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容026（291）1111
営業本部〒151−0051東京都渋谷区千駄ケ谷5丁目33番8号盈03（5360）4560

一目

次一

￠ONTENTS

巻頭言・…………・……・・………………・・…・………・……・…・…・…………・会長鈴木：Foreword．

Chairman

Tutomu

務……（1）SUZUKI

成層圏無線中継システムの実用化にむけて・……・……・…∵・…………………………竹内

TowardTAKEUCHI

theRealizati6n

of

the

StratosphericRadio。Relay

SystemYoshiaki

芳明……（3）

動き出した「ITS」とフロントランナ「「VICS」の進展・…・…一・…・…・……青木和之……（9）「Intelligen毛Trapsplort

Systems（ITS）i孕the：First

Operational

鴨h ヮO三m㎜ゆS玲犯m（VICS）郎Stage，

andProgressof

佑F脚脇kiA。KI［解説］飛行船型成層圏プラ・トホー ｡の研究開発…r…・1一・一……………・恩田昌彦……（19）．

R＆Don

Stratospheric．：Lighter−Thah−Air

Platforms．

Masahiko

ONDA

SOLAs条約第v章改正………r一……・……．…・………・…………・…・…・……∵∴…今津弓馬……（29）HayamaImaZU

国際描ステーシ・ン調………・・…一・一・・……・一……………・…・・…………堀lll康……（37）．
Intern皐tionalSpace

Station

Program．

1．Yasudhi

メガフロートにおける計器着陸システムの実験・・…∴……・……・………・………・・…横山

Hi、a、hi

軍波航法Nα42（2000）

Horikawa

尚志…・」・（43）．

YOKOYAM入JACRAN，Nα42（2000）

巻

頭

言

電波航法の値段と民営化
電波航法研究会

会長

Chairman
イリジウムシステムが会社更生法を申請した。自分のTutomu鈴木務

SUZUKI

いかとの反論もある。

携帯電話を持ち歩いて世界中で通話が出来るイリジウム

航法には援助が不要な自立航法と援助が必要な航行援

電話は「何時でも、何処でも、誰でも、会話が出来る」

助方式がある。天文航法や慣性航法などの自立航法は自という通信の夢を実現出来るシステムとして20世紀末

知の力で航行するので民営化されていると考えてもよいに登場したユーザーの数が予想ほど伸びないで赤字経営

が、航行援助システムは公費でシステムを構築して運用となってしまった。

しているので民営化に問題が生じる。道路の信号、標識

世界中で現在最も多くのユーザが利用しているGPS

やブイなど国や自治体が責任を持って設備して運営しな

はアメリカの軍用システムとして維持管理されているの

いと市民が安心出来ない。ロラン、GPS、海上交通セで無料で使用している。アメリカは時々GPSの有料化

ンターなどは公費で運営されている。

をほのめかし使用料の試算をした論文も発表されている。

然し、民営化された航行援助が生まれつつある。

GPSはゴールド符号という擬似ランダム信号を使用しPHS電話を利用した発信者の位置を200m程度の誤差で確認できる。PHS中継局の位置からその近くで使用ており我々が利用できるのはC／A信号で、精度が高い
P信号はアメリカ軍用しか開放されていない。擬似ランしている者の位置が見付けられるご俳徊老人に発振機を

ダム信号は簡単に符号を変換できるので有料のC／A信持たせて位置を捜し出す研究もされている。道路情報シ号に切り替えることは可能である。当分は無料でGPS

ステム、VICSではGPSや道路に取り付けた発信機かを提供するというアメリカの言葉を信じてますますユー

らの情報による自動車の位置を地図上に表示している。

ザの数は増大している。

VICSの機器の値段にシステムの施設費や運用費を含イリジウムは民営だから破産したがGPSは公営だか

めてあるので購入するときだけ負担をして利用料は払わら安全だという保障はない。

ない。開発中の高度道路交通システム、ITSにも航法情規制緩和と民営化の要求を外部から受けてわが国の政報が含まれるが民営システムとなる。

府、公社、協会から大学までが組織と運営に変革を求め．海上における航行援助システムも将来民営化または独られている。競争原理を取り入れて能率を向上して採算立法人化しろとの天の声？が出てくるかもしれない。位

制を高める効果が期待されている。国立大学を独立行政置測定に金を払う日がくるかも知れない。サービス情報法人とする改革案に国立大学協会や教官有志が反対声明にコマーシャルを入れることから無料となるかも知れなを出した。知識を探求する学問は利潤や利便を追求してい。電波航法に値段を付ける必要が出て来るかもしれなも成果が得られないと言う意見が出ているが、他方で私い。イリジウムの破産から電波航法の値段（価値）につ

立大学は税金を使わないで研究成果を挙げているではな

いてあらためて考えさせられます。

電波航法Nα42（2000）

一1一

JACRAN，Nα42（2000）

成層圏無線中継システムの実用化にむけて
郵政省電気通信局電波部衛星移動通信課企画官
次世代航空通信システム開発室長

竹内

TowardtheRealization

Relay

SystemoftheStratospheric

芳明

Radio−

Yoshiaki

TAKEUCHI

Senior Advisor， Aero Stratosphere Communications Advancement Office，
Mobile Satellite Communications Division， Radio Department，Telecommunications Bureau， Ministry of Posts and Telecommunications

1．はじめに

成層圏無線中継システムは、このような性質を持つ成郵政省と科学技術庁が連携して平成10年度より取り層圏に通信機材を積んだ飛行船を滞空させ、次世代通信組んでいる研究開発プロジェクトに、「成層圏プラットシステムを構築するものです。ここで、成層圏無線中継

フォーム」があります。「成層圏プラットフォーム」とは、システムの利用イメージを図1に示します。

気象条件が比較的安定している高度約20kmの成層圏に、通信機材、観測センサ等を搭載した無人の飛行船を滞空

2．2成層圏無線中継システムの特長

させ、通信・放送及び地球観測等に利用しようとするシ

成層圏無線中継システムには、代表的な情報通信イン

ステムです。このうち、郵政省が担当している、固定通フラである光ファイバや人工衛星等と比べていくつか優信、移動通信、放送等の無線通信システムに利用する成れた特徴がありますが、そのうち主なものは次の通りで

層圏プラットフォームを特に「成層圏無線中継システム

す。

（成層圏無線プラットフォーム）」と呼びます。郵政省では、大空に通信ネットワークを構築することにちなんで、

2．2．1未利用の周波数の利用により高速通信が可能

この計画を「スカイネット計画」と位置付け、取り組ん

人類による電波の利用は、ヘルツによる電磁波の存在でいます。以下、成層圏無線中継システムについて概要、の実証によって本格的に始まり、これまでわずか一世紀

研究開発の経緯、研究開発推進体制、研究開発の進捗状の歴史しかありませんが、無線通信技術の発展は戦後特況を中心に述べます。

に著しく発展し、近年では、携帯電話の利用が急激に増加するなど電波に対する需要が非常に高まっています。

2．成層圏無線中継システムについて

しかしながら、もともと電波は有限希少な資源であるた

2．1成層圏無線中継システムの概要

め、これらの需要に対応する新たな周波数帯を開発する

成層圏は高度10kmから50ことが喫緊の課題となっています。

km程度に位層する大気層のことです。

このような状況で、ミリ波帯（周波数が30ギガヘル

成層圏無線中継システムの中継基地（プラットフォー

ム）が滞空する予定の地上高度約20kmとはツから300ギガヘルツ：ギガは10の12乗）と呼ばれる高い周波数の電波（図2参照）は、高速通信を実現可能

・静止衛星のそれの1／1800

・低軌道周回衛星（LowEarth

な周波数として従来より注目されていましたが、これら

Orbit：LEO）のそれの1／35〜1／500の周波数は、伝搬距離が長くなるにつれて伝搬損失が非常に大きくなるため、必ずしも十分に利用されてきませ・ジェット機航行高度の2倍から3倍。

んでした。

その環境【雨や台風のような気象現象とは無縁】は、・平均気温が一60度から一50度程度

つまり、ミリ波の優れた特徴を活かすには、短い伝搬距離で用いることが大変重要な要素になるわけです。成・風速が比較的安定層圏無線プラットフォームによる無線中継は、人工衛星

・空気密度（気圧）が地上の1／15〜1／20程度。

等の伝搬距離と比較すると極あて短いため、伝搬損失は

電波航法Nα42（2000）

一3一

静止衛星の約400万分の1であり、比較的少ないと考え

情報通信インフラを利用した通信は災害に対して脆い面られます。

を常に持ち合わせているのですが、成層圏無線中継シス
テムは、飛行船を中心として空中に構築される通信ネッ

したがって、これまで様々な無線通信システムで利用されてきた周波数に加え、成層圏無線中継システムではトワークであることから、このような災害による損害を

これらミリ波のような未利用の周波数も利用可能である

少なくできることが期待されます。

ため、より高速な通信が可能になるだけではなく、周波2．2．4広域性（都道府県又は数県にまたがる）

数の効率的な利用が期待されます。

成層圏プラットフォームは1機で広いサービスエリア

2．2．2機動性があり、回線設定が容易をカバーすることができます。また、複数の成層圏プラッ

無線中継基地となる飛行船を移動させることができる

トフォームを一定間隔で配置することにより、より広域ので、通信需要がある地域に対して臨機応変に通信回線にわたってサービスを行うことが可能です。

を設定することが可能になると期待されています。例え

また、2〜3年毎にメンテナンスを行うことにより、

ば、平成10年2月に冬季オリンピックが開催された長LEOの5〜7年に比較しても長寿命が期待されます。

野では、開催期間中、通信需要が急激に高まりました。

そのたあ、システムが経済的に構築でき、低価格でサー

このような場合、成層圏無線中継システムを利用すれば、ビスの提供が可能であると考えられます。

通信回線のパンクを防ぐことができ、必要な時期に必要な通信容量の回線を設定することができると考えられま

2．2．5その他

す。こういつた機動性の高さは、光ファイバのような地

その他の特徴としては、前述のとおり、静止衛星等に

上系情報通信インフラと比べると、注目すべき長所と言比べて伝搬距離が短いたあ、双方向通信の支障になる伝えるものです。

搬遅延はLEOの240msに対して0．2ms程度とほとん
ど無視でき、円滑な通信が可能であり、技術の発展にあわせて最適な搭載機器に交換することによりプラット

2．2．3災害に対して強い
平成7年1月に発生した阪神・淡路大震災では、地上フォームの再利用や高度利用が可能であるなど、他の情の電話回線は大きな損害を被りました。つまり、地上系〜レ

報通信インフラにはない点が挙げられます。

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5研！偏prノ、＼〆≡高度20km程度

無線高速アクセスリンク

1く壁……1』薄；凸．

……龍蟹鞭謹、●●●マルチメディアサ肋ビス∴
超高速インターネット

図1

通信・放送融合サービズ．

高機能携帯電話

成層圏無線中継システムの利用イメージ、

一4一

JACRAN，Nα42（2000）

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光領域

光通信システム

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（300億財）でき る 情報伝送：「1成層圏無線中継システムii＿一＿＿．＿＿．一．＿＿＿」

一部のレーダ等

SHF

衛星通信・衛星放送，電気通信事業用等のマ伽波

マイクロ波

中継、放送番組中継、無線LAN、各種レーダ

UHF

テレビジョン放送、 携帯・自動車電話、PHS、

3GHz（30億翫）

極超短波

コードレス電話、

MCAシステム

300！閉zの（3億Hz）量

VHF

テレビジョン放送、

超短波

無線呼出し（ボケ升べの、各種陸上移動通信

HF

短波放送・国際放送、船舶・航空通信

FM放送、航空管制通信、

30MHz（3000万翫）

短波

3酬Hz

ない

少

（300万Hz）

MF

中波放送（AMラジオ）、船舶通信、

中波

船舶・航空用ビーコン、ロラン（無線航行）

LF

船舶・航空用ビーコン、デゥカ（無線航行）

300kHzi30万翫）

長波
馳30kHz
（3万版）

VLF

←

超長波

3kHz
i3000万激）

図2

電波航法Nα42（2000）

周波数とその用途

一5一

2．3成層圏無線中継システムにおいて想定されるサー4．研究開発4．1研究開発の経緯

ビス

成層圏無線中継システムは2．2で述べたような特長

成層圏に無線中継基地を作り、情報通信インフラとしを有しているので、具体的には次のようなサービスを行て利用するという構想は古くからありました。わが国でうことが想定されています。

は、郵政省が平成元年より取り組んでいます。

①

平成元年9月固定サービス

委員）発足、成層圏無線中継システム②移動系サービスについて基本的な検討を実施。

移動通信網補完③

平成8年8月放送サービス
地上波の代替、素材伝送、蓄積受信方式放送、④

成層圏無線中継システム調査研究会（座長：鳥井弘之／日本経済新聞論説

災害時通信、加入者系無線アクセス

通信総合研究所（Communication
Research Laboratory：CRL）が通信・放送融合サービス

マイクロ波送電による小型飛行機飛行その他

実験を実施。

平成8年12月

成層圏プラットフォームは、成層圏無線中継シス

成層圏無線中継システムの実用化に向テムのような通信・放送だけではなく、地球観測分

けた調査研究会（座長：鈴木務／日本

野での利用も考えられています。人工衛星によって工業大学教授）発足、成層圏無線中継得られたデータに加えて、さらに低い高度で観測すシステムの実用化に向けて、同システ

る成層圏プラットフォームによって得られたデータ

ムの基礎的な調査を実施するとともに、を用いることで、より詳しい解析を行うことが可能

開発・導入に向けた技術的課題の明確であることから観測データの精度が向上することが化、研究開発の指針作りを実施。

平成9年5月

期待できます。

成層圏無線中継システムの実用化に向けた調査研究会報告書完成、成層圏プ
ラットフォーム無線中継システムの実

3．周波数の分配

現の可能性を確認。

成層圏無線中継システムを実現させるには、プラット
フォームとなる飛行船を成層圏に滞空させなければなり

一方、科学技術庁においても平成9年度より成層圏プ

ませんが、同時に無線中継を行うための周波数が割り当

ラットフォームの飛行船システムに関する検討が実施さてられることが必要です。

れています。

3．1ミリ波帯
4．2研究開発体制

前述のとおり、成層圏プラットフォームはミリ波など

成層圏プラットフォー4の研究開発は、郵政省及び科を利用した高速通信が期待されています。1997年に開催された国際電気通信連合（International

cationUnion）の世撫髄信会議（World

Telecommuni−

Teleco㎜u−

nicaもion｛Jnion：WRC−97）において、高高度プ

学技術庁傘下の研究機関などを中心に行われています。
両省庁の担当分野は次のとおりです。

①郵政省。飛行船の追跡管制システム：通信・放送機構三鷹成ラットフォーム局（WRCでの成層圏プラットフォームの呼称）用の周波数として、ミリ波帯である47GHz帯層圏プラットフォームリサーチセンター
・通信・放送用搭載機器：通信。放送機構横須賀成層がはじめて分配されました。

圏プラットフォームリサーチセンター

3．2その他の周波数帯②科学技術庁より成層圏プラットフォームを利用しやすくするには、・飛行船全体システム：航空宇宙技術研究所

移動通信、固定通信、放送といった幅広い業務に適した・地球観測用搭載機器：海洋科学技術センター
宇宙開発事業団

周波数帯域がそれぞれに必要です。そのため、ミリ波の他の周波数帯の追加分配を目指し、来年2000年に開催
郵政省の関係では、所管法人である通信・放送機構が、される予定のWRC−2000に向けて準備を進めている
ところです。

追跡管制システムの研究開発のたあに東京都三鷹市に、また搭載機器の研究開発のために神奈川県横須賀市に、

一6一

JACRAN，Nα42（2000）

成層圏プラットフォームリサーチセンターを開設していまた両省庁は、平成11年6月、成層圏プラットフォー

ます。三鷹にあるセンターは、飛行船全体システムの研ム開発協議会に「成層圏プラットフォームの研究開発」

究開発を担当している科学技術庁航空宇宙技術研究所とに対する評価を依頼したところ、同年9月に「成層圏プ

連携するために、同研究所の近くに設置されています。

ラットフォームの研究開発評価報告書」の提出を受けま

一方、横須賀にあるセンターは、情報通信分野の関連企した。その総合評価の概要は次のとおりです。

業の研究施設や通信総合研究所横須賀無線通信研究セン①

ターなどが集結する横須賀リサーチパーク（Yokosuka

Research

前例のない技術分野を世界のフロントランナーとして切り開き、国際的に貢献することは大変意義深

Park：YRP）内に設置されており、通信総合研究所横須賀無線通信研究センターがその研究開発い。

②に協力しています。

様々な課題を解決しながら世界をリードするよう、

このプロジェクトを着実に推進すべき。

③

4．3現在までの研究開発状況

今後の研究開発の成果等を踏まえた柔軟な研究開

発運営、及び関係機関との連携が必要。

追跡管制システムについては、平成10年度には、飛④行船システムの運用イメージを検討し、その運用に必要

今回の指摘事項が研究開発に反映され、十分な成果を上げることを期待。

な追跡管制システムの概念検討を行いました。さらに、既存技術の調査を行い、最適な追跡管制システムを実現

7．成層圏プラットフォーム研究開発計画

する上で必要な技術課題の抽出とその対策を検討しまし

郵政および科学技術の両省庁は、6の評価及び国民かた。

らの意見を踏まえて成層圏プラットフォーム研究開発計

通信・放送ミッションについては、成層圏プラットフォー

画を確定しました。その概要は次項のとおりです。

ム中継による固定・移動体通信及び放送の概念検討を行いました。

宇宙技術研究所が詳細なフィージビリティ・スタディを

7．1研究開発課題
7．1．1飛行船システム行い、今後の技術トレンドを前提とした成層圏プラット①

その他、飛行船システムについては、科学技術庁航空

飛行船製作、追跡管制等の運用技術等の確立が可能な全体システムの最適設計

フォーム飛行船システムの成立性を検討しました。

5．研究開発推進体制（成層圏プラットフォーム
開発協議会）②

大規模膜構造技術、飛行制御技術、超軽量膜材料③

低抵抗の空力形状の選定、空力設計技術、高効率推進技術④

平成10年3月、成層圏プラットフォームの早期実現

太陽電池及び再生型燃料電池からなるクリーンな電力供給技術に向け、産業界、学識研究者、関係省庁など、産学官の連携を図るため、「成層圏プラットフォーム開発協議会」⑤

熱・浮力制御技術（会長：藤井義弘／経団連情報通信委員会委員長（日立⑥

風観測・予測技術、追跡管制技術

造船（株）会長）が発足しました。同協議会では、成層⑦

飛行船製造・組立て及び整備・検査技術

圏プラットフォームに関する研究開発方針などの検討、

7．1．2通信・放送ミッション

意見交換、情報交換などが行われています。また、同協議会の下には、研究開発評価、飛行船、通信・放送及び①

地球観測の各部会が設けられています。

広帯域伝送を可能とするマルチビームホーンアン

テナ

6．研究開発計画の策定②

様々な伝送速度に対応可能な搭載用交換中継技術③

成層圏プラットフォーム問光通信技術、成層圏プ

ラットフォーム用端局技術

郵政省と科学技術庁は平成10年度のフィージビリティ・④

スタディの結果を踏まえ、本研究開発の当面の方向性を

様々な帯域を持つマルチメディアデータに対応可

能な無線アクセス技術与えるために、研究開発の目的、研究開発課題、研究開
発スケジュール、研究開発体制についてまとめた「成層7．2研究開発スケジュール
飛行船システムについては、平成11年度より、全体

