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こうじおとじま
4 years ago
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1 広域マルチラテレーションの概要と評価について電子航法研究所宮崎裕己 1

2 広域マルチラテレーションとは? (WAM: Wide Area Multilateration) 最終進入エリア空港航空路空域を覆域に持つ航空機監視システム航空機からの信号を複数の受信局で検出受信局 A D 監視 B C 電子研では WAM 実験装置の試作評価を進行中 2

3 講演内容評価の背景 WAMの概要実験装置の概要評価試験 3

4 評価の背景成田 : 空港容量の拡張が進められている平行滑走路の同時離着陸を開始悪天候時では実施できない着陸離陸成田 :B 滑走路延伸離陸後の並行区間が長い 4

5 評価の背景空港用二次監視レーダー (SSR) の課題低高度で性能低下更新頻度が遅い SSR の課題を解決できる監視システムが必要 SSR: Secondary Surveillance Radar 5

6 航空交通管理評価の背景 CARATS より現位置と将来位置 ( 空間時間 ) を正確に把握 6

7 軌道ベースによる運用現位置と将来位置 ( 空間時間 ) を正確に把握シームレスな( ギャップが無い ) 覆域の実現高精度かつ高頻度な監視システムの構築現用の二次監視レーダー (SSR) だけでは困難試作評価の目的 WAM による監視導入が期待されている我が国に高度な WAM 技術を確立重点目標 : 高い信頼性 ( 性能 ) の確保 7

8 講演内容評価の背景 WAMの概要実験装置の概要評価試験 8

9 測位原理受信局 A T D -T A D 双曲面 T C -T A B 3 次元測位 T B -T A C 最低 4 局の受信局で信号を検出信号検出の時刻差から位置を算出 9

10 特徴二次監視レーダー (SSR) の課題を克服可能応答地上局質問トランスポンダトランスポンダ A T D -T A B T C -T A T B -T A D C 受信局ターミナルSSR WAM 更新頻度 4 秒 1 秒平均覆域固定 ( 地形に影響 ) 柔軟に設計可低性能領域低高度, 山岳エリア基本的になし受信局配置を工夫 10

11 ADS-B との共用が可能 GNSS 放送特徴 SSR モード S 応答制御アドレス拡張スキッタ位置情報等制御 ADS-B 情報アドレス ADS-B 受信局データブロックプリアンブル ~ 01 ADS-B: 高機能高性能な監視を実現 WAM と ADS-B: 同じ信号形式 ADS-B 情報の解読機能を持たせる同時運用 OK ADS-B: Automatic Dependent Surveillance-Broadcast 11

12 特徴長期的に有効な監視技術旅客機や貨物機: 既にトランスポンダを装備 WAMは直ちに運用を開始できる要長期間 ADS-B: 航空機側に搭載装置が必要運用開始は航空機側の装備状況に依存 WAM 導入時にADS-B 機能を実装二重投資を避ける効率的移行 ADS-B 運用開始後 : 位置情報の検証が必要 WAM が最適 12

13 高性能化のポイント位置を信号到達時刻差から幾何学的に算出信号検出時刻の測定精度 (σ) 時刻検出の分解能 ( サンプリング周波数 ) 精度劣化指数 (DOP) 航空機と受信局の位置関係位置精度 = 検出精度 (σ) 位置関係 (DOP) DOP: Dilution Of Precision 13

14 精度劣化指数 (DOP) 受信局が囲む配置となった場合に良好 0 3,000ft 20NM 受信局 32 WAM では広範囲な受信局の配置が必要 14

15 WAM の課題 WAM 性能低下の主な要因信号干渉検出時刻の誤測定測位精度低下信号内容の誤解読検出率低下信号干渉への対策受信局配置に冗長性を持たせるある受信局で検出ロス他の受信局で測位受信局数の増加弊害も招く処理装置の負荷上昇整備や維持費用の増大理想的な受信局配置は現実的に困難少ない受信局数での高信頼性 ( 性能 ) の確保 15

16 信号干渉 ( 重畳 ) 例 16

17 講演内容評価の背景 WAMの概要実験装置の概要評価試験 17

18 実験装置の構成受信局 1 処理装置外観受信局 2 受信局 3 基本性能最少構成空中線処理装置 W A N 受信局 4 受信局 5 受信局 6 受信局 7 初期評価結果受信局追加受信局外観 WAN: Wide Area Network 送信局 18

19 実験装置の特徴 ( 高性能化 ) 時刻検出分解能 :2 ナノ秒 ( 通常 10 ナノ秒程度 ) 羽田成田周囲の空域米軍自衛隊の空域や環境的な制約航空機は限られた狭い経路を飛行環境的な制約羽田横田羽田成田百里 19

20 実験装置の特徴 ( 質問機能の活用 ) 信号干渉で検出ロス : 測位不能検出率向上航空機に質問して得た応答から測位質問から応答までの時間 : 算出距離を利用位置精度向上質問応答で計算された真円誤差が大きい質問機能 WAM で計算された双曲線 20

21 評価項目 : 覆域位置精度検出率評価方法 : 想定値と比較対象航空機 : エアライン機基本性能最少構成での基本性能の確認想定覆域 90m 60m 電子研 30m 大和羽田 20NM 成田受信局配置 (4 局 ) DOP 想定精度 N 40NM 3000ft 21

22 監視覆域 WAM ADS-B 20NM 40NM 羽田 60NM 想定される覆域 (40NM) を確認 22

WAM 羽田 20NM 30m ADS-B 60m 距離検出率 ~10NM 70.4% 10NM~20NM 70.

