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1 Electronic Navigation Research Institute ~ 空港を変える ENRI の技術 2013~ 電子航法研究所の 最近の活動 電子航法研究所講演会 研究企画統括藤井直樹

2 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 1 今中期 (H23~27) 研究計画の 3 つの柱 1 飛行中の運航高度化に関する研究開発 ( 航空路の容量拡大 ) 空港付近の運航高度化に関する研究開発 ( 混雑空港の処理容量拡大 ) 空地を結ぶ技術及び安全に関する研究開発 ( 安全で効率的な運航の実現 )

3 空港を変える ENRI の技術 2013 本日の講演 航空交通管理のパフォーマンス評価 日本航空グループにおける RNP AR 進入の実施状況 GBAS の研究開発と将来の GLS 運航 新しい運用方式に対応する監視応用 滑走路上の異物探知システムの研究開発 紹介する研究 到着経路を含めた洋上経路の最適化の研究 空港及びその周辺における監視技術の研究 空港面の交通状況に応じた交通管理手法に関する研究 新しい空港空地通信網に関する研究 活動状況報告 電子航法研究所 ATM/CNS に関する国際ワークショップ (EIWAC2013) 導入された実験用航空機の概要 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 2

4 到着経路を含めた洋上経路の最適化の研究 背景消費燃料削減と CO2 排出量削減に向け 世界的に UPR ( 利用者設定経路 ) や DARP( 動的経路変更方式 ) といった洋上経路の最適化経路が検討され 導入が行われている 更なる環境負荷の削減に向け 洋上からターミナルまでトータルな経路の最適化の検討が必要とされている 最終達成目標 羽田空港への TA(Tailored Arrival) を提案する 関西空港の昼間の CDO( 連続降下方式 ) を提案する より最適な太平洋編成経路システムの経路生成条件を提案する 燃料消費削減 (CO 2 削減 ) が実現できる 研究の概要と現状 CDO などの調査 分析 * サンフランシスコ空港 TA の調査を行った RW/28LR のみで好天時, 実施は 5% 程度 * 関西空港 CDO の実績を調査 解析中 * 羽田空港の夜間の到着について調査 解析中 深夜でも交通量が少なくない TA 経路を飛行する航空機と間隔を保った出発経路 (CCO) の検討 NOPAC 空域の有効活用の検討 * NOPAC 経路を含む PACOTS トラックの条件緩和を提案 ( 一部導入 ) * TRACK2 付近の UPR の条件緩和を提案中 * ASPIRE Daily Route 認定について便益推定 10/4 に羽田 - サンフランシスコ線が認定 * RNP4 搭載率による便益推定 洋上管制シミュレータの性能向上 * ターミナルまで計算の範囲を拡大するシミュレータの性能向上を行う 到着 洋上経路最適経路の例 35 FIR 境界 出発時 UPR CDO/TA 4000ft 250knot/12000ft 以上 210knot/7000ft 飛行中に DARP DARP 用語の説明 DARP: Dynamic Airborne Reroute Procedure( 動的経路変更方式 ) CDO: Continuous Descent Operation ( 連続降下方式 ) TA: Tailored Arrival ( テイラードアライバル,COD の一種 ) CCO: Continuous Climb Operation( 連続上昇運航 ) NOPAC: 北太平洋,PACOTS: 太平洋上で設定された公示経路 ( 日替わり ) UPR: User Preferred Route( 利用者設定経路 ) ASPIRE: アジア太平洋環境プログラム, 排出削減を目指す地域のグループ ASPIRE Daily Route: 日常的に効率的な運航ができると認定された路線 今後の見通し 現在運用中の関西のCDOの運用時間拡大のための要件を検討し 実施のための提案を行う 羽田空港におけるTA 実施のための要件を検討し 実施のために必要な条件の提示提案を行う 太平洋上の経路の効率性について NOPAC 空域有効活用などの検討を行い 各種国際会議で提案する 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 3