圏プラットフォーム研究開発計画案」を作成しました。

平成11年8月4日には「成層圏プラットフォームの研究開発」に対して国民に意見を求めたところ、17件のシステムの最適設計技術のほか、膜材料及び膜構造、空意見の提出がありました。

力・推進・電源技術等の革新的要素技術、運用・追跡管

電波航法Nα42（2000）

一7一

制技術等の研究開発を実施します。

通信・放送ミッションについては、平成11年度より、搭載機器の研究開発、周波数の有効利用及び様々な帯域を持つ多くの利用者の収容が可能な無線アクセス制御技術の研究開発を実施します。、平成12年度より、通信・
放送アプリケーションの研究開発を実施します。

技術実証については、平成11年度より技術実証機の計画・検討、実験場等の調査・検討を実施。また、平成12年度より個々のシステム技術及び全体システムの研究開発を行い、平成15年度より飛行実証試験を実施する予定です。

なお、郵政省のホームページに「成層圏プラットフォー
ムの研究開発評価報告書」、「成層圏プラットフォーム

研究開発計画」、国民からの意見並びにそれらに対する郵政省と科学技術庁の考え方等を掲載しています。

8．おわりに
成層圏プラットフォームは、航空宇宙、情報通信、地球観測など、多様な先端技術を結集して初あて実現されるシステムです。そのたあ、研究開発にも困難が伴いますが、これを世界に先駆けて開発することは、これまで当該分野において欧米の後塵を拝してきた我が国が、大いに貢献できる良い機会と考えられます。

今後郵政省では、この成層圏無線中継システムの実現に向けて、成層圏プラットフォーム研究開発計画に従って、関係機関などと密接に連携しながら、着実に成層圏
無線中継システムの研究開発に取り組んでまいります。

【スカイネット計画に関するお問い合わせ先】

郵政省電気通信局電波部衛星移動通信課振興係
TEL：03−3504−4859
FAX：03−3595−0967

E−MAIL：skynet＠mpt．go．lp
郵政省ホームページアドレス：http：／／www．mpt．go．lp／

一8一

JACRAN，Nα42（2000）

動き出した「ITS」とフロントランナー「VICS」の進展㈱道路交通情報通信システムセンター

青木和之

Intelligent Transport Systems（ITS）in the First Operational
Stage， and Progress of Vehicle Information and Communication
System（VICS）as its Front−runnerKazuyUki
VehicleInformation

and1．はじめにCommunication

SystemAOKICenter

第1表ITSの全体構想

ITS（高度道路交通システム）については、巷間、イ

開発分野

ンターネットと並んで高度情報社会が進展する21世紀

1．ナビゲーションシステムに向けての社会、経済発展のキーワードと言われている@の高度化（VICS）

利用者サービスq）交通関連情報の提供
i2）目的地情報の提供

が、すでに実用化されているナビゲーションシステムの2．自動料金収受システ

高度化としてのVICS（道路交通情報通信システム）、@ム（ETC）

平成11年度末の運用開始が予定されているノンストップ

3．安全運転の支援（4）走行環境情報の提供@（AHS／ASV）

i5》危険警告

自動料金収受システムの（ETC）等、実用の域に達して（3｝自動料金収受いるものもかなり見受けられるようになっている。

級^転補助

ITS構想は、現在、年間約12兆円の損失を生

i7）自動運転・じていると言われる交通渋滞、年間約80万件を数える交通事

故と約1万人の死者数、さらに、CO2の約20％を排出する車による環境の悪化等を改善し、安全性の向上、交4．交通管理の最適化（8）交通流の最適化@（UTMS）

i9｝交通事故時の交通規制情報の提供

5．道路管理の効率化

qω維持管理業務の効率化

ﾖ特殊車両等の管理通の円滑化、環境の保全、ひいては、経済活動の効率化、

ｭ通行規制情報の提供

市場の創出等を図ろうとするものである。
6．公共交通の支援

内閣に設置された高度情報通信社会推進本部は、平成㈲公共交通利用情報の提供
曹S｝公共交通の運行・運行管理支援

7年2月に「高度情報通信社会推進に向けた基本方針」
7．商用車の効率化」を策定し、国が推進すべき重要項目としてITSを明確

i16｝商用車の連続自動運転化した。
8．歩行者等の支援

引き続き、警察庁、通商産業省、運輸省、郵政省、建（1の経路案内

滑?ｯ防止

設省の関連5省庁は、平成7年8月に「道路・交通・重両分野における情報化実施指針」を策定し、ITSの開発分野、推進方策を公表し、さらに、平成8年7月には㈲商用車の運行管理支援

9．緊急車両の運行支援㈲緊急時自動通報

S緊急車両経路誘導・救援活動支援

これを補完する形で「高度道路交通システム（ITS）推

ITSの推進スケジュールである開発・展開計画は、進に関する全体構想」を取りまとめ、開発や実用化に向第1図のとおりである。

けた取り組み、スケジュール等を明示した。

ここで、ITSの発展段階を国民生活との関わりから見ると、2000年前後の第1フェーズは、fTSの始ま
2．動き出した1TSりの時期であり、一部先行システムのサービスが開始さ（1）推進構想れ、①渋滞情報、最適経路等のナビゲーションシステ

ITSの全体構想は、第1表に示すように、9の開発

ムへの表示により、移動時間の短縮や快適な移動が可能

分野と20の利用者サービスから構成されている。また、となる、②自動料金収受の開始により、料金所での渋電波航法Nα42（2000）

一9一

約6．0億ドル（約690億円）が研究開発費に、残りが実用化とインフラ整備に当てられることとなっているので、走行環境情報の提供
危険警告及び運転補助

この段階では我が国と同水準となる。

実用化とインフラ整備の関係は、平成8年度に約596億円とかなり増額され、9年度に約690億円となった。

10年度には約433億円と建設省のVICSの電波ビーコ

公共交通利用情報のン関連が一段落したため減額となったが、11年度には公共交通の運行。運
商用車の運行管理支援
商用車の連続自動運転

研究開発

約868億円＋α（2／3近くが建設省のETC関連）、10
年度補正分を加えると約1，592億円十α（同）と9年度の倍以上の大幅な伸びとなった。ちなみに、米国では、｝展開

1998年度から6年間に約6．8億ドル（約782億円）の予算が計上されているが、我が国の11年度予算は、この

第1図

ITSの開発・展開計画

金額をも上回る大きな額となっている。
（2）実用化の現状

滞が解消され始める。

2005年頃の第2フェーズは、交通システムの革命の第1表に示したITSの開発分野と利用者サービスの時期であり、各種サービスが開始され、①利用者のリ

うち、トータル又は部分システムとしてすでにサービス

クエストに応じた目的地までの最適経路、交通機関等をが開始されているもの、また、今後の実用化の道筋が明

容易に選択することが可能となる、②高速道路や一般

確化されているものがかなり出てきている。

道路における交通事故の減少、緊急・救急活動の迅速化

ナビゲーションシステムの高度化については、平成8が図られる、③公共交通機関の定時性、輸送サービス

年4月からITSのフロントランナーとしてVICSの等の充実により、その利便性が飛躍的に向上する。

サービスが開始され、エリアは、11年5月末現在13都

2010年頃の第3フェーズは、自動運転という夢の実

道府県と全国の高速道路に拡大されている。11年3月

現の時期であり、ITSの高度化と社会制度の整備が図末には端末数：が100万台を超え、この1年で2倍以上のられ、①自動運転のサービスが本格的に開始される、大きな伸びとなっている。VICSの効果について1ま、②ITSを社会システムとして定着させるための法的・

首都高速道路で20％普及すると、渋滞が約10％減少

社会的制度が整備される。

し、年間約300億円の節約になるとの試算がある。

2010年頃以降の第4フェーズは、社会システムの革ETCについては、平成11年度中に千葉県の有料道新の時期であり、ITSが熟成し、①ITSのすべてのシステムが実現する、②自動運転が一般的なシステムと路（東京湾アクアライン等関連部分を含む）の54か所の料金所に設置し、サービスを開始する予定である。さして定着する、③交通事故の死者数が大幅に減少し、らに、全国拡大を進め12年度に350か所に設置し、14

都市部を始めとする道路の渋滞が緩和される、④業務

年度までには、主要な料金所730か所に導入することを交通量の低減により、沿道環境、地球環境との調和が図計画している。高速道路の渋滞の約35％は料金所が原られる。

因であり、ETCの導入により、車の通過台数は約4倍

次に、ITS構想を支える国の予算について見ると、になると予測されている。ちなみに、渋滞解消により、研究開発関係は、平成8年度に約75億円と大幅に増額

車のCO2排出量の約ユ1％を削減することが可能である

され、9年度に約87億円、10年度に約95億円となり、と試算されている。

・

11年度には約122億円＋α＊（約2／3が建設省の自動運

安全運転の支援については、危険警告関連で居眠り警

転のたあの道路施設関連）、10年度補正分（郵政省、通商報装置、運転補助関連で車間距離自動維持運転システム

産業面のETCの利用拡大関連等）を加えると、約179が一部の大型車で実用化されている。また、自動運転関億円＋αと10年度の倍近くまで増額された。

連で走行支援道路システム（AHS）及び先進安全自動

これを米国と比較すると、同国の研究開発予算は、車（ASV）の開発が進められており、最近は、それぞ1991年に成立したISTEA法に基づき、1992〜1997年
度の6年間で約12．9億ドル（約1，484億円（1ドル＝れ、スマートウェイ（知能道路）、スマートカーとも呼115円換算））であり、1年間の平均額は、我が国の平成ゲートウェイと併せた統一システムとして解り扱われてばれ、これらをつなぐ情報通信システムであるスマート

11年度予算のほぼ倍である。また、1998年に成立したいる。平成12年の公開実証実験を経て、15年頃に第二TEA−21法に基づく予算が1998年度から6年間に約12．

東名・名神、大都市高速道路等へ先駆的に導入すること8億ドル（約1，472億円）計上されており、このうち、を計画している。スマートウェイ等の効果として、①（注）＊：一定の予算枠の中の内数であり、実績による。

一10一

JACRAN，Nα42（2000）

渋滞解消により2015年に年間約L2兆円を節約する、

利用者の要求に応じて運行されるデマンドバスシステム②交通事故を現在の1／3程度に削減する、③死傷事の実験を行う。警視庁は、約4億4千万円の予算で、バ故を10年後に15％削減（年間約5，500億円節約）、30スを対象とし信号機を制御することにより公共車両優先

年後には50％削減する、④30年後に、燃料消費量とシステムの高度化の実験を行う。岐阜県は、約1億9千

CO2を15％、都市部のNOXを30％削減することが万円の予算で、道路交通情報提供システムや、産業廃棄可能であると予測している。

物運搬車両の動態把握の実験を行う。岡山県は、約7億

交通管理の最適化については、交通流の最適化関連で3千万円の予算で、インターネットによる総合交通情報

UTMS（新交通管理システム）の一環として、バスをの提供や、緊急車両への道路情報の提供の実験を行う。

対象とした公共車両優先システムが実用化されつつある。

（4＞市場予測

緊急車両の運行支援システムについては、緊急時自動

ここでは、郵政大臣の諮問機関である電気通信技術審通報関連でダイムラー・クライスラー系が平成10年9

議会が平成11年2月に答申した「高度道路交通システ

月から緊急通報システム「Eコール」のサービスを開始

ム（ITS）における情報通信システムの在り方」の市している。我が国の自動車メーカ等も、同種のサービス

場予測の概要について述べる。

ITSの情報通信関連として、情報通信サービス、車会社を11年9月に設立しており、12年春からサービス

載機等の端末機器及び情報通信システムの市場規模の推を開始する予定である。

移は、第2図に示すとおりであり、2015年度分は7兆（3）モデル地区実験構想

我が国におけるITS分野の取りまとめ機関である
VERTIS（道路・交通・車両インテリジェント化推進協議会）は、米国や欧州でITSモデル実験への取り組みが広がっていることを背景として、ITSの全国普及

自治体等

豊田市

ITSモデル地区実験・IN豊田を図るため、平成9年度から3か年計画で地方自治体を

高知県：KoCoRo（kochi

第2表主体とした「モデル地区実験構想」を進めている。

実験テーマ

communicationroad）齟n域からのITSの提案

平成10年度には、この候補地に第2表の5地区の応募がなされ、審査の結果すべての地区が選定された。11
年度後半に、実験の実施と評価が予定されている。

このうち、豊田市は、約8億6千万円の予算で、駐車

警視庁

岐阜県

情報のインターネットによる提供、地域観光情報の発信や、・民間活力を利用した岐阜県ITS関連情報
供システムの実現性検討
E移動体通信による「資源循環型社会」の共交通によるパーク＆ライドシステムの実験を行う。高知

県は、15億円前後の予算で、中四国・近畿の広域道路

東京都内都市部における公共車両優先シスeム（PTPS）の効果検証実験

場案内情報の提供や、郊外までは車、都心はバス等の公¥築
岡山県

岡山県におけるITSモデル地区実験円8兆

lTSのモデル地区実験候補地

7

6
5□情報通信サービス寰ﾔ載機等の端末機器｣情報通信システム

4

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．い

2
灘薮

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韓、．

鵠

1

ﾝ，1・＾

5

0

2010

2005

2000

第2図
電波航法Nα42（2000）

、
｝

灘難：

lTSの情報通信関連市場規模の推移
一11一

2015

年度

2年に警察庁、郵政省及び建設省によりVICS連絡協
議会が発足し、3年にはVICS推進協議会が設立された。その後、郵政省関連のFM多重放送が加わるとと円を超えることが予測されている。また、同年度までの累計では約60兆円となり、関連分野を含あた全産業では約100兆円に上るものと見られている。

もに、警察庁関連は赤外線による光ビーコンに変更され、2015年度までの累計額の順で見ると、情報通信サー

ビスの内訳は、①ETCサービス（約9兆5千億円）、

公開デモを含む実験が行われ実用化の見通しが得られた②DSRC（狭＝域通信）サービス（ガソリンスタンド利ため、7年7月に（財）道路交通情報通信システムセン

用）（約5兆9千億円）、③道路交通情報提供サービス

ター（VICSセンター）が設立され、サービスの提供＋カーマルチメディア・サービス（約4兆9千億円）、に向け準備が進められた。この結果、8年4月に東京都〜④車上オンラインショッピング（約3兆円）、⑤DSRC

埼玉県、千葉県及び神奈川県と、都心から100㎞程度まサービス（高速道路サービスエリア等の利用）（約2兆での高速道路及び東名・名神高速道路全線でのVICS

8千億円）等となっている。

サービスの提供が開始された。

同じく車載機等の端末機器の内訳を見ると、①カーナ

ちなみに、同種の民間の道路交通情報提供サービスとビゲーション車載機＋高機能車載機（約9兆1千億円、して、①警察系の「ATIS（交通情報サービス）」（平うち、2015年度分目7千3百億円（約4千2百万台分）、

成6年2月にサービス開始（現在のエリアは関東地域②安全運転支援関連車載機（約6兆2千億円、掛外7千2百億円（約2千9百万台分）、③物流・公共交通分
野における専用車載機（約1兆8千億円、同約1千6百億円（約610万台分）となっている。ちなみに、ETC
車載機＋多機能（DSRC）車載機については、約7＋α（一部の隣接県）、加入電話・携帯電話と専用情報端末）、生活、観光情報等も含むものに、②トヨタ系の「モネ」（10年4月にサービス開始、鼻孔ナビ付属携帯
電話と専用情報端末）、③日産系の「コンパスリンク」（10年11月にサービス開始、カーナビ付属携帯電話）

千3百億円、同約600億円（約5千3百万台分）である。

があり、また、生活、観光情同等に加えて、今後道路交

また、ITS情報通信関連市場の雇用効果は、2005
年度分約33万人、2010年度分約63万人、2015年度

通情報の提供を検討するものとして、④本田系の「イ分約107万人目予測されている。

帯電話とインターネット端末）、⑤ソニー系の「モバイルンターナビ」（10年7月にサービス開始、カーナビ付属携

リンク（10年6月にサービス開始、同）があるが、いず
れも、端末の普及はあまり進んでいない模様である。

3．フ。ントライナー「VlCS」の進展②｛1｝開発から導入までシステムの概要

VICSの目的は、①道路交通状況の明確な把握によ

VICSの前身となるシステムとして、昭和61年に建設省関連のRACS（路車間情報システム）プロジェク
トが発足し、2．5GHz帯電波ビーコンによる実用化実

る運転心理の安定化、②迷走・誤走の削減、最短時間ルートの選択による所要時間の短縮、③交通流の分散、スムー

験等が行われた。また、62年には警察庁関連のAMTI

ズな駐車による渋滞の緩和・解消を図り、ひいては、道CS（新自動車交通情報通信システム）実用化推進協議

路交通の安全性・円滑性を向上し、交通環境を改善する会が設立され、63年に首都圏、平成2年に大阪の「国ことである。また、VICSシステムの成立条件として

際花と緑の博覧会」で800MHz帯テレターミナルシス

は、①道路交通情報の収集、②地図を含む表示画面や位テムによるパイロット実験等が行われた。

置情報を提供するナビゲーションシステム、③両者を結
ぶ移動通信技術が上げられる。

これらの成果を引き継ぎ、新たな道路交通情報通信シ

VICSの仕組みは、第3図に示すとおりである。道

ステムとしてVICSの開発を進めることとなり、平成

c筆

{路
ｹ管
H理
団

情報処理・編集（道路交通情報）

第3図

VICSセンタ1

都道府県警察（日道㈲日本道路交通情撃多奮

情報収集

情報提供

電波ビ＿コンイ乙−高速道路等
電波ビーコン

光ビーコン

FM多重放送FM多重放送／Zノブー般主要道路／乙／広域エリア

VlCSの仕組み
一12一

JACRAN，Nα42（2000）

路交通情報は、交通管理者である都道府県警察及び道路

めの車のIDの吸い上げを行っている。ちなみに、管理者である日本道路公団、建設省地方建設局等の車両

多重放送は、NHKが開発し国際的にも優れ最近米国

感知器やTVカメラで収集、（財）日本道路交通情報セン標準の一つとなったDARC方式を用いているが、そターに伝送され、テレビ・ラジオで放送される。VICSの誤り訂正分を差し引いた情報速度は、約6．8kbps、センターは、同財団からこの原データを取得しコンピューさらに、親局を運用しているNHKの多重放送と折半

