船舶運航リスク 非常時の対応海上安全と海洋環境保護への宇宙の利用 吉田公一 2015
船舶の安全 船体構造 船型設計 健全性 Integrity 耐航性 Maneouvrability 復原性 Stability 防火 Fire Protection 海上保安 船舶動向の把握 海賊対策 航行の安全 衝突予防ー自船位置の表示 航行分離帯ー航行管制 貨物の安全 ( 固定 安定 ) 非常時の対応 遭難及び非常時通信 海上安全情報 海上での生存 救命設備 捜索救助
In usual navigations Safety of Navigation Prevention of collision (ship to ship) Safety information for navigation (chart, sea lane, etc.) In emergency cases Distress alert( 遭難信号 ) From ship in distress to shore rescue parties From ship in distress to ships around Communications among ships around ships in distress Maritime Safety Information (MSI) Sea and weather conditions and reports
Safety of navigation SOLAS Chapter V (applies to all ships on all voyages). Government Meteorological services and warnings Ice patrol services Search and rescue services Hydrographic services Ships routeing ( 航路指定 ) Ships reporting system ( 船舶通報制度 ) Vessel Trafic Services VTS ( 船舶交通業務 ) Ships Manning ( 船員配乗 ) 航海用機器の搭載義務 Compass Clonograph Charts ( 海図 ), Electric Chart Display and Information Systems (ECDIS) Radar (3GHz, 9GHz) Bridge Navigational Watch Alarm System (BNWAS) Automatic Identification System (AIS) Long-range Identification and Tracking System (LRIT)
船舶自動識別装置 (AIS:Automatic Identification System) AIS とは AIS は 船舶の識別符号 種類 位置 針路 速力 航行状態及びその他の安全に関する情報を自動的に VHF 帯電波で送受信し 船舶局相互間及び船舶局と陸上局の航行援助施設等との間で情報の交換を行うシステムです AIS を活用した航行支援システム AIS の搭載義務 2002 年 7 月 1 日に発効された 1974 年の海上における人命の安全に関する条約 (SOLAS74) 第 Ⅴ 章受け 国内法では 次の特定の船舶に対し AIS を搭載することが義務づけられています ( 第 19 規則 ) (1) 国際航海に従事する 300 総トン以上の全ての船舶 (2) 国際航海に従事する全ての旅客船 (3) 国際航海に従事しない 500 総トン以上の全ての船舶
AIS 陸上局のカバーエリアと航行支援システムによる情報提供の例
AIS on ECDIS
JAXA 衛星搭載船舶自動識別システム (AIS) 実験 SPAISE SPAISE( スパイス ) は 船舶自動識別装置 AIS:Automatic ( Identification System 以下 AIS という ) を衛星に搭載した実験 ( 衛星搭載船舶自動識別システム実験 :SPace based AIS Experiment) の略である SPAISE ではこの AIS 信号を衛星軌道上で受信することで 全球における船舶の航行情報を得ることができる 本実験において 衛星搭載用 AIS 受信システムの機能性能の確認及び軌道上の混信状況の評価を行うことで 将来システムの構成や AIS 信号受信性能向上のための知見を獲得する 陸域観測技術衛星 2 号 だいち 2 号 (ALOS-2)
船舶運航の安全 E-Navigation IMO NCSR( 航行安全 無線通信 捜索救助 ) 小委員会で検討中 船舶内データシステムと陸上からのデータ交信 整備の制御 運航者のデータシステムの利用と陸上からのサポート 陸上からの船舶航行管理 ( 船社 ) 統制 (Voyage Tracking System) シームレスな ( 利用者が通信手段を意識しないで利用できる ) データ交信の提供 IMO-NCSR: E-Navigation の概念と構造 (Architecture) を議論中 実際の衛星通信業務の内容は まだ詰めていない 海上ブロードバンド EU Project on E-Navigation MONALISA 2.0 taking maritime transport into the digital age http://monalisaproject.eu/ The vision is to shake up and sharpen the whole transport chain by making real-time information available to all