraft conditions fulfilled Controller AC-FC: Request ITP Flight Level change with Reference Aircraft Request received by Controller To To 図 11 ITP- 開始段階 [3] 12

13 P2: ITP I Request received by controller (1.2.1) Requested Flight Level not available, ITP Aircraft is a Reference Aircraft, or other operational issues preclude clearance Standard Flight Level change approved Reference Aircraft not properly identified, request not approved Controller GND-ATC: Determine if a Flight Level change is possible Flight Level change possible GND-ATC: Determine if a standard Flight Level change can be approved Blocking aircraft exist GND-ATC: Determine that Reference Aircraft are properly identified in request Reference Aircraft properly identified Blocking aircraft not referenced, request not approved Not all conditions fulfilled, request not approved GND-ATC: Determine if Reference Aircraft are the only blocking aircraft Reference Aircraft are only blocking GND-ATC: Ensure request is consistent with ITP requirements ITP accepted GND-ATC: Issue ITP clearance ATC clearance GND-ATC: Reject request AC-FC responded to rejection To To 図 12 ITP- 指示段階 1/2 [3] 13

14 P2: ITP Instruction (continued) ATC rejection (2.6.1) ATC clearence (2.2.1) Flight Crew AC-FC: Acknowledge rejected request AC-FC: Re-assess ITP criteria Negative AC-FC: Reject clearance Positive AC-FC: Accept clearance Acknowldg erejection Clearance rejected Clearance accepted To To To 図 13 ITP- 指示段階 2/2 [3] 14

15 P3: ITP Execution Clearance accepted (2.4.1) Flight Crew AC-FC: Perform ITP maneuver Successful change of Flight Level Controller AC-FC: Report established at new flight level Unable to complete ITP maneuver GND-ATC: Receive altitude report Report sent Resume standard procedures To To 図 14 ITP- 遂行段階 From 1.1.1, 1.1.2, 1.1.3, 1.1.4, 1.1.5, 2.1.1, 2.5.1, 2.6.1, 2.7.1, From P4: ITP Termination Use standard procedures Abnormal termination 図 15 ITP- 終了段階 15

16 ITP 開始条件として ITP 機と参照機の間隔が 15NM 以上であり対地速度の差が 20kts 以下であること または ITP 機と参照機の間隔が 20NM 以上であり対地速度の差が 30kts 以下であること ITP 機の上昇 降下率は 300fpm 以上であること ITP 機のクルーズのマック数は一定であること 参照機は ITP 中にマヌーバしないこと ( ただし コース変更が ±45 度以内であり マヌーバ前と同じ経路を飛行する場合は マヌーバと見なさない ) ITP 機と参照機に求められる装備としては ITP 機は ITP の実施に必要な ADS-B データを受信し 処理し ディスプレィに表示可能であること 参照機は ADS-B データを送信可能であることなどが満たされる必要がある ITP は 次の 4 段階で実施される 1. ITP の開始段階 (ITP Initiation phase): フライトクルーは ITP が実施可能な環境であるか確認する 参照機を確認し 管制官に ITP をリクエストする 2. ITP の指示段階 (ITP Instruction phase): 管制官は ITP の実施を判断し フライトクルーは指示を確認する 3. ITP の遂行段階 (ITP Execution phase): ITP 基準 ( 速度 機体間隔 上昇 下降等の基準 ) を満たしながら ITP を実行する 4. ITP の終了段階 (ITP Termination phase): 目標高度に達してから ITP を終了する 図 11 から 15 に 文献 [3] より各段階の具体的な運用手順を抜粋する ただし 図中の Potentially Blocking Aircraft とは ITP 機の変更前と変更後の高度間に介在し ADS-B データが ITP 機において利用可能な航空機のことを指す 参照機もこの中に含まれる 3.4. ATSA-VSA VSA は 前節にまとめた ITP と比較して議論の進捗状況が遅く AD が発表され [4] OSED OPA OSA[5][6] に関する議論が進んでいる最中である そこで以下に AD の概要と OSED OPA OSA に関する議論内容をまとめる AD 視認進入をより習慣的に行い滑走路の運用をより効率化するために CDTI (Cockpit Display of Traffic Information) を使用して有視界進入時における先行機の位置認識を支援し フライトクルーのワークロードを減らしながらより安全に先行機との距離間隔を保持する 先行機の ID をディスプレィに表示するものを Advanced procedure 表示しないものを Basic Procedure と区別している VSA では ディスプレィ表示の利用が現行の視認進入と異なるポイントである 以下にフランクフルト空港への適用例を利用し VSA のメリットを紹介する [4]( 図 16 17) 図 に示されるように フランクフルト空港では 1700ft (518m) 離れた平行滑走路を着陸に利用している 滑走路が隣接しているため 独立して平行に着陸することができない 滑走路の容量を最大限に生かすため 管制官による最小距離間隔は 3NM と設定されている 十分に訓練を積むと フライトクルーによる視認進入の際の最小距離間隔は約 1NM まで縮められることが報告されており これによる滑走路の容量の増加が期待される このため VSA( ディスプレィ表示の利用 ) の効果があると考えられている 図 16 では AC2 に視認進入がすでに許可されており AC3 は AC2 と管制間隔を保持して進入中である ILS 進入中の AC4 に 管制官は AC3 の飛行情報を伝える AC4 のフライトクルーは ディスプレィの交通情報とコックピットの窓から見える先行機を確認する 先行機が確認できれば視認進入が許可され 図 17 に示されるように AC4 はディスプレィを確認しながら 先行機 (AC3) と 1.0NM 程度の距離を保持し AC3 の速度が遅くなって距離が近づきすぎないよう また追い越しをしないように着陸操作を行う 16