タでデジタルデータに処理・編集し、VICS情報とししているので、この1／2となる。

FMて道路管理者の高速道路等をサービスする電波ビーコン、

電波ビーコンシステムは、第4図に示すとおりであり、交通管理者の一般主要道路をサニビスする光ビーコンに約200km先までの高速道路、次と次の次のインターチェ

提供するとともに、VICSセンターが、表示ソフトの制作を行い、自身の広域エリアをサービスするFM多ンジ周辺の一般道路の情報を提供している。光ビーコン

システムは、第5図に示すとおりであり、車両感知器と重放送局に伝送している。

並設されており、前方約10〜30km、後方約1㎞の情報

第3表

電波ビーコン
i2．5GHz）

光ビーコン
i赤外線）

京都の例では、第6図に示すとおりであり、一般道路は

FM多重放送64kbps

1Mbps

極小ゾーン

極小ゾーン

ﾌ繰返し

ﾌ繰返し

広域

60〜70m

3．5m

10〜50km

伝送速度
サービスエリアを提供している。FM多重放送の情報提供範囲は、東各メディアの特性

1基（1局）

16kbps情報提供繰返し 2〜3回／1受信 2〜3回／1受信

2回／5分

約8Kバイト鞄磨^1か所

約50Kバイト
鞄磨^5分

実効情報量

全域＋α（隣接県の一部）、高速道路は都心から約40〜80km先までの情報を提供している。

VICS情報の種類としては、①渋滞（10km／時以下、混雑は10〜20km／時、混雑なしは20km／時以上）の区

間、程度、②事故、工事等の事象規制の場所、区間、・

内容、③交叉点間等のリンク、区間の旅行時間、④駐車場の場所、名称、満（90％以上）空、⑤緊急、注意、警戒情報等がある。

約10Kバイト鞄磨^1か所

VICS情報の表示形態は、レベル1として文字、レベル2として簡易図形、レベル3として地図表示があり、いず

各メディアの特性は、第3表に示すとおりである。伝れもカーナビのモニタ画面を使用しているが、レベル3の場

送速度は、FM多重放送よりビーコンの方が大きいが、合はその地図に重ね合わせて表示している。また、メディ

受信範囲が狭いことから実効情報量は小さい。また、光アごとに提供情報の範囲に応じて表示ソフトも異なって

ビーコンは、アップリンクにより旅行時間を把握するた

くるが、ユーザが見安いように基本部分は合わせている。

電波ビーコン

無線ゾーン

トー約70mH

卜一一一一一一一2〜5km一綿姻顧

情報提供地点−夢痢

／
第4図

電波航法Nα42（2000）

電波ビーコンシステム

一13一

次のインターチェンジと、次の次のインターチェンジ周辺の一般道路の情報

（光学式車両感知器）
盛

鹸漉油
錨信領域

進行方向1

30km

P0k田

︑
1k駈

情報提供地点第5図光ビーコンシステム

〜ン

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東北道

関越道

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約50Km

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第6図

FM多重放送の情報提供範囲

一14一

JACRAN，Nα42（2000）

その背景には、狭あいで入り組んだ道路、車の増加によ（3＞サービスの現状と今後の計画

VICSサービスは、平成8年4月の関東地域の4都

る渋滞の発生等、特に大都市部とその周辺の道路交通事

県、東名・名神高速道路等における運用開始を皮切りに、情が悪化していること、得意な分野である携帯電話端末

同年12月に大阪府と都心から60km程度までの高速道路、やゲーム機と類似のハード・ソフト技術が活用できるこ

9年4月に愛知県と全国の高速道路、同年11月に京都と等の我が国の特徴があると考えられる、③VICSの府、10年1月に冬季オリンピックを契機に長野県、同

端末数の増加に伴いその価格が低下しており、この約3年3月に兵庫県、11年4月に福岡県、広島県、同年5年間で3メディアで約10万円→8万円、2メディア

月に宮城県、北海道・札幌地区の13都道府県において（ビーコン）で約6万円→4万円、FM多重放送で約4サービスを提供し、現在に至っている。ちなみに、11万円→2万円となっていること等が上げられる。ちな

年5月末の各メディアのインフラ設置数は、電波ビーコ

みに、カーナビの価格は、CD−ROMを用いた普及型

ン約2，100基、光ビーコン約8，900か所、FM多重放送

親局13局、中継局111局となっている。今後の計画とが約10万円、DVDを用いた高機能（バードビュー、
ボイスコントロール等）型が約30〜40万円と2極分化

しては、高速道路を含む既存エリアの周辺部を中心に、の傾向にあり、2〜3年のサイクルで新製品が登場する

平成11年度中に福島、群馬、静岡、岡山、サミットをという厳しい競争下において11年7月時点で27社258

契機に沖縄の5県を、また、12年度以降に茨城、岐阜、機種が販売されている。

三重、山口、栃木、滋賀等の9県を予定しているが、さ今後の需要動向については、約7千万台の車（約2千らに、残りの地域も含め早期の全国拡大を図るべく検討

万台の軽自動車を含む）の1割にも満たないカーナビのを進めているところである。

需要拡大の可能性を背景とした、VICS端末の内蔵化等によるカーナビ装着率の増加と、車の純正部品化率

VICS端末の普及状況をメーカの出荷数で見ると、第7図に示すように、平成11年3月末で約102万台と大台に乗り、この1年で約58万台増加し2倍以上の伸びとなった。また、11年度の第1四半期は約19万台増（現在はVICS端末約30％、カーナビ約50％）の上昇等を考慮して、平成12年度約97万台、13〜15年度約120〜150万台の増加が予測されている。
（4＞ユーザ・ニーズの把握

加し、年間の伸びの予測戸扉753台を達成しうる数字とここでは、平成11年3月のアンケート調査の概要になっている。
一VICSユニット〔＝コカーナビ・r血■VICSユニントカーナビ装着率零

300
250
200
150
100

50
O

I

H

皿

IV

平成8年

I
9年

∬

皿

IV

I

皿

皿

10年

IV

50
4
45
30
35
20
25
10
150

万台

350

％

I四半期
11年

（注）＊＝平成10年度分の装着率は、約51％である。

第7図VICSユニット及びカーナビ出荷実績（累計）ついて述べる。

VICSの利用端末のタイプは、約7割のユーザがF
M多重放送のみで、残りが3メディアであった。

VICS情報の利用感としては、「必需品となった」が毎年増加し42％となり、「あると便利」と合わせると94％とほとんどが有用性を認めている。

VICSの具体的効果については、第8図に示すとおりである。心理的に余裕が1位であり、時間の短縮は4

位で5〜10％の縮小効果となっている。ちなみに、時間の節約に一番効果があるのは、プレトリップ情報によ

需要拡大の要因としては、①VICSセンターの収入は、主としてメーカから端末の出荷時に支払われる1台
当たり2，000円の技術開示料で賄われており、この中にFM多重放送の利用料300円も含まれているので、通常の利用料が無料となっていること、②VICS端末のベースとなっているカーナビの普及が第7図に示すように拡渋滞の状況が解
り心理的に余裕
渋滞を避け別ルート選択できる
目的地までの道
路状況が分かる

大しており、平成11年3月末で約282万台（VICSサー
ビス開始以前の分を含めると約393万台目とこの1年で時間短縮ができるようになった

約114万台の伸びとなり、11年度第1四半期は約32万

燃費がよくなった

台増加していること、これは、米国や欧州における100覧〜20万台前後の普及と比べ極あて大きな数字であるが、電波航法Nα42（2000）

一15一

20鷲

繊

60覧

第8図VICSの具体的効果

80覧

り出発時間を変えることであり、米国の情報提供のほとサービスエリアの

！．費

・29・

4

拡大／拡充

んどが家庭等でのインターネット利用によっているという例があるる

情報の精度／速さ

．17

／量の向上

VICSに対する意見・要望は、第9図に示すとおりである。1位がサービスエリアの拡充、2位が情報の精

価格が高い
興醒

に、情報の精度・量については、トラック運転手の一番鑓

FM受信性能の向上

欲しい情報は道路交通関係で、しかもカーナビにも表示

和繋度・速さ・量の向上、3位が価格が高いことである。特「されない細い道路についてであり、自ら情報を収集しデー

操作方法の改善要望

タベースを作成して利用することも検討したいとのこと︒

音声案内が欲しいであるが、欧州では、すでに民間情報を活用することが試みられている。・また、平成10年11月のメーカによるFM

アンケート調査によれば、カーナビで欲しい情報として、

24時間サービス

1位にトイレ、2位に駐車場、3位にガソリンスタンドが、50％前後の比率で上がっている。

見づらい・分かりづらい室n

他県の情報も知りたい騨。

次に、実ユーザからの問合せについて平成10年度分の内容を9年度と比べて見ると、第10図に示すように、車載機iは41％で17％の増加、サービスエリアは24％

で7％の減少、情報内容は13％で9％の減少となっており、車載機は台数の．増加や高機能化、サービスエリアと情報内容は改善効果の影響が出ていると考えられる。

0

20

40

60

80

100

國FM多重

量｝3メディア［コ光・電波ビーコン：

第9図

VlCSに対する意見・要望

120

平成10年度（1，489件）
その他
サービスエリア

7％

車載機
41％

情報内容
13％
受信不可

4％

メディア

11％

平成9年度（1，664件）
その他

9％

サービスエリア

1％
車載機
・24％

受信

3％

メディア

情報内容
22％

11％

第10内実ユーザからの問合せ
一16一

JACRAN，Nα42（2000）

（5）標準化の動向

4．おわりにISO（国際ITSは、21世紀に向け開発・実用化が一層進展して標準化機構）とITU−R（国際電気通信連合一無線通

VICSを含むITSの標準化については、いくこととなろう。その一翼を担い、フロントランナーのVI

信部門）と、これらに対応する国内の標準化関連機関にCSを含むナビゲーションシステムの高度化も推進され、よって行われている。

平成11年2月に提出された郵政省・電気通信技術審議TC（技術委員会）204（車両交通会のITS情報通信システムの答申によれば、2005年

情報制御システム）で検討されており、WG（作業班）

ISOにおいては、頃に、他の情報への検索等も可能なリクエスト型システ

1〜16に分かれ作業が行われている。VICS関連では、
WG3（地図データベース）、同10（旅行者情報）、同11以降には、移動車両間の情報交換も可能なオンデマンド（ナビ・経路誘導）、同15（狭域通信）、同16（広域通信）システム、自動運転を考慮したシステムへと発展するこがあるが、特に、WG10では、BBC（英国放送協会）

ム、動画等の情報も享受可能なシステムへ、2010年頃とが予測されている。このたあ、郵政省では、端末の操を中心に欧州で検討されてきたTPEG方式が提案され作を代行するワイヤレスエージェント技術、地図データており、WG

等ソフトウェアの自動更新技術等の研究開発を進あてい

16でも再検討が必要となっている。これは、ISOレイヤーの3（ネットワーク）、4〜、6（パケット化）、7

るところである。

（アプリケーション）を含む汎用性のあるプロトコルである。

ITUにおいては、

VICSの今後の展開としては、①提供情報・場所のSG（研究委員会）8（移動通信）一

改善・拡充、②サービスエリアの全国展開、③システム

WP（作業分科会）8Aで作業が行われている。

VICS・サービスの高度化が考えられる。具体的には、情報の関連は2．5GHz帯電波ビーコンがあるが、その他、

I

T

精度・速さ・量の向上と予測情報を含め気象情報等関連

S関連で、ITS機能と無線通信方式の選択、 ETCを含む5．8GHz帯狭域通信、60／76・GHz帯小電力短距離自情報の拡充、サービスエリアの早期全国拡大について対動車レーダーシステムがある。また、VICSのFM多重放ンスタンド、駐車場等関連場所への情報提供や、今後の送関連では、SG

10（音声放送）で検討されているが、展開に応えうる新たな高機能メディアとしての、地上／

欧州で、FM多重放送のRDS方式（伝送速度は1kb

衛星デジタル放送、アップリンク等としてを活用できる

応するとともに、さらに、ユーザから要望のあるガソリ

ps）、地上デジタル放送のDAB方式がすでに実用化さ携帯電話・インターネット機能を含む高機能車載装置のれており、我が国でも、FM多重放送のDARC方式

利用への対応をどうするかについて考えていく必要があ（伝送速度は16kbps）がすでに実用化され、地上／衛る。

星デジタル放送も実用化に向けた検討が進められている。

電波航法晦42（2000）

一17一

JACRAN，Nα42（2000）

［解説］飛行船型成層圏プラットフォームの研究開発
科学技術庁 航空宇宙技術研究所（併任）
通産省 工業技術院 機械技術研究所

恩田昌彦

R＆Don

StratosphericLighter−Than−Air

Platforms
Masahiko

ONDA

National Aerospace Laboratory
Science and Technology Agency
MechanicalEngineering

MinistryofLaboratory，

A．1．S．

International

1．はじめにT．，

Trade＆Industry

開発協議会

新しい情報化社会の構築と地球環境保全に役立つ成層
圏プラットフォームの実現のたあの研究開発とこのプラッ

通信・放送部会

地球観測部会

飛行船部会

トフォームの特徴と用途について解説する。

成層圏プラットフォームとは長期間、高度約20kmの

図1

成層圏に留まれる飛行体のことである。平成10年度から科学技術庁と郵政省が省庁連携のプロジェクトとして、

表1

成層圏プラットフォームの開発を取り上げた。同プロジェ

成層圏プラットフォーム開発協議会

50hPa気圧面の年平均風向風速温度家

クトは成層圏プラットフォーム開発協議会を推進母体と地して運営される。同協議会は図1に示すように飛行船、

高度（km）

名

稚内

館野

鹿児島

那覇

20．57

20．65

2α67

20．68

地球観測、通信・放送の3つの部会からなっており、こ

気温（℃）一52．6

20．6

−63．4

−63．7

−58．4

一60．8

風向（度）

251

256

255

96

101

風速（m／s）

8．8

6．2

3．0

3．3

2．9

れらの部会が連携を取りながら、プラットフォームとそのミッション・システムを並行して開発するように組織されている。

h高度（km）

40

2．成層圏での飛行！

！

30

度が約20kmの空は成層圏の下層になり、この空間は一年中晴天で風速がもっとも低く穏やかな気象状態である。

気圧50hPaの高度が地上約20kmの高さになり、日本の

度．濁ノ
坐
高

通の飛行機の飛ばない空域である。また、地上からの高

1ノ

！

／一＼

空気密度

地上から4万5千フィート（約15km）より高い空は普

最高風速

20

代表的な気象観測地点での通年の平均風速を表1に示す。

＼〆

成層圏とは図2に示すように、地上13km位から40km位

ジェット気流→らの高さ迄の空域で、上に行くほど下よりも気温が高くなっ

、

輌●

、

10

qr■

、

，

ノ♂ρ

0

20

．，

ている空間である。ここでは、いわゆる対流が起きず、したがって雨や雲もなく、大気状態の安定した空域となっ！

ている。この空域に、無人で数年の長期に渡って滞空し、人工衛星ではできないような高精度でリアル・タイムの観測や、地上の大規模災害でも壊れることのない情報基

〇

〇．5

O

進源とした無人飛行船で実現できる。

図2

一19一

！1

〆

・80−60・40・20

地としての役割を果たす実用上の空中基地を太陽光を推電波航法Nα42（2000）

父島

iO

20

30

40

tO
50

60

t温度（℃）
1．57080

ρ空気密度（kglmbv風速（m！s）

地表から上空40kmまでの大気の状態

地上約20kmの風のもっとも弱いこの成層圏下層に長成層圏に留まる、この無人飛行船に絶え間なく推進パ

期間滞空する無人飛行船を情報基地として打ち上げれば、ワーを供給する代表的な方法はこのように二つあり、一地上生態系、すなわち野生動物や森林などや、環境汚染

つは日中、太陽電池で推進のための電力を得て、夜間の源の継続的監視等のサービスを効率的に、また安価に行推進のためには二次電池に充電する方法である。しかしうことができるようになる（図3）。また、地上の交通状ながら、冬の極地地方は太陽が照らないので、太陽エネ

況がいつも把握でき、また地上・水上や空中を移動する

ルギーを利用することは出来ない。もう一つのパワー供

ビークルにこれらの交通状況情報を知らせることもでき

給法は地上からの無線によるパワー伝送で、この中、マる。さらに、低電力で、したがって超小型の携帯電話のイクロ波の電波による無線送電が有望である。極地地方

通信中継も可能となる。

は定住者人ロが小さく、過疎地なので、こうした地上からの無線送電法の可能性が考えられる。

まず、滞空に必要なパワーは、空気が薄くなるのに比例して小さくなるが、低空域に留まるために抗すべき風速の3乗に比例して大きく（付録10．1参照）なるので、

風速のもっとも低い高度空域を選ぶことがパワーの経済

辮難

上重要で、この高度が地上約20kmである（図2参照）。

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図4は平成4年夏に低空での初飛行をした、成層圏ソーやご︑＾︑・︑一︑

さい評ごい

E着ざ喋︑

3．成層圏プラットフォームについて

；㌔㍉

敏、

己㌔

︑㌔︑︑

成層圏プラットフォームの用途の概要

̀一㌔︑︑さ凸︑

藁領磁︑・︑き之︑ウ

図3

・、

集㌔ご

業︑．︑

蓉難茎i三菱議審ぎ黛染無ン

ラー飛行船の縮尺模型の一つである。一方、図5に示すのは平成7年秋に神戸で催された無線送電の国際会議
WPT（Wireless

Power

Transmission）

95でマイク

ロ波の電波で無線送電してプロペラを廻してデモストレー
ションの空中静止飛行をした無人飛行船である。

≒㌔￡㍉憲滋㌫論議議射七鴬嘱

図5

図4

成層圏ソーラー飛行船の1ハ0縮尺
模型の飛行実験

マイクロ波の電波で推進プロペラを廻して空中に静止させた飛行実験。下腹部に下がっているのは
電波収二野のアンテナ。

一20一

JACRAN，

Na42（2000）

、地上から継続して、パウーを成層圏に留まる飛行体にが機体表面積が小さいので、推進用のエネルギーは通常、供給できる方法はもう1っ考えられる。それはパワー・

地上からのマイクロ波などの高パワー密度の無線電波のレーザーであり、レーザー光は雲や雨で吸収されるので、エネルギーを収束して常時受電し、パワー源とする。し図6に示すように、水分のある対流圏は光ファイバーでたがって、この場合は送電施設から遠くには自由に離れ通り抜け、成層圏に係留された飛行船にパワー供給し、ていくことはできない。固定翼機は構造上、次の2っのそこから水分の無い成層圏の下層を水平にレーザー光で制約で大型化が困難で大きな搭載量を得にくい。その第パワーを伝送して100〜200km離れた同じ高度に浮かぶ第一の理由は機体寸法の3乗で自重が増加するのに反して、2の成層圏飛行船ヘパワーを供給する方法も考えられる。

自重を支える揚力は機体寸法の2乗でしか増大しない翼面積に従うと言う、いわゆる「2乗3乗則」である。

もう1っの理由は、揚抗比の大きい性能の良い翼は長大な片持ち梁の構造となり、翼と胴体の接合部に力が集中して、この力が機体の大型化と共に飛躍的に増大するからである。搭載量が小さいということは信頼性の高い設計が出来ないことを意味している6固定翼機は常に揚力を得るためには常に空中を移動していなければならず、

この為、直径数kmの円状もしくは8の字状の飛行経路を

図6

パワー・レーザーでの成層圏飛行船へのパワー供給法

取ることになる。薄い空気中で、効率の良い大きな直径のプロペラを持つ通常の固定翼機は空気の濃い地上近辺
では動力飛行は困難であろう。こうした形の機体様式でこうした無人基地となりえる飛行体の形式としては飛は搭載量は数10kg程度に制限ざれる。