5 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 4 研究の成果例 FL160 FL150 FL160 関西 CDO の調査 ( 関西空港, 東京管制部, 福岡管制部 ) CDO 判断基準, 制限付の承認, 関連トラフィック, 運用時間拡大の可能性などを調査 Partial CDO や CDO キャンセルの航跡を解析し, 中止の原因特定 昼間の時間の拡大のための条件抽出 例 1: CDO では STORK( 通常 FL290 以下に降下させる ) を通常高度より高く通過が可能なので燃費の節約が期待できる. 南九州, 四国から成田方面に向かう RNAV ルート Y81 を高高度で横切ることになり, 成田到着機との高度間隔が必要となる ( 夜間, 成田到着機は飛行しない ). Y81 に対して, 関西空港移管地点の KARIN までの連続降下可能な条件を検討 Y81 STORK 例 2: 出発機と交差する可能性があったため 7000ft と 4000ft で水平飛行を行った (ARTS データより推測 ) A1 Altitude(feet) M 白 : 航空路黄 : ターミナル境界赤 :CDO 経路 PartialCDO fromrandy B Distance(NM) Speed(knot) Alt Spd 洋上経路の研究 TRACK2 UPR 制限緩和 Trk 2 UPRは現在はTRK2から分岐できない. 合流は禁止で分岐のみ可能とする方式を検討 Trk 2 * 風が異なる日でシミュレーションを行い, ほとんどの場合で便益 ( 燃料削減 ) が見られた. * ロサンゼルス行きの便益が大きい. Fuel(lbs) ロサンゼルス Los Angeles San サンフランシス Francisco Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5 Day 6 Day 7 Day 8 Case 1 Case 2 Case 3

6 空港及びその周辺における監視技術の研究 背景 増大する航空交通量に対応する空港処理能力の増強が必要とされている そのため 空港内の航空機に加え 空港周辺を飛行する航空機についても 監視システムの検出率向上や覆域拡大 耐環境性向上等が望まれている 最終達成目標 空港周辺を監視対象とする広域マルチラテレーション (WAM:Wide Area Multilateration) の開発 干渉に強く高性能な新方式マルチラテレーション (OCTPASS: 光ファイバ接続型受動監視システム ) の実用化 研究成果 1WAM に関する開発では 空港近傍の航空機に対して現用 SSR と比較して 4 倍の更新率を確認 ( 表 1) WAM を使用することで平行滑走路での同時離着陸が可能となる 実験装置に質問機能を活用した改良測位機能を付加するとともに総合的な評価試験を行った 遠方における測位性能が向上 ( 表 2) 設定覆域 (20NM) に対して 1 秒間隔での検出が可能! 2OCTPASS の開発研究では光給電方式を実装した受信部を製作 設置し 総合的な評価試験を実施 従来型のマルチラテレーション (MLAT) 装置よりもマルチパスにも強く少ない受信局数で我が国の性能要件を満たす高精度を実証する評価結果が得られ 設置場の制限が少ない光給電方式についても実用可能性を確認 少ない受信局で性能要件を満たすことを実証し かつ光給電方式の採用により受信局の小型化が見込まれることから MLAT システムに関わる整備コスト及び維持コストの削減が十分期待できる 表 1 検出率 ( 欧州性能要件 :97% 以上 ) 距離 2-10NM 10-20NM 20-30NM 30-40NM 4 秒間隔 100% 100% 100% 93.5% 2 秒間隔 100% 100% 98.7% 79.3% 1 秒間隔 99.5% 98.9% 85.4% 55.9% 表 2 測位誤差 ( 欧州性能要件 :150m 以下 ) 距離 30-40NM 40-50NM 50-60NM 改良方式 80.8m 82.0m 86.7m 従来方式 113m 140m 175m 今後の見通し空港の処理能力を増強させるために必要な監視技術として WAM では高更新率と覆域拡大並びに OCTPAS では耐環境性向上を実現 1 成田空港での 悪天候時にも同時並行着陸を可能とする成田 WAM の整備仕様へ反映され 平成 26 年 10 月から運用開始予定である 2 この技術を用い 海外展開などの実用化を目指す 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 5