17 OSED 前述の通り VSA ではディスプレィ上にフライト ID を表示する Advanced procedure と ID を表示しない Basic procedure が提案されている OSED では フライト ID の利用に関して活発に議論されており 具体的には以下の意見が寄せられている フライト ID をコックピットに表示すれば 見間違いなどの安全性に関連する問題が発生するかもしれない Advanced procedure は 実現に向けて技術的な課題が多く 期限内に VSA をまとめるために間に合わない Basic procedure だけなら VSA の要件をまとめられるが Basic は従来の方式とあまり代わりがなく 導入するメリットがあるのか不明である Basic procedure から Advanced procedure に移行する手順を考えておかなければならない Advanced procedure の安全性解析 ワークロード評価法が不明である 管制官やフライトクルーがフライト ID を聞き間違えると危険である 現状でも フライトクルーは ACAS のディスプレィを見て 管制通信を聞きながら フライト ID をディスプレィ上の位置表示と照らし合わせて利用している場合があり フライト ID は 他機との位置関係が分からなくなる状態を防ぐメリットがある 音声が重なる混信によってフライト ID が聞き取れない場合がある このように ディスプレィ表示を利用することによって防止できるヒューマンエラーと 新たに生じるヒューマンエラーと どちらが頻繁に起こり得るかなど VSA のメリット自体が疑問視されている段階であるため OSED がまとまるまで更なる議論と検討が必要な ASAS 応用方式だと判断される OPA OPA ワーキンググループの活動が始まった段階である 機能目的 (Performance objectives) を具体化し 表示と監視の要件をまとめることを当面の課題としている ADS-B を使用して先行機の位置 速度 識別情報を得るが 大きな誤差を含む情報であっても高精度であるという誤った信頼性タグが ふられる可能性も考えられるため この検証のため に ACAS 位置測定値を使用することも検討されて いる また ACAS アラートやアドバイザリが発生 した場合は VSA 実施中にも ACAS に対応する手 順を追加する必要があるため これが VSA の運用 効果にどのような変化が見られるか OSA ととも に配慮されるべき事項になると考えられている [8] OSA VSA の運用の際に考えられるハザード ( 危険因 子 ) を解析し 安全性の要件を提案する ハザード として以下の 5 つ (OH1-5) が同定されている [7] OH1: 先行機を間違って 目視による間隔保持 (visual separation) を実施する OH2: 正しい先行機と目視による間隔を保持して いる際に 不適切なマヌーバを行う または必要な マヌーバを行わない OH3: 運用の開始の際に失敗する ( 例えば 開始 の基準を満たさないのに VSA を始める など ) OH4: 目視による間隔保持を実施中に ディスプレ ィ上で先行機の表示を見失う OH5: 目視による間隔保持を実施中に 視界から先 行機を見失う 現段階では OH1 OH2 についてシナリオを作 成し フォルトツリー (fault tree: ハザードを引き 起こす要因の系統図 ) イベントツリー (event tree: ハザードの結果としておこり得る事象の系統図 ) を 利用した安全性解析が進められている 筆者が RFG 会議に参加した中では OH1 のシナリオに注目した議論が中心であった 特に 前述のフランクフルト空港のように 大きくカーブして滑走路に進入するコースをとる場合 ( 図 18) 先行機を間違うケースが懸念されている OH1 の結果として 先行機との最小距離間隔を保てなくなる場合とコンフリクトを起こす場合について イベントツリーを利用して解析している ( 図 19 20) フォルトツリーの例を図 21 に示す 17