行船がもっとも適しており、後に述べるように飛行船だ

ちなみに、推進パワーを大きく取れる高々度滞空機とけが大きな積載重量を取れ、広い用途に使用できること、してはガソリン等を燃料とした内燃機関を持つ固定翼機

操縦が比較的簡単で安全性が高く、環境にもっとも優し
く、さらに成層圏下層のミッション空域への上昇や、地が、多くは軍用偵察機として開発されている。しかしこ
れらは、搭載でぎる燃料や酸化剤に限りがあり、滞空時上への帰還も他の航空機と比べてもっとも容易である点

間は、ミッション用搭載機器と燃料とのトレード・オフ

から、最も好ましい高高度長期滞空機である。高高度長期滞空機の方式には大別すると飛行機（固定翼航空機）、である。たとえば開発中の翼長約20m、総重量1トンのDemonstrator 2の設計値では、70 kgのミッション機

飛行船（浮力のみで自重を支える飛行船、フーリィ・ボ器を搭載した場合では2日間程度の滞空時間である。（1）

イヤント（fully

buoyant）型と呼ぶ。）と、この両者の合いの子であるハイブリッド型飛行船の形式があるが、いわゆるフーリィ・ボイヤント型飛行船方式が一番良いことを理解するために、以下に、これらの航空機を比較した結果を紹介する。フーリィ・ボイヤントとは船体の全重量と全浮力がほぼ同じで、静的な浮力のみで空中に浮く形式の飛行船で、単に飛行船という場合はこの型を
言う。

3．1

蕪鰐

固定翼機

9・389

膿

●

長期滞空機としてもっとも一般的な形として考えられるのが図7（上）に示す固定翼航空機である。地上20kmの成層圏低層の風速は冬に大きくなる。関東平野上空の通年平均風速は約6m／s。過去20年間の冬期3ケ月間（12月、1月〜2月）の最大風速の平均は15m／s、まれには最大風速が40m／sにも及ぶので、この風に流されずにほぼ一定空域内に留まるには飛行速度を比較的高く取れると考えられる固定翼機が有利である。固定翼機方

図7

式では機体の抵抗が小さいため耐風動力が少なくて済む

電波航法Nα42（2000）・

一21一

高々度長期滞空航空機としての固定翼機（上）と飛行船（下）

一方、推進効率が高く取れる機体方式としてフライン
グ・ウイングと呼ばれる鵬体が無い単一の固定翼のみの機体の型があり、機体への集中荷重を軽減できる構造様式でもあるが、推進機が停止した場合の機体の姿勢安定性が低かったり、いずれにしても搭載量は大きくとれない。従って、これらの機体は安全性や信頼性は多少低くても良い軍用などの用途に向く。ローレンス・リバモア国立研究所では、太陽電池でパワーを得て、電気分解槽をかねた再生型燃料電池に電力を蓄えて数カ月間、地上約20㎞に滞空し、軍事偵察や地球環境観測を行う翼長60mのフライング・ウイング機（図8）を開発した。平

図9エンジェル・テクノロジー社の成層圏滞空機

成10年8月置は翼長37mの試作機パスファインダ・プ
ラスが高度24，500mまでの試験飛行を終えたが、太陽光を受ける翼の面積が小さく常に太陽に向けることがで

3．2 飛行船
ここでの飛行船とはフーリィ・ボイヤント型と言い、きないため低空での速度は低く、上昇のみに7時間半を要している。長期間の運用も太陽高度の高い夏季や低緯度地域に限られる。また機体の信頼性も都市上空など人

いわゆるヘリウムなどの浮揚ガスの浮力で自重のすべて

口密集地上空を飛行するには十分ではなく、商業機としを支える方式のビークルである（図7下）。飛行船は「2乗3乗則」には支配されず、機体寸法の増大によるての実用化は難しいと考えられている。

自重の増加よりも浮力の増加の方が大きく、大型化が容易にできる。これはすでに半世紀以上昔に全長250m級の大型飛行船が建造され実際に使われていた例からも理解できる。従って十分な安全余裕を持って機体の設計が出来る。しかし、飛行船の成層圏飛行上の問題は機体に働く空気抵抗の力の大きさである。過去に建造された大型硬式飛行船には体積抗力係数が小さく2％代のものがある。硬式飛行船とはジュラルミンの骨材でできたカゴ状のフレーム構造の機体の中にガス袋を複数入れて、ヘリウムガスなどの浮揚ガスを保持するが、加圧はしない。

一方、軟式飛行船は一つの大きな流線形状のガス袋（エンベロブと言う）に浮揚ガスを入れ、さらに小さなガス袋（バロネットと言う）をこのエンベロブ中に入れて、

図8NASAの太陽光推進のフライング・ウィング機

このバロネットを電動ファンなどで空気を加圧して入れ、「パスファインダ」（4）常にエンベロブ全体の圧力を一定に加圧して、機体形状を保つ構造様式の飛行船である。軟式船体の通常の体積
一方、有人機による、短期間の成層圏滞空での無線中抗力係数は4％代である。機体重量のかさむ硬式では成継の実用化も試みられている。米国のベンチャー企業エ

層圏の飛行には不利なので、軟式で2％以下を実現しな

ンジェル・テクノロジー社の新型機プロテウス号がそれければならないだろう。

である。この機体はビジネス・ジェット級の規模で、空成層圏への往還方法は、推進機を使った動力式上昇・

気の薄い成層圏下層の地上17kmに滞空できるように翼下降法と、もう一つは、上昇は機体内の余剰浮揚ガスにの面積を大きくとってある。しかしながら、定点滞空はよって行ない、成層圏の所定高度に到達すると余剰浮力できないので直径約20㎞の円弧を描いて都市上空を飛分のガスを放出してミッションのための水平飛行に移り、行し続けることになる。ミッション高度での滞空時間は

降下はさらに浮揚ガスの一部を放出して行う重力式往還

8時間であるので、一日、3交代でミッションをこなす。

法がある。上昇・下降をマッコウ・クジラのように頭を上

搭載量は800kgであり、飛行実験を継続中であり、まもに向けたり、下に向けたりして垂直の姿勢でする場合は、なく耐空証明が得られると言われている。

上昇・下降に要する時間は各々30分程度である。

一22一

JACRAN，Nα42（2000）

3．3

3．5

ハイブリッド型飛行船

成層圏飛行に必要なパワー

飛行船の耐風性能を向上させるためには大容量のパワー・

このビークルの形は図10にあるように固定翼航空機と飛行船のハイブリッド（合いの子）である。機体への荷システムが必要になり、飛行船は必然的に大型化する。

重を分散できる飛行船の利点を保持したまま、揚抗比を滞空に必要なパワーと風速および、船体規模の関係を図

高く取れるので、高風速での長期滞空が可能となる。し11に示す。この図では船体の規模は船体の半径の大きさ

かしながら硬式構造や補強材を多く使用することによっで示されている。この図を見れば、船の規模が大きくなてしか機体の翼形状は維持できないので、どの程度の構るにつれ、風に対して留まるのに必要なパワーの増加よ

造材増加で済むかが問題である。また機体を翼形状としりも浮力の増加の方が大きく、大きな船はそれだけ有利たために表面積に対する体積の比が不利で、この面でもとなることが分かる。耐風性能と機体規模との関係の解浮力が大きく減少する難点がある。この浮力損失と構造

析を付録10．2（8）に示す。

材の増加がどの程度、動的揚力の増加で補えるかは疑問

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70kt時
二次電池重量

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出力93kt（kW）

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浮力（kg）B富0．07598Q；図︵ε︶δN 一〇〇︶Rコ湖酪魯で、技術的に多くの未解決問題を含んでいる。

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出力70kt（kW＞

10

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30

船体最大半径R鵬．m
図10

ハイブリッド型飛行船

体積Q＝11．7Rmax

3（㎡）

必要出力P＝0．5ρ・v3・CD・Q2／3／ηr／102（kw）

空気密度ρ＝0．0091（kg・s2／㎡）

3．4

対気速度v＝47．8m／s（93kt），35．Om／s（70kt）

飛行船の優位性

推進効率ηr＝0．90（一）

固定翼機とハイブリッド型飛行船は動力系に故障を生抗力係数CD＝o．018（Q2／3に基く）

じた場合、または操縦系に故障を生じた場合は、かなりの速度で地上に向けて沈下し始めるか、もしくは滑空飛

図11飛行船体規模に対する飛行動力

行の方向が定まらなくなる難点があるが、通常の飛行船方式では沈下に時間がかかり、また、操縦系の故障に対しては動力推進を停止すれば、ほとんどの場合、日本上

空からは西風によって太平洋に流されて行くので航空路

成層圏飛行船の小型化の観点からはマイクロ波の電波侵害等の起きない区域で降下させることが可能となる。

による無線送電が適する。この方法の利点は太陽光発電

内圧の上昇を押さえるための調圧用の安全弁を備えた軟と違って夜間の推進用電力のための蓄電池が不要になる式飛行船は推進系が故障した場合、日照により浮揚ガスことである。また、マイクロ波は吸収パワーの密度が太温度が高まり、動力飛行による冷却作用がまったく無く陽光よりも大きくできるので、受電アンテナをうまく送なるので、調圧弁からのガス放出が起こり、いずれは徐々電アンテナにいつも向けておけば、パワーの獲得効率がに沈下するが、沈下速度は極めて遅く、沈下状態をモニ

極めて高くなるため、受電アンテナ等が小さくて済み、ターすることも容易に出来る。また、機体は単なる大き結果として、成層圏プラットフォームを小型化できる。

なガス袋なので地上物と衝突して大被害を生じる可能性

図12に示す受電アンテナは実験中の調整等のため、機体は小さい。さらに前述のように、飛行船は搭載量に余裕の外に出ているが、ガス袋の膜はマイクロ波に対して透が取れるので冗長度の高い多重安全システムを装備でき明なので、実用機では受電アンテナは、船体のガス的弓る利点がある。

に配置する。

電波航法Nα42（2000）

一23一

4．太陽光推進で東京上空に留まる機体規模
春から秋にかけての夏の数カ月間は最大70hPaの高度においては風速が冬期よりもはるかに低く、夏期のみの運用を前提とすれば浮力もほぼ倍に取れ、設計上はエネルギー的にも容易となる。しかし設計高度を冬季の風のもっとも弱くなる約22kmに設定すると、対気速度の3乗が推進パワーとなるので、経済のため、とりあえず

耐風速度31m／sを考える。この風速は東京上空で冬期3カ月間の最高風速の生起率で99％（通年では99．75％）の風に対抗して定点滞留できる風速である。この仕様で東京上空に留まる飛行船の規模は表2となる。
図12

マイクロ波送電パワー吸収用のアンテナ

表2
Wave
1000

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増1駆＿loμ＿上1トーエンベロブ最大直径F。gQ，篭qノ励3

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図13

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30，000㎡

エンベロブ表面積ﾌδ2ノ●鴨蜘．噺鱒●。●●竃

︵5く邑己￡・︑コ5名く02．ヘノ＾、ノ，。一

H20400，000㎡

エンベロブの体積

Lengthgth

融㎜ノh

東京上空にほぼ一年中滞留できる機体の要目

Id

Freque島cy（GHz）

マイクロ波の周波数と大気中での減衰の関係

ハル（機体本体）長さ

185m

ハル細長比

2．72

飛行体全長

223m

総高力

20ton

搭載重量
設計最大速度

2ton
31m／s

推進動力（必要推進パワー）

98．7kW

燃料電池出力容量（全機必要パワー）
太陽電池平均必要出力容量（冬至）

116kW
460kW

太陽電池取り付け面積

4，400㎡

1日の必要総電力量

6MW・hr5．成層圏電気推進飛行船型プラットフォームの用途

マイクロ波の周波数帯としてはSバンド（2．45GHz）が大気中での空気による吸収がほぼ無く理想的であるが成層圏での空中基地としての太陽光推進プラットフォー（図13参照）、20㎞、場合によっては40㎞以上離れた距離

ムの利用法として考えられるものは、大別してその滞空の電送では電波のビームが拡がり過ぎ、受電アンテナで高度とクリーンな推進法を生かした4っの領域がある。

のパワー密度が低くなるため、送電パワーをメガ・ワッ

その第1は観測であり、この分野は地上、空中、海上

ト・オーダーにしなければならない欠点があることであの交通監視・管制と、いわゆる大気と地表、野生動物なる。また、Sバンドが盗難防止システムなどですでに広どの環境監視と台風などの気象観測（図14）も含む。

く利用されているため、無線送電の電波のサイドローブ

第2の領域は無線中継の機能であり、人工衛星の中継などの影響によって、既存の利用者に不利益を与える可機能と比較して、信号の伝播路がはるかに短いため、通能性がでてくる。このように大気に吸収されずに遠くま

信時間遅れによる間延びの問題が無く、また通信機器ので到達する周波数のマイクロ波はパワー伝送に適してい

パワーや感度が低くて済む利点があり、移動体通信の分るので、一般に開放して使用させると言うよりは、パワー

野の広い可能性を開拓できる。成層圏無線中継基地は言伝送に限った用途に使わせるべきだと言う意見がある。

うまでもなく、地上の中継基地と異なり、地上での大規

これに関しては平成7年秋、神戸で開かれた国際無線送模災害にも耐えて情報中継が出来る。

電学会で、将来の化石燃料が澗渇した時代に太陽発電衛

第3の領域は長期に渡って成層圏に残留してオゾンを星からマイクロ波送電で地球にエネルギー伝送する用途

破壊する触媒となる塩素原子を太陽エネルギーやマイクにSバンドを確保しておくべきとの決議がなされた。

ロ波でイオン化して除去したり（図15）、豪雪や豪雨を

一24一

JACRAN，Nα42（2000）

緩和したりできる局地気象の制御の可能性である。たと第4の領域はジェット気流と太陽光の両方の自然エネ

えば、電の被害を緩和するため（図16）には、電を作りルギーを利用して大陸間の貨物輸送を行なうことである。

出す雲の上から1トン位の火山灰を散布すれば電の核のこれらの利用法の中で航行体のマルチメディヤの発展

数が多くなり、電の成長が分散され、霞の粒径が小さくに寄与する機能は、小電力広域の情報中継能力と高分解なり、電の落下による破壊力を小さくすることが出来る。

能広域の観測機能であろう。高度20㎞は低軌道人工衛星

データ中継
ノ
データ
．／

／ノ

／

／／
「㌧㍉

の飛行高度と比べると数十倍小さくなる分だけ優利にな

斜
齢や

る。

5、1

／／

面盗

レーダ観測
富

隻里

地上。地1塁観測・監視

以下に成層圏基地のカバーする高分解能で広域の実地

〆／

團

匿

，

亀←電

塞

観測機能の用途をとくに取り出して示す。

ラジオ・ゾンデソ

ぢザ

重地球環境の観測、監視には次の分野で役立っ。当然な識・誓．
ll
一．・ 一一蟹

がら、成層圏の下層に出来るオゾン層の破壊の状態や、地球の温暖化を加速する高い高度の炭酸ガスなどの濃度を精密に調べたり、酸性雨の原因となる硫黄酸化物など

図14台風の観測。台風の上からゾンデを落して内部の様子を灘定する。（3）・⑦の大気中の濃度も詳しく分かる。また、熱帯雨林の減少の度合いもっぶさに分かり、その原因が水分の不足なのか、虫害なのかといったことも分かる。砂漠化についても、その進展の度合いだけが分かるというのではなく、原因の究明にも成層圏基地は役立っ。海洋汚染を監視するのも容易に出来るが、レーザー・レーダを使えば水面下の魚群の観測も出来る。陸上では赤外線センサを使え
ば、動物の数も簡単に数えることもでき、野生生物種の減少の原因も探ることが出来る。さらに、河川などや大気中での有害廃棄物の越境移動も常時、監視することも可能である。

気象観測としては、気象の広域立体把握ができ、前に述べたように、台風観測が出来る。さらに集中豪雨や豪雪などの局地気象精査等がある。

エネルギー鉱物資源探査、森林調査、水産資源調査にも成層圏基地は威力を発揮する。

地表や空中、海上交通の監視では、たとへば、カー・ナビのための交通状況の把握に役立ち、またコミュータ・
図15

アメリカで提案されたオゾン・ホール修復法⑤・（6）ヘリの飛行状況を監視して衝突事故の防止に努めたり、
海上船舶等の海難事故防止のための監視が出来る。
地震予知や火山噴火予知にも成層圏プラットフォーム

Tーマ2︒㎞下−惚㎞◎はその威力が発揮できる。近年これらの前兆現象として
電磁波が放射されることが知られて来ており、こうした観測にも成層圏プラットフォームは好適な位置を占める。
（2）

5．2

無線中継サービス

成層圏無線サービスがその威力を発揮するのは、放送と移動通信の分野と電波監視業務である。これらに必要な機器類の搭載量は、固定通信や放送用途のためには数100kgから数トンの重量となる。放送の主なものは、交図16電を作り出す雲への火山灰散布での電粒の小径化

電波航法Nα42（2000）

通情報サービス、UHFテレビなどである。

一25一

移動体通信のためにはその交信範囲を広げると共に小さ

7）人工衛星では局地気象を直接制御して、集中豪雨やいパワーで交信できるため機器の小型化に役立っ。この

豪雪被害を軽減できない。成層圏プラットフォームではため携帯電話やポケットベル、地域防災無線、船舶通信

電の粒径制御による被害低減策の例のように可能である。

や交通情報サービス、信号制御や航空管制、さらにアマ

8）人工衛星では大陸間の貨物輸送は出来ない。成層圏

チュア無線や山岳通信などの機能が広がり、ダムや水門

プラットフォームはジェット気流を作って地球周回の貨の制御などのための遠隔施設管理用通信や救急車等への物輸送が可能である。

9）人工衛星では地上へ給電するための太陽発電コスト

医療等の随時情報サービス等が木目細かくなる。

が極めて高価につく。成層圏基地は人工衛星に比べてコストが安いので、発電コストも相対的に安くなる。

6．人工衛星との違いは何か

以上の人工衛星ではできない機能は成層圏の空中基地

成層圏の大型空中基地が人工衛星と異なる点、さらにで可能となる。

人工衛星の機能の代りを期待される理由と、人工衛星にない成層圏基地の機能について紹介する。

7．おわりに

1）まず、人工衛星は打ち上げに大型ロケットと広大な基地や危険防止のための立入禁止区域の設定や漁業保障

第3節で述べたように、交通のための情報化に成層圏などが必要で、特に我が国では経済的・環境的に打ち上の情報基地は絶大な機能を与えてくれる。それは単に、げコストが大変高くなっている。成層圏プラットフォー

通信の自由度を拡げるのみではなく、程良い高さからのムの打上げはロケットを使用せず、安全性が高いので、

リモートセンシングによる広域の交通情報の把握も含む。

打上げコストが安く、また環境に優しい。

20〜40kmの距離からは雲があっても合成開口型のレーダ

2）人工衛星は打ち上げ後の軌道上での故障修理やメンを使えば自動車大のビークルや釣船、救命ボートの大きテナンスが事実上出来ない。すなわち、非常に高価なスさまで見えるので、交通状況のみではなく広域犯罪の捜ペース・シャトルをこの為に使うことでもしなければ実査や密入国船の発見などにも役立ち、防犯上の利益も大際上は出来ない。このため、余分なバック・アップ機構