7 WAM 開発の成果 実環境下での評価試験 現用 SSR と比較して高更新率かつ高精度な監視 WAM SSR GPS WAM 航跡は SSR 航跡と比較して GPS 航跡に近い 高精度 WAM 実験装置と航空路用 SSR との航跡比較結果 OCTPASS 開発の成果 実環境下での評価試験 誤差の大きいスポット地域での低減が顕著 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 6

8 空港面の交通状況に応じた交通管理手法に関する研究 背景 空港の容量拡大には効率的な空港面の運航が必要 成田空港の効率的な空港面運用を行うためには空港特性に応じた交通状況分析および交通管理手法が必要 最終達成目標 空港面地上交通データ等から成田空港を走行する航空機の交通流分析を行うことにより地上走行状況を把握する 成田空港のレイアウトに対応したシミュレータを作成する 成田空港の効率的な空港面運用を行うための空港特性に応じた交通管理手法を提案する 研究の概要と現状 空港面の地上交通データ 地上走行データベースによる交通流に関する統計分析 空港面交通シミュレータの機能強化 ( 成田空港のレイアウトへの対応 ) 地上走行データベース 交通管理手法およびシミュレータの調査 空港面の交通状況に応じた交通管理手法の確立 空港面交通シミュレータ画面 ( 成田空港 ) 今後の見通し シミュレータを利用してより効率的な空港面交通管理手法を検討できるようになる 成田空港の空港面レイアウトに対応した地上運航状況の把握により効率的な空港面運用に貢献 将来の空港面レイアウト変更にも対応出来るシミュレータの作成により 様々な経路運用のシミュレーションが検証できるようになる 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 7

9 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 8 空港面地上交通データを用いた統計分析 データベースを整備し 航空局提供の空港面地上交通データに加えて運航票 (7 日分 ) も取得して統計分析を実施 L 16R 34R 34L 16L B 滑走路 34R A 滑走路周辺の滞留状況 6:00~ 7:00~ 8:00~ 9:00~ 10:00~ 11:00~ 12:00~ 13:00~ 14:00~ 15:00~ 16:00~ 17:00~ 18:00~ 19:00~ 20:00~ 21:00~ 22:00~ 時間帯別出発便の滑走路利用状況 6:00~ 7:00~ 8:00~ 9:00~ 10:00~ 11:00~ 12:00~ 13:00~ 14:00~ 15:00~ 16:00~ 17:00~ 18:00~ 19:00~ 20:00~ 21:00~ 22:00~ 出発便の制御状況 16R :Gate GWY Way 変更 : RLS 管制間隔による離陸時刻制限 : TSATスポット出発時刻制限 EDCT : 出発制御時刻 F :Flow Control A 滑走路 34L 成田空港の出発便の滞留地点の例 < 課題 > 空港特性 ( 走行経路 走行機数 ) に着目した交通流の統計分析 各便の出発 到着時刻情報の補間作業

10 新しい空港空地通信網に関する研究 背景 将来の航空通信量増加に対応するため 空港面で利用可能な高速通信システム (AeroMACS:Aeronautical Mobile Airport Communication System) の国際標準及び勧告方式 (SARPs) が策定中 SARPs 策定参画と SARPs 案の検証のため実環境を想定した性能評価が必要 研究の概要 WiMAX 機能付き計測器により構築した C バンド AeroMACS 基本機能実験システムを仙台空港内に設置 最終達成目標 プロトタイプ開発と高速データリンクの構築 性能評価の解析 検証結果の国際標準規格策定会議等への提案と国際貢献 我が国の利用アプリケーションを想定した評価試験に基づく技術指針の構築 AeroMACS の実現イメージ 実験塔上の送信部から AeroMACS 信号を送出し 測定車の受信部で 仙台空港内で信号を受信し 電波伝搬状況に関する実験を実施 今年度から アプリケーション利用可能な実験用プロトタイプシステムの開発に着手 平成 27 年度に評価を実施 国際民間航空機関 (ICAO) の航空通信パネル (ACP WG-S) に上記実験に基づく解析結果を報告し メンバとして検討作業に参画 国際標準案 (SARPs) の策定作業に寄与 WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access AeroMACS: WiMAX 規格をもとに航空用に転用したシステム C バンド : 4~8GHz の周波数帯 今後の見通し AeroMACS 実験用プロトタイプシステムの開発 評価により 今後の国際標準及び勧告方式 (SARPs) の策定に大いに寄与する 空港空地通信に関する C バンドを用いた新しい大容量のデータリンクの開発により 空港面及び空港周辺における CPDLC 通信などに活用され空港効率化に貢献する 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 9