18 図 16 VSA- フランクフルト空港の場合 (1/2)[4] 図 17 VSA- フランクフルト空港の場合 (2/2)[4] 18

19 Visual separation NM Visual separation ~3 NM AC3 Wrong target AC1 AC2 30 o Intercept Threshold OH1 Scenario: -ATCo clears AC6 to maintain visual separation with AC4, - AC6 has visually acquired AC3 in fact (AC4 is not ADS-B out equipped for instance) AC6 Succeeding aircraft 5 NM Downwind Leg AC4 Preceding aircraft a. 大きなバンク角を伴う着陸進入 [7] Visual separation ATC separation 3 NM AC2 ~1 NM AC4 Preceding aircraft 0.28 NM AC1 AC3 Wrong target 14 o 30 o Intercept OH1 Scenario: -ATC expects AC6 is preparing to maintain visual separation from AC4 AC6 Succeeding aircraft -AC6 has visually acquired AC3 in fact b. 並行進入 [7] 図 18 OH1 の例 : 19

20 図 19 OH1 に対応するイベントツリー (1/2)[7] 図 20 OH1 に対応するイベントツリー (2/2)[7] 20

21 図 21 OH1 に対応するフォルトツリー [7] 3.5. ASPA-S&M S&Mは en-route 空域とTMAにおいて 到着機の順序づけと間隔保持を行うASAS 応用方式である 目的は機体間隔保持の精度を上げること 管制官のワークロードを減らすこと CDA(Continuous Descent Arrivals) に代表されるようにエネルギー効率の良い降下を可能にすることである 現状の運用方法では CDAは滑走路の容量を低下させるといわれている これは 管制官が速度調整や誘導の指示を与えなくても十分に安全な機体間隔を維持するために 余分なマージンを機体間隔に含めて航空機を誘導するためである CDAを実現するために 各国で様々な運用方法がとられ始めている ヒースロー空港では 機体間隔の保持と順序づけのために ベクタリング ( 管制官による誘導 ) が積極的に取り入れられている 管制官は 機体の位置が望ましいフライトレベルからどれほど離れているか どのくらい推力や抗力の調節が必要か フライトクルーに情報を与えて 間隔保持を支援する カナダの主要空港では 自動操縦装置がCDAの垂直プロファイルに機体を載せる際にRNAVを利用している CDAを実現するための RNAV 利用はアムステルダムのスキポール空港で も適用されているが この手法の欠点はRNAVに対応しない航空機には適用できないことである ルイビル空港では UPSがRNAVベースのCDA を実施しており この結果がS&Mに反映される予定である CDAを可能にする順序付けと間隔の保持のために時間管理を取り入れたTailored Arrivalsの試験も各地 ( ヒューストン シドニー メルボルン サンフランシスコ アムステルダム ) で実施されている 今後 S&Mは ITPの後にRFG 会議で本格的に議論が行われる予定であり 2008 年 2 月現在ではAD がまとめられつつある段階である AD S&Mの運用コンセプトを説明するために 図 を利用して運用例を示す 航空交通流の合流の際 現状では図 22 に示す手順がとられている 合流地点 WPT に向かって飛行中の航空機 D E F に管制指示を与える場合を考える D と F の間隔が適切に保持されていないときは 管制官はスピードの指示を出して D と F の間隔を正す必要がある 管制官が WPT において D E F と順序づけるこ 21

22 図 22 S&M- 既存の運用手順 [7] 図 23 S&M- S&M で提案する運用手順 [7] とを決定した場合 スピードかヘディングの指示を E に与え D と F に必要に応じてスピードの指示を与える 管制官は これらの航空機の位置をモニターで頻繁にチェックしてスピードやヘディングの指示を出さなければならず 管制官とフライトクルーのワークロードが高くなる 一方で S&M で提案される手法 ( 図 23) では 管制官はそれぞれの航空機に早い段階で先行機を指示し 順序付けを行う ( 例えば E は D の後 F は E の後 など ) 航空機は 指定された順番通り ある決められた点 ( 図 23 では ACH) において 割り当てられた間隔を達成することが求められる S&M では Remain Behind Merge Behind Radar Vector then Merge Behind という 3 種類のマヌーバが指示される Remain Behind ( 図 24) 管制官が指示した航空機の後につき 機体間隔を保持する フライトクルーは 管制官が支持した間隔を保持するよう スピードを調整する Merge Behind ( 図 25) 2 機の航空機が 同じウェイポイントに向かって合流する飛行経路を飛行している場合 合流地点のウェイポイントにおいて管制官が指示した航空機の後につき 機体間隔を保持する フライトクルーは 管制官が支持した間隔を保持するよう スピードを調整する Radar Vector then Merge Behind ( 図 26) スピード調整のみでは間隔の保持が難しい場合 管制官はベクタリングの指示をフライトクルーに与え 先行機の後をつけて飛行する 例えば 管制官とフライトクルーの音声通信は 以下のようなフレゾロジーが検討されている Aircraft B, merge behind aircraft A at WPT, achieve 90 seconds spacing by ACH. ( 航空機 B WPTにて航空機 Aの後に合流し A CHまでに 90 秒の間隔づけをせよ ) Aircraft B, Fly heading 060, merge behind aircraft A, achieve 90 seconds spacing by WPT. 22

