ISSN ij287‑6450
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一

目

次

一

CONTENTS

巻頭言「仮想水とGPS」…………・…・………・・………・…一………会長林Chairman

Shogo

尚吾一（1）HAYASHI

講演の記録［最新の極小センサ技術に関する講演］「MEMS技術・デバイスの最近の動向」………………・…・……………江刺正喜一（3）Masayoshi「マルチ出力MEMS慣性センサ

ESASHI

一浮上・回転型MEMSマルチ出力慣性センサー」
・中村

Shigeru

茂一（17）NAKAMURA［海上通信サービスに関する講演］「インマルサットおよびイリジウムサービスの現状と今後について」・大野和美・・…（22）Kazumi「ワイドスターの現状と今後について」………………・…・………・……・・西OHNO
泰掛・…（28）

YasukiNISHI［GPS補正技術に関する講演］「高速移動体向け高精度測位補正技術に関する研究開発（その3）」・伊藤憲・…・（34）

Ken

ITO

投稿
「韓国航法学会ワークショップに参加して」………………・………・……長岡栄一（43）

Sakae『NAGAOKA「GPSのバックアップの必要性明示（米国電波航法計画2008年版）」
・池田保・・…（49）

Tamotsu

IKEDA

電波航法研究会事業報告（平成20年度）………………・………・………・…事務局一（52）

講演資料は、wwwjanaOLjpに掲載しております。

電波航法

巻頭言

（Foreword）

仮想水とGPS
Virtual

Water

and

GPS
電波航法研究会

会長林Chairman

Shogo

尚吾
HAYASHI「仮想水（バーチャル・ウオーター）」とで浴びるには、郊外に居住する通勤時間という概念をご存知だろうか。日本はその「仮コストの両方が必要である。水についても、想水」の輸入大国＊1だそうである。

飲料水については「仮想」ではない正真正

ここで言う「仮想水」とは、ある輸入品

銘の輸入ミネラルウォータを購入することについて、それを国内で生産するときに必は当たり前になった。さらに「仮想水」が要な水の分量と置き換える考え方である。

加わり、「タダ」が常識と言われていたも

例えば、牛肉を輸入した場合、牛が育つ過のが有償でしか取得できなくなってきてい程で飲んだ水だけではなく、食べたエサのる。

とうもろこしを育てるのに使った水も積算

さて、ここでGPSについて考えてみる。

する。その数値は輸入国ごとに異なり、さGPSは現在のところ「タダ」で使えて、しらには生産に適さない国もあるので一概にかも精度はとても良い。結果として、これは言えないのだが、同コラム＊1で紹介さまでの地上型の測位システムを駆逐し、30れている数字では、牛肉200gに対する「仮年で大市場を築いた。このGPSによる測想水」は何と2万リットルである。たった位と正確な時刻のサービスに「仮想水」の1食分の牛肉の後ろに、2リットルのペッ概念を適用するとどれほどになるのであろ

トボトル1万本という量の「仮想水」があうか？

ることに驚いた。こうして置き換えると、の換算方法は、工業品目ごとの製品出荷

日本が輸入している「仮想水」は600億ト

額1億円あたりの生産に必要な水量としてン（他説もあり）になるらしい。国内での計算されていた＊2。「サービス」に関する

総水資源使用量は900億トンだそうで、そ「仮想水」ではどのようになるだろうか？

れに迫る量である。

「サービス」を金額に換算することで「工「工業製品」に関する「仮想水」

日本では『お天道様と安全と水はタダ1』

業製品」と同様に計算できるかもしれない。

が常識と言われていたが、まず安全につい

日本で開発している「準天頂衛星システて見直しを迫られた。会社も個人宅もセム」の経済的波及効果＊3の試算では、直キュリティーサービスにより安全を守られ

接投資額0．2兆円に対して、経済波及効果

るようになって久しい。また太陽の光につとして27兆円、社会的便益として2．4兆円、

いても、燦々と降り注ぐ太陽を朝から晩ま

さらに雇用の創出が83万人超となってい電波航法

No．50（2008）

一1一

＊1

る。GPSを補完するサービスである「準天

産経新聞「一筆多論、やはりタダは高くつく」、五十嵐徹氏、2009／3／30

頂衛星システム」についてこの数字である。

＊2

航法の世界のみならず、日常生活にまで浸「日本を中心とした仮想水の輸出入」、

三宅基文氏ほか

透しているGPSでは、莫大な金額になる＊3であろう。同時に日本における「仮想水」

総合科学技術会議、宇宙開発利用

専門調査会資料、2003／10／2に置き換えても莫大な分量となることだけは確実である。

GPSの使用に関しては、有料化の話題も久しいが、世界はGPS無しでは立ち行かなくなっている。有料化や使用自体が停止されることを危惧して、一国家の施政方針に左右されないようにGNSSが提唱され、某国では独自の衛星航法システムの開発が急速に進められている。

冒頭のコラム＊1で紹介されていたが、「20世紀の戦争が石油をめぐって起きたものだとすると、21世紀の戦争は水をめぐる戦争になるであろう」と、イスマイル・

セラゲルディン世界銀行副総裁（1995年

当時）が述べたそうだ。日本はGPSの利用大国である。いずれは「仮想水」代を支払うことになるか、「仮想水」を巡る争いに巻き込まれない保証はない。

電波航法の世界にも、「仮想水」の概念が通用することが面白い。

一2一

JACRAN，No．50（2008）

MEMS技術・デバイスの最近の動向
東北大学

原子分子材料科学高等研究機構

江刺正喜
1

まえがき

センサが開発されている（1）。2．45GHzの電フォトリソグラフィを基本にした集積波を受信し、櫛歯電極で表面弾性波が発生

回路製造技術を発展させて、ある程度立して伝播し、反射して逆に送信されるトラ

体的な微細加工を行う「マイクロマシニン

ンスポンダーと呼ばれるものである。伝播グ」技術を用いると、情報処理する回路だ

遅延時間が圧力で変化するように、圧力でけでなく微細構造体やセンサ、あるいは機変形するダイアフラムを形成してある。複械的に動くアクチュエータを一体化・集積数の反射器を形成し、温度と圧力の情報を化できる。これはMEMS（Micro

Electro

分離して検出できるようにしてある。なおSystems，微小電気機械システ

基板に用いる、圧電：材料であるLiNbO3（ニム）と呼ばれ、システムの鍵を握る重要な

オブ酸リチューム）の単結晶基板に薄いダ部品として使われている。以下では代表的

イアフラムを選択エッチングで形成していなMEMSに絞り、応用分野ごとの産業展

るが、これでは加熱したときに表面分極反開について述べ、最後にMEMSの主流で転層ができる性質を利用し、特定の分極方ある回路と一体化した「集積化MEMS」や、向だけを選択的にエッチングしている（2＞。

Mechanical

多品種少量のMEMSへの対応など、産業

加速度センサは自動車のエアバッグにお化の問題点を議論する。

ける衝突検出をはじめ、TVゲームのコン
トローラなどに用いられている。回転によ2

自動車・家電る角速度を計るにはジャイロが用いられマイクロマシニング技術は以前から圧力る。図2は振動ジャイロの例で、自動車のセンサに用いられてきた。これはSiチップ

ヨーレート（スピン）を検出する安全装備に薄いダイアフラムを形成したもので、そのために生産されているものである（3）。単の両側の圧力差によるダイアフラムのたわ

結晶Siで音叉振動子が作られており、静みを電気的に検出する。タイヤ圧モニタシ

電引力で駆動し2つの錘を左右に振動させ、ステム（TPMS）が安全装備として使われ回転によるコリオリカで錘が図の上下方向ている。回転しているタイヤ内の圧力センに動くのを静電容量変化で検知する。2つサから電波で情報を取り出す直接法では、の錘の動きを差動信号で検出すれば角速度

ワイヤレスにする必要があり、そのためにを、また同相信号で検出すれば加速度を知

表面弾性波（SAW）素子を用いて外部かることができる。なお静電引力で調節してらの電波に対して応答し圧力情報を取り出左右方向と上下方向の共振周波数を合わせす、図1のSAWワイヤレスパッシブ圧力るようにしている。このように複雑な形状

電波航法

Nα50（2008）

一3一

であっても、フォトリソグラフィでマスク出を行うマルチプローブデータ記録装置

パターンを転写するため、高精度で安価にで、次世代の高密度記録装置のために開発作れる。

されている㈲。（a）はその構造であり並列で高速に記録・読出を行う目的で、プローブ
叢記羅難叢謝器毒

澱鍵羅筆叢1購器豊験 鋪

それぞれのプローブから裏面にフリップ
即轡

図1

蹴懸

鱗

爵踊〆
鞭輔評

甥

叢

・恥

輔四丁

・調杷．

藩驚」謄

零

群︑

撫

がガラス基板上に多数（32×32）配列され、チッフ．ボンディングした信号検出用集積回路にガラスの貫通配線を用いて接続する。

曹
引回馬継
蓋雛聡蜜濁
SAWワイヤレスパッシブ圧力センサ
ニをニタ

腱

なお（a）に示すように、記録媒体はプローブのピッチ分だけ動くステージの上に形成するが、そのための圧電セラミック基板に形成されたモノリシックXYZステージに位奪塾羅極

置検出制御用の容量型センサを一体化した

罵波数調整電極ものも開発している（6）。図3（b）は記録媒体に強誘電体のLiTaO3単結晶を用いたもの
で、ダイアモンドプローブを用い電気的な検知電極

分極状態を変えて書込みを行い、誘電率の非線形性が分極状態で異なる性質を利用し読出している（7）。
＄
郷三三

＄1《｝2

顯

︑ガラス

断面

図2

自動車用ヨーレート・加速度センサ

鐸

詑古服．

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焦 ＝。ン㌔駕婿芯臆〜紋こ。：紫ご

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塔

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薄

遭㌧ρノノ

ノ

3

情報・通信

米国のテキサス・インスツルメンツ社で開発されたDMD（Digital

一響ス㎜一擁ブ￥轄秒チ識議一塁プ鐡一プ

纈アクチ轟工一夕

Micromirror（a）構造

Device）では、静電引力で動く鏡とその駆動回路が100万個ほど集積化されており、それに光を反射させるDLP（Digital

Light

Processing）と呼ばれる方式のビデオプロ
ジェクタに使用されている（4）。またインクジェットプリンタなども多数のノズルや駆動回路が集積化されたものが用いられており、MEMS技術は情報・通信分野で重要な役割を果たしている。

（b）ダイアモンドプローブによる強誘電体記録

図3は多数のプローブで同時に記録・読

図3

一4一

マルチプローブデータストレージ

JACRAN，No．50（2008）

この他導電性ポリマーを用いた書き換え可能マルチプローブデータストレージの研究も行われている（8＞。導電性ポリマーのポ

リアニリンをパターンドメディアとして記録媒体に用いるもので、ジブロックコポリ
マーの相分離で形成した周期的なナノ構造に各ビットのポリアニリンを分離して形成（a）構造

し、電気化学的にプローブ先端で酸化・態）を行う。書込により抵抗が1桁程増大するため、微小電圧で求めた抵抗を読出しに用いる。ビットの間隔は30nmで0．7Tbit／

赤外線像・内部

inch2の記録密度に相当する。

共振子などの受動部品を集積回路と一体で製作する研究が進んでいる。図4（a）には

磯綴難陣営⁝縁起灘

可配光像・表面

還元して記録（絶縁状態）・消去（導電状Siウエハ内部にMEMSによる機械的共振（b）写真子を形成した例を示す（9）。この目的は基準

図4

時間・周波数信号発生（水晶振動子の代わ

Siウエハ内部の真空空洞に形成した単結晶Si機械的共振子り）のためである。小さいほどガスの吸着などで共振周波数が変化し易いため、周波数安定性を確保できるようにSiウエハ内

基準時間・周波数信号発生あるいはフィ

部の真空空洞に単結晶Siで作られた機械

ルタとして用いるため図5の：Lamb波共振

的共振子を形成している。MEMS部が覆子が開発されている（lo）。これには圧電材料われているため樹脂封止して小形に製作でであるAINを用いているが、すだれ形状

きて衝撃に強く、200mm径のSiウエハに5電極のピッチで周波数が決まるため、チッ

万個ずつ大量生産されている。図4（b）に示

プ上に異なる周波数の共振子を複数形成す

す写真のように振動子とCMOS回路を一ることができる。AIN膜は300℃程の比較体で形成することもできる。

的低温で堆積することができ、図5（b）のよこの一体化をすると位相雑音を少なくでうに、その下のGe層を過酸化水素水でエッきるため、時間揺らぎの少ない低ジッタのチング除去して形成するため、集積回路と時間信号を発生できる。しかし安価にする

同一チップ上に作ることができる。このよ

ため、温度補償やPLL用の回路チップとうな技術は将来の携帯電話などの無線機器

共振子チップを別のウエハで製作し、重ねをマルチバンド化し、電波帯を有効利用して樹脂パッケージングを行っている。周波ていくのに役立つ技術である。

数ドリフトは一50℃と80℃に温度変化させながら測定し、6000時間で±2ppm以内の優れた安定性を示している。

電波航法

No．50（2008）

一5一

用いられている。また携帯電話をはじめ、

難310MHzTV放送などにもMEMSによるマイクロホンが用いられている働。

（a）上面写真鱒6eパターニングとSi砺鍵穫
Ge Sl◎2Lsl②金礪パターニンゲとA擬鑑穫（a）電磁力による2方向光スキャナ
Al輔a、鰍；謂識郡

葱紮鷲

、r

鋪難珊：丁

h「ゴ㍉・ご

‡瓢誹雛島

げ3

、阜

A漏

轍認郡・…・一罫店瓜駕無…i翼．編噸一

3＞A難と 《齋Crのパター鑑ング
識騰撚三濡撚、轟騨蒲遡藁ii鷺A砕ゴ・閥μ；・げｿ一

承平スキャナ

AポC
嚇

環

講．
囎帽課唖脚 @懸（4）Ge犠権磐：黒ッチング

垂薩スキャナ

轟嚢一藩緑む一ザ欝三一ザ（b）製作工程図5

Lamb波共振子

携帯電話などに搭載するレーザプロジェ
クタの目的など、光スキャナが開発されている。図6（a）は電磁力で鏡を2方向に偏向させる光スキャナである⑳。赤青緑のレー
ザをオンオフさせ、このようなスキャナで走査することにより、省電力の小形プロ（b）光スキャナによるレーザプロジェクタ