23 距離位置精度検出率位置精度 ~10NM 31.0m 10NM~20NM 59.0m 20NM~30NM 92.6m 30NM~40NM 40NM~ 212m 430m 欧州要件 150m 欧州要件 97%(4 秒 ) 10NM WAM 羽田 20NM 30m ADS-B 60m 距離検出率 ~10NM 70.4% 10NM~20NM 70.0% 20NM~30NM 93.8% 空港近傍低高度 30NM 40NM 90m 30NM~40NM 90.3% 40NM~ 45.8% 23

24 24

25 基本性能おおむね想定される覆域を確認空港近傍での検出ロス検出率は全体的に悪い特に遠方で性能低下 ( 位置精度 ) 対策受信局を追加 ( 受信局冗長性の確保 ) 信頼性を高める技術 ( 質問機能 ) 25

26 受信局の配置追加受信局 1 ( 羽田 ) 受信局 2 ( 調布 ) 受信局 3 ( 大和 ) 120m 90m 受信局 2 受信局 7 受信局 3 60m 30m 受信局 6 受信局 4 受信局 1 20NM 受信局 5 40NM 対象高度 5,000ft 受信局 5 ( 鹿野山 ) 受信局 6 ( 田町 ) 受信局 4 ( 成田 ) 60NM 受信局アンテナ設置位置受信局 7 ( 玉川 ) 26

27 講演内容評価の背景 WAMの概要実験装置の概要評価試験 27

28 想定覆域追加前 ( 受信局 4 局構成 ) 追加後 ( 受信局 7 局構成 ) 想定覆域が約 60NM に拡大 28

29 監視覆域 WAM ADS-B 20NM 40NM 羽田 60NM 20NM 40NM 羽田 60NM 追加前 ( 受信局 4 局構成 ) 追加後 ( 受信局 7 局構成 ) 受信局の追加により覆域が拡大 29

30 到着機航跡例調布大和成田田町玉川 20NM 鹿野山 40NM 60NM 追加前 ( 受信局 4 局構成 ) 追加後 ( 受信局 7 局構成 ) 想定される覆域 (60NM) を確認 30

31 WAM 航跡 ADS-B 航跡 SSR 航跡 31

32 検出率距離追加前追加後 ~ 5NM - 100% 5~10MN 70.4% 100% 10~20MN 70.0% 100% 20~30NM 93.8% 100% 30~40NM 90.3% 100% 40~45NM 45.8% 100% 45~50NM - 100% 50~60NM % 位置精度距離追加前追加後 ~ 5NM m 5~10MN 31.0m 42.9m 10~20MN 59.0m 30.8m 20~30NM 92.6m 105m 30~40NM 212m 150m 40~45NM 430m 395m 45~50NM - 538m 50~60NM - 765m 受信局追加 ( 冗長性確保 ) により性能向上 32

33 位置精度の低下 (20NM~30NM) 成田局を除いた場合の DOP 分布拡大図 (21NM 付近 ) 成田局で検出されていない測位結果この組み合わせでは測位誤差が大きくなる悪い組み合わせの排除や平滑処理が有効 33

34 位置精度の低下 ( ~10NM) DOP 値の変化はほとんど無い測位誤差 [m] 空港からの距離 [NM] 信号干渉の影響などが想定される詳細な原因を調査中 ( 平滑処理などが有効 ) 34

35 まとめ羽田空港周辺でのWAM 評価結果受信局追加により覆域が拡大冗長性の確保により検出率が向上位置精度が低下したエリアが発生今後は質問機能や追尾処理機能をを追加効果的に信頼性を高める技術を評価 35

36 ご静聴ありがとうございました質問やアドバイスなどよろしくお願いします 36

Mode S Daps 技術

Mode S Daps 技術 SSR モード S のネットワーク技術について監視通信領域古賀禎目次 1. 背景 2. 課題 3. モードSネットワーク 4. 実験ネットワーク 5. 確認実験の結果 6. まとめ 1. 背景二次監視レーダモード S SSR Mode S (Secondary Surveillance Radar) 監視性能を向上するとともにデータリンク機能を付加した SSR 1. 背景 SSR モード S