23 ( 航空機 B ヘディング 060 航空機 A の後に合流 し WPT までに 90 秒の間隔づけをせよ ) ただし Radar Vector then Merge Behind については ベクタリングの指示を受けた航空機がどの程度飛行経路から逸脱するか予測が難しいため 更なる検討が必要とされている RFG では S&M の要件を 2010 年度頃にまとめる目標でいるため Package 1 では単純なシナリオに対して要件をまとめ さらなる議論は Package 1.5 の中で行うことが提案されており 今後の展開が期待される 図 24 S&M- Remain Behind [7] 4. まとめ 本報告書では ASAS の概念と Package1 に含まれる ASAS 応用方式を説明した ASAS-RFG 会議で議論が現在進行中の ITP VSA S&M の進捗状況をまとめた 次回の報告書では 引き続き RFG 会議の動向を追うと共に RFG 会議外で進められている ASAS 研究 開発状況を紹介したい RFG 会議では 参加者の意見が ASAS 応用方式に反映される VSA S&M に国際的な運用共通性も今後議論されるため 日本の意見を取り入れることが十分可能である 筆者も研究を通してフィードバックをはかると共に 読者の皆様からのご意見に期待したい 図 25 S&M- Merge Behind [7] 謝辞本報告書は 2007 年度電子航法研究所基礎研究 ASAS に関する予備的研究 における調査結果の一部をまとめたものです 本報告書をまとめるにあたり 電子航法研究所小瀬木滋上席研究員より有意義な議論とご助言をいただきました また 本報告書を電子航法研究所報告編集委員会に投稿してから 当研究所の出版物として公開できるに至るまで 約一年間に渡ってご尽力いただきました電子航法研究所航空交通管理領域山本憲夫領域長を始め 関係者の皆様に深く感謝致します 図 26 S&M- Radar Vector then Merge Behind [7] 23

24 付録 1 ATSA-ITP 要件 [3] SPR SPR を得るにあたり 以下の 3 点が検討された 1. CRM(Collision Risk Model: 衝突危険モデル ) の開発 : ITP の需要があるさまざまな環境下において利用できるよう CRM を開発した 例えば 航空機間の距離 上昇率 飛行経路の形状 風などによる影響を調べ 安全性の目標値レベルを満たすよう フライトレベルを変化させても安全な機体間隔を与えるための前方向の初期化基準の設定 など (CRM の詳細は文献 [3] 参照 ) 2. OPA の実施 :OSED の運用定義に対して運用効率に関する要件を導きだす 性能要件はすべて CRM を満たす必要がある 3. OSA の実施 :ITP を適用した際に フライトクルーや航空機が危険を起こし得る原因 ( ハザード ) を洗い出し ハザードとその影響を制御するための安全性要件を導き出す 仮定 SPR を導くにあたり 以下の仮定をおいている ( ただし 以下にまとめる仮定は主要なもののみであり 詳細は文献 [3] を参照されたい ) 本文中に表れる very often often rare very rare の条件は表 A.1 にまとめられている Qualitative Quantitative Frequency Probability Very Often 1E-01 to 1E-02 Often 1E-02 to 1E-03 Rare 1E-03 to 1E-04 Very Rare Less than 1E-04 表 A.1 発生頻度と確率システムの仮定 管制官とフライトクルー間の通信機能は ITP 実施のために十分な性能を有している 洋上空域において 4000ft を超える上昇 下降のリクエストは少ない ITP 機と参照機のタイムラグ ( ここでは latency を タイムラグ と訳す )( ただ し 確認不可能とされる 0.5 秒のタイムラグは除く ) は 同じ時間軸方向に働くものとする ディスプレィ表示に利用するデータにタイムラグは含まれない OPAの仮定 事故または故意による ITP の誤用について OPA ではその影響を考慮しない OSAの仮定 初期状態などの要因に基づき 航空機がとり得る飛行経路についてある確率曲線を仮定する ITP を行う航空機は ACAS を装備しているものとする (ACAS ディスプレィがフライトクルーの状況認識能力を高める理由から ) 安全性基準の評価の際 ACAS などの他の安全策の効果は考慮しない ITP を実行する航空機の平均飛行時間は 6 時間とする ( ちなみに ITP の実施にかかる時間は 6.6 分から 13.3 分程度とする ) ITP 基準に定められた機体間隔について フライトクルーのヒューマンエラーは正規分布に従うのもとする ( エラーが大きくなるにつれ 発生確率は低くなる ) フライトクルーは 自らのエラーに気づかないものとする 運用の仮定 機体距離間隔について 航空管制官は運用手順上の責任を ITP 機のフライトクルーは実行上の責任を持つ ITP 手順に沿った運用を仮定する (ITP マヌーバ中は 縦の最小距離間隔は 10NM である など ) ITP の適用を RVSM ( Reduced Vertical ) 空域に限定しない 地形や干渉などの影響によって劣化した ADS-B 信号を受信する尤度は 10-4 / 飛行時間より小さいとする フライトクルーと管制官の音声通信は HF を仮定する ITP は ACAS の手順を修正しない 航空機の上昇 降下を不可能にする環境変化が発生する確率は often 未満である ( 表 A.1) 24