ジェクタが可能になる（図6（b）日本信号㈱）。

図6

このほかゲーム機のコントローラやi携

光スキャナとそのプロジェクタ応用

帯情報機器のユーザインターフェースにはMEMSによる加速度センサが、大量に

一6一

JACRAN，Nα50（2008）

4

製造・検査

トを行うことができる、ウェハレベルバー

製造・検査あるいは安全・環境などの応

ンインテスト用プローブカードを製作した

用では、大量には使われなくても付加価値（④。図8（a）にはその製作工程を示す。Siにめっが高いものが多い。暗視装置などに用いらきで金属の針を形成し、これを貫通配線をれる赤外線イメージャは、MEMSによる形成したLTCC（低温焼成セラミック）基

熱型で安価になり自動車などにも搭載され板にAuSnで半田付けし、るようになった。

られている。SiのLSIウエハと熱膨張の合Siを除去して作

図7はアドバンテスト㈱で最新の高速

うLTCCを用いているが、これは図8（b）にLSIテスタに使われているMEMSスイッ

示すように柔らかいグリーンシートの段階チである（鋤。梁に通電して加熱すると曲がで機械的に孔開けを行い、孔に金属ペース

り、接点を導通させる。ウエハ状態で接合

トを入れ、焼成して製作するものである㈲。

してあるため接点表面が清浄で信頼性が高断面写真のようにて必要に応じて重ねて焼い。小形で20GHzまでの高い周波数の信成することもできる。なおこのLTccはSi号を制御することができる。

と陽極接合を行うこともできる。

AuSRはんだTi

灘気接繍

バイレックスガラス

フ象トレジス峯

シリコン

アルミニウムヒータ
酉妾fヒシ1ノコ＝ノ

スゴリング据点君ラス貴通配腺匿：コゴレーナ導波路

蟻

簡＼

劉

灘畷嚢

繕…薩灘

C￡ノPゼA縫（a）ウエハレベルバーンイン用プローブカー
ドの製作工程解
図7

醜瞬調

MEMSスイッチ

グリーンシート

LSIをウエハ状態でテストするには、

IC端子に針を立てるプローブカードが必要と焼繊され、端子の狭ピッチ化や多ピン化に伴

金属ペーストいMEMSプローブカードが用いられるよ
うになっている。温度を上げて信頼性テス

セラミック（b）貫通配線付LTCCの製作工程と断面写真

図8ウエハレベルバーンイン用プローブ
カードの製作工程とこれに用いる貫通
電波航法

No．50（2008）

一7一

酉己線イ寸LTCC

パターン幅が0．1μm以下で高スルー

ビデオディスプレイ装置に用いられていプットのマスクレス電子ビーム描画装置をるDMDと同様に、配列した多数の鏡が動目指し、電子源と静電レンズを並べたマル

くSLM（Space

チ鏡筒並列電子ビーム描画装置を開発して変調器）をMEMSで製作することができいる⑯。これが完成すれば、マスク代が節る。これを用いたLSIマスク製造用の光学

約でき採算が合った形で多品種少量のLSI式マスクレス描画装置がスウェーデンのができるだけでなく、短期間で開発でき

Micronic

ることにもなる。単純な静電レンズで電ている（1紛。波長248nmのKrFエキシマレー

Light

Laser

Modulator：光空間

Systems

ABで製品化され子を集束させるにはカーボンナノチューブ

ザを使用し、200nm以下の線幅で256×（CNT）による微細電子源が有効なため、256のパターンを毎秒千フラッシュで高速

Si先端部に触媒となるニッケルを形成してに描画できる。このSLMは極めて付加価

おき、カーボンナノチューブを先端部に選値の高いMEMSデバイスであり、ドイツ

択的に成長させた（図9（a））。図9（b）のよのドレスデンにあるフラウンフォファ研究

うにカーボンナノチューブをSi突端に形所で開発された。

成した電界放射電子源に、引き出し用ゲー

型成形でプラスチックによる非球面レ

ト電極を自己整合的に形成して配列させンズなどが作られているが、高温でしかた（1の。図9（C）にはその構造の断面を示すが、加工できないガラスにもこの型成形を適用

裏面に配線を取り出し、集積回路で駆動でするため、高温でも強度を失わない炭化

きるようにしている。

珪素（SiC）を型（モールド）に使う研究が行われている（鋤。図10のように、微細加工したSiにCVDでSiCを堆積し、その表面を研磨して平坦にした後、ニッケル薄膜を堆積する。SiCセラミック板にこれを反応焼結させて接合し、最後にSiをエッ
チングし製作した。SiCを厚く堆積させた（a）カーボンナノチューブ付Si（b）配列した電子源

時に応力で変形するのを防ぐため、Siウエ

ハの両面に対象にSiCを堆積する技術も開発されている㈲。なお非球面レンズなどの引き出麟力榊ボンナノチュづ ^・レン麟
こ＼一＿ ∠
一回目．
一田田

無定隙嵩

形は、ビデオプロジェクタ用のDMDを用

諭縣懸；

、㎝臨い神

いたマスクレス描画装置で多重露光してSi
Sゼー

げげwゴ

轡

基板上のフォトレジストにその形を形成し⑳、エッチングでそれをSi基板上に転写して作る。

pイiノックスガラス

図9＼ 貫遷配線（c）構造断面
マルチ鏡筒並列電子線描画装置のための引出し電極付き電子源

一8一

JACRAN，No．50（2008）

め、自分で曲がる機能を持つ能動カテー（等）S鵜ッチング

テルも開発されている㈱。これは超弾性合
金のチューブをフェムト秒レーザで加工して柔らかいチューブを被せた外径1㎜ほどのもので、吸引すると曲がる。この他、先｛3）表彊研磨

端で前方視するための三次元超音波イメー
ビト

ジャ図、あるいはMRI（磁気共鳴イメージング）装置内でカテーテル先端の近くを高解像度でイメージングするためのMRI用（5）SiGセラミック糠接含（反慈焼結）

検出コイル㈲、さらにはカテーテル先端の＄︵位置を検出するため外部からの磁場信号を瓢 ツチン グ旬

検出する3軸磁気センサ㈱、などをカテー
テルの先端に取り付けた高機能化が進めら

図105

ガラスプレスモーディング用SiC型の
製作

れている。

医療・バイオ
カテーテルや内視鏡のような低侵襲での検査や治療には小形で高機能なことが要求される。

図11は直径125μmの極細光ファイバ
血圧センサである⑳。血圧によって光ファ
イバ先端に取り付けたダイアフラムが変形するのを、光干渉スペクトルの変化で検出（a）写真するものである。圧力によって干渉スペク

︑︑︑るため、光ファイバが曲がって光強度が変化しても影響を受けない。ダイアフラムは□Si基板上に製作し、ダイアフラム部のSiを

ド r

トルが波長方向に移動することで圧力を知

瀧ファイバ

・嚇縞：

円柱状に反応性イオンエッチングで加工す触熱る。これをガラス管に挿入して光ファイバ

深い鷺職

先端に貼り付け、最後にSiをエッチング＝⊃（b）製作法に10万個作ることができ組立も容易なた
図11

め、安く製造できて使い捨ても可能である。

このような診断ツールあるいは治療ツー

ルなどを体内の必要な患部に導入するたNα50（2008）＝〕

S量エッチング

して製作した。直径10cmのSiウエハ1枚

電波航法

鋪繊

一9一

極細光ファイバ血圧センサ

バイオ関係では、使い捨て型ワイヤレスイ

者のSoC

MEMSについて議論するが、こムノセンサが研究されている吻。アレイ状

れでは同じSi基板にCMos回路とMEMSの磁気センサに無線機能が付いたセンサタを形成するもので、図4（a）のようにはじめ

グチップで、表面に抗体を付けておき、抗にMEMSを形成してから回路を作る方法

原抗体反応で結合した磁気ビーズを磁気セと、回路を形成してからMEMSを作る方ンサで検出する。これは家庭でHIVやで法に分けられる。後者の例として図12にんぐ熱などを同時に検出でき、安価な診断

集積化容量型圧力センサの製作工程を示ツールとして使える可能性がある。なおこす鋤。これでは穴の開いたガラスをCMOSのようなヘルスケアチップの場合には、病

ウエハに陽極接合し、封止してからダイシ院で再検査することになるため精度管理がングしてパッケージングされた状態に作る

あまり問題にならない。これに対してチッウエハレベルパッケージング技術が用いら

プ上にバルブや流路などを形成した分析

れている⑬◎。

チップを用い、血液を病院のベッドサイドで分析する目的で使うこともできる㈱。しこ＝：＝莚ご＝誘》ズ！1∴−＝

かしこの場合は使い捨てにすると高価なだ

輩・踊

に

鱒

けでなく、精度が悪いと医療ミスにつながる。そのため精度管理ができる場所に血液P》引

試料を運んで集中的に分析する方法がとらな脚《隷蝋《羅れる。このように使う現場の問題を考慮して開発する必要がある。

6

集積化MEMSと産業化の問題点
画像用でたとえば赤外線イメージャあるいは3で述べたDMDのように平面的、あるいはプリンタヘッドのように直線的に多数の要素が配列したものでは、スイッチン

グ回路などの集積回路をMEMSと一体化
図12する必要がある。

ウエハレベルパッケージングによる集積化容量型圧力センサ

いっぽう微小容量を検出する容量型セン
サでは、配線の寄生容量を減らし雑音を防加速度センサが自動車のエアバッグシス

ぐため容量検出回路を集積化するのが有効

テムの衝突検出、ノートパソコンのハードである㈲。集積化MEMSの構成法としてはディスク保護のための落下検出、あるいはSoC（Systern

ゲーム機のコントローラにおけるユーザイ

onChip）MEMSのモノリシッ

ク集積型と、SiP（System

inPackage）

ンターフェースなどに用いられている。図

MEMSの例えば図3（a）のようなハイブリッ

13はこれに使われるアナログデバイス社

ド組立型に大きく分けられる。以下では下による集積化容量型加速度センサの構造で

一10一

JACRAN，No．50（2008）

ある剛。錘がばねで支えられた構造が多結るMEMS構造を形成するには、回路にダ晶のPoly−Siで作られており、錘の動きがメージを与えない温度（400℃以下）でプ

静電容量の変化として検出される。Poly−

ロセスする必要があり、米国のカリフォル

Siは優れた弾性材料であるが、CVDによ

ニア大学バークレー校などでは、これに多る堆積時に厚さ方向に応力分布が生じるた結晶のPoly−SiGeを用いる研究が行われてめ、その下の犠牲層と呼ばれるりんガラスいる㈱。このPoly−SiGeを用いベルギーの層などをエッチングで除去すると、図14

iMECとドイツのBosch社で作られた集積（b）に示すように反る。このため図14（a）の化振動ジャイロでは、図15に示すように

ように、堆積後1100℃で3時間の熱処理を0．35μmのAI

して厚さ方向の応力を均一化してから、犠構造を形成した。共振子部分をさらに厚い

牲層エッチングする必要がある。この熱処

Poly−SiGe構造で封止し、通常の後工程の理のため図13の集積化容量型加速度セン技術を適用し、樹脂封止で安価に製作でき

サでは、現在標準的な微細トランジスタをるようにしている岡。Poly−SiGeの応力制御使うことができず、3μmのものが使われはSiとGeの割合を変えることで行うことている。

ができ、成豊中に生じる反りは図14（c）のCMOS回路上にPoly−SiGe

ように異なる応力の膜を多層にすることで

／

回路

図13

解決している㈱。
涯鵬（poly−Si加速度センサ）

Poly−Siを用いた集積化容量型加速度
センサ
ドむ

ま

一聯［璽雲コ（a＞

難誌［i『■（b）

あPoly−SiGeによるMEMSを微細CMOS
回路上に形成した振動ジャイロ

ミむビ

＿諜「『』

（c）

図15

MEMS構造体に堆積した多結晶を用いるのではなく、図14（d）のように単結晶材

一輪［『三コ

料を低温で接合することによって、LSI

図14 優れた弾性材料でMEMSを形成するの原理を図16（a）に示すが、接合後に研

（d）

方法

上にMEMSを形成することができる。そ磨してMEMS構造になる層を形成して標準的に使われている短チャネルトラン

ジスタの回路上に、優れた弾性材料によ

電波航法

No．50（2008）

加工を行う。図16（b）はSOI（Silicon

On

Insulator）ウエハをポリマー（パリレン）

一11一

で接合して形成したMEMSスイッチであ止と電気的な接続を同時に行うことができる。プラズマを照射して表面に高密度のる。

水酸基を形成する「プラズマ活性化」を用いると、300℃程の低温でも接合できる

蔑屡｛驚潮繋灘簿岡。この方法ではプラズマ活性化後に大気中で位置合わせすることができる。また低遜鷺i醗蒙二二撃夢餅轡三二

温なため熱膨張の異なる基板どうしを接合

…@

S沿2

薩擾接合

することができる。インテルとU．C．Santa

Barbaraではこれを用い化合物半導体のウエハをSiウエハに接合してSiチップ上に半導体レーザを製作している⑯。図16（c）

奪＝瞬贈艦罫マ欝礁罪麟檎欝欝誹聯繋繍

の例は、このプラズマ活性化接合を用いて、Siウエハに水晶ウエハを接合し、研磨後さらにSOIウエハを接合したAFM（原子間力顕微鏡）用プローブである勧。

Ge￡）ee嚢艮賑雛ご◎げ婁；llじ驚緬ツ懲一…覧鄭嚇国懸一臨C麟◎＄ウェノ、

SIO譲

Al

毒i難｝露r尋墾∫磁窪羅録：欝饗（a）接合による集積化MEMSの原理

弱一触囎嘆編擁護讐

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監

畠

、

7r陀ワ

AトGaボンディング
i450℃，3￠O撒／Wafer，磯H2／網2）蓼馨（b）単結晶Siスイッチ

図16

瀬野議鷺1

§

；：灘

（c）水晶AFM

プローブ
低温接合を利用したMEMSの集積化

雛一げ甲鵬紺瓢鐙嘱・鷺瞥rr

金属どうしを低温で接合することができ、この金属接合を用いるMEMSを製作

図17したウエハをCMOSウエハに貼り付ける

金属接合を用いた振動ジャイロの製作工程ことが可能である。図17はディジタルカ

集積回路では集中的な生産施設で巨額のメラの手振れ防止などに使われているイン

設備開発投資を行い、量産効果を活かし短ベンセンス社の振動ジャイロの製作工程で期で投資を回収しながら再生産を続けていある劔。MEMSウエハのGeと、

LSIウエハるが、各社が一斉に設備投資し過剰設備のAlを共晶接合させることによって、封になるいわゆるシリコンサイクルがあり、

一12一

JACRAN，No．50（2008）

しかも製品の寿命は短い。これに対して多い。償却済み設備の有効利用や大学とのMEMSは品種ごとに設計・製造・パッケー

連携などで、固定費を減らし無駄を省くこ

ジング・テストが異なり多様な知識が必要とや、装置開発販売を同時に手がけるなど

で、少量であるためフォトファブリケー

のビジネスモデルの工夫で、少量の需要にションの量産効果が活かせないが、付加価も応えていくことができ㈹、少量のMEMS

値は高く製品寿命は長いため長期で投資をを供給できれば、市場での新しい使われ方

回収することになる。MEMSは毎年15％などでビジネスが広がる可能性もある。

程の割合で成長し続けており、また多様な

米国は大学やベンチャ、台湾はMEMS

知識の集約であり、そのため産学連携が重ファウンダリの活躍が目立つ。半導体と要である。集積回路は微細化による性能向MEMS、基礎（大学）と応用（企業）の上だけでなく、多様化による高付加価値の融合が我国では望まれる㈹。