きくなる。成層圏情報基地のもっとも大きな利点は地上を必要としたり、不意の故障では寿命を十分冊したままの中継局と異なり、大規模地上災害時にもその機能をそ使用不能になったりするので不経済である。成層圏プラッ

こなうことなく、移動体通信中継や観測、交通流制御な

トフォームは随時地上に降ろせるので、定期整備や補修どを行えることであり、災害状況の即時把握、救出活動が簡単に出来る。

の支援を効率良く実施できる。

3）人工衛星の打ち上げは回収不能なスペース・デブリ（宇宙の人工浮遊物）を撒散らし宇宙空間のゴミの積み8．謝辞
本稿を上梓する機会を与えて頂いた日本工業大学教授

増しを行うことにもなる。成層圏プラットフォームは排鈴木洞門と電波航法研究会の皆様に深く感謝致します。

出物は全く出さない。

4）人工衛星では一般に、地上への距離が遠すぎるが、地球に比較的近い低い軌道上の人工衛星は猛烈なスピー

9．参考文献ドで移動しているため、高分解能の観測もしくは定点を（1）Aviation

高精度で常時監視することは出来ない。一方、成層圏プ
ラッ

July

Week＆SpaceTechnology，pp．51，

10，1995（2）早川正士：「電磁波を用いた地震予知」、pp．36−43、

gフォームは広域高分解能の常時観測が可能である。

5）人工衛星では、通常の軌道は地上から500㎞以上とJACAN（電波航法）、電波航法研究会、なり、通信路の距離が遠くなるため、小電力での通信中

1997

継が出来ない。このため携帯用の電話などがどうしても大きくなり地上での中継基地がさらに必要となる。成層（3）恩田昌彦：「移動体マルチメディアを支える成層圏
基地一地上20k皿からの情報サービスー」、

TES

圏プラットフォームは地上高度は20㎞なので、プラッく取れるので、高い周波数の電波での交信が可能となる。

pp．44−51、Magazine、第48巻第2号、1997年2月（4）Brown，トフォームの覆域を限れば、通信路が短く、迎角も大きNo，40、

Stuartpp．70−74，100，

6）人工衛星では大気上層部での汚染物質の反応などを（5）Sover，

調べる実地観測をしたり汚染軽減を直接的にすることはPP．23，

F．：ThePopularDawn：Repairing

Popular

EternalScience，

Science，theAirplane，

April

1994

Ozone

Layer，

Jan．1995

出来ない。成層圏プラットフォームは大気の直接サンプ（6）駒林誠、恩田昌彦、山岬正紀：「成層圏浮遊ステー

リングをしたり、大気中の微量物質の吸着をして、汚染ションの製作とそれによる台風の誕生から消滅ま

物質の濃度を低減出来る。

での追跡観測」科学技術庁資源調査所：地球浄財

一26一

JACRAN，Nα42（2000）

学技術の研究開発方向の調査（7）Alfred．

Y．

StratosphericOzone

stitutePlasmaof

Univer．sity

August

昭和63年3月

Wong：ResearchofonDepletion，andMitigation

PPG

FusionCalifornia，

1488，

ここで、ρ曲：空気密度、ρhe：ヘリウム・ガス密
ofIn−度、kG：機体全体積中のヘリウムの占める割合。ここ
で滞空高度は、ほぼ一定なので、Research，

Los

WTOT＝Q・kB

Angeles，となり、

kBは定数となる。

1993（8）d．E．

Dorrington：FeasibilityofRemotely

ここで、全機重量WTσrの内訳を見る。飛行船のガスSolar−Electric

袋（エンベロブ）の重量は憶想の面積に比例し、膜材のPowered Airship Platforms，11th Bristol
International RPV Conference， Bristol，

強度はガス袋のフープ張力に比例する。フープ張力はガ

England，12−14

ロブへのせん断突風に耐える曲げ剛性は、突風速が一定

Pi−loted

Station−Kleeping

Sep．1994

ズ袋の内外圧差とガス袋の直径の積に比例する。エンベとすると、エンベロブ形状が相似であれば寸法にかかわ

10．付

録

りなく曲げ剛性を保っための内外圧差も一定となる。し

耐風速と飛行のための必要パワーの関係たがって、一定内外圧差でのフープ張力は機体寸法に比

一般に、空中を飛ぶ飛行体が対気速度vを得るための例するので、ガス袋重量はQに比例することになる。他

10．1

必要パワーPreqは、の構造材である尾翼、ペイロード・ベイおよびペイロー
ドとバラスト等も同様にQに比例すると考えられるので、

Preq＝（1／2）・ρ・CD・v3・Av

ここで、ρ：大気密度、すべての機体構造材重量に、

CD：機体の全機抗力係数、

WST＝kST・Qとなる。ここで、k

STは定数。

Av：機体の代表面積、
次た、太陽電池（s61arとなり、対気速度Vの3乗に比例する。

cell）の重量Wscについて考える。太陽電池面積Ascは太陽エネルギーの光電変換
10．2

耐風速と機体排除体積との関係

効率と夜間推進用二次電池の再生効率が一定とすると、

風速と、これに耐えて位置を保持するために必要な機推進に必要なパワーの大きさに比例し、電池の面密度を体の体積との関係式を導く。飛行体を太陽光推進で昼夜、一定とすると、太陽電池の重量W5cはPTHに比例する

定点に留まろうとするフーリィ・ボイヤント（fully−

ので、

buoyant）型の軟式飛行船と仮定する。フーリィ・ボイ
ヤント型飛行船では機体総重量と全浮力は釣り合っていWsc＝ksc・PTH

となり、

k

scは定数。

る。今、平均風速vの風に対抗して、定点に溜まろうと推進システムの重量WTHを考えると、これらは推進すると、必要なパワーPreqは、10．1節と同様にブレードや、減速器、モータ、インバータ等のパワー制
Preq＝（1／2）・ρ・CDv・v3・Q2／3御器、動力線等からなるが、やはりPTHに比例すると考えられる。したがってとなる。ここで、ρ：飛行空域⑱大気密度、CDV：機体の体積抗力係数、Q：機体の排除体積であり、 Q2／3

WTH＝kTH・PTH

ここで、

k

THは定数。

は代表面積に相当し、CDVは全機抗力係数に相当する。

今、推進機のパワー効率をηTHとすると、機上で推進機に投入すべきパワーPTHは、P

最後に、夜間推進用の二次電池の重量を考える。今、1日の放電時間（夜間）tDIsは地域と季節により異なる

TH＝Preq／ηTHとがプラットフォームの滞留は特定の地点なので一定とななる。

ビークルの総重量を、WTαrとすると、これは全浮力、り、ηBATを電池のエネルギー密度とすると、

すなわち、機体中のヘリウムが空気と置き換わって発生する浮力と釣り合う。すなわち、

WBAT＝pTH．

WTOT＝（ρair一ρhe）・Q・kG

電波航法Nα42（2000）

tDIs／ηBAT

よって、全機重量WTOTは、

一27一

となる。

WToT＝WsT＋Wsd＋WTH＋WBAT
ニksT・Q＋（ksc＋kTH十tDls／ηBAT）・PTHと表現できるが、これはすなわち、（kB−ksT）・Q＝〈ksc＋kTH＋tDls／ηBAT）・PTHとなり、

Q＝kToT・PTH

ここでkToTは定数となる。

＝kToT・（1／2）・ρair・CDv・v3・Q2／3／ηTH．●

DQl／3＝k・CDV・V3

よって、

となり、

kは定数。

Q＝k3・CDV3・V9となり、昼夜滞空するのに必要な機体の体積は、単純には耐風速の9乗に比例することになる。

ここで、CDVは、レイノルズ数Reによって変わり、
Re＝107以上の領域では、

Re＝105以下の領域より・も小さくなるので、Re＝107以上では、

Q＝v7程度

となろう。
馬

一28一

JACRAN，Nα42（2000）

SO：LAS条約第V章改正
東京商船大学

今津隼馬

Tokyo

1．NAV45の議題
ンのIMO（International
on

Safetyof

MaritimesessionMarineoftheはSOLAS条約第V章（Capter

V

of

of

Life

SafetytheatIdentification

System：船舶自動識別装置）及びECDIS（Electronic

Sub．Committee

Chart

Navigation）が開催された。今回のNAV
theMercantile

ジェクトで行われたAIS（Automatic

Organization）

Convention

for

of

IMAZU

また、会議の合間には、スウェーデンのBAFEGISプロ

1999年9月20日（月）から25日（金）の間、英国ロンドにおいてNAV45（45th

University

HayamaDisplay

andInformation

system：嚢子海図

表示情報システム）の評価についての報告（NAV45／

International

INE8）や、英国のTideland

Sea：以下、「SSystemによるUAIS（Universal

OLAS−V章」という）改正検討の最終であった。会合

SignalとMarine

DataAIS）のデモンスト

レーションがデームズ川で行われた。

はK．Polderman（蘭）を議長とするプレナリー（plenary）

で、表1に示す14の議題について審議された。また、議2。SOLAS−V章改正（議題5関連）

事を効率よく進めるため、今回はC．M．Young（米）を2．1 SOLAS−V章の全体構成
全部で35の規則からなるSOLAS−V章改正案は、表2議長とする議題5関係のWG（Working
DG（DraftingGroup）、

6、7、8関係のWG、J．

る議題3、4関係のWG、Group）及びK．

Fisher（英）を議長とする

F．

Lameijer（蘭）を議長とす

M．

U．

に示す構成となっている。

表2

Ahmed（バングラディシュ）を議長とする議題9関係のDGが設けられ、それぞれ

航海データ記録器

航行警報業務

21

国際信号書

5

気象業務及び警報

22

航海船橋の視界6

氷の監視業務、管理及び費用

23

水先人用移乗設備

7

捜索及び救助業務

24

自動操舵／トラック装置の使用

8

救命信号

25

主電源及び操舵装置の作動

定義

はWP（ワーキングペーパー）としてプレナリーに報告され、プレナリーで審議が行われた。

4

議題1

議題の採択

容

20

2

3

目

内

免除及び同等物

関連する資料について活発な討議を行い、その討議結果

題規則

航行システム及び機器の@能要件並びに搭載要件

適用

NAV45で討議された議題

容

19

1

表1

SOLAS−V章改正案〜規則の構成〜

内

規則

議題2

他のIMO機関の決定

議題3

航路、船舶通報、及び関連事項

9

水路業務

26

操舵装置

議題4

COLREGSの改正

10

船舶航路指定27

海図及び航海用刊行物

議題5

SOLAS−V章の改正

11

船舶通報制度

28

航海記録

議題6

船橋機器と配置に関する人間工学的基準

12

船舶通航業務29

遭難船舶、遭難航空機又は議題7

船行援助及び関連事項

13

航行援助施設の構築及び運用??ﾒが用いる救命信号

14

船舶での人員配置

30

運航の制限

15

31

危険通報

32

危険通報に必要な情報

16

船橋設計、航行システム及ﾑ装置の設計と配置並びにD橋手続きに関する原則
設備の保守

33

遭難通報

2000年の議長及び副議長の選出

17

電磁適合性

34

危険事態の回避

議題13

その他

18

35

危険信号の濫用

議題14

MCS（Maritime

航行システム及び機器のｳ認及び検査議題8

ITU（lnternatlonal

議題9

水先人の訓練と証書及び決議A．485（∬）の改正

議題10

旅客潜水船の安全

議題11

作業計画

議題12

電波航法Nα42（2000）

Telecommunications

SafetyUnion）関連

Commlttee）へのレポート

一29一

この規則は、SOLAS−V章改正案としてノルウェー
Requirementの流れを残した

規則の構成やその内容において、従来の規則とは多くの点で異なるが、その中でも特に、第15規則と機器搭が提案したFunctional

載要件（第19規則及び20規則）に大きな改正が見受け規則である。規則の内容は表3の通りである。またこのられる。そこで、ここではこれらの規則を中心に説明す

規則の関連として、船橋機器と配置についての人間工学ることとする。なお、改正案では、適用要件について現的観点からのガイドライン（船橋配置と配置に関する人間

行SOLAS−V章で適用除外となっている軍艦及び専ら工学的基準）がコレスポンデンスグループ（独）により作ら

内水面のみを航行する船舶に加えて、政府が運航する船れた。しかし同様の基準が既にISOやLR（ATOMOS−

舶等を適用除外とする提案を行った国があり、係る議論

2）にあることから、こうした基準を使っている国から反対はNAVとしては結論が出ず、次回MSC72で検討され意見が出されたこともありく本ガイドラインの検討・合意

ることになった。

はNAV

46（2000年7月開催予定）まで延期され、

MSC73

また、設備の搭載要件等に関する規定については、国で承認される予定である。我が国は以前に船橋配置のガ際航海に従事する150総トン未満の船舶及び国際航海に

イドライン作成を試みたこと（この流れから本ガイドライン

従事しない500総トン未満の船舶についてはSOLAS−V

作成において独と組んだこと）、ISOやLR基準のような複章の適用を主管庁の裁量により決定できることとなって数の基準をIMOにおいて統一するためにもガイドライン作いる。

成が必要であることから、我が国として積極的にコレポン
デンスグループに協力する姿勢が必要であろう。

2．2

船橋設計や航行システム配置などに関する原則（第15規則関連）

2．3

航行システム及び機器の搭載要件

第15規則は、「船橋設計、航行システム及び装置の設（第19及び20規則関連）

計と配置並びに船橋手続きに関する原則」と非常に長い

改正案では、第19規則及び第20規則に各種航行シス

名前を持ち、従来の規則には無い「原則」を規則として

テム及び機器の搭載要件が規定されている。2002年7月

取り込んでいる。

1日以降に建造される船舶（新造船）についての航行設

表3

第15規則の条文案

備搭載についてまとあると表4となる。この表中の記号の意味は次の通りである。

本章の第19、22、24、25、27、28規則で要求されてい●：現在のSOLAS−V章でも適用されているる事及び船橋設計、航行システム及び装置の設計と配置並びに船橋手続きに関する事項では、次のことを目○：SOLAS−V章改正により新規に適用される

ざすべきである。

□：旅客船のみに適用される

・1★：現行のSOLAS−V章では国際航海に従事する船船橋チーム及び乗船中の水先人による、状況総合評価及び船舶の安全航行のたあの仕事があらゆる運航状況において容易にできること
・2 船橋資源取扱い（Bridge Resource Manage−mant）における効率性と安全性を促進すること
・3 制御や表示に関する記号やコード標準方式に従って明確に表示された主要な情報へ、船橋チーム及び乗船中め水先人が容易かっ連続してアクセスで・4きること自動機能や、統合された要素やシステムや副シ・5ステムの作動状況を示すこと
船橋チーム及び乗船中の水先人により、迅速で連・6・7舶への適用であるが、今回の改正により国際航海に従事しない船舶にも適用拡大☆：改正により国際航海に従事する船舶に適用△：改正による適用のうち主管庁裁量
先述のとおり、本規則の適用については、国際航海に従事する150総トン未満の船舶及び国際航海に従事しない500総トン未満の船舶についてはその適用を主管庁の裁量により決定できることとなっている。また、今回改正されるSOLAS−V章は原則的に2002年7月1日以降に建心した効果的な情報処理と行動決定が可能なこと
船橋チーム及び乗船中の水先人への、過度あるいは不必要な仕事及び、監視を妨げたり、疲れを起こさせるような状況や気を散らせるものの存在

造される船舶（新造船）に適用される。したがって、2002を防止するか最小限にすること
人間の誤りによる危険を最小限にし、もし誤りが起きた場合は監視や警報システムにより船橋チー
ム及び乗船中の水先人が的確な行動が取れるようして電子航法装置（GPS等）、に早期にこれを検出すること

年7月1日より前に建造された船舶（現存船）については、現行のSOLAS−V章第12規則が適用されるが、今回の改正により現存の船にも搭載要件が課せられる機器とAIS及び航海データ記録器（VDR）があり、その搭載要件は表5の通りとなっている。但し、VDRの貨物船への適用についてはNAV
では結論に至らず、ブラケットを付して次回のMSCに輯
告されることとなった。

一30一

JACRAN，Nα42（2000）

表4

SOLAS−V章改正案による航行設備搭載要件

● ●○

● ●

●

●

★

★

★
●
●

●

●

●
●

★ ●

●

△

●

●

1600GT未満は可能な限り設置●★ ●非常操舵場所がある場合

●

○

●

★

★

懸
口
口

○

○

Ω

●

●

●

●
●
●

●

●

●

●

●
●

○

○ ○
Q o Q ○ ○
○ ○ o
Q Q
●
●
●
●

1．2。1．1．2．2．1．2．4の予備機能

3GHz（主官庁が認める場合は9

●

● ●

●
●

●

●

指揮場所から読みとり可能

（）

o
◎

GHz）

第2レーダ用ATA

旋回角速度計
船速距離計☆

船首尾・正横方向の対地速力航程

☆

☆

貨物船

●

o○ o●
Q ◎
☆ ☆ ☆
○

☆

☆

旅客船、ro−ro旅客船

貢1．10．1

☆嚢

●

○
☆

，ARPA
トランクコントロールシステム

VDR

〜

●

●★ ★

●

★
●
●

1．9．2

20

10万

●

●

★

●

1．9．1

1．10．2

5戸10万

●

1戸2万

★

★

●

●

第2ATA

1．8．2

★
○

★

方位測定能力の2重化
第2レーダー

1．7
1．8．1

●

★
隣

★★

1．6．5

●

1．6．4

●

●

★

非常操舵場所操舵用レピータ
360。方位測定レピータ
舵角・回転数・推力計
ATA（自動物標追跡装置）

●

穏
自

（）

★
★ ★ ★
o
o ○ ○
○ ○
o
o Q o喪o● o ◎● o● ○● Q● ○●（対水速力航程）

1．4．2．1．5．3．L6．5の機器に真方向を供給

ジャイロコンパス

1．6．2

●

（）

o

旅客船
貨物船

1．6．1

1。6．3

全判型船橋の場合、非常操舵場所かある場合

1．4．2．1。4．3．1．5，3の機器に真方向を供給

AIS

1．5

1．2．4が電子海図の場合

航海中自動測定実行可能であるならば設置

★

TMHP

●

●

●

T万

○

萄口

1．4．4
1．4．5

海図の代わりにECDISも可

旅客船
貨物船

EPA（電子プロッティング装置）
船速距離計

1．4．3

〆●

●

o● o● o● o● o● Q● Q● ●●◎ Q Q Q ○ ○ ○ o oo◎ Q◎ ○ ○ o ooo ○● ○o o Q● ● o● o ○●○1．2．1の予備等

9GHzレーダー

1．4．2

●

★

1．4．1

●

●

27ヲ

◎

1．2．7

●

●

昼間信号灯
音響測深機

1．2．6

●

P労

★

第2磁気コンパス

1．3．2

1．2．5

●

3000

★

1．3．1

1．2．4

0
Q

3go 5go

R00 T00 P600●

非常操舵場所との船首方向通信設備

1．2．3

用（総トン数別上段：以上下段：未満）
1§0

○

L2．9

1．2．2

考

●

1．2．8

操舵用磁気コンパス
方位盤等方位測定装置
真方向への変換手段
海図及び航海用刊行物
海図のバックアップ装置
電子航法装置（GPS等）
レーダーリフレクター
音響受信システム

