ENRI International Workshop on ATM/CNS

トラジェクトリ予測モデルについて
Study on Trajectory Prediction Model
March 6, 2009福田 豊、白川 昌之、瀬之口 敦
電子航法研究所
Y. Fukuda, M. Shirakawa, and A. Senoguchi
Electronic Navigation Research Institute発表内容 Contents♦背景Background♦トラジェクトリ管理 Trajectory Management♦予測モデル
Trajectory Prediction
Model♦実測値比較
Comparison with
Measured Data
♦まとめSummary

航空交通管理 Air Traffic Management♦航空交通と空域の動的かつ統合的な管理♦Dynamic, integrated management of Air Trafficand Airspace 安全、経済的かつ効率的
 Safely, Economically, and Efficiently

コンフリクト管理
需要と容量の均衡
Conflict Management
Demand/CapacityBalancing
交通同期
Traffic Synchronization などの７要素
7 Components

将来計画 Future Vision♦トラジェクトリ管理♦Trajectory-based operation♦Global ATM operational concept (ICAO)♦NextGen (USA)♦SESAR (EUROCONTROL)♦研究長期ビジョン Long term research vision(電子航法研究所 ENRI)

トラジェクトリ管理 Trajectory Management

出発空港
Departure Airport

4次元軌道
4D Trajectory

制御到着時刻Control Time of Arrival
目的空港
Destination

実現方法例 Operation Example
飛行済トラジェクトリ
Executed RBT

承認トラジェクトリ
Authorized RBT

現在位置Current Position
同意トラジェクトリ
Agreed RBT
計画段階(飛行前) Planning phase (Pre flight)
実行段階(飛行中) Execution phase (In flight)
RBT: Reference Business Trajectory

便益 Benefits♦主要パフォーマンス Key Performance Areas
分野
 予測性
 安全性
 容量
 効率
 環境Predictability
SafetyCapacity
Efficiency
Environment

技術開発 Technology♦ 航空機の運航最適化 Optimization of Flight 飛行管理システム

FMS（Flight Management System）
 飛行時間、燃料消費量 Flight Time, Fuel♦ 全体的な最適化

Optimization for all 全航空機のトラジェクトリを調整する地上ベースシステムが必要
 Ground based coordination system is required for allaircraft.

不確定性 Uncertainties♦ 航空機の種類が多数 Aircraft type
♦ フライト毎の設定
Flight condition♦ パイロットの操縦
Operation by Pilot♦ 管制による指示
Instructions of ATC♦ 気象条件
Meteorological conditions♦ 情報共有などにより予測精度向上♦ Uncertainties can be reduced by information sharing.

予測モデル Prediction Model♦質点モデル、エネルギー保存式♦Mass Point Model, Conservation of Energy
Thrust（推力）揚力Lift重力Gravity

Drag（抗力）

機種
Type
姿勢Attitude
ｺﾝﾌｨｸﾞﾚｰｼｮﾝ Configuration

予測方法 Prediction Method♦ 通過時刻予測には速度推定が重要♦ Speed estimation is important for time prediction.
指示対気速度
CAS

真対気速度
TAS
大気密度
Air Density♦ 速度以外の要素
 高度変化 燃料消費量

対地速度
GS+風Wind

Other parameters
Vertical Movement
Fuel Consumption

性能モデル Performance Model♦ユーロコントロールのBADA (Base of AircraftData)の利用♦Based on BADA by EUROCONTROL 飛行の関係式
 性能データ 運航データEquations (Total-energy,atmosphere etc.)
Operations Performance
Airline Procedure実測値との比較 Comparison♦速度、時刻、燃料消費量を推定し、航空機の実測値と比較した。
♦ Estimated vales are compare with measured valuesby aircraft in speed, time, and fuel consumption.
 水平位置と高度は実飛行と同様とした。
 Positions (route and altitude) are assumed to begiven.
 高層風：気象庁全球客観解析データ
 Wind data : Analysis data of Japan Metrological Agency

飛行速度 Air Speed
600

速度（ノット）Speed （kt)500400300200
100

TAS 真対気速度
CAS 指示対気速度00
10,000 20,000 30,000 40,000 50,000
高度（フィート） Altitude （ｆｔ)

速度比較 Comparisons of Speed
600Descend
降下巡航 Cruise

Speed （kt)

速度（ノット）500
400300Measured (TAS) 測定値Estimated (TAS) 推定値
Measured（GS）
Estimated（GS）

200
100001234
飛行時間（時） Flight Time (Hour）

56

Wind Speed Along Track （kt)

進行方向の風速（ノット）風速比較 Comparisons of Wind Speed
140
Measured 測定値
Estimated 推定値

1201008060
40
20001234

飛行時間（時） Flight Time(Hour）

56

Time Difference （Sec）

到着予測時間の変動（秒）到着予測時刻の変動 Variation of ETA
200-20-40-60-80-100-120-140
01234
飛行時間（時） Flight Time （Hour）

56

燃料消費量 Fuel Consumption
燃料消費量（ポンド/分）
Fuel Consumption (lb/min)

250200150
100500Measured

Estimated測定値

推定値

01234
飛行時間（時） Flight Time (Hour）

56

まとめ Summary♦トラジェクトリ管理のための予測モデルを開発している。
♦A prediction model is being developed for
trajectory management.
♦航空機の実測値との比較では、時間予測精度は1%以下であった。
♦An estimated trajectory was compared withflight data measured by aircraft. It showed
less than 1% difference along flight time.