interested and authorised parties. It is called Sea Traffic Management (STM) and it will change the maritime world. It is like introducing the Smartphone, at first no one really knows what they need it for, and then they cannot live without it. The development of a common format and architecture for seamless exchange of route information and voyage plans together with the major manufacturers of 10 navigational equipment
Data Domain Information Domain E-Navigation (IMO NCSRで検討中 11
全世界的にシームレスなデータ通信の実現のためには 衛星通信が VHF MF HF 通信と連携して サービスを提供する必要がある 大洋 (open sea) では衛星通信の利用衛星がダウンすれば HF でバックアップ 沿岸では MF VHF の利用 12
船舶非常時通信の確保全世界的遭難安全通信システム :GMDSS 庄司和民先生による図
GMDSS の現状 航行海域による船舶の分類 A1 海域 : 陸岸から VHF Coverage 以内 A2 海域 : 陸岸から MF Coverage 以内で A1 の外 A3 海域 : 静止衛星 Coverage 以内で A1 A2 の外 A4 海域 :A3 海域の外 機能手段運用帯域 A1 A2 A3 A4 遭難通信捜索コーディネート安全通信 自動遭難通信 Voice DSC * 選択 衛星系 EPIRB: 非常位置指示無線標識 VHF EPIRB VHF O* VHF O O O O MF O O MF/HF O* O Inmarsat O* 406MHz O* O O O 海上安全情報通信 NAVTEX 518kHz O O O O INMARSAT Inmarsat O 遭難者 Locating Radar (ECDIS) 9GHz O O O O SART (Radar AIS) VHF O O O O 遭難者通信双方向無線電話 VHF O O O O 14
GMDSS の見直し GMDSS は 1980 年代の無線通信技術により確立 以来 25~30 年を経過し 無線通信技術の進歩は著しい 遭難通信の誤発射が多過ぎる (DSC など ) 最新の技術を導入し 信頼性と便利性を高める要望が顕著 SOLAS 適用船と SOLAS 非適用船の境界の削除の必要性 新たな衛星系通信サービスの利用可能性 AIS GNSS(GPS) の活用 IMO COMSAR14(2010 年 3 月 ) から 見直し作業着手見直し必要性の検討と確認 見直し範囲の議論 GMDSS をはじめから設計し直すか 現状のシステムベースで改良するか IMO-ITU 合同専門家会議 (EG) へ技術的検討を依頼 IMO NCSR で作業を継続 15
GMDSS の見直し IMO-ITU-EG11 第 11 回合同専門家会議 2015 年 10 月 5 日 ~9 日 A3 及び A4 海域の定義案 A3 海域は A1 海域 (VHF) 及び A2 海域 (MF) の外であって 当該船舶が搭載している衛星通信システム (IMO が承認したもの ) のカバレージ内 従来の INMARSAT のカバレージ という地理的に固定した A3 海域の定義から 船舶毎にその搭載する衛星通信システムによって A3 海域を定義することに変更 - 船によって A3 海域が異なることとなる 衛星システムを利用しない ( 地上 HF システムを利用する ) 場合は A4 海域運航船舶となる ( 例え太平洋の赤道付近を航行する場合でも )
Today s A3 sea area
GMDSS の見直し IMO-ITU ー EG10 第 10 回合同専門家会議 :2014 年 10 月 6 日 ~10 日 A3 海域の新定義案は 新たな衛星システム参入のチャンスを与える 全球をカバーしなくてもよい? 静止衛星でなくてもよい? GMDSS の衛星通信プロバイダは IMO 決議 A.1001(25) GMDSS における移動衛星通信システムの要件 を満たす必要がある 衛星 海上移動局 地上固定局及び地上通信ネットワークから成る 一応 静止衛星系を想定 遭難通信及び MSI を連続して確保 (99.9%) 遭難通信の配信経路を定めること
GMDSS の見直し IMO-ITU ー EG11 第 11 回合同専門家会議 :2015 年 10 月 5 日 ~9 日 従来の VHF MF HF による遭難 安全通信システムを保持 (DSC を含めて ) VHF ERPIB は廃止 従来の NAVTEX NBDP を保持しつつ 一方で 新たな高速 大容量のデジタル通信の可能性に門戸を開放 NAVDAT VDES 船が得た情報は 紙に印刷しなくてもよい ディスプレー画面で見ればよい FAX からデジタル画像データへ AIS の参入 遭難信号 (Alerting) には用いないが 用途は開いている Satellite AIS の利用を視野に入れている 現状の GMDSS のシステムを保持しつつ 新しい技術の導入のチャンスを確保する 新システムが順次導入され 次第に置き換わっていくことを期待して