1．2．1

19

備

備

〜3000

設

1600

9150
適

規則 項目

☆

☆

☆

（1999．10．現在）
庄1）適用除外：軍艦及び専ら内水面のみを航行する船舶に対しては本章の適用を除外する。
国際航海に従事する150トン未満の船舶、国際航海に従事しない500トン未満の船舶にっしては、その適用を主管庁か決定する。
庄2）適用欄・●・現行V章の適用、○●改正案の適用、□・旅客船のみ適用★：現行は、国際航海船のみであるが、改正により非国際航海船も適用拡大、☆：改正案の適用で国際航海船のみ適用、△：改

正案による適用のうち主管庁裁量注3）〔＝＝＝＝］：現行V章と比較した場合強化されている部分

表5

現存船に対する新規航行設備の搭載要件適用
適

規則

項

設

目

ﾎ象船舶

備

〜

Q00271
1．1．2．1

電子航法装置@（GPS等）

現存船
新船

旅客船及ひタンカー

1．5．1．2．1

19

1．5．1．2．2

AIS

1．5．1．2．3

i全ての旅客船、3000GT
ﾈ上貨物船、5000GT以上㎜GT以上のタンかを除く貨物船

現存船
i国際航海）

国際航海貨物船）注1）

1．5，125

10000GT以上 〃3000GT以上 〃300GT以上 〃

目

@〜

ﾈ降

演

検査

@〜

@〜

適

用

@〜

@〜

@〜

@〜

@〜

●
○

●

●

現存船

1．5．1．3

項●

1．5．1．2．4

全ての船舶
全ての船舶

● ● ●

1．5．1．1

新船

●

19

用

200271 200271 200371 200471 200571 200671 200771 200871 200971

i非国際航海）

規則

項

目

設

備

対象船舶

〜

Q00271
新船

旅客船

12

現存船

ro・ro旅客船

1．3

［1．4］

現存船

［1．7］

注1）適用除外
庄2）肛＝＝＝コ

ﾈ降
検査

演

@〜

@〜

@〜

@〜

@〜

20000GT以上貨物船
3000GT以上貨物船
20000GT以上貨物船
3000GT以上貨物船

@〜

●

●

軍艦及び専ら内水面のみを航行する船舶に対しては本章の適用を除外する。
国際航海に従事する150トン未満の船舶、国際二二に従事しない500トン未満の船舶については、その適用を主管庁か決定する。
適用を示す● 建造期日電波航法Nα42（2000）@〜●

旅客船（ro−ro船を除く）

新船@以上貨物船）庄1）

［1，6〕

@〜
○

● ●

［15］

VDR

i国際航侮に従事する
Sての旅客船、3000GT

目

●

20

1．1

項

200271 200271 200311 200411 200511 200611 200711 200811 200911

一31一

くざ、1

（DSC方式）、あるいはSTMDA技術を利用したユニバー

3．新設備について
今回の改正に伴ない新たに船舶に搭載される設備（船サル方式（4−S方式、S↑DMA方式、放送方式）を採用

舶の大きさ、航行区域によって拡大適用されるものを除するかを巡り審議がなされ、その結果、機能要件化されく。）の主なもとして、た基準とし、規定された機能を満足すれば方式は問わな

AIS、

VDR、ドラックコントロー

Control

System：自動航路保持シ

いこととなった。しかしながら、この性能基準は、通報ステム）がある。こ導ではこの3っの機器の概要につい

容量について2，000レポート／分を要求しており、現段て説明する。

階ではユニバーサル方式のものしか対応できないものとルシステム（Track

なっている。したがって、船舶に搭載されるAISはユニバーサル方式のAIS（以下、「ユニバーサルAIS」と

3．宅AlSいう。）となることが想定される。

海難事故の防止と事故後の対応のために船舶の交通管制が行われているが、この場合に最も重要な機能が相手

1）DSC方式：IALAの要求性能を満たすべく開発さ船の識別である。この問題は古くから検討され、船体やれたシステムで、交信したい相手を選びディジタル信

甲板に船名を大きく書く等の案が検討されたが、実行に号を送って交信する方式で、主として船と陸の間の通移されてはいない。しかし、最近の通信機器技術の進歩

信などVTSで使われている。この方式でも船と船のにより、船舶を自動的に識別する種々の方法が提案され、間で通信することは可能であるが、選択が手動である

その検証が進められている。こうした船舶の自動識別がこともあり通信できる船の数は制限される。

可能になると、船と陸、船と船の間で通信することが可2）STDMA方式：STDMAはSelf−Organized

能となるので、VTS（Vessel

Traffic

船の衝突防止、船舶通報（Ship（SearchandService

Division

Systems）、MultipleTime

Accessの略で、時間分割多元接続方式による通信方式である。この方式では多くの情Reporting）、探索救助

報を自動的に高速で送ることができるので、船対陸、Rescue）それに海賊対策等に役立っ。

そして船対船の閤の通信として利用できる。

今回のSOLAS−V章の改正で、総トン数300トン以上
国際航海に従事しない船舶に搭載要件が課されたAIS

図1にはユニバーサルAISの機器構成を表す。このように外部との通信のために時間分割多元接続方式については、NAV43での審議を得てMSC69〈1998年
5月開催）で採択された性能基準では、VHF−DSC

信機各1つを持っている。

の国際航海に従事する船舶及び総トン数500トン以上の（Digital

Selective（TDMA）の受信機2つとTDMA送信機及びDSC受

Calling）技術を利用した2−S方式

霧難購

Position
ヨ

Co㎜umcallon昨㏄sor

SourceiSy薮cSG繊℃e（UTC）

レ

、

鵬囎劔
Interfaces

璽團

璽

璽細

Miscellaneous

NMEA（Rσ鴎．
HDG），

図1

ユニバーサルAISの機器構成

一32一

JACRAN，Nα42（2000）

60Sθooηds
2250S

A

s7

A

S2

σ意s

26．67ms
7Sκpf「32561Bπs

図2

AlSにおけるGPS時刻を利用した時間分割

図2は時間分割における各スロットの大きさであり、またこうした情報の更新間隔は、動的情報を例にとる

個々の船舶はこのスロットを使って自分の情報を送信し、と表7の様に規定されているので、変化の激しい情報ほ

残りのスロットの信号を受信することにより、相手船のど更新時間が短く、この点でも現在に比べ大きく改善さ情報を得る。目視やARPA（Automaticれる。なおAISで重要な情報である位置情報は、

Radar

WGS−

Aid：自動衝突予防装置）による情報収集では、

84であり、このためにも我が国の測地系を世界測地系

他船の行動変化を素早く検知し、正確に推定することはに急ぎ変える必要がある。AISの欠点はAIS搭載船にPlotting

困難であるが、AISでは、相手が自認の情報を送信すのみ有効であることである。AIS搭載船が増えれば増るので、情報の遅れや精度に問題は無い。しかも、送信

えるほど他船情報を自動的に収集できるようになるが、される情報としては上述性能基準では、表6に示す情報

全ての船に搭載しない限り、AISに情報の全てを依存すが規定されており、従来に比べ多くの情報を迅速にしかることはできず、AIS非搭載船に対してARPAや目視も正確に入手することが可能となる。

による情報収集は欠かせない。

表6
静的情報

表7

Al『Sによる送信情報

IMO識別符号

船舶のタイプコールサイン＆ネーム
船のディメンション
船舶のタイプ
測位センサーの種類
測位アンテナ位置
航海関係情報

船の喫水
目的地

・

AlSの情報更新間隔
通常航行時の間隔

変針中の間隔錨泊中3分

速力0−14ノット

12分

4秒

速力14−23ノット

6分

2秒

速力23ノット以上

3分

2秒

一

航海計画等
動的情報

船の位置（WGS−84）

対地針路

また、AIS情報の衛星を利用した長距離通信につい

対地速力ての研究が一部の国で行われており、これが実現すると

船首方向

船舶運航形態を大きく変えることが可能となる。

航海の状況
回頭速度
ヒール角度（optional）

ピッチやロール角（〃）
外部センサー付加情報

電波航法Nα42（2000）

我が国で研究されているフリートマネージメントシス
テム（図3）においても、こうした通信技術の発展には注目する必要がある。

一33一

TSS：TechnicalSupportSBS：Ship

System＼

運航支援システム
保全支援システム

OCS：Oparation

SystemControl

System

緊急対応システム

評価システム、

品質管理システム

緊急対応システム

保全管理システム
通信

FMS：：Fleet

Board

Managenent

WKS：Watch

Keeping

System

防災監視システム

System

運航監視システム
運航管理システム

MWS：Maintenance

保全管理システムWork

System

安全衛生監視システム

PDCA管理システム

保全作業システム

緊急対応システム
船主・オペレータ

図3

SR238での海上と陸上の作業分担モデル
るならばその状態と設定を含む。

3．2 VDR
IMO第20回総会（1997年11月開催）においてVDR11）機関操作命令と応答：エンジンテレグラフやプロペの性能基準が決議された。当該性能基準ではVDRに記

ラコントロールそしてその指示器を含む。またバウ

録する最小限のデータセットは次の15種類の項目であスラスターが装備されていればその状況を含む。

12）船体開口部の状態

る。

13）水密扉と防水扉の状態

1）日時と時刻：UTCに基づいた日時。以下の項目の14）加速及び船体応力：船体応力・応答監視装置を装備

記録はこの時刻で行い、再生できること。

している船舶では、記録されるデータ。

2）船の位置：電子測位システムによる自費の緯度、経

15）風速と風向：相対的な風速と風向。ただし可能な船度そして使用測地系。また再生のときのたあに測位舶。

システムの種類と状態についても記録。

このような項目別データは、最低12時間保持されな

3）速度：対水または対地速力。また、どちらの速力でければならないこととなっている。これより古いデータあるか判るように記録。

は書き換えられてもよい（上書き可）。

4）針路：船のコンパスが示すとおり。
5）船橋音声：船橋の指令をする場所、レーダ表示画器、

海図テーブル等の近くに置いた一つあるいは複数の

3．3

トラックコントロールシステム

計算機の進歩は、情報処理を飛躍的に向上させた。こマイクで収録。できるだけ船無い通信システムや音声警報などを補足できるようにする。

のたあ船舶でも計算機が導入されたが、船内の情報の電6）通信音声：VH：：Fによる会話を専門に記録。

子化は遅れていたため、十分に機能することはできず、計

7）レーダデータ：ここでは記録時のレーダ画面に表示

算能力だけが使われていた。ところが海図情報が電子化されている情報を記録する。これは距離リングある（ENC：Electronic

いは距離マーカー、方位マーカー、プロッティングシが出現すると、船舶運航の自動化が一挙に進んだ。そのNavigation

Chart）されECDIS

ンボル、レーダマップ、それに選択されているSENC、一つがトラックコントロールシステムである。これは航海計画、航海データやレーダの状況など表示画面

ECDIS等を使って計画された航海計画に基づき、ウェ
イポイントを結ぶ航路上を船が航行するように、船の速上に表示されているデータである。

力や針路を制御する装置である。この装置では予め次の8）音響測深機：キールから下の水深、表示されていることを決めておく。

深度目盛、その他の状態に関する情報。

9）船橋の主要警報の状況：これにはGMDSSアラー①計画航路からの偏位の許容限界（偏位警報）②2種類の測位システムの選択と位置モニタ（自船位ムを含む。

10）操舵命令と応答：オートパイロットが装備されてい

一34一

置警報）

JACRAN，Nα42（2000）

となった場合に出す警報等③変針や変速が必要になったときの手続き（針路差警報）

2）各種の表示（次の情報を常時表示し、運航者に現状④その手続きに従って変針・変速する方法（低速警報）

を知らせる）

これにより後は自動的に針路速力が制御されるので、・Steeringモード

運航者はトラックコントロールシステムが正常に機能し・航路のコースと実際の船首方向ているかどうか表示を見てチェックすればよい。装置で・現在の位置、航路からの偏位量、及び速力は選択された測位システム（一般にはGPSやDGPS）

・現在の船首方向、位置及び速力の情報源

による位置を使って、自船の航路からの偏位量を求め、

・TO一ウエイポイント、

NEXT一ウエイポイントに関する

次にこの偏位量を修正するたあの新しい針路を算出し、情報最後にこの針路になるように自船針路を制御する。今ま・TO一ウエイポイントまでの時間及び距離でこの作業は航海士によって行われていたが、測位、海・各種センサーの状態と故障等

3）準備しておく情報（次のような情報を用意し、運航

図への位置の記入、計画航路からの偏位量とこれを修正するための新しい針路の計画、オートパイロット（トラッ

者の要求に基づき表示する）

クコントロールシステム）への新しい針路入力等の、4・ウエイポイントのリスト、これにはウエイポイント

っの作業が全て自動化されたことになる。また、運航者間のコースや距離を含むとの間にスムーズな補完関係を確保するために、システ・トラックコントロールに関係する全ての許容限界値

や設定値

ムとして次のような情報を運航者に表示する。

4）コース変更の早期表示（コース変更にあたって事前

1）各種の警報（次のような警報を出し、運航者の指示に運航者に知らせる）

を待つ）

計画に基づくウエイポイントでのコース変更では、・偏位警報：自船の位置が計画航路から外れ、その量

舵を切る1分前までにコース変更を表示する。

が許容限界を超えた場合に出す音響や視覚による警報・自船位置警報：2種類以上の測位位置（Heading、

このようにトラックコントロールシステムではセンサー

Position）をモニタして、それが前もって設定してとして測位システム、船首方向計測システムそして速力

いた許容量以上の差を生じたときに出す警報

計測システムが不可欠であり、しかもそれらは連続的に・針路差警報：自船の現在の船首方向が計画針路から設定許容値以上にはずれた場合に出す警報
・低速警報：対水速度が親船の操船に必要な速力以下

電波航法Nα42（2000）

使用できるものでなければならない。こうした条件を満足する測位システムは現状ではGPSやDGPSのみであ
る。

一35一

JACRAN，

Nq42（2000）

国際宇宙ステーション計画
宇宙開発事業団

堀川InternationalSpace

Station

Program
YasudhiNational

Keywords：Internationa1，

Japanese

ExperimentSpace

Module，

Station，

ISS，

Space

康

Development

AgencyHorikawaofJapan

スペースシャトル、ロシアのプロトンロケット等が用い

JEM

られ、運用開始後は日本や欧州のロケットも補給運用に用いられる。地上との通信には米国のデータ中継衛星

Abstract（TDRS）やロシアの衛星が用いられ、日本や欧州のデー

The

Intemational

Space

an

international

endeavormannedbase

century．

in

space

Japan

is

providing
where
will

to

the

achieve

beginningparticipating

Japanese

space
be

in

Station（ISS）Program

in

Experimentenvironmentis

タ中継衛星も定常運用段階で使用される。米国NASA

perrnanent

はトラスと呼ばれる構造体に約100kwの電力を発生す

of

this

the

21st

る太陽電池パネル、各モジュールを結合するためのノーprogram，

ドを取り付けるとともに無重量実験を行う実験モジュー

Module（J寧M）

ル、宇宙飛行士が居住するたあの居住モジュールを提供

utilization

experiments

conducted．

し、通信系、電力系、熱制御系、環境制御等の機能中枢の役割を提供する。ロシアは1986年以降運用を行っている宇宙ステーションミールとほぼ同等の機能を持つ二1．はじめにつの実験モジュール、軌道・姿勢制御機能を有する機能

国際宇宙ステーション計画は米国、ロシア、欧州諸国、

モジュールやサービスモジュールの提供を行う。欧州はカナダおよび日本の世界15力国が参加する国際協力プ

実験用モジュールの他、ロシアの建設部分の組立に用いロジェクトで、科学技術の発展に寄与すべき各種宇宙実るロボットアームを提供し、カナダは宇宙ステーション

験を行うことを目的に21世紀初頭に宇宙に恒久的有人組立および保守に用いる大型のロボットアームと精密作施設を建設する計画である。わが国はこの国際宇宙ス

業用ロボットアームを提供する。

テーション計画に日本の実験モジュール（JapaneseExperiment

宇宙ステーションには初期段階における居住機能を有Module：JEM）を取り付け無重力環境するロシアのサービスモジュールと緊急帰還機の機能を等を利用した各種宇宙実験を行うことを目的として参加

有するロシアのソユーズが打ち上げられる1999年半ばしている。国際宇宙ステーションは本年11月に最初の以降3名の宇宙飛行士が常時滞在可能となり、米国の居要素が打ち上げられ、段階的に建設されることとなって住モジュール、および2機目の緊急帰艦機が打ち上げら・いる。日本のモジュールは2001年から2年にかけて打れると最終的には7名の宇宙飛行士が常時滞在可能となち上げられ、宇宙ステーションの完成は2004年初頭をる。これら7名のうち、3名はロシア人宇宙飛行士、残予定している。本稿では宇宙ステーション計画の概要おり4名がアメリカ、日本、欧州およびカナダの宇宙飛行

よびわが国が開発をしている日本の実験モジュールにつ士が国際間取り決めに応じた割合で搭乗する。日本の宇いて紹介をする。

宙飛行士は一年の内半年間1名が搭乗可能である。宇宙

2．国際宇宙ステーション計画の概要

たされており、摂氏22±3℃、湿度30〜60％に制御さステーションの各与圧モジュール内は1気圧の空気で満

国際宇宙ステーションはその建設完了時には全長約れた環境に維持され、宇宙飛行士は地上と同様の服装で110m、太陽電池の長さ約75m、全体の重量が約420ト

快適に滞在できる。宇宙ステーションの電力系は太陽電ンの大型構造物で、高度約400㎞の軌道上を1周約90

池パネルから約100kwの電力が直流160分で地球を周回する。宇宙ステーションの組立は米国の各要素、モジュールに配電され、直流一直流変換器を経電波航法Nα42（2000）

一37一Vで発生され、て120V直流として利用される。各モジュール等で発生

3．日本の実験モジュール（JEM）の概要

される熱は基本的に与圧部分は水ループで排熱され、曝宇宙ステーション計画により、長期に宇宙に滞在する

露系の排熱を行うアンモニアループとの間で熱交換され能力が取得できることになり、これにより、材料科学、る。各部から吸収された熱はNASAの排熱放射板を通生命科学等の分野における長期間の宇宙実験や地球、天して、宇宙空間に排熱される。宇宙ステーションの姿勢

体等の観測が可能となり、新たな科学的知見の取得が期

制御はトラス上に置かれた4っのコントロールドモメン
トジャイロと推進用スラスタにより制御され、軌道制御必要となる有人宇宙開発技術の取得と向上を通じて、人は組立当初はロシアの機能モジュールを、その後はロシ類が将来さらに宇宙での活動範囲を広げるために必要なアのサービスモジュールにより行い、燃料補給、軌道制基盤技術を習得することができる。また、宇宙環境を利御の補助はロシアのプロトンロケットおよびヨーロッパ

用した材料、医薬品等の製造プロセスに関する実験を通待される。また、先端的宇宙システムを構築するためにのアリアンロケットで打ち上げられる軌道変換機等が用して、将来的には産業としての基盤造りに貢献することいられる。ステーションの軌道決定はGPSを用いて行も期待できる。これらにも増して、この計画に参加する