方向への期待は大きく、その柱となるのは回路チップと一体化した集積化MEMSである㈹。しかしその開発は容易でない。設備を使いリスクをかけることになるが、会社では設備があってもリスクをかけられず、大学ではリスクはかけられても設備を図18維持することはできない。また欧州などに乗り合いウエハによる集積化MEMS

比べわが国では、人材や非効率や縦割りな
どで国公立研究機関などの公的研究機関がむすび

あまり産業に寄与していない。我が国では、MEMS（Micro

ElectroMechanical

このようなリスクをかけ総合力を要する研

Systems，微小電：気；機械システム）は、付究開発が行われてなく、将来の産業のねた

加価値の高い部品として使われシステムのを仕込んでこなかったために、開発が容易

鍵を握っている。有用なMEMSを応用分

で数が出る同じような製品に、多くの企業

野ごとに述べた。また回路と一体化した「集が集中する傾向にある。図18は競合しな積化MEMS」、および産業化の問題点につい企業と東北大学とで行っているもので、いて議論した。

プロジェクト内で外注したシャトルサービ
スのウエハを切り出して、それに低温接合

謝辞

や低温堆積などの追加工を行い、集積化

本研究の集積化MEMSに関する研究でMEMSの研究開発を低コストで行うもの

は、科学技術振興調整費（先端融合領域イである。これによって比較的大量であってノベーション拠点の形成）の「マイクロンも開発ができないために製品化できない集

ステム融合研究開発拠点」として文部科学

積化MEMSへの道を拓く試みを行ってい省の支援を受けた。

る。これとは逆に開発はできても少量なために採算が合わなくて製造できない場合も

電波航法

No．50（2008）

一13一

and M.Esashi : " High‑density

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nanopositioning PZT microstage using

integrated structure" , Microelectronic

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JACRAN, No.50 (2008)

Technical（1蜀

Report，

S．H．Choe，S．Tanaka，

Amatched

expansion

card

with

IEEE

Internl．

（1ゆVol．22，low

M．Mori，

Low

STS

CTE

LTCC

of

and

carbonelectron

MEMS

probe

substrate，

and，SEMICON

Japan

with

Microeng．，

Vo．15，

Y．Mineta，T．Mineta

M．Esashi：．

Developmentofelastic

alloy，Proc．

20th

SensorSymposium，

鋤

beam

and

，MEMS

2008

MEsashi

芳賀洋一：

cathetertube，Proc．

using
of

the

pp．57−60，2003

血管内低侵襲治療のため

体医工学、Vol．43，

㈲

No．4，

，生

pp．553−559，2006

五島彰二、松永忠雄、松岡雄一郎、黒田輝、江刺正喜、芳賀洋一：

pp．355−358，2008：

activehydraulicの．前方視超音波イ今一ジャの開発

nanotubeTechnical

type

and

陳俊傑、江刺正喜、大城理、千原国宏、

rnicro−colurnn

carbon．

Micromech．

Y．Muyari，

suction

T．Ono

light

No．1，71−75，2005

super

J．YHo，

M．Esashi

white

，J．of

for

devicesmasklessfiber−optic

using

diamondelectronemitters

sensorUtilizati．on

emissionandUltra−miniatureinterferometry㈱self−aligned

Digests，

Y、HagaM、Esashi：field

Parallel

K．Totsu，：

T．M．Cuong，

and

using

，J．Vac．Sci．Technol．，

nahotube

C．H．Tsai，：

systempressure

MEMSI2004，430−433，2004（1の②匂Microsystem／MEMS

P．N．Hong，

photolithography

Vol．B23，1487−1490，2005

N．Kidani：

PP．15−18，2007（16）P．N．Minh，．

T．Ono

exPosure

M．Esashi：Conf．2007，20．2，2007

Y．：Kobayashi

seminarsession，

scale

and

LTCC

Test

CTE

pp．9−16，2004

Characterization

カテー

（1鋤

P．Durret．a1．

ofspatiallight

modulators

for

micro

の開発

，電気学会論文誌E，Vol．128−E，

lithography，Proc．

ofNo．4985，

No．10，

pp．389−395，2008

SPIE，

pp．211−221，2003②⑤

α9）K．0．Min，

S．Tanaka

Glass

mold

APCVD，
lostpress

SiC−SiC

molding

Symposium，

②◎

and

bondingof

the

S．Tanaka．：

siliconcarbideforPacific

Conf

Micro／Nano

電波航法

on

No．50（2008）

magneto−irnpedance

andM．Esashi：effectsystemfordetecting

Positionorientationofcatheter

tip

and

21th

SensorSensors

andActuators

A，，

No．111，

pp．304−309，2004

M．Esashi②のplasmadeposition

T．lshikawa，

B．E．Boser：

A

T．S．Aytur
wirelessandintegratedof

immuno串ensor

，The

4th

2005（CME2005），pp．943−9462005

Transducers

and

MEMS

②的

Technologies（APCOT
andThree−axissensor，pp．156−159，2008

K．Totsu

Y．HagasiliconDouble−side

vapor

（2り

SiC

K．Totsu，andB．Larangot，

chemical

2008）

by

pp．473−478，2004

enhanced

Asia

MEsashi：fabricated，Proc．

K．Ishizuka，

andテル実装に適した血管内MRIプローブ

M．Esashi：

Gray一

一15一

S．Shoji，，Complex

M．EsashiPrototypeminiaturefabricatedonActuators，

No．14，aMedical

and

blood

siliconEng．

T．Matsuo：gasanalyserwafer，

Sensors＆pp．101−107，1988

㈲松本佳宣、江刺正喜：

化容量形圧力センサ

M．Esashi：mechanicalEncapsulated

Vol．1，

日経マイクロデバイス，No．257，

⑤7）

micro

A．Takahashi，and，Microsystem

No．1

Siチップで1Tビット／秒

へ複．数波長のレーザー集積手法を開発

PP．451−461，1992

sensors

Technologies，

岡大下淳一：，電子情報通信学会

論文誌，Vo1J75−C−II，

岡

絶対圧用集積M．Esashi：micromachinedpp．2−9，1994

resonators

Evolution

6f

inertial

technology，Solid−Sta㌻ebondingofsiliとonMicrosystems

Proc．

of

the

Sensors，
Workshop，岡Actuator

and

B．LBircumshaw，

Y．一S．Kim，

A．Pisano，

R．T．Howe：structural

and働

W．Z．Low，

T．一J．King

for，Solid−State
Microsystems

integrated

Sensors，

Workshop，B．D．Bois，Martos，

in

RF

S．Van

J．Ceballos，

J．Spengler，鋤A．Verbist，
J．Ramos−

A．Ragel，

J．MMora，

T．Fuchs

Processing

gyroscopeof

top

wafersSensors，

2006，

A．F．Flannery

packagingproduced

WO

CMOS

㈹

MEMS

ICs

，ISSC

Al／Ge

bondingenvironment

therefrom／l：andInternl．

2006／101769，2005

andG．K．Fedder：「CMOS−

．宮崎勝：

2005

新しいMEMSビジネス，電子材料，Vol．43，

No．11，

pp．31−35，2004

and

of

of

Jr

江刺正喜：
ン

，SEMI

News，

MEMSコラボレーショ
Vol．23，

pp．22−23，2007

pp．88−89，2005

A．Mehta，M．Gromova，K．BaertandOptimisation

of

PECVD

for

MEMS．

top

CMOS

，DigestofTransduCers

05，

S．N．．Farrens，temp．erature，J．

：

poly一＄iGe

post−processing
of

Tech．

on

Paperspp．1326−1329，2005
J．R．Dekker，

B．ERoberds：

bonding

P．Czarnecki，

A．Witvrouw

layers

and

afld

wafer

0．Brand㈲J．M。Hinoj6sa，

C．Leinenbach，

onof

activated

quartzI．EEE

fabrication

モデル

Aerde，

S．Kronmuller：

2005、

㈲

a

patentActuator

pp．34−37，

A．Mehta，

M．A．Lagos｝A．Arias，図

surfaceandMEMS」，Wiley−VCH

A．Witvrouw，Fabricationofaproduct

2002

岡S．S．Nasiri，
11MethodandPoly−SiGe：ahigh−Q

material

Y．一C．Linpp．1305−1308，2006

pp．27−32，2004

S．A．Bhave，

MEMS

integrated

p．3，2006

quartz−cryミtal

using（3⇒M．WJudy：MEMS

T．Ono，，

Chemical

wafer

to

Electrochem．

J．K．Smith

free

roorn

wafer

directSoc．，

Vol．142，

pp．3949−3955，1995

一16一

JACRAN，No．50（2008）

マルチ出力MEMS慣性センサ

ー浮上・回転型MEMSマルチ出力慣性センサー
東京計器㈱研究開発センター中村
1

茂はじめに［2］［3］角速度検出の原理として、ジャイロセンサ

慣性空間に対する加速度、角速度等を計としては最も高精度な「静電支持ジャイロ：

測する「慣性センサ」は1851年フーコー（Foucault）による「振り子」を用いた地

ESG」と同一の方式をMEMS技術で実現した新たな方式のMEMS慣性センサを紹

球自転の検証、翌1852年の回転円板によ介する。本センサはSi製のリング型回転る地球自転の検証と「ジャイロスコープ：体（直径1．5㎜）を静電力で浮上させ、非回転（ジャイロ）・見る（スコープ）」の接触で高速回転させることにより2つの軸

命名以来急速な進歩を遂げた。ジャイロス

回りの角速度を検出し、同時にロータを支

コープの角速度検出性能は地球自転角速度

持する力から3方向の加速度をも検出可能の百万分の一の角速度をも検出可能になな「マルチ出力慣性センサ」である。本方り、加速度計の検出性能はダイナミックレ式の採用により、従来は3個の1軸ジャイロ、ンジで8桁、最小検出加速度は「地球潮汐」

3個の1軸加速度計、合計6個のセンサををも検出可能なレベルに到達している。

必要とした姿勢計測装置を、2個のセンサ

一方、半導体製造技術の進歩とともに急で実現可能になる。

速な拡がりを見せるMEMS技術は、これらの「慣性センサ」の小型化、大量生産に

2

回転型慣性センサの動作原理大きく寄与し、特殊なセンサと認識されが浮上回転型慣性センサの原理、特に角速ちであった「慣性センサ」の一般化を加速度（レート）検出の原理は船舶用ジャイロしている。田コンパス等で広く使われてきた「機械式回しかし、MEMS技術を用いて製作され転型ジャイロ」と同一である。高速回転したマイクロ慣性センサは「角速度計測はている回転体の回転軸と直交する軸回りにジャイロ」、「加速度計測は加速度計」と機角速度が入力されると、回転体とケースの能別に研究開発されてきたが、慣性計測の問に傾斜変位が生じる。フィードバック制

分野では、これら角速度、加速度の単一パ御により、回転体を常にケースのゼロ位置

ラメータを計測する用途以外に移動体の姿に保持するようトルク（プレセッショント

勢計測のニーズがある。本用途には3軸のルク）がフィードバックされる。このトル

角速度、及び3軸の加速度を計測する必要

クは以下のように、入力角速度に比例するがあり、数個のセンサを組み合わせてシスことからフィードバックトルクを計測する

テムを構成しなければならない。本稿ではことにより角速度検出が可能になる。（図1）

電：波航法

No．50（2008）

一17一

︐ZZ

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ロータ

プリセッショントルク

XX・
図1

ね

角運動量
β＝1ω

、、
○
スラスト方向制御電極

コ

yy

図2

センサ構造

回転型ジャイロの原理

本センサはガラス／シリコン／ガラス
回転体の慣性能率を云回転速度をω，入の3層構造で構成されている。リング型回力角速度をθとすると、プレセッショント

転体の周りに制御用電極が配置され、回転ルクT、は次式であらわされる。

体との問で変位検出及び静電駆動のためのT＝1ωθ

コンデンサを形成している。ラジアル方向（1）制御の電極は回転体と同一のシリコンウエ

本形式のセンサは（1）式からわかるよう

ハーで構成されており、スラスト方向制御に、回転体の慣性能率を大きく、回転速

及び回転駆動用電極は上下のガラス基板上度を大きくすることで性能向上が可能であにパターニングされている。リング型回転る。本センサのようにマイクロ化により小体は外径1．5mm、厚さ50μmである。上下

さくなった回転体の慣性能率を補うには、のガラス基板上の電極と回転体とのギャッ「回転速度を大きく」することで対処する。

プは約3μm、ラジアル方向制御用電極

ちなみに本センサの場合、74，0000rpmのと回転体との間は約2．5μmのギャップに高速回転で対処している。

なっている。

図1のように回転軸（z軸）に直交する

写真1が実際のセンサチップ、写真2がパッケージに入れた例である。

軸は2軸（x、y軸）あることから、2軸角速度センサとして動作することが可能になる。又、回転体を常にケースのゼロ位置に保持するよう制御していることから、3軸加速度計としても動作し、1台で2軸（x、y軸）回りの角速度と3方向（x，y，z方向）の加速度、合計5つのパラメータを同時に計測することが可能になる。