25 図 A.1 ADS-B 機能構造 管制官が ITP 機と参照機との距離 (ITP 距離 ) を把握していないにもかかわらず ITP を許可する状態や ITP 距離が十分でないにもかかわらず適切に対応しない状態が発生する確率は often 未満である ( 表 A.1) ITP 機がマック速度変化の基準を満たすか 管制官の確認が適切でない確率は often 未満である 管制官が ITP が許可された または ITP の実施が予想される航空機の検出に失敗する確率は rare 未満である ( 表 A.1) 管制官が ITP 機と参照機の高度差が 3000ft 以上であるか 適切に確認しない確率は very often 未満である ( 表 A.1) ITP 機のフライトクルーは ITP に関して十分な訓練を受けている ITP 機の仮定 気圧計の性能は RVSM 耐空性承認の高度誤差基準を満たす 300ft/min で上昇可能である GNSS システムの部分的な故障が ITP 開始に要求される位置や速度データの精度 (accuracy) や完全性 (integrity) を損な う尤度は 1E-5/ 飛行時間未満とする フライトクルーが ITP 最小距離間隔の保持に失敗する (ITP 最小距離間隔よりも小さい距離間隔をとる ) 確率は very often 未満である ( 表 A.1) フライトクルーが ITP の中間高度帯で水平飛行する確率は rare 未満である ( 表 A.1) フライトクルーが ITP クリアランスをとって再評価してから ITP マヌーバを始めるまでに 5 分以上遅れる確率は rare である ( 表 A.1) フライトクルーが 参照機が ITP 実施に求められる ADS-B データの品質を有しているかの判断においてエラーを起こす確率は very often 未満である ITP 機は 上昇にかかる時間の 95% において ± マック 以内の誤差範囲で速度を維持できる 参照機の仮定 気圧計の性能は RVSM 耐空性承認の高度誤差基準を満たす 予想された飛行経路から外れたにもかかわらず 管制官にその情報が与えられない尤度 rare 未満である ( 表 A.1) 25

26 NUC/NIC/SIL 値に対応しない不適切な対地速度情報を ADS-B 信号で送る尤度は 1E-5/ 飛行時間である データ通信における最大時間誤差は 3.0 秒である ITP 環境にある参照機の速度計測誤差の 95% は ± マック 以内である 地上の仮定 ITP は 地上システムに新しい機能要件を課さない 地上では ITP の運用手順に関する要件が新たに与えられる 管制官が利用する可能性がある情報やディスプレィ表示の効果は 特定の場所で実施する安全性評価を介して決定する 要件以上の仮定もと ITP に与えられた SPR を以下にまとめる ( 今後 要件の細かい調整が行われる可能性はある ) 図 A.1 に ADS-B の機能構造を示す それぞれの SPR が対応するインターフェイスは 図 A.1 中の記号を参照されたい ITP 機に対する SPR(SPR1 から SPR41) 運用の要件 (SPR1 からSPR10) SPR1. ITP をリクエストする前に ITP 機フライトクルーは以下の基準 (C1, C2, C10) が満たされているか確認しなければならない C1:ITP 機が 300ft/min で上昇 降下可能であること C2:ITP 距離が 15NM (20NM) 以上確保できていること C3: 対地速度の変化が 20 (30)kts 以下であること C6: 高度変更の最大値は 4000ft であること C7:ITP 機が 位置と速度の精度と完全性の条件を満たしていること C9:ITP 機と参照機の飛行経路が相似であること C10: 参照機は ADS-B の精度と完全性の条件を満たしていること 以上の基準を満たさなければ ITP 機のフライトクルーは ITP をリクエストしたりクリアランスを受けたりしてはならない SPR2. 音声通信を利用する際 ITP 機のフライトクルーは ITP のリクエストに 参照機の ID ITP 距離 前方と後方の相対位置 変更を希望する高度を含めなければならない SPR3. 音声通信を利用する際 ITP 機のフライトクルーは 管制官にクリアランスを読み返さなければいけない SPR4. 管制官がクリアランスを出した高度 参照機 マヌーバの種類が ITP のリクエストに対応しない場合 またはリクエストしていないにもかかわらずクリアランスを受け取った場合は フライトクルーはマヌーバを実施せずに管制官にクリアランスを確認しなければならない SPR5. ITP クリアランスを受け取ってから以下の ITP 基準が満たされているか ITP 機のフライトクルーは確認しなければならない C2:ITP 距離が 15NM (20NM) 以上確保できていること C3: 対地速度の変化が 20 (30)kts 以下であること C7:ITP 機が位置と速度の精度と完全性の条件を満たしていること C9:ITP 機と参照機の飛行経路は相似であること C10: 参照機は ADS-B の精度と完全性の条件を満たしていること 以上の基準が満たされない場合 フライトクルーは ITP を実施してはならない SPR6. ITP マヌーバ中 フライトクルーは要求されたマック数を維持しなければならない SPR7. ITP マヌーバ中は フライトクルーは ITP クリアランスを修正してはならない SPR8. ITP マヌーバ中に 上昇率が ITP 基準を満たさないことに気づいた場合 フライトクルーは 不足分の修正を試みなければならない SPR9. ITP マヌーバ中に ITP の実施が不可能にな 26