われる。宇宙ステーションの運用は基本的にはロシアのことにより、科学技術全般の振興、さらには国際社会へ

部分はロシアが、米国の部分はNASAが運用を行うがの貢献という見地からも意義深い計画と考えられる。こ

全体の運用の統括はNASAが行うこととなっている。

のような視点からわが国は宇宙ステーション計画に参加

日本、ヨーロッパ諸国およびカナダもそれぞれが提供しすることとし、軌道上で多目的に宇宙実験可能な日本のている要素についての運用は、それぞれNASAと連携

実験モジュール（JEM）を開発することとした。

JEM

しっっ、それぞれが責任を持って運用することとなっては宇宙飛行士が地上と同じ服装で実験等の作業のできるいる。

環境を提供する与圧部と、宇宙空間に直接曝された環境

宇宙ステーション内の通信系統はコマンド、テレメト
リィについてはMIL規格の1553Bネットワーークが張りで地球観測、天体観測や各種理工学実験を行う曝露部、巡らされており、実験用データ伝送については100

要とせず行うことができるJEMマニピュレータ、曝露

Mbpsの高速データ伝送系、イーサーネットに・よる中速

早上の機器を与圧部との間で出し入れすることのできる

曝露部上の機器の交換操作が宇宙飛行士の船外活動を必

データ伝送系があり、他にビデオ系㍉音声系が整備されエアロック、さらに与圧部、曝露部上の実験装置や補用ている6これらのデータが束ねられて、データ中継衛星

品を地上とJEMの間で輸送するために必要な補給挙国を経由して地上局との間で通信が行われる。

圧区、曝露区がある。1990年から開始されたJEMの開国際宇宙ステーション

炉㌫ジ三欝欝フサーヒ

ロク

レス（日シア）

スモシ轟ユール（ロシア）

FGB
トラス

鴫

1縄、
一面＝

・

麟ミiミ歪灘JEM曝露部
JE一二三部与圧区
JEM与圧部
セントリフユージ（遠心分離器）

居住モゾユール

シャトル結合アダプタ

遠隔マニュピレーダシス弘（加）米国実験モジュール欧州実験モゾユール

ノード2

進行方向
一38一

JACRAN，Nα42（2000）

発は計画に参加する各パートナーの国内事情、資金事情、やワークステーションは両サイドに、システム機器は天

技術的困難等によりたびたび計画の遅延が余儀なくされ、井と床下に配置するようにしている。実験装置は国際間今日にいたっているが、本年11月に最初の要素が打ちで共通な国際間標準実験ラックと呼ばれるラック内に収上げられるところにまで来ている。

納して、共通的実験支援機能の提供を受けて実験ができるようになっている。国際標準ラックはJEM内には10

この間、日本は初めての本格的有人宇宙技術の開発ということもあり、着実な技術開発を目指し、開発を進め、個搭載することができ、国際間の約束として、日本は2001年から、2002年にかけて打ち上げられる、各構成

米国から、電力、排熱、通信、環境制御等のインフラス

要素のフライト品の製作、試験に入っている。

トラクチャに関するリソースの提供を受ける見返りに

JEM内の約半分のラック搭載位置をNASAに提供す
3．1与圧部

ることになっている。

与圧部は外径4．4m、長さ11．2mの円筒形をしており実験装置を除くシステム重量として約18トン、内部は13．2曝露部

気圧の空気で満たされている。JEM内では空気の循環、曝露部は幅5m、長さ5．2m、高さ4mの直方体をして温湿度の制御を行う。宇宙ステーション全体の各モジュー

おり実験装置を除くシステム重量が約4トンの宇宙空間

ルはそれぞれ独立しているが、すべての与圧空間はそれに曝露された曝露環境での実験を可能とするシステムでぞれハッチを開けた状態で運用される。従って均一な空ある。曝露部の側面および上面に12個の装置交換機構

気の供給のため、空気の再生は米国モジュール内で行わがとりついており、常時10個の実験装置を取り付けてれる。与圧部内にはJEM全体への電力供給を行う配電実験が可能となっている。この取り付け箇所の内約半分

機能、テレメトリ、コマンド配信を行うネットワーク、もNASAの使用に供せられる。各装置交換機構は実験

高速、中速データ、音声、ビデオ等の通信を行う通信中装置に対する冷却流体、電力、通信等のインターフェー

継機能、与圧内の人間や機器から発生する熱を排熱する

スを自動結合する機能を有している。補給部曝露区によ排熱機能、実験装置、特に材料科学の実験に必要なアルり輸送された曝露実験装置はJEMマニピュレータを用ゴン、ヘリウム、炭酸ガス等のガスを共通的に供給する

いて宇宙飛行士が与圧船内から操作をして曝露部に取り

実験支援系、JEM内の機能を集中的に管理できるワー付ける。曝露部のシステム機器は曝露部の上面および下

クステーション等が整備されている。与圧内は宇宙飛行

面に配置されている。

士が地上の環境と同じ感覚で実験ができるよう実験装置

日本実験モジュール（JEM）の概念図（ミッション機器搭載例）

補給部与圧区⑳
宇宙ステーション本体へ結合

鰯←

マニピュレータ囎部

健／一エアロック

ρ

与圧部

＿＿」／
電波航法Nα42（2000）

一39一

補給部曝露区

3．3JEMマニピュレータ

助具、器具および、宇宙飛行士の拘束具などの補助具をJEMマニピュレータは曝露部実験装置の交換、修理備えるとともに、船外活動による保全性の設計、検証をや、曝露部実験試料の交換の他、曝露無上のシステム機行う。JEMはまた軌道上組立、保全および補給時に使器の交換、修理も行えるよう、大型の親アームと、精密用するカナダのマニピュレータの運用手順の作成、検証作業用の小型アームから構成される。親アームは全長も行う。JEMのシステムはシャトルにより、3回のフライトに分けて打ち上げられる。JEMは打ち上げから

10m、6自由度で打ち上げ時は与圧部に折り畳んで取り付けられた状態でうちあげられる。子アームは全長1．8

軌道上に至るまでさまざまな環境に曝され、それらの環mで同じく6自由度を持っている。親アーム、子アーム境に対し十分な安全率を持って設計され、その性能が検の操作は何れも与圧部内の専用ワークステーションから証されなければならない。JEMの構造強度については

ビデオカメラの画像を見ながら操作される。子ア｝ムはシャトルによる打ち上げ荷重の他、他要素が軌道上で宇補給部曝露区を用いて打ち上げられ、打ち上げ後曝露部

宙ステーションにドッキングするときの加重、宇宙飛行上の保管場所に保管される。実験試料や一部の曝露部シ

士が船外活動を行うときのキック加重があり、また与圧ステム機器は与圧電と曝露部の間に取り付けられたエア部にあっては軌道上での圧力荷重がこれらに加わる。軌

ロックを介して交換出し入れができる。

道上に於いては軌道傾斜角51．6度に伴う熱環境、放射線環境、デブリ環境に曝される。JEMシステム機能と3．4補給部

してはJEM内圧力を一定に保っため、宇宙空間へ大気

補給部は実験や運用に必要な補給品を搭載し、地上とをベントするオーバプレッシャリリーフ機能、モジュー

宇宙ステーションを往復するコンテナである。与圧区はル間の差圧を側圧化する機能を有し、14．3〜15Psiaに

与圧部で用いられる実験装置、実験試料、システムの補維持する。与圧部内の温度は±1℃の精度で18℃〜27℃

用品等を輸送するとともに、軌道上では保管庫としても用いられる。与圧区には最大8個のラックが搭載可能での範囲で制御でき、相対湿度は25〜70％、露点温度を4〜16℃に維持する。与圧部内の大気循環は5〜12m／

与帯下天頂部に取り付けられる。曝露区は曝露部のペイ分の範囲に維持し、宇宙ステーション本体と大気を交換

ロードやシステム機器の輸送に用いられ、標準ペイロー

する。与圧部内の照明は明るさρ）レベルを制御し、全体

ド3個分の1500kgまで輸送が可能である。装置の取りの明るさは集中制御する。JEMはシステムを最低限24付けば曝露区の面上グリッドに沿って自由に取付が可能

時間自律運用ができるよう機能の故障に対しあらかじあになっている。実験装置は4っのペイロードラッチ機構決められた回復手順を自動的に実行する。JEMの性能、を通して取り付け、取り外しが可能である。

コンフィギュレーション、機器ステータス等を統合し、4．有人宇宙飛行技術急）、クラス2（警告）、クラス3（注意）の警報を視覚

ディスプレイの形で宇宙飛行士に表示し、クラス1（緊及び音声で知らせる機能を有すると共に宇宙ステーショ

宇宙ステーション計画では安全性、居住性、作業性、

人間機械インターフェース等の機能性能要求は国際間でン本体及び地上へ通知できる機能を有している。JEM

極力共通化、標準化をはかるべく調整し、JEMの設計、ではシステム機器に可燃性材料を使わないこと、直接空開発に反映させており、これらの開発を通じて日本の有気以外の酸化剤の供給を行わないことを条件に固定消火

人宇宙活動の技術基盤の確立をはかることを目指していシステムは整備していないが、実験用ラック等火災の危る。JEMと宇宙ステーション本体との機能の配分は基険性を伴う区画には火災検知システムを整備し、搭乗員本的に電力、排熱、通信、環境制御等のリソース供給はにより可搬式消火器を用いて消火することとしている。

宇宙ステーション本体に依存し、また宇宙飛行士の居住機器への過電流等異常が発生した場合は電力と空気循環

空間、睡眠、飲食料、衛生関連、手洗い、健康管理等のを停止し、火災か否かを識別する。与圧室内の空気が汚

居住機能施設も宇宙ステーション本体に依存し、JEM染された場合は大気を宇宙空間に排出し、宇宙ステーショ

は宇宙飛行士が実験運用を実施できる施設を提供するもン本体からの空気により再加圧を行う。飛行士の安全及のである。宇宙飛行士が緊急時に地球に帰還する設備もび宇宙ステーション全体のシステム維持に危害を与える

宇宙ステーション本体に依存する。宇宙ステーション全ハザードに対し、そのようなハザード源及び危険な運用体のリソース管理、制御は宇宙ステーション本体が実施を排除し、ハザードを解消すると共に、安全装置を付加し、JEMはJEM内の管理制御を行い、その情報を宇しハザードを防止する。又、警報装置、運用手順、非常宙ステーション本体に通知する。船外活動のための宇宙用設備を用いてハザードを制御し、充分な保全を行うこ

服、エアロックなどの設備、支援機材は宇宙ステーショとによりハザードを最少化することとしている。JEM

ン本体に依存し、JEMは船外活動を支援する移動用補内でハザードが発生した場合、JEM内の搭乗員は宇宙

一40一

JACRAN，Nα42（2000）

ステーションの安全な区域に安全に非難すると共に、緊する試験を行ってから搭載する。また、騒音、振動等に急用の携帯酸素マスク等の必要な救命設備を整備していより搭乗員が影響を受けない環境を維持するようにしてる。全ての与圧エレメント、圧力容器は破壊の前にリーいる。

クをする特性を有している。JEMのシステム及び各機

JEMの開発における有人技術の修得にあたってはこ

器は搭乗員に対する致命傷、宇宙ステーション全体の損こに述べたシステムの開発の他、実験装置とのインター

傷を引き起こさないよう、2重の故障または誤操作を許フェース、シャトル搭載のための安全性の確保、組立の容するようになっている。また、搭乗員に対し致命傷にためのカナダのアームを用いた運用、更にこれら全てをはならないが障害や危険を与えるものについては単一故含めた設計解析、安全解析のための手法、地上での検証

障を許容するようになっており、冗長設計を行わない機等における有人ならではの技術の修得に務めているとこ

器についてはリスクを最少にするよう充分な設計マージろである。特に日本ではこれまでに経験の無い搭乗員にン、安全係数を考慮して管理している。更に、不注意なよる船外活動の設計、検証を確実に修得すべく開発を進操作が搭乗員に致命傷を与える潜在的危険のある機器にめている。無重力環境における船外活動の設計検証にあ対しては2っの独立した制御手段をもたせている。宇宙

たっては無重量環境模擬施設として大型の水槽にJEM

ステーションでの搭乗員の安全確保の観点で重要なもののモックアップを沈め、実際の宇宙服を着用した宇宙飛に放射線と阻石、デブリの衝突に対する対策がある。放行士による操作性、ワークサイトのクリアランス、移動射線に対しては地上での許容値をベースにシステムを設性、作業姿勢等の確認検証のための試験を行っている。

計しており、太陽活動等の状況により、搭乗員の軌道上での滞在期間を見直す等の運用での対策も含めて検討し5．あとがきている。また、阻石、デブリについても、地上において、人類がその活動領域を地球外に展開していくことは科・

与圧部構造に対し高速水素ガスカンを用いて出石、デブ

学技術の発展のプロセスとして重要なことであり、ぜひ

リの非貫通評価を行うと共に防御パンパの設計を行い、実現して行かなければならないと考える。しかしながら、また、軌道上での非貫通確率の計算等を行って安全の確

人間が宇宙へ出ていくことは大変なことである。この困保を図っている。JEMは点検、交換、調整等の保全及び消耗品の補給を行うことにより10年以上の運用が行難を克服することによる波及効果も多大なものがある。
日本は米ソ両国が長い年月と、膨大な資金をつぎ込んでえることとしている。JEMシステムの構成品は構造、きた有人技術開発を宇宙ステーションの開発を契機に取配管、配線を除き全て軌道上保全単位を設定して保全が得して行こうとしている。人間を確実に、安全に宇宙へ可能となっている。従って、軌道上保全単位で機器の故送り出し、宇宙での活動を支援するための有人宇宙シス

障について故障検知、故障分離、故障識別が可能なようテムの開発はここで述べた技術の開発を通して取得しつになっている。全ての交換可能な機器はそのアクセス及

つある。この他に、実際に宇宙へ出ていく宇宙飛行士そび取り付け／取り外しが容易になるよう配慮されている。

のものの様々な側面、すなわち医学、心理学、人間行動

搭乗員が容易かつ誤り⑱無いよう保全作業が実施可能な学といった面があることは冒頭に述べたとおりである。

ようヒューマンファクタを考慮したマンマシンインター

JEMの開発、宇宙飛行士の養成を通して有人システム

フェースを持つよう設計している。寿命期間中に機器故技術を修得すると共に、JEM並びに宇宙ステーション

障や機器の性能低下によるシステムへの影響を未然に防全体の運用、利用を等して、更に宇宙での有人技術を発展させ、有人による月探査、月面基地、さらには有人に止する予防保全を行うものは全て識別され、それ以外のものは全て事後保全としている。JEMを構成する要素

よる惑星探査へと総合的な有人宇宙技術の開発を着実にはシステムの運用の効率性の向上、ライフサイクルコス

展開して行きたいと考えている。

トの低減、実験運用の効率向上、安全性、操作性、保全性を確保するとの観点から極力共通化を図っている。搭乗員が円滑な作業が行えるよう搭乗員の人体特性を考慮すると共に、居住領域における方向性、中立姿勢を考慮しシャープなエッジを排除するようにしている。搭乗員の移動を円滑に図る移動補助具、固定を図る拘束具、搭乗員の直接・関節の視野を確保できるよう窓、TVカメラによるモニタが可能なようにしている。搭乗員の作業
環境を快適に維持するため汚染の検知システムを設けると共に、軌道上へ搭載する前にオフガス、臭気性等に関電波航法Nα42（2000）

一一

S1一

JACRAN．

Nα42（2000）

O

メガフロートにおける計器着陸システムの実験
運輸省電子航法研究所航空施設部

横山尚志

Test

Results

ofthe

ILS−GP

Performance

on

the

MEGA−FLOAT

Hisashi
EIectronic

Navigation

Research

Ministry

YOKOYAMA

of

Transport

2．メガフロート地面構造のGPに対する影響に

1．はじめに関する研究計画

海上空港には、関西空港のような埋め立て方式と横須賀港沖合で実験が行われている箱形（pontoon

Institute，

type）

GP進入コースに対してメガフロートの地面構造がどのメガフロートを使ったものがある。後者の海上空港ののような影響を及ぼすかを解析するため次の研究を実施

特徴は前者に比べて安価にできることであるが、海上にした。

浮かべるため実用化に向けて種々の研究が必要になる。

d）メガフロートの地面構造によるGPの基本特性の研究

空港にはレーダや通信・航法援助装置等多くの無線施設

平成9年〜平成10年：予測計算及びスケールモデル実験が設置されており、これらの電波は滑走路面や周辺の建平成11年：航空機による実証実験

造物の反射・遮蔽の影響を受けて特性が変化することが②GP進入コースに及ぼす浮体の弾性変形の研究知られている。

平成11年：弾性変形の予測プログラム作成

平成12年：弾性変形のGPに及ぼす影響の解析

メガフロートは、現用空港と比較して以下に示す構造上の相違点があり、これが空港の無線施設に対して現用

本稿は、（Dの研究成果について報告する［1］、一方、空港とは異なった影響を及ぼす可能性がある。

（2》の弾性変形のGPに及ぼす影響については、周辺構造（a）鋼板上を舗装した複層地面構造を持っている。

物の影響に比べて少ないと考えられているが、平成12年㈲海面隣接部で段差がある。

度に予測計算により詳細に検討する予定である。

∠瞥（c）波浪による浮体の弾性変形がある。
（d）潮位による上下の変位がある。

ILS（計器着陸装置）は、空港内に設置される着陸援

ココココロロノ

助無線装置で、ローカライザ（LLZ）、グライドパス（GP）等で構成されている。このうちGPは地面反射を利用して3度の高低角度進入コースを形成しており、特⊂ATにメガフロートの地面構造等の影響を大きく受けること⊂A『lが懸念される。そこで、われわれはメガフロートの地面

DH＝3⊂酊411A（DH＝Om）

構造に対するGPの基本特性を解明するため、地面構造を模擬した電波反射モデルを用いて予測計算を行い、そくPの有効性の確認方法として当研究所の三遍室におけるス
ケールモデル実験と浮体における飛行調査を実施してい痴要

本稿では、まず、2．にメガフロートQGPの研究計画
デル実験により透過波の多重反射の影響の確認とその影響を最小にする舗装面の厚さの条件を提案、5．ではメc顛＿繍9
approa⊂hる。

を、3．に浮体の地面構造の反射特性、4．にスケールモ，

型肥FFM Antema

緬course

7z砺ノ

GP

An掩ma

無根＿
コロ

りげ

ロ

ド コ

ガフロートにおける飛行調査結果と予測計算結果につい

図1

て述べる。

電波航法Nα42（2000）

一43一

1LSによる最終進入方式の概念図

なって変化しないが、rmは舗装の厚さによって位相

3．lLSの最終進入方式と浮体の地面構造によるGPの反射特性遅延を生じて楕円状に変化する。従って、rgはrm

3．1．ILSの最終進入方式の概要の楕円上を移動する固有の振幅・位相特性になる。

3．41天候による反射特性の変化

図1にカテゴリー別のILSによる最終進入方式の概念
図とILSのローカライザ（LLZ）アンテナとGPアンテナ

浮体の地面構造の表面は、気象の変化により乾燥またの設置位置を示す［2］、最終進入時のカテゴリー（区分）は降雨（積雪）により湿った状態になる［3］。図2（b）の舗は、滑走路上の視程によって決定する。各カテゴリーで装の表面が降雨により水の皮膜で覆われると、水の誘電の航空機の運航は、地上側ではILSの信頼性のレベルや率がε≒60になり、乾燥時と比べて反射特性が大きく変進入燈火の整備状況に依存する。各カテゴリの航空機の化する。そこで、今回は、水の皮膜の厚さが薄いと仮定