3

写真1

センサの構造センサチップ

図2にセンサの構造を示す。

一18一

JACRAN，Nα50（2008）

4

性能

4．1

加速度計性能本センサクラスの加速度計の性能評価
は、センサを傾斜させ重力加速度の入力を変化させて行うのが一般的である。

図3にX軸周り、図4にY軸周りセンサを回転させた結果を示す。多軸出力加速度
写真2

センサパッケージ

計として動作していることがわかる。

直径L5㎜のリング型回転体を内蔵する

傾斜試験（X軸周り）
15

センサチップは4．3㎜□、厚さ1㎜である。

1

写真3は2軸角速度、3軸加速度入力に

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対するフィードバック制御回路、及びロー

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タ回転数を一定に制御する回路が組み込ま

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れたセンサカードである。95×65㎜・45

80gと小型・軽量が図られているが、実際は

凄

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一135

−90

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18D

傾斜角（deg）

図3

12V単電源で動作するよう各種電圧を生加速度計出力特性一1

成する電源カードと組み合わされ写真4の傾斜試験（Y軸回り）
焉

ようなケースに収められている。

→一X加速度』鳳焦

1

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180

傾斜角（deg）

図4

加速度計出力特性一2

図5はY軸方向の加速度入力と出力の関係を示したものであり、±1Gの範囲で
写真3

センサカード160ppmと1軸サーボ加速度計に匹敵する
良好な直線性を示していることがわかる。

図6は低加速度入力（1mGステップ
＠0．06deg）時の出力であり、0．5mG以下の分解能を持っており、運動加速度が入力されない状況では分解能0．03deg以下の傾斜計としての使用も可能である。

写真4

電波航法

マルチ出力MEMS慣性センサ

No，50（2008）

一19一

Y加速度計特性（Z軸周り）

0．15

3

1．5

黛
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加速度計直線性

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図5

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150

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0

時間（s）

悪8：器

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套1 二1

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肇二8：器

Hl§1馨

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一Q．1

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30

時間（s）

図6

4．2

一α05

0

0．1

（105

入力角速度（deg／s）

図8

低加速度入力時特性

低角速度入力時出力特性

本センサのようなマルチ出力センサを使

ジャイロ性能ジャイロセンサとしての性能評価はター用する上で考慮すべき重要な項目として、ンテーブルを使用し、実際に角速度入力を各計測パラメータ問の干渉がある。表1に与えて行う。図7は±150deg／sでの入出

2つの角速度（X、Y角速度）、3つの加速力特性、図8は±0．ldeg／s入力での出力特度（X、Y、性である。直線性は±150deg／sで50ppm

力の例を示す。角速度入力ある場合に加速Z加速度）問相互の干渉出であり、MEMS技術で製作されたジャイ度出力として現われる例で最大0．004mG／

ロでは最高レベルの直線性である。

（deg／s）、加速度入力がある場合に角速度出力として現われる例で最大0．O14deg／s／

200

Gに収まっている。同一ディメンジョン問

璽100の干渉はほとんどがセンサの幾何学的寸法

響50

誤差による所謂「取り付け誤差」であるが、

亟o

加速度入力の場合で最大0の43％、角速度

鍵．，D
§一1・・

入力の場合で最大0⑳5％と小さな値であ一150

り、ストラップダウン型姿勢計測装置とし

−200

−200

−150

一100

−50

0

50

100

入力角速度（deg／s）

図7

150

200

て十分使用可能な値である。

ジャイロ入出力特性一1

5

まとめ
表2に概略性能の一覧を示す。2軸角速度・3軸加速度のマルチ出力を可能にするのみ

一20一

JACRAN，No．50（2008）

ならず、各パラメータに関してもMEMS

ElectrostaticallyLevitated技術を用いて製作された慣性センサとしてforMeasurement

最高レベルの性能であり、本センサを2台

Tech．Dig．10th

用いることで、超小型の姿勢・方位計測装

SensorandActuators（Transducers99）

Sendai1999

pp1558置を実現することが出来る。

Inertial

Micro

Motor

SystemInt．Conf．Solid−State

3）T．Murakoshi，K．Fukatu，S．Nakamura，

参考文献

and

1）N．Yazdi，
K．Najafi，Sensorsll

F．AyadiMicromachined

Proc．IEEE，Vol

86，

No

2）K．Fukatu，T．Murakoshi，and

andLevitated

Electrostatically

RotationalRing−Shaped

Inertial

Gyro／Accelerometerfor8．1998

Measurement

Sympojium

MEsashiTechnology

表1

System2002

Inertial
Gyro

Stuttgart，Germany

他端干渉例
出力

入力

X加速度

Y加速度

Xレート

Yレート

X加速度
Y加速度
Z加速度

99，997％

0，028％

0，010％

0014dθ9冷／0

0．007deg／s／G

0，028％

100，005％

0，006％

0．005deg／s／G

0．006deg／s／G

0，043％

0，047％

99，997％0．009deg／s／G

0．006deg／s／G

Xレート

0．004mG／（deg／s）

0．004mθ／御θ9たク

0．001mG／（deg／s）

100，001％

0005％

Yレート

0．002mG／（deg／s）

0．000mG／（deg／s）

一〇．001mG／（deg／s）

一〇．001％99，999％表2項

2．諏m（ラジアル
R．0μm（スラスト）

回転数

感度

直線性

雑音

No．50（2008）

センサ性能概略1。5mmx50μm（H）×150μm（w）

ギャップ

計測範囲

Z加速度

目

回転体寸法

電波航法

M．Esashi

74，000（rpm）
角速度±150deg／s

加速度±49m／s2

角速度

0．01deg／s

加速度1．96×10一3m／s2LSB

角速度

0．05％

加速度

0．1％（±1G）

角速度0．002deg／s〃一Hz

加速度30μG〃一Hz

LSB（＝ヒ150deg／s）

一21一

インマルサットおよびイリジウムサービスの現状と今後について
KDDI株式会社

MSATビジネス営業部

大野和美
はじめに

初期の衛星としてはマリサット衛星の他、本稿は2008年8月に筆者が行った、電波1981年に打ち上げられたマレックス衛星

航法研究会講演会での「インマルサットおがある。1990年にはインマルサット独自

よびイリジウムサービス現状と今後についの衛星、第2世代衛星が打ち上げられ、船て」をもとに、2009年3月1日現在の状況

舶向けサービスが徐々に拡大していった。

を追記したものである。

その後1992年から航空機用、1996年から

1

インマルサットは1982年に船舶を対象

は陸上移動用とそのサービスを拡大した。

とした衛星通信を開始し、その後航空機や各国の通信の民営化の流れに乗り、イン

陸上移動体にサービス範囲を拡充していマルサットでも効率的な経営と次世代衛星

る。一方、イリジウムは世界中で利用できの資金調達のため民営化が検討され、1999

る携帯端末により、市場が拡大している。

年4月に英国ロンドンに本社を設けるイン

どちらも衛星を使用した通信サービスであマルサット社が設立された。

り、海上やインフラが整っていない途上国

当社とインマルサットとの関わりは古く、など通常の通信回線が使用できない場所

インマルサット設立当時から約30年の歴や、地震や災害時など陸上の通信回線が規史を共にしている。すなわち、1976年に「イ制され使用できない状況で威力を発揮する

ンマルサットに関する条約」及び「同運用通信である。

協定」が採択され、日本政府は1977年に

本稿では、インマルサット、イリジウム

同条約に署名し、署名当事者として指名を両サービスの概要や今後の両サービスの展受けた国際電信電話株式会社（現KDDI）

望について述べる。

が同運用協定に署名した。

インマルサットが民営化した後から
2

は、KDDIは主要株主という立場と同時にインマルサット

2−1

LESO（Land

インマルサットサービスの歴史とEarth

StationOperator：陸上地球局運用者）という両面の立場を有す

当社の関わりインマルサットは海上における遭難・ることとなった。

LESOとしては、山口衛星通信センター

安全通信の向上を目指し、1979年に国際Maritime

でインド洋衛星と太平洋衛星にアクセス

Organization：インマルサット）

し、インマルサットサービス（海事、航空、として設立された。インマルサット設立

陸上移動）の提供ならびにNCS（Network

海事衛星機構（Internationa1
Satellite

一22一

JACRAN，No．50（2008）

Coordination

Station：通信網管理局）や

SBS（Satellite

Base

／潔＼

で

Station：陸上地球局）

アというインマルサットシステム維持において重要な業務をインマルサットから受託し

（

＼

しバン9
山手

運用をしている。

（1轡距ソ

堰^
蝋
繋累
囎鷺

さらに1980年代にはKDDIグループの1

聴縫繕

ヤゐ

上空の静止衛星濡

ぎ

Cバンド

．

（6／4GHz）、

驚1国漢
パソコン
電話・iSDN回線網溝で一したディジタル衛星通信方式がインマル

騙霧陥

薩／

つであるKDD研究所（当時）が研究開発

X

サットBサービスに採用されるなど、現在
図2のインマルサットシステムの基礎となる技術の研究開発に貢献してきている。

2−3

海上・陸上システムの変遷

船舶向けサービスからスタートしたイン

マルサットサービスは30年の問に移動体用のアンテナも小型、軽量化が大いに進んだ。

1982年に最初のサービスとしてスタートしたインマルサットAサービスはアン
図1

山口衛星通信センターとアンテナ

テナ直径120cm、重さ120kgのアンテナを使用するインマルサット唯一のアナログシ
2−2

ネットワーク概要

ステムであった。（Aサービスは2007年12

インマルサットネットワークの概要を図

月31日をもってサービス提供を終了して2に示す。

いる。）その後、1993年にはディジタル化

上述の通り、インマルサットは海上、航かつ小型化を図ったインマルサットBが登空、陸上の3分野でサービスを提供してい

場し、さらにインマルサットMや、よりる。

高速化を遂げたインマルサットFleet（ブ

利用者は軽量小型なアンテナを船や飛行リート）が登場した。そして更なる高速

機i、車などに搭：渇する。赤道上空36，000km化を図り2007年11月には初のブロードバに配置された静止衛星であるインマルサッ

ンドサービス、インマルサットFB（Fleet

ト衛星と移動体問のサービスリンクでは降Broadband）が登；場した。

雨の影響の少ないLバンド（アップリンク

陸上用のアンテナも同様の変遷の結果、

1．6GHz、ダウンリンク1．5GHz）を使用し、2005年3月には初のブロードバンドサービ

陸上地球局と衛星間の回線であるフィース、インマルサットBGAN（Broadband

ダーリンクではCバンド（アップリンク

Global6GHz、ダウンリンク4GHz）を利用する。

Area

Network）が1登場した。

インマルサットFB、インマルサット
BGANは従来サービスに比較して速度は電波航法

Nα50（2008）

一23一

約7倍という高速化を達成した。ディジタ

すなわち、地球全体をカバーするグロー

ル化、衛星の高機能化によりアンテナの小バルビームと、ビーム幅を小さくして地球型化、高速化を図っている。

の一部を照射するスポットビームである、

ワイドスポットビームとナロースポット
2−4

ビームである。

衛星の変遷

表1にインマルサット衛星の比較を示す。

第2世代衛星では上記3種類のビームの第2世代衛星は全長14．5m、打ち上げ時のうち、3つのグローバルビームのみで地球

重量は1，500kg、音声チャネル数は250でを覆っていた。第3世代衛星ではグローバある。その後、1996年に投入された第3世

ルビームに加え、7つのワイドスポットビー

代衛星はインマルサットFB、

BGAN以外ムが搭載された。第4世代衛星にいたってのサービスに使用されているが、全長20．7はグローバルビーム、19のワイドスポッ

m、打ち上げ時重量2ρ50kg、音声チャネ

トビーム、228のナロースポットビームをル数は1，000である。最新の衛星でありイ備えている。スポットビームはビーム幅を

ンマルサットFB、BGANを提供する第4小さくして地球の一部を照射するため、照世代衛星は全長45m、打ち上げ時重量6，000

射領域が狭い分グローバルビームに比べてkg、音声チャネルは18，000である。第2世

強い照射電力が実現できる。これにより代と第4世代衛星を比較すると、大きさ重アンテナの小型化が図れる。さらに、ナ

さともに約3〜4倍になっており、提供でロースポットビーム問でのしバンド（移動きるチャネル数に至っては72倍となった。

体から衛星間）周波数の再利用による利用

いかに衛星そのものの巨大化、高機能化が

チャネル数の大幅な増大で、それぞれ最大図られたかが推察できよう。

492kbpsおよび432kbpsのパケット通信が可能なBGANやFBの提供が可能となった。

表1

これらについては2−7で後述する。

2−6

今後の展開

〜第4世代衛星の打ち上げ〜

2005年3月12日インド潤声をカバーする第4世代衛星1号機が打ち上げられ、さらに同年11月8日大西洋域をカバーする2号機が打ち上げられ、それぞれサービスの提供を開始した。

日本を含む太平洋域をカバーするために3号機の打ち上げが長らく待ち望まれたが、2−5ビームの種類同じく表1が示すように、インマルサッ

2008年8月19日、ついにカザフスタンから打ち上げされ成功した。

その後、衛星の再配置を行い2009年2月

ト第4世代衛星には3種類のビームがある。

一24一

JACRAN，Nα50（2008）

25日、日本時間朝5：00からインマルサッ

なる。

ト第4世代衛星はグローバルにサービス提また64kbpsのM4に比べるとより高品供が可能となった。つまり日本ではこれま質の映像画像を高速に伝送できるように

では西日本でのみインド洋衛星経由で利用なった。

ができていたが、このフルカバレッジ化に

2）インマルサットFBについて

より、太平洋域の衛星を使用して日本全土

でBGAN、

FBを利用することができるよ

うになった。

インマルサットFBはBGANサービスの海上版である。最大432kbpsの通信速度を提供しこれも第3世代衛星に比較すると約7倍の高速化を遂げた。インマルサット

BGAN同様、例えば船長が業務用メールを送受している時にも、船員が家族に電話をかけるということも可能である。

また、432kbpsの高速通信により、単に電話をする、メールやインターネットをするという使い方から、エンジンルームから機械の様子を定期的に陸上の船舶管理会社

図3

2009年2月25日以降のカバレッジに報告する、陸との間でTV会議を行う、船員へ遠隔教育を行うなどといったことも2−7

第4世代衛星を使った新サービス

可能となり、利用用途の拡大が期待できる。

〜BGAN・FB〜
第4世代衛星で提供するサービスにはインマルサットBGAN（Broadband

Area（Fleet3

イリジウムサービス

Global1990年6月モトローラ社から77機の周Network）とインマルサットFB

回衛星を利用して全世界をカバーする衛星

Broadband）の2種類がある。

携帯電話システムが発表された。77とい

1）インマルサットBGANについて

う衛星の数が電子番号でいうと「イリジウ

陸上でサービスを提供するインマルサッ

ム」にあたることから、最終的に66機のトBGANは最大492kbps（ベストエフォー

衛星でカバーすることとなったものの本シト）の速度を実現し、第3世代衛星で提供

ステムはそのままイリジウムサービスと命しているインマルサットM4のパケット通名された。

信が最大64kbpsであることに比べると約Iridium

7倍の速度となる。

Inc．は1998年11月からサービス

提供をスタートしたが、想定以上に携帯電

またこれまでは電話とデータ通信の同時話が急速に普及したことやグローバルス

利用はできなかったが、BGANでは可能

ターなど競合する衛星システムの出現などとなった。例えば、遠隔地と日本間でお互により、想定する顧客数を確保できなかっいメールを送受しながら、そのメールの内た。そのため運転資金不足となりサービス