27 った場合 フライトクルーは その空域で定められた緊急事態の対応手順に従わないといけない SPR10. なんらかの理由により ITP 距離が小さくなり 衝突の可能性が生じた場合は フライトクルーはその空域で定められた緊急事態への対応手順に従わないといけない 機能の要件 (SPR11 からSPR22) SPR11. ITP 基準に影響を及ぼす機能を故障させる原因が 他の ITP 基準にも影響を及ぼすような相関関係となってはならない SPR12. 以下のデータは ITP 機のフライトクルーが利用可能なものでなければいけない - 垂直速度 - 上昇 降下性能を保証するデータ - マック数 SPR13. ITP 機は 以下の最小限のデータセットと装備を備えなければならない (B2( 図 A.1)) - 水平速度 - 水平速度の精度 - 水平位置 - 水平位置の精度 - 水平位置の完全性が包括する範囲 - 気圧高度 SPR14. 以下のデータは ITP 装置を利用し ヒューマンマシンインターフェイスを介して フライトクルーに表示されなければならない - 参照機の ID - ITP 距離 - ITP 機と相対的な参照機の位置 SPR15. 以下のデータが 自機が ITP を開始する基準を満たしているかフライトクルーが評価するために ITP 装置を利用してヒューマンマシンインターフェイスを介し フライトクルーに提供されなければいけない - 対地速度の変化 - ITP 機の監視データの品質 - 参照機の監視データの品質 - 進行方向の状態 SPR16. ITP 距離は ITP 装置を利用して計算されなければならない (F1( 図 A.1)) SPR17. フライトクルーに表示される ITP 距離は 実際は ITP 開始基準を満たしていないにもかかわらず 基準を満たしているように表示されてはいけない (F1( 図 A.1)) SPR18. 対地速度の変化 ( 微分値 ) は ITP 装置を利用して計算されなければならない (F1( 図 A.1)) SPR19. フライトクルーに表示される対地速度の変化 ( 微分値 ) は 実際には ITP 開始基準を満たしていないにもかかわらず 基準を満たしているように表示されてはいけない (F1( 図 A.1)) SPR20. フライトクルーに データ精度の値が表示されるとき 少なくとも影響の及ぶ 95% は真値と一致しなければならない (F1( 図 A.1)) SPR21. フライトクルーに 陽に完全性に関する確率などの情報値が表示されるとき 定義された完全性の範囲と確率の値に一致しなければならない (F1( 図 A.1)) SPR22. 参照機と ITP 機の経路角は ITP 装置を利用して計算されなければならない (F1( 図 A.1)) 性能の要件 (SPR23 からSPR41) SPR23. ITP 装置が 位置情報や ITP 距離について 5NM を超える誤差を生じる確率は 1E-05 以下でなければならない (D G1( 図 A.1)) SPR24. ITP 装置が 自機データの精度と完全性のレベルに関して間違った情報を提供する尤度は 1E-03/ 飛行時間より小さくなければならない (D G1( 図 A.1)) SPR25. ITP 装置が ITP 機の周りを飛行する航空機の ADS-B を破損させる尤度は 1E-03/ 飛行時間より小さい (D G1( 図 A.1)) SPR26. 27