11 基礎実験結果 AeroMACS 基本機能実験システム 電波強度解析例 ( > > > ) 航空用技術基準 (RTCA/EUROCAE) の動向 ~ 航空用技術基準 ( 欧米 ) 作業策定開始 標準化作業動向等 2011: 航空用技術基準における仕様プロファイル案策定 : 米国側の基準として策定作業が終了 欧州側の航空機材搭載装置に関する技術基準の策定は継続作業中 国際標準規格 (ICAO SARPs) の動向 ICAO 航空通信パネル (ACP) AeroMACS 専門 WG(-Surface) において SARPs 策定作業開始 , , 同 WG 開催 次回 WG 開催予定 2014 年の初稿 SARPs 案の完成を目指して作業中 SARPs 策定後 技術マニュアル ガイダンスマテリアルの策定が開始 弊所の実験結果を国際標準規格策定作業において報告し検証作業に貢献するとともに 得られた結果を SARPs 案策定後のガイダンスマテリアルやテクニカルマニュアルへの反映を行う 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 10

12 EIWAC2013 開催報告 第 3 回 ATM/CNS に関する国際ワークショップ The third ENRI International Workshop on ATM/CNS ~Drafting future sky~ 日本科学未来館にて 平成 25 年 2 月 19 日 ( 火 )~22 日 ( 金 ) ( ワークショップ 3 日間 + テクニカルツアー 1 日 ) 基調講演者として ICAO のナンシー グラハム航空技術局長を招聘 これからの ATM/CNS 技術を討議 延べ参加者は 500 名以上 ( うち外国からは 10 ヶ国 参加者約 80 名 ) にのぼった 次回 (EIWAC2015) 予定 2015 年 11 月 17~19 日 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 11

13 実験用航空機の導入 被災した旧実験機に代わる機材として平成 25 年 5 月 31 日に岩沼分室 ( 仙台空港 ) に納入 Hawker Beechcraft 社製 Super King Air 350 (B300) 機体製造番号 FL 年製造 登録記号は JA35EN 愛称は よつば 機種 Airliner B99 ( 被災 ) KingAir350 機体メーカー Beechcraft 社 Hawker Beechcraft 社 耐空類別 N 類 C 類 搭乗人員 15 名 +2 名 9 名 +2 名 ( 実験用改修後 ) 7 名 +2 名 5 名 +2 名 最大高度 25,000 ft 35,000 ft 最高速度 226 kt(cas) 263 kt(ias) 最大飛行距離 1,482 km 3,268 km 発動機 ( メーカー型式出力 ) Pratt & Whitney PT6A hp Pratt & Whitney PT6A-60A 1,050 hp 全長 m m 全幅 m m 全高 4.38 m 4.36 m 最大離陸重量 4,717 kg 6,800 kg 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 12

14 実験用航空機の概要 FMS を搭載し RNP0.3 などが可能な高性能な運航能力 実験用機材の搭載が可能で各種実験に対応 運航用のアンテナの他に 以下の実験用のアンテナを搭載 GNSS 受信アンテナ (L1/L2/L5 対応 ) VHF/UHF( 航法用 ) 受信アンテナ VHF( 通信用 ) 送 受信アンテナ UHF(ACAS 用 ) 送 受信アンテナ L バンド送 受信アンテナ SATCOM 送 受信アンテナ C バンド送 受信アンテナ 実験機材を積むラックを搭載 20kg 2 25kg 2 30kg 3 愛称 : よつば 岩沼市内の小中学生より公募 488 通の応募あり 岩沼中学校生からの提案を採用 機内の様子 ( ラック ) 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 13

15 電子航法研究所理念 平成 25 年 11 月 18 日電子航法研究所講演会 14