容を電話で議論するといったことも可能と開始1年後には破産に追い込まれた。

電波航法

Nα50（2008）

一25一2001年3月にIridium

Satelliteぐ∴：1：ン欝錨星

LLC社がイリジウムサービスを再開し、日本では・／（780km）

2005年6月から当時KDDIの子会社であっ難獄たKDDIネットワーク＆ソリューションズ
がサービスの提供を再開した。

3−1

三三

サービス概要㍉㌦＿…喩

インマルサット衛星は高度36，000kmの地＼予備衛星

球の自転に同期した軌道を持ち3つの衛星（648km）

図5

で地球をカバーできるという利点があるものの、往復70，000km以上となる伝播遅延の3−2

影響は避けられない。また衛星が赤道上空

イリジウム衛星についてにあることから北極や南極といった高緯度

インマルサット衛星に比べ、イリジウムの地域には電波が届かないという欠点があ

衛星は打ち上げ重量640kg、ソーラーパネる。

ル長8．38mと小型である。各衛星には3つ一方、イリジウムは高度780kmの低軌道のフィーズドアレーアンテナが搭載されて衛星を利用することから、遅延は少なく、おり、1つのアンテナで16個のスポットビー

より自然な会話ができるようになった。まムを形成する。すなわち、1つの衛星で48た66機iの衛星が6つの軌道上にll機iずつ個のスポットビームを構成している。各ス配置されているため、南極、北極という極

ポットビームの直径は約400kmであるから地でも利用が可能である。

衛星1個、スポットビーム48個で約4，500
kmをカバーすることとなる。

3−3

今後の展開

イリジウムサービスはサービス開始時からの音声電話サービス、低速パケットデー
タサービス、船舶用高速データサービスに大別できる。

表2にイリジウム用各種端末の概要を示す。

（1）音声電話サービス（9555型端末）
電話サービスを提供する端末としては、

サービス提供時からの9505A型端末に加
図4え、2008年10月に新型端末9555が登場した。

両者の機能はほぼ同じであるが、新端末は現端末に比べ約30％小型化した。またデー

一26一

JACRAN，No．50（2008）

表2各種イリジウム端末

9505A型端末

9555型端末数

SBDモジュール

黛燃

端末概観

、

笂ﾓ

e綴翼勘羅

欝黙

︒蹴灘

冊
嘲鴇

徴

臨講
．吻

特

375g

︑恭

量

二二

サイズ 158×62×59（mm）
重OpenPort

143×55×30

106×56×13

266g

1179

ミニUSB
SBD

Short

ADU：230×570
BDU：200×250×55

ADU：11kg
BDU：1．35

kg

RS232C

データ速度：128kbps

インタフェース（ベストエフォート）

Burst

Data

タ通信（2．4kbps）用のUSBインターフェ

大の特徴としており、さらに電話3回線のイスを有していることが特徴である。

同時利用も可能である。パッチアレイアン（2）低速パケットデータサービス

テナで形成される7個のアンテナビームを低速パケットデータサービスはSBD（ShortBurst

衛星方向により電気的に切り替えている。

Data）サービスと呼ばれモジュールを用いて提供される。SBDで一4度に送受信できるデータ量は端末発方向が最大340バイト、端末着方向が最大270バ

終わりに
インマルサット、イリジウムサービスの現状、最近の状況などを概説した。

イトである。端末から送信されたパケット

インマルサット通信の高速化は、陸上のデータはイリジウムゲートウェイ内においインターネット網の発展には及ばないものてEメールに添付され、インターネット経の、地上型インフラのない地域や船舶にお由で所定のアドレス宛に送付される。本モ

いてのディジタルデバイド解消を進めてき

ジュールはRS232Cインタフェースを有し、たといえる。また、イリジウムサービスは、PCなどの外部制御装置によりATコマン

衛星携帯端末による音声通信が主体であっドベースにて、データ送受信などを実施す

たが、OpenPortによる高速化もすこしずるものである。

つ進んできている。

（3）船舶用高速データサービス

2008年11月には、高速パケット通信を参考文献可能とする船舶向け端末（OpenPort）が「インマルサットシステム概説」

リリースされた。概要は表2に示される通電気通信振興会、2007年編著りである。OpenPortは最大128kbps（ベ監修

ストエフォート）のIPパケット通信を最電波航法

Nα50（2008）

一27一

安永

正幸

工学博士

千葉

榮治、

ワイドスターの現状と今後について
株式会社NTTドコモ

法人ビジネス戦略部西泰樹
はじめに話のエリア補完を目的として1995年度末

ワイドスターはサービスを開始してからよりサービスを開始した。当初はポータブ

13年近くが経過し、既に時代遅れとなり

ルホン、カーホン、ポータブルマリンホ

つつあるシステムであるが、料金・信頼性

ン、マリンホンの4種類の端末による回線を含めた利便性が高いこと等の理由から、

交換サービスの提供であったが、1999年

現在も多くのお客様にご利用頂いている。

にDopaN21というパケット端末を導入し、しかし、近年、携帯電話等を用いたデー

パケット交換サービスを追加した。現在は、

タサービスの利用拡大に伴い、ワイドス

ワイドスターデュオという回線交換／パ

ターにおいてもインターネット利用・画像

ケット交換の共用端末により陸、海にサー伝送等の高速データサービスに対するお軍

ビスを提供している。一時は、ワイドスター

令要望が顕在化しつつある。

による航空機電話サービスも提供したが、1

ご利用数が伸びないことから現在は、陸、

弊社は、これらのお客様要望に応えつつ、海のみへの提供となっている。

更なる利便性の向上を目指し、次期サービ

衛星は、サービス開始時にN−STARa、スの検討を進めている。

本資料では、ワイドスターの現状と、現

N−STARbの2機を打ち上げ、その後お客在検討を進めている次期サービスの構想に様の数が増加したため、システム高信頼化

ついて述べる。

を目指し2002年にN−STARcを追加し、また、衛星更改の目的で2006年度N−STARd2

これまでの取組みを打上げ現在に至っている。現在は。号と図1にこれまでの取組みを示す。ワイド

d号の2機運用である。

スターは船舶電話のエリア拡大と、携帯電

西暦
（年度）

1995 1996 1997 ⑲98 噌999 2000 2001 2002 2003 20042005 2006 2007 2008

東経132。

△漉撮）△N｛∋τARa

m上げ

打上げ

1

衛星
△N魂3τARc■△N￡TARb@打上げ@打上げ

東経136。
△衛星移動通信1

ムアナログ

サービス開始船舶電話廃止@5﹃△衛星航空機電話

サービス

一ビス開始

△衛星パケット通信@サー曲ス開始

食掬矧△DoPaN21発売

発売

端末

士
蜜認；諜ンホン発・

図1△衛星航空機電話■
Tービス廃止糠i

これまでの取組み
一28一

JACRAN，No50（2008）

3

システム概要4

図2にシステム構i成を示す。日本の南方

4．1

上空、東経132度と136度の静止軌道上にそれぞれN−STARdと：NLSTARcの2機の静サービス概要サービスの特徴

主に下記3点の特徴を持つ。
（1）広域なサービスエリア

止衛星を配置し、これら2機の衛星から放日本本土を含む周辺海域概ね200海里を射される半径約600kmの4つのビームによ

カバーしており、南の空40度（北海道）

り日本全土並びに周辺海域をサービスエリ〜60度（沖縄）が見通せる場所なら何処アとしている。2機の衛星が共にほぼ同一でも通信可能である。

エリアをカバーすることでサービスエリア（2）信頼性の高い通信サービスの二重化を実現している。

地上災害の影響を受けない2機の静止衛星と、衛星専用の完全に二重化された地上一r転サービスリンク「ゼイS−b。。d（2．6／2、5GHガ1

ノ

っジニへ

ゴア

ナへ

ロ

だ

系ネットワークと、なおかつ降雨・降雪の

／乱愚
。

ll

＼＼

＼、、

＼くフイーダーリンク／d・b。nd（6／4GH．）

∠ｼ

ココ

ヴ

ノ

影響を受け難い無線周波数帯を用いている

芸

@
@
@

ことから、極めて信頼性の高い通信サービ

薦議して最適である。

n〆ト、（3）高品質な通信サービス

気＿ノ

品質を確保しており、これにより、音声、一一＼こ一一一．．、．＿．一＿ニン

図2

スが提供可能であり、災害時の通信手段とデジタル方式の採用により、高い通信
FAX等を高品質で送受可能である。

システム構成4．2

サービス内容地上系設備についても、完全二重化構

表1にサービス概要を示す。回線交換方成を採用し、自然災害にも十分な耐性を式とパケット交換方式の組み合わせによ持たせるべく地理的に十分離れた場所へ分り、音声、FAX、データ通信サービスを

散設置している。さらに、これら設備は提供している。回線交換方式では時間課金

FOMA等の携帯電話とは独立の衛星専用

により、音声、4．8kbpsデータ通信（モデ設備としていることから、輻三等の地上系

ム利用）、G3FAXが利用可能であり、パからの悪影響を排除可能な構成となっていケット交換方式では従量制課金により、上る。

り4．8kbps、下り最大64kbpsのベストエ

利用周波数としては、フィーダリンク

フォートデータ通信が利用可能である。

（基地局〜衛星）にCバンド（6／4GHz）、

サービスリンク（衛星〜移動機）にSバンド（2，6／2．5GHz）を利用しており、降雨減

衰等の影響を受け難いシステムとなってい
る。

電波航法

No．50（2008）

一29一

表1

通話時間の少ない方にお徳なプランとなっサービス概要

ている。

内容
項目

パケット交換方式

回線交換方式音声
提供サービスfータ通信（モデム利用）

@

FAX

課金方式

衛星電話サービス同様、パケットについ

UDP／IP）

上り48kbps

上下48kbps

データ通信速度（2）衛星パケットサービス

データ通信
iプロトコルTGP／iPても、データ送受信の多い方にお得なプラ@下り64kbps

i速度保証型）

iベストエフォート型）

ンBと、データ送受信の少ない方にお得な

通信時間課金

データ従量観照全i平日・昼間10円／65秒）

iへ一ノノクプラン04円／ハケノト）

プランAの2種類のプランを用意している。
サービス提供形態としては、（1）衛星電話（3）衛星パケットサービス（通話＋通信）

サービス、（2）衛星パケットサービス、（3）衛衛星電話サービスと衛星パケットサービ

星パケットサービス（通話＋通信）の3種

スを組み合わせたサービスである。本サー類が選択できる。図3にサービス提供料金

ビスの基本使用料は、従来、両サービスのを示す。料金は、基本使用料と通話・通信

基本使用料の合計としていたが、平成20

料の合計である。

年2月より、基本使用料の大幅値引きを実q）衛星電話サービス

施し、音声の基本使用料＋500円でプラン

プランAとプランBの2種類のプランを用意している。プランAは基本使用料がAのパケットサービスをご利用可能とした。詳細は図3を参照されたい。

15，000円で、通話・通信料は10円／6．5秒（平4．3

日昼間）の料金プランであり、プランEは衛星端末と利用スタイル

基本使用料を4，900円と安価に設定し、代先に述べた通り、現在販売している端末

わりに通話・通信料をプランAの2倍としは、ワイドスター・デュオのみである。図たプランである。プランAは通話時間の4に端末概要を示す。本端末は、開発コス

多い方にお徳なプランであり、プランEはトの低減化を目的に無線機本体を1種類と

藩

＿

。妻一・

糞響一L

識魏薦：

壌購ま

職甲騨購

冊冊＝田器匿串・漏一・w一」蝋耀＿＿騨＿，＿一＿脚泓鼎＿㎜輪＿＿繍轡

撫瀧

＿蹴癒

認叡＿賠

講

襲

1＝覇雛纏三等墜鷲壁鐸購？燃1二審難が瞬羨糠曇謬錨塗毒欝繰1＿ご饗命掛1⊃静懸

1

鮒麟壁伽多撃w騨辱一薪蜘縦みら噛緩馨鎗騨糠費器雛郵灘転
闘燃繊鷺総轡碑慧鑑織2惣撃夢撃構罎舞勇墾蹴飾響藤餐湘誕鋤㈱夢艶撫導鋸掘鷹鞭婁塩鵬難攣撫綱㈱醇騰讐麟鱒潮継鰯2凱