28 ITP 機の水平位置の精度が 少なくとも 95% の割合で 0.3NM を満たさない場合 ITP マヌーバをリクエストしてはならない (G1( 図 A.1)) SPR27. ITP 機の水平位置の完全性が 0.6NM の範囲で完全性のレベル 1E-05 を満たさない場合 ITP マヌーバをリクエストしてはならない SPR28. 参照機の対地速度情報が ITP 装置により破損し それが航空機またはフライトクルーに提供される尤度は 1E-03/ 飛行時間未満でなければいけない (D G1( 図 A.1)) SPR29. 自機の対地速度が破損する尤度は 1E-03/ 飛行時間未満でなければいけない (A1 G1( 図 A.1)) SPR30. ITP 機の水平速度の精度が 95% の割合で 10m/sec (19.4 kt) を満たさない場合 ITP マヌーバをリクエストしてはならない (G1( 図 A.1)) SPR31. 図 A.1 のインターフェイス D から E1 間に付加される 補正されていない または報告されていない時間誤差は 0.5 秒を超えてはいけない (D E1( 図 A.1)) SPR32. ITP 機の位置情報のための自機の状態データの時間誤差は 3.0 秒を超えてはならない (A2 B2( 図 A.1)) SPR33. ITP 装置が参照機の位置情報に関してエラーを生じ それを ITP 距離の算出に利用する尤度は 1E-03/ 飛行時間未満でなければいけない (D G1( 図 A.1)) SPR34. ITP 装置によって自機の位置情報が破損する尤度は 1E-03/ 飛行時間未満でなければいけない (A2 G1( 図 A.1)) SPR35. ITP 機の位置データと参照機の位置データの時間遅れの誤差は 算出時において 秒を超えてはならない (B2 F1( 図 A.1)) SPR36. ITP 距離が ITP 開始基準を満たしているかディスプレィに表示する場合は わかりやすく あいまいさのない表示を与えなければならない (G1( 図 A.1)) SPR37. ITP 装置で計算する際に ITP 距離にエラーが生じる確率は 1E-03 未満でなければいけない (B2 F1( 図 A.1)) SPR38. 対地速度の変化 ( 微分 ) が表示される場合 どこで航空機が接近する状態となり得るか 明確に示さなければならない (G1( 図 A.1)) SPR39. 対地速度の変化 ( 微分 ) が ITP 開始の基準を満たしているかディスプレィに表示する場合は わかりやすく あいまいさのない表示を与えなければならない (G1( 図 A.1)) SPR40. ITP 機と参照機のデータの品質が ITP マヌーバの最小要件を満たすか表示する場合は わかりやすく あいまいさのない表示を与えなければならない (G1( 図 A.1)) SPR41. ITP 機と参照機が相似の飛行経路をとる場合 ITP 開始基準を満たしているかのディスプレィ表示は わかりやすく あいまいさのない表示を与えなければならない (G1( 図 A.1)) 参照機に対する要件 (SPR42 から SPR45) 機能の要件 (SPR42) SPR42. 参照機は 以下のデータを含む最小限のデータセットを送信する (D E1( 図 A.1)) - 水平速度 - 水平速度の精度 - 水平位置 - 水平位置の精度 - 水平位置の完全性が含む範囲 - 気圧高度 - 航空機 ID 性能の要件 (SPR43 からSPR45) SPR43. 参照機の水平位置の精度が少なくとも 95% が ±0.3NM の範囲にない場合 ITP マヌーバが 28