AIS (Automatic Identification System) VDE (VHF Data Exchange) AIS VDE (Single band) Speed 9,600 bps 28,800 bps or more Channel Range Data 2ch + Long range detection 2ch 20-30 n.m. (Depends on antenna height) Data 4ch + Long range detection 2ch + Long range transmission 2ch World wide 可能な利用 航行安全 : 船位 針路 船速 無線呼び出し符号 船情報 捜索救助 : 位置表示 遭難情報 衛星による AIS の検知 - 衛星による船舶 ( 海上物体 ) の監視 ( 合成開口テーダ ) と統合して不審船の検出 気象 海象情報 : 風速 風向 気圧 潮流 水温 etc.. 20
ITU における VDES 構想 21
衛星による AIS/VDES の検知とデータリレー
海洋環境保護と衛星利用 リモート センシング 船舶の動向監視 ( 衛星 AIS 合成開口レーダ ) 海上漂流物の監視 ( 物体 油 etc.) 海上大気の監視 (SOx Black Carbon etc.) 海象の監視 : 波高 波長 潮流 風向 風速 ( メソ気象モデル : 神戸大学 香西教授等 )
海洋環境保護と衛星利用リモート センシング 衛星搭載観測システム (Active) センサー (Passive) の開発 周回衛星で得たデータの統計処理方法の確立 データの保持 保管と利用形態 方法 - 海洋ビッグデータ 衛生の確保と継続 - 国際連携
合成開口レーダ 小さな開口面 ( アンテナ ) を合成して大きな開口面 ( アンテナ ) を実現するレーダ 長所 短所 地上観測点が必要無いために非常に高い空間分解能が実現できる (GPS との違い ) 人間が到達しにくい場所 ( 山地 砂漠 極地 僻地 ) も観測できる 衛星から能動的に電波を照射するために昼夜や天候を問わず観測可能である 衛星が地上の同じ場所を 照射するまでに最低数十日 かかる ( 時間分解能が低い ) 水蒸気遅延の影響を受けること 衛星だいちの L バンド合成開口レーダ
海洋環境保護と衛星利用リモート センシング EMSA(European Maritime Safety Agency) による海上漂流油監視
海洋環境保護と衛星利用リモート センシング 日本のEEZの監視 船舶動向 漁業監視 海洋探査 海底鉱物資源 衛星と水中探査ビークル ブイとの連携
ハ ッシフ 型センサー ( マイクロ放射計 / 光学センサー ) を活用した水産情報の提供 ( 出典 : 海洋への衛星利用に関する調査研究報告書 H25.3 海洋政策研究財団 ) 現状 次世代衛星活用 利用 1 光学衛星 ( 赤外 ) のデータから海水温を推定 光学衛星 ( 可視光 ) から得たスペクトル情報からクロロフィル濃度を推定 漁船 光学衛星 利用 1 漁業政策に資する監視体制とサービスを構築 光学衛星を利用する海洋監視体制を構築 政府横断的な利用の推進 光学衛星 #1 複数の組織で取得情報を共有し 現場へ配信 漁船 光学衛星 #2 漁船に対して有望な漁場の情報を提供 利用 2 利用 2 漁獲量を増大 長期戦略的で効果的な漁業を推進 光学衛星 ( 可視光 ) から得たスペクトル情報からクロロフィル濃度を推定し 赤潮の発生を監視 光学衛星 衛星を利用して海水面温度 塩分濃度 海流 クロロフィル濃度の分布と変化を定常的に観測 赤潮発生予測を よりリアルタイムで的確に行う 光学衛星 赤潮の発生を予測し 養殖施設を事前に移動 赤潮 養殖場 筏 赤潮 養殖場 筏 養殖漁業の被害を最小限に食い止める
気候変動研究推進プログラム : 文部科学省 RECCA: Research Program on Climate Change Adaptation 気候変動に伴う水産資源 海況変動予測技術の革新と実利用化衛星情報 ( 海面水温 流れ ) の利用 - 三陸沖のアカイカ漁へ利用
国際連携の枠組み :C-SIGMA http://c-sigma.org/ Collaboration in Space for International Global Maritime Awareness ( グローバルな海洋状況認識のための宇宙における国際協力 ) 目的 海洋航行の安全と安全保障 実現手段 ( 画期的着眼 ) 各国が運用する沿岸域の監視システム衛星 AIS 非軍事監視衛星の連携と国際的なデータ相互利用 C-SIGMA とは 海事監視情報の相互利用とアクセスを実現するための国際的な枠組み作り C-SIGMA 開催経緯 2011 年早期に 欧州委員会 / 米国間で推進について合意 2011.6ESA, 2012.5NATO, 同.11 カナダ大使館 (WDC), 2013.6 アイルランド 2014.12.8-9 に 第 5 回の東京開催 ( 霞が関ビル ) 開催 2015 年はロンドンで開催 NPO 宇宙利用を推進する会 CO-JASPA Proprietary (CO-JASPA/ss) 提供情報
まとめ 船舶遭難安全通信 :GMDSS において衛星利用は定着 新たな衛星通信プロバイダの算入も加速 船舶の航行安全 :E-Navigation の構造は 衛星通信システムの役割を含め 議論中 テスト中 船舶動向監視 :LRIT AIS において衛星利用が進む リモート センシングによる海上物体の監視技術の開発 海洋環境の監視 : 様々なリモート センシング技術の開発と試験的利用の推進 研究開発のプラットフォームの確立が必須 ( 国としてのプロジェクト ) 衛星利用の国際的な連携が必要 ( 必須 )