糊騨繍簿齢導囎響寮蹴鞭鷺臨騰甑鞠纈縦伽讐轡醐調購誓騰襲欄熱爵㎏類㌫
融電櫓磐撫歯瞬妻慰蒙ぜ｝卜図3

サービス提供料金
一30一

JACRAN，No．50（2008）

利用イメージ

。．。．

、

．

二・

獲驚搬機のハ野ドを共通傷した事に轟秘、お客様の多様㌧塗利用用途に対庵ダ＼1い㌦卿∴∴

1赦車載租潭．・b囎

読
車載ドッキング…・P『芝嵩タ避構利用

車載アンテナ．

べ藷戦雲；融PC型

甥描思嚇慶潔≒タプル秘懸

野岬

灘藍叢難

舞灘

番

献

データ

諺欝ワイ，。，．．

デュオ

ユニット
（衛星パケット
通信対応）

ミ．三二麹罫＝な

図4

端末概要

し、これに外部アンテナとドッキングベー
スを組み合わせることで、可搬利用、屋内設置利用、車載利用、船舶利用を実現可能とする構成となっている。また、データユ

椥25，
駆20・

ニットを組み合わせることで、回線交換
データ通信やパケットデータ通信も利用可
図5能となっている。

4．4

契約者数の推移

4．5

契約者数の推移

アプリケーションの紹介

図5に契約者数の推移を示す。近年、陸表2に現在お客様にご利用頂いているア

上ユーザは災害対策利用を中心として増加

プリケーションー覧を示す。音声からデー傾向が継続しているが、船舶ユーザは船タまで幅広くご利用頂いている。データに腹調整等の影響で微減傾向となっている。

ついては、主に位置管理システム、画像伝

データ通信は、潜在ニーズは大きいと予想

送システム、テレメトリ伝送等の利用が多しているがパケットユーザは微増傾向に留い。現在のワイドスターのデータ伝送速度

まっている。これは、料金、速度がユーザ

は回線交換で4．8kbpsと低速であるにも係

ニーズに合致してないことが原因であるとわらず、画像伝送に多くご利用頂いている考えられる。

ことから、遠隔地における画像伝送の潜在ニーズの根強さが伺える。

電：波航法

No．50（2008）

一31一

表2

アプリケーションー覧

システム名称

通信方式

主なユーザ

主なSIベンダー等

公衆電話

コインスター

回線交換

山小屋、自治体第3セクター

ド］モエンヅニアリンゲ東北

協和エクシオ

PBX収容システム

一

回線交換

不動産、ヒ沸管理、自治体

FOMA連携システム

デュプレスター

パ／回

自治体等

アイコム

高規格救急車システム

FAX伝送、心電図伝送

回線交換

消防

日本光電工業一ギ聴．ご∵恐ン．・．・澱暉置管職団団店齢一一㌣二㌦∵一・・

ツ，

O二

ゐダ

可ら

細

島

ご

刀

刀

b

∵、璽撫漁鈎歓率1∴、5 r

刀

r

『

｛勢磁1二

旺酵楓佃

システム分類

1…璽・繍融樹 L三／繍躍三三，，一三

1：三1続i擁烹円闇 縣
Q貨物輸送船年会狂躍 P∴號左菱襲主徳滋蹴．
Hぐ・野臥舷翻鉱霧。♂ぐr

車両位置管理システム

研

囎卯

も

，

ρ

ゐ

刀

周

NECパーソナルプロダクツ

警備会社

デゾカメ画像伝送システム

回線交換

報道、ゼネコンニコンシステム、リコー

可搬型画像伝送システム

回線交換

警察、消防

三菱電機エンヅニア1ルゲ

PW−2100

回線交換

鉄道、消防

丸紅テレコムパイコムアイ

回線交換

自治体、官庁

多摩川精機販売ヴァイサラ

画像伝送システム

画像及び観測テ」タ伝送システム

回線交換

研究機関

PDAを活用の画像・文字伝送シス〒ム

回線交換

自治体

気象観測システム

回線交換

自治体、電力火山地下水位・気象観測システム

回線交換

自治体、研究機関

メック

地震動テ」タ伝送システム

回線交換

官庁、自治体

応用地震計測旺醒貼﹂ト

警備会社車両位置管理システム

パケット

一
ヴァイサラ、ユニパルス

テレメトリ

田

二
刹ﾆ情報受信シス濾．

、
ρ：

9

田

ア

，

弾帆

囎

四

r帆

ηP

田『悼

，

B＝㌶｝㌦漉漁輪夢話二，開＝1六一

帆

7w

眠

諭

テクノパンが一ド、近計システム

観測機関

回線交換

地殻変動監視システム

IS只ASP二＝∵ ∵島 ご鴇藻董ジ動i跡摂ピこ靴二．

い

神

η帆乱

♂

馬叩

心

ツト胃b畠

猿O三バ／躍㌦一 ﾀ…i；二1喋纈弩∵li；『舷＝一≒≒≡ 眠監
ｳこ三欝強ド二二｝愛三二騨≡鈎．撰1嵩讐絹い刀＿。
三1離r一響霧猟㌶院rl・1二・ ﾆ．ゴ晦し、＜餅ミ瀬鍵∵ふ。≧∵∵：＼藤鍵徽1瞳．1㍗

囎・

ゴ等岬帆

於w一㌦三。≡デ?̀三：本二郷泉＝1∵や帆〜『

牽・黙

世帯㍗特

〔＝＝＝Σ］船舶での利用（2）高速化とパケット料金の低価格化

また、データ通信は、パケット交換と回線交換（モデム利用）が利用可能であるが、今後、高速化・IP化等を目指し技術面

現状は、パケット利用より回線交換利用のでネットワークの進化に寄与することは当方が多い。これは、画像伝送などの高速デー然であるが、料金面でも可能な限り寄与し、

タ通信ニーズは、移動無難から固定局方向

トータルとしてお無様の利便性を向上させへの伝送ニーズの方が多いためであると考る必要がある。

えられる。

（3）十七に強いサービス提供

昨今、衛星通信サービスは災害対策利用として注目を浴びているが、大規模災害発

5今後の展開図6に陸上における将来のサービスイ

生二等の輻軽による接続率低下を懸念されメージを、表3に次期衛星サービス構想をるご指摘を多数頂いており、これについて示す。基本的な考え方は下記の通りである。

も何らかの対策が必要である。

これらに加え、同報等、お立様の利便性（1）現行サービスの継承

今後、IP化、高速化等、ネットワーク

をさらに向上可能な新たなソリューション

は進化するが、必要とされるサービスは現開発にも今後積極的に取り組み、最終的に在提供しているサービスの延長線となるはは2010年頃のサービス導入を目指していずであり、現在提供中のサービスは可能なきたい。

限り継承する必要がある。これは船舶利用、陸上利用を問わず同様である。

一32一

JACRAN，No．50（2008）

1気大容灘データ⑳落受僕が昌昌なな魯。

図6

表3

サービスイメージ

次期衛星サービスの構想
現行衛星サービス

次期衛星サービス
音声サービスi現行同等以上の品質確保）

データ通信サービス

上り・最大144kbps@（伝送速度）

ｺり；最大384kbps

G3FAXサービス○

同報サービス

輻藤対策

6

0

○

一

4．8kbps

上り・48kbps

ｺり最大64kbps

O

○

△

i方式検討中）i接続性の保証不可）

o△i排他的なリソース割当て等）

i災害時優先電話のみ）

ワイドスターは主に、他の通信手段を持たない船舶や、災害対策用の通信手段としてご利用頂いている。次期サービスにおいても、これらの用途に十分配慮するとともに、これまで頂いたお辞様要望等を十二分に考慮し、これまで以上にお客様に喜んでお使い頂けるサービス提供を目指していきたい。

No．50（2008）

パケット通信iワイドスターデュオはPCFAX対応）

おわりに

電波航法

回線交換

一33一

一

一

一

高速移動体向け高精度測位補正技術に関する研究開発（その3）
電波航法研究所伊藤1

憲

概要について紹介する。

はじめに
現在、我が国においては全地球的測位シ

ステム（GPS）による測位技術の利用が拡

2

準天頂衛星システム（QZSS＝Quasi

大しており、カーナビゲーションを始めとZenithSatellite

System）［1】

した交通分野や測量、防災、国土管理など

図1は準天頂衛星軌道の地上軌跡の例で幅広い分野で利用されているが、GPSにはある。この図では、離心率が約0．1で、軌山岳や都市部のビル等により遮られ、十分

道傾斜角が45度である。このような軌道な数の衛星からの信号を受信できない地域の衛星は、日本付近で、約8時間、仰角がが存在するという問題がある。

70度から80度と高くなり、その間はだい

さらに、現在のGPSを単独で用いて得たい天頂方向に見えることになる。そのたられる位置の精度は、列車などの高速移動

め、この衛星は準天頂衛星（QZS）と呼ば体にとっては十分ではなく、さらに、位置れている。この準天頂衛星を3個組み合わ

精度の信頼性が保証されていないことかせると、各準天頂衛星が8時間ずつ次々にら、安全性を重視する用途では何らかの手日本上空に見えるようにすることができ段を用いて、求められた位置の信頼性を確る。言い換えると、24時間のうち、いつでも、保する必要がある。

いずれかの準天頂衛星が天頂方向に見えてそのため、国土交通省では、常に天頂付いることになる。

近に見える準天頂衛星（平成22年度打上

このような準天頂衛星は、常に、高い仰げ目標）を利用することにより、測位不可

角で見えるので、都市部や山間部でも、準能な地域を縮小し、高速移動体にも適用で天頂衛星から送られてくる信号が建物や山きる高精度測位補正技術とともに移動体へ

岳により遮られることが少なくなる。これの利用技術を確立するための研究開発に取が、準天頂衛星の大きな特徴である。

準天頂衛星を用いたシステムについてり組んでいる。

電子航法研究所は、国土交通省におけるは、民間の通信放送事業（高仰角からの移技術開発の一環として、平成15年度から、

動体通信・放送サービス提供）に国の衛星

高速移動体に適用可能で、かつ、信頼性を測位研究開発（GPS補完・補強）を組み合確保できる高精度測位補正実験システムのわせた形で、平成15年より研究が開始さ開発を開始した。

れた。平成18年3月にこの方針が見直され、次のように、段階的にシステムを整備する

ここでは、国土交通省の委託を受けて、電子航法研究所が実施している研究開発のことになった。

一34一

JACRAN，Nα50（2008）

（1）第1段階：初号機（測位単独衛星）による技術・利用実証（平成22年打上げ）

60

うかを判断する予定である。初号機の開発・

ひΦ わ δ ℃ o 君 お 目

実証はJAXA（宇宙航空研究開発機i構）が一60（2）第2段階：2号機、3号機を打上げ、システム実証（打上げ年度は未定）

民間は第2段階以降に事業化を行うかど担当する。計画レベルでは文部科学省がと90

りまとめを行う。

図1

準天頂衛星を用いる測位関連技術開発

120

150

Longitude，

deg

180

準天頂衛星軌道の地上軌跡

は4省（文部科学省、総務省、経済産業省、国土交通省）関連の研究機関が中心3になって実施しており、宇宙航空研究開発機構（JAXA）は、

実験システム（［2］『［5］）電子航法研究所は国土交通省の委託を受GPSと互換性を持っけて、準天頂衛星を用いる高精度・高信頼

L5信号の開発を行う。電性の測位補正技術を開発している。この開子航法研究所は、GPSより更に精度の高発の目的は、鉄道などの高速移動体の安全

い測位精度を実現できる補正情報を送信性向上に寄与する高精度測位補正システムする信号（L1−SAIF信号：Submeter−classの実現ということである。

た、LIC、

L2、

Augmentation

withIntegrity

Function）

目標としている測位精度はサブメータ級の技術開発を担当している。測位衛星に欠（1m程度）、そして、信頼性の確保のためかせない原子時計は，日本の時刻標準を管に完全性監視機能を持つ方式の開発を進め理している情報通信研究機構、さらに産業ている。高精度・高信頼性の実現のため

技術総合研究所が担当している。

に、国土地理院の電子基準点で得られる観

なお、準天頂衛星初号機iは質量約4，100

測データを利用する。なお、この開発は、kg、設計寿命10年（目標12年）、軌道上でSBAS（静止衛＝星型衛星航法補強システム）の大きさは2．9m（奥行き）×25．3m（幅）で用いられている方式に基づいて行ってい×aOm（高さ）、発生電：力5300W以上で

る。

ある。

図2は、高精度かつ高信頼性を持つ高精度測位補正技術の実験システムである高精度測位補正実験システムの概念図である。

電子基準点で得られた観測データを電子
航法研究所で収集し、その観測データを用いて、高精度かつ高信頼性の測位を可能にする補正情報を、電子航法研究所におけるテストシステムで生成する。ここで、テス
トシステムとは、高精度・高信頼性の測位

電波航法

No．50（2008）一35一

なお、補正情報を利用者に向けて送信す

補正技術を実現するために用いられるハーるときに、GPS互換信号も送信する。

ドウェア・ソフトウェアのことであり、補L1−SAIF信号はSBASと同様、測位誤差

正情報リアルタイム生成・配信システムと改善および信頼性確保のための情報を含呼んでいる。

測位誤差要因には、衛星の軌道推定誤差・み、かつ追加のレンジング信号（C／Aコー

時計誤差、電離層や対流圏における伝搬遅ド）として利用できる、という特徴を持っ延の推定誤差がある。補正情報リアルタイており、信号とメッセージ構造はSBAS

ム生成・配信システムは、これらの誤差にと同じとなっている。L1−SAIF補正情報

対する補正情報を生成する。

データ構造を図3に示す。この図のとおり、生成した補正情報は、地上局および準天

L1−SAIF信号に含まれる補正情報のデータ

頂衛星を経由して利用者に送信される。送形式は、8ビットのプリアンブル、6ビッ

信周波数はGPS

L1（1575．42MHz）であり、トのメッセージID、そして24ビットの補正情報のデータ伝送速度は250bpsであCRCから構成される。残りの212ビットがる。利用者はその補正情報を利用すること

データフィールドとなるが、これはSBAS

により、高精度・高信頼性の測位が可能にと全く同じ構造である。

なる。

。・・

一

ロ層量・

GPS衛星の軌道推定誤差̲

準天頂衛星
高仰角から補正情報を伝送

φ

GPS衛星

補正情報により論 灘難饗欝灘・飛誤差補正情嘱灘讐

これらの誤差を除去

電離層遅延

ぐGPS互換詮朝野薙盤甑
対流圏遅延

電子基準点
GPS信号受信叢二＿騨一孤
／▼

図2

8bits

oreamble

地上局

高精度測位補正実験システム概念図

212bits
cata

6bits

lessage
図3

ID

24bitsbRC

L1−SAIF信号補正情報データ構造

一36一

JACRAN，Nα50（2008）

4

年次計画

信機を組み合わせて、高精度かつ高信頼性

図4に示す年次計画は大きく3つに分けの測位が可能であることを実証するためのられる。すなわち、補正情報生成方式の検総合試験：を実施する計画である。総合試験

討期間、補正情報リアルタイム生成システ

は、衛星シミュレータ（準天頂衛星信号模

ムの開発期間、そして、開発したシステム

擬システム）を用いて地上で実施する。

の評価期間、である。

そして、平成22年度に打ち上げられる

平成15、16年度において、補正情報を予定の準天頂衛星を用いて、平成22年度に、生成する方式を検討し、その方式により生実衛星を用いる評価試験（技術実証実験）成された補正情報を用いることで高精度かを行う。

つ高信頼性の測位が可能であることを、電子基準点観測データをオフラインで用いて

5

検証した。

研究開発項目
ここでは、高精度測位補正実験システム

平成17年度から19年度にかけては、平の開発において、電子航法研究所が実施し成16年度までに開発したシステムを改修ている研究開発項目について述べる。

し、電子基準点観測データをリアルタイム（1）補正情報リアルタイム生成・配信シスで利用して、高精度かつ高信頼性の測位がテムの開発可能となる補正情報を生成するシステムを（1−1）完全性監視方式の開発開発した。また、この期間には、平行して、完全性監視とは、利用している衛星測位