29 リクエストされてはいけない SPR44. 参照機の水平位置の完全性が ±0.6NM の範囲において 1E-05 のレベルを満たしていない場合 ITP マヌーバがリクエストされてはいけない SPR45. 参照機の水平速度の精度が少なくとも 95% が ±10m/s (19.4kt) の範囲にない場合 ITP マヌーバがリクエストされてはいけない 地上に対する要件 (SPR46 から SPR50) 運用の要件 SPR46. 管制官は ITP クリアランス対する確認の応答や 目標高度に達した際の報告が得られない場合は フライトクルーに連絡を取らなければならない SPR47. 目標高度に達した報告の際に ITP 機が間違った高度を飛行している場合 管制官はすぐに ITP 機に連絡をしなければならない SPR48. 管制官は 以下の基準を満たすか確認しなければならない C2:ITP 距離が 15NM 以上であること C4: 接近するマック速度の変化が 0.04M 以下であること C5: 参照機がマヌーバしていないこと また ITP 中にマヌーバをしないことが予測されること C6: 高度変更の最大値が 4000ft であること C8:ITP 機が参照機と同じ経路にいること C9:ITP 機と参照機の経路が相似であること C11: リクエストが ITP であること SPR49. 管制官は ITP 機と参照機に 同時に別の ITP 実施を許可してはならない ただし 管制官は ITP を実施中の ITP 機を 別の ITP における参照機として扱う場合があり得る SPR50. 音声通信を利用する場合 管制官は参照機 ID と許可された変更高度を情報に入れなければならない INTEROP 仮定 ITP の INTEROP (interoperability: 運用共通性 ) 要件は 参照機と ITP 機が以下の能力を有することを仮定して与えられる 参照機の仮定 監視データと融合できるように 機上システムの情報を処理して保存できる能力 監視データをデータリンクの規格に一致するように ADS-B 信号として初期化し送信する能力 ITP 機の仮定 監視データと融合できるように 機上システムの情報を処理して保存できる能力 ADS-B 信号を受信し それを航空機システムの規格に一致するように監視データに組み合わせる能力 フライトクルーに提示する準備段階において 自機の監視データと受け取った監視データを処理して関連付ける能力 フライトクルーに監視データを提示する能力要件 INTEROP 要件 (IR) を以下にまとめる 全般的な要件 (IR1) IR1. 以下の ADS-B パラメータは 参照機から送信されなければいけない - 航空機の識別番号 (ID) - 水平位置 - 垂直位置 - 対地速度 ( または相対的な対地速度 ) - 監視の品質指標 (ITP 用のさまざまな機能のために 監視の品質が利用可能なレベルであるか ) ADS-Bの送受信に関する要件 (IR2) IR2. ADS-B 監視報告の初期化と自機の監視データと他の監視データとの関連付けを可能にする ADS-B 情報を ITP 機が受信すること 適用性の時間に関する要件 (IR3) IR3. 参照機は 受信した ADS-B データの適用性の時間を決定することができる 航空機の識別に関する要件 (IR4 からIR6) 29

30 IR4. 参照機は 24 ビットの航空機アドレスを ADS-B メッセージに含めて送信しなければならない IR5. 参照機は 航空機の ID を ADS-B メッセージに入れて送信しなければならない IR6. ICAO Doc. 4444:PANS/ATM ( 管制官が音声通信で利用するフレゾロジーの評価基準 ) の Chapter1, Definitions と Appendix 2, 2.2 が ITP 機に適用される 水平距離に関する要件 (IR7 からIR12) IR7. 参照機は 関連した品質指標に一致する水平距離を送信しなければならない IR8. 参照機は 位置情報のために 適切な品質指標を送信しなければならない IR9. 指標として RTCA/DO-242 に規定されている NUCP か RTCA/DO-242A に規定されている NIC NACP または SIL を利用しなければならない IR10. NUCP を利用する場合 航空機装置や設計は HPL を ADS-B 伝送機能に提供しなければならない IR11. HPL と HFOM が提供された場合 参照機の機能は HPL の品質指標に基づくべきである IR12. NUCP と NIC/NACP/SIL の実施の識別は 参照機に提供されなければならない 垂直位置の要件 (IR13 からIR17) IR13. 参照機は 気圧高度を送信しなければならない IR14. ITP 機は 気圧高度を利用して hP を基準に相対的な高度を決定しなければいけない IR15. 参照機は 速度と関連した品質指標を送信し なければならない IR16. 参照機と ITP 機は すべての速度要素は WGS84 を参照して決められなければいけない IR17. ADS-B メッセージの中で送信される品質指標は 機上で補償されない時間差を考慮しなければならない 参考文献 [1] FAA/EUROCONTROL Cooperative R&D: Action Plan 1, Principles of Operation for the Use of Airborne Separation Assurance Systems, dard_page/art.html, [2] CARE/ASAS Action, CARE/ASAS Activity 5 Description of a first package of GS/AS applications version 2.2, dard_page/art.html, [3] EUROCAE, Safety, Performance and Interoperability Requirements Document for ATSA ITP Application, [4] Package I Requirements Focus Group Application Definition Sub-group, Package I: Enhanced Visual Separation on Approach (ATSA-VSA) Application Description, 1.5d ed., [5] Package I Requirements Focus Group SPR Sub-group, Package I: Enhanced Visual Separation on Approach (ATSA-VSA) Operational Safety Assessment (OSA), 0.3 ed., [6] W. Brondsema, S. Koczo, I. Levitt, J. Martensson and E. Vallauri, VSA OPA Jan 2007-present, [7] Package I Requirements Focus Group Application Definition Sub-group, Package I: Enhanced Sequencing and Merging Operations (ASPA-S&M) Application Definition, ed., [8] 小瀬木滋上席研究員 ( 電子航法研究所 ) とのプライベートディスカッション,