進入限界として、DH（決心高度）が用いられ、して、舗装面の誘電率を水の誘電率に置き換えて近似計

DHで着

算をした。

陸に必要な地上物標を視認できないときには進入復行が

図3（b）は、舗装の表面を乾湿状態にして舗装面の厚さ行われる。

GPアンテナは、滑走路中心線より120m離れた位置を変化させたときのぼgIを求めたものである。破線に設置され、GPアンテナの前方反射面からの反射波には表面が乾燥している場合、実線は濡れた場合である。

表面が乾燥している場合、舗装の厚さによりぽgI

より3度の進入コースが形成される。陸上空港では反射面が平坦な芝地であるため解析が容易である。

が周期的に変化する。厚さがC点では、多重反射の位相

3．2．GP進入コースの形成

遅延量が表面反射に対して逆相になり、反射係数が最小になる。厚さが0，23mになると、再びA点に戻って最大

図2｛a）は浮体にGPを設置したときのGP進入コースの形成概念図を示す。上段アンテナからSB（サイドバになり、濡れたときの実線と交差する。また、表面が濡ンド）信号を下段アンテナからCAR（キャリア）信号をれた場合には、水の皮膜の生成により表面反射が支配的輻射する。両アンテナから輻射きれた電波は地面反射とになって多重反射の影響が抑圧され反射係数が一定になの空間合成により図の2つの放射パターンが形成される。

る。

3度の進入コースは、SBパターンのナル点で、マルチ

図3（c）は、舗装の表面を乾湿状態にして、舗装の厚さ

パスの影響がなければコース上ではCAR信号のみ受信を変化させたときのGPモニタのコース変化を求めたもされる6受信機の復調回路は90Hz／150Hzの変調信号の差（DDM；theDifference

of

Depth

GP

AntemaofModulation）

dired

wave

@

ゐ6
〃

Upper

を求める回路になっている。このため航空機がコース上

@

kower

亀

囎

！

で、0．36度に相当する。

も[羨議陸上空港では、GP反射面が大地となり表面反射のみ
考慮すれば良かった。メガフロートの場合、図2（a）に示

姦

織面

回搬

厚さ：8cm㈲

すように地面構造が複雑になる。そこで、われわれは図2（b）に示す複層構造の電波反射モデルを適用し反射波をGPのパス磁概念図

sea

解析する。
媒質11

3．3複層構造の反射特性

自由空間

GPの電波は、周波数が330MHz、水平偏波で、入射θ

入射波

波のグレージング角は数度以下と小さい。図2の反射面

壱論．

（b）電波の反射モデル

rmおよびrgの変化を
図2

メガフロートの複層構造反射面

JACRAN，Nα42（2000）

W

o3

曳蔓

τ謎．．．←

A．ぴ・〜

テナの90m前方にあるフィールドモニタの反射面の舗装

@

φ

ψ
φ

隼◎

l

と多重反射rmのベクトル和になる。図3（a）はGPアン@蜜∫ノ

射波rmとすると、浮体の地面反射rgは表面反射rs

φ
φ

8年

騨一

の一部が再び自由空間に放出される。この成分を多重反φAngle：φ

室8透過成分はアスファルトの境界面で反射を繰り返し、そ

一44一

地面反射

漣踵反射。／rm

Grazing示している。表面反射成分rsの位相は入射角が一定に

level「9＝rS＋rm＿．．

︑気に電波が入射すると、表面反射と透過成分に分かれる。

の厚さを可変したときのrs、

岩波

〆

焉h

表示器（クロスポインター）のフルスケールは75（μA）

ノ

！

〃

̀ntema♂6ρ

ると、パス角からの偏位に等しいDDMが表示される。

一個醗ソ虻

̀ntenna

ではDDM＝0μAになり、進入コースから上下にずれ

曹1．O

一1。0

m，
XO呂61m，freq3330M
30M Z

A

A

位相遅

一〇9

A

●◆

﹁

・O．8

／

或

＼

6。

わ

8

醸・o・7

A

！●

、

69

ホ

＼ノ

イ）．8

D

舗壮表面：wet

A
．．

◎

〜D

・＼ノ無表面、．

ぞ比麗率・・4．86づα17・．と

塞試

−0．6

幽0．6

癒艦e

・05
0。1

0．2

「s

rg

「s＋

10
●口◆

0
隻．1・

一〇．4

0．4

0．5

誓

か

XO＝61m，freq篇330MHz

尊轡での

≡、2。

●
つ

●．

●

ゆ

8初

一〇．2

0．3

舗装面の厚さ （m）（b）地面反射の変化

の

｝・〆

＼

舗装表面：wet、．．
○．●・■6の

の40

D

一50

0．2

0．1

舗装面の厚さ

o．o
ゆ

ロむコ

ヨむゆむゆ

0．4

0．3

05

（m）

うくしでむ

（c）DDMの変化

反射波の虚数部（a）反射成分の

ベクトル二

図3

複層構造の反射面の反射特性のである。表面が乾燥すると、DDMは厚さ倉点、をsーク値とする周期波形になる。B点、

D点

4．1．スケールモデル装置の概要

D点のDDM

図4にGPスケールモデル実験の概念図を示す。スケーの傾きは、A点では小さく、C点では大きくなる。表面

ルモデル送受信装置の周波数はGPに比べて30倍の9．6が濡れると、DDMは一定の傾きの直線になる。両曲線
は厚さA点、C点で交差する。

GHzを使用している6

4．スケールモデル実験の概要

め、反射特性に大きな影響を与えないと考えられる。

GPのパス角は通常3度に設定するが、無響室の奥行きの制限で測定距離を短縮するため6度に設定した。この角度差はGPが水平偏波であるた
スケールモデルのメリットは、巨大な浮体構造物の代

スケールモデルでは、GP反射面として3m×4mのわりに縮尺率が1／30の小型のアルミ平板で浮体の基本特アルミ平板を使用している。アルミ平板の上に敷く等価性を評価できる点である。そこで、スケールモデル実験

誘電材料として、今回は厚さ1．1cmの石膏ボード（1mでは、アルミ平板に地面構造を模擬した等価誘電材料を×2m）を用いた。乾燥した石膏ボードの比誘電率は、

敷いて、浮体の地面構造の影響を評価する。

9．6GHzでアスファルトがε＝4．86−10．17であるのに対＼上脇1受信アンテナ
、、

8

制衡器

1・ト＼＼

lLS受徽

購機

OSC⊂9．6GH

周波数：9．6GHz＼＼

スケール比：1／30

＼、

衰繍謬

d

＼＼審臨a
＿＿＿＿旦乙ご∠
軸一一

wo ｧ3

5m一『噛Pアンテナ

アルミ報

レール

（←一一4m
図4
電波航法Nα42（2000）

無地室におけるGPスケールモデル実験

一45一

90Hz1書50H

飛剛餉出
Mo衡隔重or
有角反射板

7

して、εニ2．4−jo．3と小さい。このため地面構造の相

A
D

／
』

，

0

，！

2

O

，
♂

／

B
3μA（平均コースシフト），♂

1 げグ 最適値

地面構造の影響と周辺構造物の影響を評価することがで

，♂♂o

C

験値
図5｛b）参照

ら／B

0

きる。

石膏構 c／さ4

等しくなる。このためアルミ平板を用いることによって、♂

0

ガフロートや大分空港などの海上隣接空港の形状にほぼ︵︽ミ︶ΣOO

分の形状は、電波的に有限な矩形反射面になるので、メXO310m、
實eq＝9600MHz

ρ0

した。また、GPアンテナから見たアルミ平板の先端部0構造をもった地面における多重反射の影響を行うことと石誉ボード表面：drト

80

似性が若干失われるが、今回の実験ではて主として二層

05

1．0

15

2．0

舗装面の厚さ（cm）

4．2．スケールモデル実験結果

図64．2．τ．アルミ平板の場合

石膏ボードの表面の乾湿時におけるDDM変化

図5（a）に石膏ボードを敷いていないときのアルミ平板

によるGP進入コースの測定結果である。実験値は受信

等値の△はスプレーで水を散布し水の皮膜を生成した場

点の距離が6m以上になると周期の長いDDMの変化が合である。石膏ボードを敷くことによりGPの進入コー生じている。図より実験値と計算値は良く一致する。回スが＋側に約40μAも偏位する。これが多重反射の影響

折波の計算にGTD（Geofnetricalである。

TheoryofDiffrac−tion）を用いている。その結果、6mより遠方に生じてスケ門ルモデル実験の計算結果と実験結果を比べると、いる周期の長い変動は、アルミ平板の前方エッジによる平均進入コースが数μAのずれを生じている。これは時回折波の影響であることが分かった。

間の経過と共に石膏ボードが湿気を吸って誘電特性が変4。2．2。アルミ平板に誘電材料を敷いた場合化したためと考えられる。このような現象は積雪が融雪

石膏ボードをアルミ平板に敷いたときのGPの進入コーしたときに水分含有の増加により積雪の誘電率が変化す

ス特性を図5（b）に示す。計算値の実線と実験論の○は石る現象と類似している。そこで、石膏ボードが吸湿した

膏ボードの表面が乾燥している場合、計算値の破線と実状態を想定して誘導率の実数部を可変して図5（b）の進入
コースの実験値と一致する誘電率を求めた。その結果、

パス角；6．0。

GPアンテナ

ε雛3．4−jo．3で実験結果とよく一致することが分かった。

10

図6は石膏ボードの誘電率をε＝3．4−jo．3として石前方
工ツジ

膏ボードの厚さを変化させ、石膏ボードの表面乾湿時に︵＜ミ︾ΣOO

5

おけるGP進入コースの偏位を求めたものである。石膏

曳呈諺／磁・ジ誹瀞

ボードの厚さが1．1cmであるので、乾湿時のGP進入コー

O

0

oo◎

スの偏位は2μAとなり、図5（b》の実験値と一致してい

o
o④

◎

る。

魔。・。。。・

5

4．3．乾湿時のGP進入コース偏位低減法

XO＝35m

石膏ボードの表面が乾湿状態になると、多重反射の影
・10

4

6

8

10

12

響で進入コースが全体的に上下に偏位することを前項で14示した。ここでは乾湿時のずれの低減法について提案す

送受信距離（m）

50㈲アルミ平板によるGPのパス特性

ε三ノへ

論ノ＼石膏ボード・繍／

・45

＼

Σ40

8

実験健

、馳一一ρ

る。

／

GP進入コースは、図6の交点になり、乾湿時の進入コー

。・亀

35

O

の影響を最小にするものである。舗装面の厚さがA点になると乾湿時の地面反射係数が一致する。このときの， ，♂

スのずれがなくなる。従って、この条件を満足すれば、

ム含△・ム・誓ρ喰O

本四減法は、舗装の厚さをAにし、乾湿時の地面構造

り

oム

o鴨8

0

メガフロートにおいて天候に左右されないGP進入コー
スを形成することができる。

30

4

6

8

10

12

送受信距離（m）

14

5．メガフロートにおける飛行調査結果（b）石膏ボードを敷いたときのGPのバス特性

図5

スケールモデル実験結果

図7に横須賀沖で実験を行っているメガフロート空港

利用実証実験モデルの写真を示す。図の浮体のGP反射

一46一

JACRAN，Nα42（2000）

A¶鱒胴暉■凸P■■日L−u一

O

噌

？卿

一

蝋誘

10

；

4

AU

響

ーーTi−

︵く5︶ΣOO」＿＿し一＿。

．＿

1

1

ｨ一一一一一一一一一
辺ゆ一一一
0
4
6
8
送受信距離（NM）

図9
図7

航空局飛行検査機によるGPパスストラクチャー

横須賀沖メガフロートの全景ている。図の5NM以遠で生じている＋側のDbMの変團胎
赤左側面エッジ

睡側面エッジ

6154m管制室

7

酬一

と思われる。

GTDは、プログラムを階層構造にするのが容易であ

滑走路中心線

剛幽n繭嘲

30m

20

一旧繍●■ ロコココ

前科㌧凶

10

（a）管制室の位置
海面段差Dhh＝2m（xO，yO）＝（50m55m）−o︵︽凱︸・匿OO︒

右側面エッジ

注：海面段差，前方エッジ
赤灯台，管制室及び周辺エッジの影響を加算

一20

GPアンテナ前方反射面の周辺構造物

00
3
2

図8

コース直下を航行する大型船舶からのマルチパスめ影響
5．2．予測計算結果

ヒジ；！アー壼一一・㎏一。、．＿．」函南．葡颯止ロ闘繭＿一．

化は、他の調査データには生じていないことから、進入

ユる

航窄機までの距離距離

（NM）

8

10

面は、アスファルト舗装する前の鋼板の状態である。平

3 @0
∈〜

成11年9月末より、運輸省航空局の飛行検査機による調査を実施した。今回の飛行調査は図5（a）のアルミ平板の8−1。

スケールモデル実験に相当するもので、図8に示すGPアr20

ンテナ前方の周辺構造物の基本特性が求められる。地面、

・30

20

構造による多重反射の影響はアスファルトを舗装した後（xO，yO）＝（55m，55m）

2スの差分から多重反射の影響が確定する。本項では飛行言調査によるGPの基本特性と予測計算の一例を述べる。

8

4

航空機までの距離距離10に再び飛行調査を予定している。舗装前後のGP進入コー

6

8

（NM｝

（⇔管制室の位置（xO，yO）＝《60m，55m）

o

ヨ．1。

5」．飛行調査結果

−20

00
3
2

ILSの飛行調査では、航空機位置測定装置により電波の進入コースからの航空機のずれを測定し、受信機出力1︵︽三芝OOから航空機の位置補正をしてGPの進入コースを求める。
高精度の航空機位置測定装置としてレーザートラッカー

やGPSキネマティック測位によるオフライン処理技術

2

0

6

（NM）

トラッカー装置を使用した。

雫30（xO，yO）＝（65m，55m）

2

4

航墾機までの距離距離

図9にメガフロートのGP進入コースの飛行調査結果

6

（NM）

図10管制室の位置を可変したときのパスストラクチャ
ーの変化

一47一

8

（d）管制室の位置40一20を示す。近傍から遠方まで波状的なパスベンドが発生し4

航空機までの距離距離0がある。今回の航空局の飛行調査では可搬型のレーザー

電波航法Nα42（2000）（b）管制室の位置

8将来の実空港のメガフロートは3000m級の滑走路、ター20
O

ミナルビル、エプロンおよび誘導路を有する巨大なもの

O（a）海面段差，前方エッジの影響

ときのGP前方の反射面の形状を示す。

。20

GP進入コースを計算すると図11（a》になる。｝NMより遠方ではパスベ

O︵くミ︶ΣOOになると思われる。図12に将来の浮体モデルを想定したファイル名；eig52
計算構造物：管制塔．赤灯台，
前方海面隣接エッジ，海面段差，
側面工ツジy12，y13，

ンドの少ない良好な進入コースが得られるものと予想さ

y14

れる。一

茎8

2

8

送受信距離（NM）
10

0

GP進入コースに及ぼすメガフロートの地面構造の影響について、浮体の地面構造と等価な電波の反射モデル

10︵︽三芝OO

6．まとめ（b）海面段差，前方エッジ

赤灯台及び周辺エッジの影響を導入して予測計算し、その有効性をスケールモデル実一20

験と実浮体の飛行調査によって確認した。その結果、次冨穐

2のことを明らかにした。

8

送受信距離（N尉（1）複層構造であるメガフロートの地面構造の反射特性は、

10
隻。

；

天候による舗装表面の乾湿状態と舗装面の厚さにより、固有の反射特性を生じる。

8．1。

（c）海面段差，前方エッジ（2）乾湿時の反射特性の相違により、乾湿時のGP進入コー

赤灯台，管制室及び周辺エッジの影響

一20

スは進入コースの全体が上下に平行移動し、舗装面の厚さによって変化する。

・30

ユ

8

る

送受信距離（NM）（3｝複層構造における乾湿時の影響は、陸上空港にはない

図11前方構造物によるGPのパスストラクチャーの変化現象であるが、GPの進入コースのずれを最小にする厚り、図8に示す複雑な周辺構造物からのマルチパスの計（4）メガフロートにおける飛行調査の結果、GP進入コーさの条件を提案した。

算に適している。計算結果を図10と図11に示す。図10はス慮周辺構造物によって複雑な変動を生じるが、周辺構管制室の位置をXo方向にずらしてGP進入コースの造物の中で管制室の影響が支配的であることを予測計算

2NM付近の変化を求めたものである。図の（c）が実際のにより確認した。

管制室の設置位置であり、図9の2NM付近の平均コー謝

スの変化と良く一致している。

辞

図11は周辺構造による影響を分析するた亭6．の計算結果

本研究の実施にあたって終始ご協力を頂いたメガフローである。《a）は前方エッジと海面段差を、（b｝は（a》の構造物

ト技術研究組合の関係各位にお礼を申し上げます。また、に図8の赤灯台を加えたとき、（C）は（b）の構造物に管制室

実機による飛行調査データを提供してくれた航空局飛行を加えた図8の全てを考慮したときの計算結果である。

検査官室の担当各位に感謝いたします。

周辺構造物の配置が図8のように複雑な場合、管制室の参考文献

影響が支配的であることが確認された。

5．3．将来の海上空港の前方反射面によるGP特性の予測

右側面エッジ

前方エッジDif1
海面段差Dhh＝2m

552m

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pp．506−510sep22−24，1999，

150m

アンテナ

［1〕Yokoyama：
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麟1購1躍一@1■■■■■≡i＝［2］横山：
題について

カテゴリー皿ILSの信頼性の現状と今後の課，日本信頼性学会誌Vol．21，

No．8，

pp．464−

471通巻100号，1999年11月［3］横山：

積同時におけるILSグライドパスの進入コースの予測について，第37回飛行機シンポジウム，pp．373−

376，平成11年10月15日

図12将来のメガフロートのGPアンテナ前方反射面
一48一

JACRAN，Nα42（2000）

会員の移動脱会

日本電気㈱㈹日本海難防止協会

編集・出版監事
Zノ
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長岡

栄

綾塔輝美造
越水
豊

電子航法研究所
海上保安庁装備技術部
日本郵船㈱

Zノ

中村

幹男

日本無線㈱

〃

廣田

直照

元海上保安大学

zノ

山田

秀光

㈱トキメック

電波航法

E：LECTRONIC：NAVIGATION
印

平成12年3月28日
平成12年3月30日

刷

REVIEW

2000

発行No．42編

集

東京都千代田三三ケ関2−1−3；運輸省9階発行

海上保安庁灯台部電波標識課気付

電

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研

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Japanese Committee for Radio
Aids to Navigation
c／oRadio Navigation Aids DivisionofMaritime

Safety2−1−3，Kasumigaseki，

印

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AgencyChiyoda−ku，Tokyo， Japan
東京都文京区湯島1−2−4神田セントビル7階

岩城印刷株式会社

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平成十一年三月二十八日印刷
平成十二年 三月三十日発行

電

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航

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電波航法研究会

発行