利用者用受信機であるプロトタイプ受信機

システムが期待される性能で利用できるかの開発も行った。

どうか判断することである。利用している

平成20年度には、補正情報をリアルタ

衛星測位システムが利用できないと判断さイムで生成するシステムとプロトタイプ受れたら、利用者に警報が出される。この警平成15年度

平成16年度（補正情報生成方式開発）

平成17年度

平成18年度

平成20年度（高精度測位補正実験システム開発）

L
縢．

蹴禰，糊恥

（実

平成21年度
証

試

平成22年度
験）

L

縫連繋

難灘癩蕪
灘

平成19年度鰭織

技衛実証試鹸

1鑛懸鑛．．n轡r糊㌶臨駅躍餓や薩マ》。

、

＼

準天頂衛星
打上げ

図4

電波航法

No．50（2008）

年次計画

一37一

報により、利用者は、安心して衛星測位シりである。

ステムを利用できることになる。このよう（a）電子基準点観測データからリアルタイ

ムで補正情報を生成・配信できるにして、完全性監視により信頼性が確保で（b）生成・配信された補正情報により、測きることになる。

位精度の改善・信頼性の確保が可能であ（1−2）伝搬遅延推定方式の開発

本システムでは、誤差要因毎に誤差を評る

プロトタイプ受信機の単体評価試験での価して、その誤差に対する補正情報を利用者に送る。誤差要因という場合、具体的に確認項目は次のとおりである。

は、衛星の位置誤差、電離層や対流圏を通①プロトタイプ受信機が準天頂衛星から過するときに生ずる遅延誤差、マルチパス送信されるL1−SAIF信号を受信できる②プロトタイプ受信機がL1−SAIF信号

誤差、受信機ノイズなどがある。

に含まれる補正情報を解読できる

電子航法研究所における研究開発ではこ③プロトタイプ受信機が、補正情報を利

れらの誤差要因のうち、電離層遅延および帯した測位計算を実施できる

対流圏遅延を高精度に推定し補正する方式

ここで、プロトタイプ受信機単体評価試

について検討した。

験で利用されるLl−SAIF信号は、衛星シ（1−3）補正情報作成・配信方式の開発
この開発では、どんな内容の補正情報を、

ミュレータにより発生される模擬的な信号

どんな形式で作成し、作成した補正情報を、である。また、上記③項での試験では、補どんな順番で送信するか、などについて検正情報をプロトタイプ受信機に直接入力す

討した。

る。

（2）プロトタイプ受信機の開発（3−2）総合試験

プロトタイプ受信機というのは利用者用

補正情報リアルタイム生成・配信システ

受信機のことで、今回開発しているシステ

ムとプロトタイプ受信機（および衛星シムにより生成された補正情報を用いたときミュレータ）を地上で組合せて実施する評に、どのような測位精度が得られるかなど、価試験である。

補正情報の評価に利用する。

この評価試験：では、電子基準点観測デー（3）評価試験

タにより補正情報リアルタイム生成・配信

開発したシステムが、実際に、要求されシステムでリアルタイム生成された補正情る機能・性能を持っているかを評価するた報を衛星シミュレータに入力する。その衛めの評価試験を実施する。

星シミュレータが発生する模擬的準天頂衛（3−1）単体評価試験

星信号、およびGPS信号（実際の衛星か補正情報リアルタイム生成・配信システ

ら送信されてくる信号）をプロトタイプ受

ムおよびプロトタイプ受信機それぞれの単信機に入力する。こうして、補正情報の生成から利用まで、システム全体として機能体評価試験である。

補正情報リアルタイム生成・配信システ

確認を行う。図5に総合試験の構成を示す。

ムの単体評価試験での確認項目は次のとお

一38一

JACRAN，No．50（2008）

（3−3）技術実証実験報」が生成される。各補正量に対応した「補平成22年度に打ち上げられる準天頂衛正情報」は「メッセージタイプ」と呼ばれ星を用いて実施する評価試験である。

る番号で区別される。0から63までのメッ

この評価試験では、電子基準点観測デー

セージタイプがあり、SBASでは、そのうタにより補正情報リアルタイム生成・配信

ちの半分程度が使われている。SBASでは、システムでリアルタイム生成された補正

この補正情報を、適当な順番で送信するこ情報をJAXA地上局経由で準天頂衛星にとで、利用者が必要な補正量を送信してい送信する。準天頂衛星から送信されるL1−る。

SAIF信号、およびGPS信号（実際の衛星各補正量に対応した「補正情報」の長から送信されてくる信号）をプロトタイプ

さは250ビットで、1秒に1個送信される。

受信機で受信して、プロトタイプ受信機にすなわち伝送速度は250bpsである。

より、補正情報の評価を行う。こうして、準天頂衛星システムQZSSでは、・高精度補正情報の生成から利用まで、実際の準天測位を実現するためにSBASの場合よりも頂衛星を用いて、システム全体として書卓多くの補正情報が必要になると予想され、確認を行う。

SBASで利用されていないメッセージタイ

プに、QZSSで必要となる高精度測位用補6

補正情報リアルタイム生成・

正量を割り当てることとしている。この配信システムメッセージタイプには、QZSの軌道情報（1）補正情報生成・配信方式

や対流圏遅延量に関する情報などが含まれSBASではすべての補正量が一度に送信ることになる。QZSSで用いられる補正情されるわけではない。補正量の種類、すな

報のビット構造や伝送速度はSBASと同じ

わち、電離層遅延量や、衛星軌道・クロッとしている。

クの補正量、完全性監視に関する補正量な（2）補正情報リアルタイム生成・配信シス

ど、それぞれの補正量に対応した「補正情

叢

GPS衛星

テムの構成

轟
コココ

観測データ

補正情報リアルタイム
生成・配信システム

補正情報

ココ

1国土地理院；

1電子基準点

1

1

ロ

1

アンチナ

準天頂衛星
模擬信号

GPS衛星信号

プロトタイプ

受信機
図5

電波航法

No．50（2008）

総合試験構成図

一39一

衛星シミュレータ図6は補正情報リアルタイム生成・配信にプロトタイプ受信機を設置して、準天頂システムの構成図である。モニタ局データ

衛星から放送される補正情報をモニタするである電子基準点観測データは日本測量協

ことも計画している。

会から収集する。そのデータを用いて補正

図7は補正情報リアルタイム生成・配信

情報を生成する。その補正情報は、JAXA

システムの外観図である。一番左側のラッ地上局を経由して準天頂衛星に送信されクが電子基準点観測データをリアルタイム

る。本システムには、生成した補正情報をで収集する装置、その隣が補正情報を生成・保存するデータサーバやシステムを監視す配信する装置、右側のラック2本はデータる装置も含まれる。また、電子航法研究所

サーバである。

国土地理院／日本測量協会

電子航法研究所
オフラインデータ@処理装置

電子基準点データ

補正情報リアルタイム

ｶ成・配信システム
電子基準点データリアルタイム収集システム
電子基準点データ

データ

Tーバ

補正情報

補正情報リアルタイム生成・配信装置

地上局運用状JAXA地上補正情報
プロトタイプシステム監視装置@受信機
測位結果、観測値

図6

補正情報リアルタイム生成・配信システム構成図

補正情報リアルタイム

7

生成・配信装置

プロトタイプ受信機

平成17年度から平成19年度にかけて、利用者用受信機に相当するプロトタイプ受信機を開発した。図8はその構成図であり、図9は外観図である。受信機本体は、信号捕捉・追尾、データ取得を行う信号処理部と、測位計算を行う部分から構成される。

幅
図7

受信機で取得されたデータや、測位計算結補正情報リアルタイム生成・配信シス
テム外観図

果は、外部のモニタ用パソコンで表示・処理される。このプロトタイプ受信機の概略
仕様は下記のとおりである。

一40一

JACRAN，Nα50（2008）

大きさ：45cm（W）×45

cm（D）

描かれている縦長の長方形の中の色に対応

×20cm（H）

し、それぞれの色に対応する数のデータが

重量：約11kg

その点に含まれていることを示している。

受信可能周波数：GPSL1

たとえば、濃い点なら約1000個、薄い色受信可能衛星数：16

なら約100個のデータ数に相当することに測位演算機能：GPS単独測位、なる。たとえば、図10（b）の場合、測位誤

補正情報利用測位
また、マルチパス誤差軽減機能として、差がOm近辺のデータ数がきわめて多いことになる。

信号処理回路およびソフトウェアによるものを備えている。

図10で、補正情報を利用したときの水
平方向測位誤差の平均値は約0．4m

rmsであり、GPS単独測位の場合の平均値は約1．4
受信機本体
信用

塔eナ

mrmsであった。このことから、補正情

信号処理部

測位

M号の捕捉・追尾

猿Z部[似距離測定q法メッセージ収集

ﾊ置計算

報を用いることで測位誤差が改善されるこ

モニタ用

pソコン

とが確認できる。なお、このときのHDOPは2程度であった。

図8

プロトタイプ受信機構成図

また、図10から、補正情報を用いる測位の場合、測位誤差が、おおむね±1mの範囲に入っていることがわかる。これは、補正情報を用いることで、サブメータ級測位精度を実現できる可能性を示すものである。

プロトタイプ受信機外観図Horizontol

賜

図9

Porform●nood｛註2610酢εpoI＝hs｝

5

単体評価試験結果一例︵E︸﹂O﹂﹂国 ■噂

8

ここでは、プロトタイプ受信機単体評価
試験：結果の一例を示す。

しない場合の測位）と補正情報を用いたと

100
一1

仰四唱岡尋㍗η四聯冊覇実ドww四卯、縞福潮僻騨ヂ欄細礪潮
一9きの測位について、水平方向測位誤差の分

測定時間は約18時間である。図10で、横軸は誤差の経度方向成分（単位m）、縦軸
は誤差の緯度方向成分（単位m）を示す。

また、図10の中の各点の色は、図の横に

電：波航法

Nα50（2008）

一41一

一呂

一1

Lon嵯itudin己I

C1①

イプ受信機は固定点（調布）に設置した。

一5

−5

㈲図
︵

布を示したものである。このときプロトタ

難

…1…一

1

旧﹁＝需一噂一図10はGPS単独測位（補正情報を使用

3

1

呂

5

Error｛m｝

GPS単独＝補正情報を利用しない場合

顛Horizon量己I

今後、技術実証実験において、実際の衛星

Porlbrm己nI｝od｛註25105■pooh丼｝

により、これらのシステムの機能・性能を5︵E︸旨ヒ国隔竺﹂旧﹁﹁三毎一確認する必要がある。
9

11：：馴黛‡1（参考文献）

一口

削勝w嶺劉セmmm削
一呂

一5
−5

［1］小暮ほか、−3−1
Lon暉it閣Jin●I1

5Error｛m）

5

［2］

伊藤ほか、

者装置

単体評価試験結果一例＝固定点測位

準天頂衛星L1−SAIF利用、第8回電子航法研究所研究発

表会、2008年6月［3］坂井ほか、

9、日

pp．27−34、2007年11月（b）補正情報を利用した場合

図10

QZSSの開発状況

本航海学会GPS／GNSSシンポジウム、

罫w踏渦嚇、冊贋wwwゴが崎削引

局の構成

おわりに
ここでは、国土交通省の委託を受けて電子航法研究所が実施している、準天頂衛星

準天頂衛星L1−SAIF実験、第8回電子航法研究所研究

発表会、2008年6月
［4］

武市ほか、

L1−SAIFメッセージによを用いる高精度測位補正技術の開発の概要

る対流圏遅延補正方式

について述べた。準天頂衛星信を用いる高学技術連合講演会、2007年10月［5］坂井ほか、

精度測位補正システムはSBASで用いられ、第51回宇宙科

準天頂衛星Ll−SAIF補強ている技術に基づいて開発しているが、こ信号のインテグリティ機能、第51回宇の高精度測位補正システムがSBASと異な宙科学技術連合講演会、2007年10月

る点をまとめると次のようになる。

（1）利用する衛星が静止衛星（MTSAT）
ではなく、高衛星仰角を持つ準天頂衛星である（2）利用するモニタ局が国土地理院電子基

準点である（3）想定している利用者が、地上の高速移動体（鉄道）である（4）利用可能地域が日本近辺である（5）国際民間航空機関ICAOで定められた国際標準に、完全に準拠しているわけではない

電子航法研究所は、平成19年度までに補正情報リアルタイム生成・配信システム
およびプロトタイプ受信機の開発を終了した。平成20年度は総合試験を実施している。

一42一

JACRAN，No．50（2008）

韓国航法学会ワークショップに参加して電子航法研究所東京大学東京海洋大学

長岡
1

はじめに

栄

取り扱う分野は、衛星航法、航空電子、

2008年10月17日、韓国金浦国際空港

通信、航行保安施設、車両の自動運行、交の近くの韓国航空大学で開催された韓国

通、物流管理、船舶の航行などである。航航法学会（Korea

lnstitute：

空、陸上、海上、宇宙に至るまで、人類のKONI）ワークショップに参加した。これ

全活動領域に渡る分野での航行技術や効率

は、KONIワークショップでの特別講演へ的な運用の総合的な研究を支援し、学問的の招聰に応えたものである。

な発展を図ることを目指している。現学会

Navigation

わが国では韓国の航法関係の学会とその長は韓国航空大学のイムサンセオク（Lim

活動についてはあまり知られていないよう

Sang−Seok）教授が務めている。

に思われる。そこで、このワークショップ

役員や参加者の多くは通信・航空関係者ででの講演と韓国航法学会について簡単に紹ある。この学会は最近できた、どちらかと介したい。

いえば航空航法を中心とした学会である。

KONIの

綴

航海を中心する学会は後述する韓国航海港
湾学会である。

日本航海学会が共同で開催しているアジ
ア航法会議（Asia

Navigation

Cbnference）に参加している韓国の学会は韓国航海港湾学会（KoreanPort

InstituteofNavigation

andResearch：KINPR）［2］である。これは1976年に創立され、30年以上の長い歴史を有している。韓国航海港湾学会は、海事協会と港湾協会が統合した学会であ
図1

ワークショップ会場の韓国航空大学

る。この目的は、船舶の運航や海事産業および港湾地域社会のバランスある発展を図2

韓国航法学会と韓国航海港湾学会

り、これに関連する分野の学問と技術に関この学会KONI［1］は1996年に設立、する研究、産学協同、会員間の研究交流や1998年に社団法人化された学会だそうで相互協力を通じて、この分野の発展に寄与ある。KONIのホームページの情報によれすることである。KINPRはこれまでも日ば会員数回450（そのうち正会員が約250名）

本航海学会や海事関係の大学などと共同で名である。

会議等を開催してきている。

電波航法

Nα50（2008）

一43一

3

KONIワークショップ

える。

パンフレットには、『KONIは航法技術

3．1経緯
今回の参加は、韓国航法学会からの招きの発展を目指して、インフラ構築、技術開による。開催の一月ほど前に、韓国航空

発、産・学・官・研の協力及び政策研究に

宇宙研究所（Korea

Research

努めてきた。このような努力の一環として、

Institute：KARI））の知人（DrKim）を

今年は「新しい成長動力創出のためのIT

Aerospace通じて打診があった。彼は数年前に電子の航空への集中」を主題にワークショップ

航法研究所（ENRI）を訪問したことが及び学術発表大会を準備した。くれぐれもあり、韓国の航空交通管理（AirTrafac

産・学・官・他のすべての関係者が参加しManagement：ATM）の研究を推進しよて、お互いの関心事を幅広く討論し有益なうとしている研究者である。今回、KONI

情報交流と意見交換の場としよう。』といのワークショップ開催にあたり、基調講演

うようなことが書いてある。

としてATMの話を設定した。
：KONIの要望は、航空交通管理の中核的

3．2

ワークショップ前日

9／16㈱

研究機関である電子航法研究所の研究・開羽田発12：05のJAL／KAL共同運航便

発状況の概要を紹介することであった。小にて、14：20頃、韓国金浦国際空港に到着。

生の航空賃、日当・宿泊等の全費用は同学地下鉄でソウル市内のホテルに移動した。

会が負担してくれた。講演謝礼の申し出も夕方、学会側のKARIのDLKimおよびあったが、これは公務の一環なので受取れ

ProfKoo（lnchon大学教授）の誘いで、市ないと辞退した。

内のKorea

Houseで韓国の王宮料理で会

この年会は10月17日がワークショップ、食した。明日の講演のことや電子航法研究

18日がConference（学術講演会）となっていた。小生の日程の都合でワークショッ

所が3月に都心で開催を予定している国際
ワークショプ（EIWAC2009）［3］などにつプのみの参加とさせてもらった。

いて話をした。

会場は韓国航空大学の航空宇宙センター

KARIは韓国の通信・航法・監視／航空交の2階国際会議場であった。図1に建物の通管理（CNS／ATM）のロードマップを
米国MITRE社と共同で作成したという。

概観を示す。

この会議の主催は韓国航法学会である。

彼らの話では、韓国航法学会は航空が中心

後援は国土海洋省（航空安全本部）、知識の学会で、10年程前に設立され会員は300

経済省（情報通信研究振興院）、韓国空港

名程度、大学、研究所などの関係者が多数

公団、仁川国際空港公団、韓国航空大学でを占めており、電気・電子関係の教育を受ある。協賛として大韓航空、三星SDS㈱、けた人が大多数とのこと。ちなみに大会実

ムンエンジニオリング㈱、㈱タブエンジニ

行（またはプログラム）委員長と思われる

アリング、㈱韓国空港情報技術などの会社

ProfKooは韓国電子学会（IEEK）の通信が名を連ねている。これからも、航空航法部門長である。

関係者、電子情報通信関係者が多いのが窺

一44一

今回の講演では、航空交通管理（ATM）

JACRAN，No．50（2008）

の研究の重要性を参加者、特に政府の関係

彰式があった。来賓挨拶は、学会長の者に認識してもらいたいという。研究所やProf大学の研究資金は政府の補助金や委託研究

航空安全庁（Koreaに依存しているところが大きいそうであAuthority：KCASA）のCNS／ATM

る。

のDirector

Sang−Seok

Limの挨拶に続き、韓国
Civil

Aviation

SafetyBureauGeneralのMr．lmの挨拶もあった。韓国語なので内容はわからなかった。
3．3

ワークショップ当日

9／17（金）10：30からワークショップが開催された。

来賓挨拶に続いて、第1番目の特別講演が表1にワークショップの講演プログラムを示す。このプログラムの第一部では6件

小生の役割である。

の講演があり、このうち3件は外国人によ講演題名は表1の事前プログラムとはる招待講演である。日本から2件、中国か異なり、「将来の航空交通管理に向けたら1件である。講演は表1の英語で書いてENRIの研究・開発活動（R＆D

ある部分のみが英語で、他は韓国語での講of演であった。通訳は無いので、韓国語のもManagement）」であった。

ENRI

towards

FutureActivities

Air

Traffic

内容はENRIの活動と研究長期ビジョンのついては内容を正確には把握できなかっのロードマップ［4］などの紹介である。なお、た。

ENRIの長期ビジョンは2020年頃までの研表1ワークショップ講演プログラム
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究開発課題をまとめたものである。これは、国際民間航空機i関（ICAO）の運用概念（図鴛覧二乱鵬；識島議；．コニ鵬茜嵩1＝㌢認眠竃謝臨ご8；鷲麗y口『「コ爵論㌘翼膿帆黙註：鱒■雪霊「㌧即、2）［5］に基づいている。
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・需要と容量のバランス

・交通同調

・コンフリクト管理コ

航空機ソフトウェア技術開発現況及び見込み@（様相優．（韓国航空宇宙産業㈱）衛星航法システム及び関連地上インフラ技術紹介@（イ・サンウック（電子通信研究所））
Some

ATM

Issues

Methodology
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Process

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評

DO−178B
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・利用者の運用参画

」

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図2

次世代航空データ通信技術現況及び見込み@（ギョングホン（仁川大学校））

GPSの現況と利用@

lnforrnat1㎝N（迦vork・サービス配送（情報共有）

Technologies）
口毬

講演は持ち時間が30分、発表25分、質（ファンユラ（電子通信研究所））

航空製品輸出育成のための認証システム構築@（バックヒョングテック（航空安全本部））

将来のATMの運用概念［4］

疑（Q）応答（A）5分を目安にした。講演はちょうど25分で終えたが，質問はかな
りあり、予定時間より10分ほど長くなった。

まず、10：00から開会式と学会の表

電波航法

No．50（2008）

主な質疑応答は以下のとおり。

一45一

心人物でMITRE社との共同で作成したとQ：ロードマップのどのあたりにパラダイのこと。韓国語の発表で内容は明確には把ムシフトがあるのか？

A：キーワードはTrajectoryと協調的意思決定（Collaborative

Decision

握していないが、ロードマップにはVDL
Mode

2、

ADS−B、

ATMなどのキーワードが入っていた。内容としてはATMより

Making）。

Q：超短波データリンク（VDL）のアプ

はCNSが中心という印象であった。

リケーションの研究はやっているの
Coffeeか？

Breakの後のワークショップ。の講

A：世界の趨勢を見ながら研究をしている。

演は、1件の持ち時間が20分であった。韓

Q：このロードマップは日本の研究開発

国人の講演が2件つづいた。このうちの一（R＆D）のものなのか？これにより予つは講演者が時間にルーズで10分程度超算は増えるのか？

過した。このため質疑応答無しで進んだ。

A：これはENRIのR＆Dに限ったロード

その後、日本のENRIの福田氏の招待マップで、国としてのものではない。

講演と中国からの招待講演があった。福

予算は〜年間約20億円で、毎年ほぼ

田氏の発表はENRIで行っているATMパ

一定で、ロードマップを作ったからとフォーマンスの研究に関するものである。

中国からの招待講演はプログラムにあいって特に増えることはない。

Q：他の機関との研究協力は？

るESTREL

A：ENRI独力ですべての研究をカバーで代わってSeniorTechnologies社のDr．WangにConsultantのMrJinsuo

きるわけではないので、他機関との連Maが発表をした。内容はRTCAのDo−178

携や協力は必要。研究協力は歓迎する。

の進捗状況の報告である。Do−178は「機上装置とシステムの証明におけるソフト
ウェアの考察（Softwarein

Airborne

Considerations

Systems＆Equipment

Certi且cation）」と題する文書で、ソフトウェアのAssurance（保証）に関するものである。事故防止にはソフトウェアの安全性が重要だが、このエラーはハードウェアと異なり確率的なアプローチが必ずしも適当ではなく、Assuranceを考える必要があ
図3

会場での司会者による講師紹介の場面るとのこと。RTCAではこうした検討をしており、現行のDo−178B（1992年に作ら続いて、韓国航空宇宙研究所（KARI）のDrKimの「韓国のCNS／ATMのR＆D

れた）を改定しDo−178C（2010年発行予定）『の作成を進めているというものである。

の推進戦略とロードマップ」と題する報告

ワークショップ講演の第一部（前半）はがあった。彼はこのロードマップ作成の中

13：15分頃終了した。その後、大学内の一46一

JACRAN，Nα50（2008）

食堂の特別室で韓国航法学会の役員と招待
講演者とで昼食会があった。

3．4

講演終了後

当日は夕方のフライトで帰国予定であったため、第一部に参加しただけで会場を離れた。このため、午後の第2部には時聞の関係で出席できなかった。参考までにプロ

図4会場でのKONI学会長（Prof．

グラムの和訳を表2に示した。

Seok

Sang−

Lim（中央））を囲んだ記念撮影。

筆者は右から2番目。
表2

第2部（学術論文発表）の講演〈Session@

I＞：IT航空技術政策及び航空通信技

4

術

おわりに

今回の会議では、韓国の国をあげて■航空技術政策座長：ガングフィゾ教授@（木原大）

CNS／ATMの近代化を推進しようとの気■航空通信技術座長：孤峰陣教授（昌原台）

運が感じられた。ただ、熱心なのは研究者〈Session側（特に、研究所や大学）で、国家的プロ@

H＞：IT技術基盤航法技術及び監視・管制技術

ジェクトを起こして、研究資金を獲i得しよ■航法技術座長：催熔石チーム長

うとしているように思われた。この学会■監視・管制技術座長：ナゾングファ教授@（航空隊）〈Session皿〉：Methodology

and@DO−178B（Dr．

@

EsterelProcess

Y．M．

の構成員は電子・情報・通信関係者が多数をunder占めているせいか、やはりATMというよ

Wang，

りはCNSが中心のように思える。そこで、Technologies）

ATMとは何かを関係者に周知させるため■コードレス通信及びRF座長：@
ゾングゼピル教授（仮天意科学大）に、我々が招待されることになった。特に、■航行、航空応用座長：ゴウングナム教授@（白石大）

政府関係者やエアライン関係者にATMの重要性を理解させて欲しいとのことだっ

表2はインターネットの自動翻訳サイト

た。

で翻訳・作成したものである。表2で座長

こうした期待にどれだけ応えられたかはとあるのは研究会の委員長のことだと思わ疑問だが、韓国の研究者との意見交換と交れる。テーマを見ると、KONIの研究分野

流の機会を得られたことは有意義であっが窺いしれる。DrKimによればATMのた。

研究は韓国では行われていないので、今後、推進して行きたいとのことだった。

参考文献

［1］

韓国広報学会（KONI）のURL：

http：／／www．koni．or．kr／zboard／index．

php

［2］

電波航法

No．50（2008）

一47一

韓国航海港湾学会（KINPR）の

URL：http：／／www．kinpr．or．kr／［3コENRIInternational

AM／CNS（EIWACWorkshop2009）

http：／／www．enrtgojp／eiwac／j

［4］

on

のURL：
a／

電子航法研究所の研究長期ビジョン、2008年7月：http：／／www．enri．go．jp／
news／osirase／pdf／choki＿ver1＿1．pdf

［5］

長岡

栄：航空交通管理とその動向の概観、日本航海学会誌、168号、
pp．6−11，2008年6月

一48一

JACRAN，Nα50（2008）

GPSのバックアップの必要性明示
米国電波航法計画2008年版（2008FRP）
国際ロラン協会理事

東京計器株式会社

電子事業部

海上交通部顧問池田保2007年に3基の衛星が打ち上げられ、ロシ

1．はじめに

本稿では2008年2月のIALA

e−NAV委ア政府は2009年後半に完全状態に戻す意

員会、2008年10月の英国王立航海学会／

向である。最新の衛星は第二の民間信号を

国際ロラン協会合同シンポジュームなどのもつ改良型GLONASS−M衛星が打ち上げ資料を基にGNSSの現状について述べる。

られている。L3と称する三番目の民間信さらに、2009年2月米国の連邦電波航法計号を持つGLONASS−K衛星は2009年以降

画の最新版が発刊され、直近の2005FRP

打ち上げ体制に入る予定である。この衛星と比較して初めてGPSのバックアップをにはディファレンシャル情報、インテグリ

明示したことからその概要について述べティ情報の放送機能及びSAR機能も搭載

る。

される。

2．GNSSの現状（3）GALILEO（欧州共同体）（1）GPS（米国）

最初の実証衛星GIOVE

現在31基の衛星が軌道上で運用されてAが軌道上で測位信号を送信している。第二実証衛星

おり、最新の打ち上げは2008年3月15日

GIOVEであった。精度は13m以内（95％）とさ地からSoyuzロケットで予定軌道打ち上げ

Bが2008年4月27日Baikanour基れ衛星監視用地上局の機能強化が進行中でられ、現在運用中である。欧州委員会は最ある。現在打ち上げられる衛星はBlock

H

終的に民間運用機関に引き渡すことを条Rでし2Cが利用可能となり、運用は2014

件にGalileo開発資金を民間から調達する

年に開始予定である。また、L5を搭載し作業を行っており、Galileoの完成予定はた最初のHF衛星が打ち上げ予定であり、2013年目予定している。

その運用開始は2016年に予定されている。

次期GPS衛星であるGPS

IHはまだ設計段（4）COMPASS（中国）
中国は五番目のBeidou／Compass衛星を階で2013年の打ち上げを目指し2021年に2007年4月に打ち上げた。今回の衛星はフル運用の予定である。

中高度軌道衛星だが、それ以前に打ち上（2）GLONASS（ロシア）

げられた4基の衛星は静止軌道衛星であっ

現在のところ15基の衛星が軌道上で運た。中国の目指すシステムが、30基の中用され、内1基は現在停波状態である。

高度軌道衛星で構成されるのか、4基の静電：波航法

No．50（2008）

一49一

止軌道衛星と12基の中高度軌道衛星の組狙った意図的GPS攻撃の脅威がある。

み合わせか、静止衛星と中高度軌道衛星及

現状では、海上関係に例をとればG戸S

び傾斜同期衛星を組み合わせたものなのか障害時でも灯台や灯浮標などにより船舶

Compassの詳細は不明である。

の安全航行に支障を起こすことはない。しかしGPSの利便性が高いこと、IMO（国際海事機関）に対するGPS無償利用を認（5）QZSS（日本）

宇宙航空研究開発機i構は2009年打ち上

める米国保障などにより旅客船、貨物船、げ予定の3基の長楕円軌道の衛星配置等を

VLCCなどの大型船ばかりでなく小型船舶

記したユーザインターフェース仕様書の意

でのGPSもかなり普及していること、航見聴取を開始した。衛星はL1、L3信

路標識関係者では船舶へGPSがかなり普号を持ちGPSと相互運用可能な仕様となっ及していることから灯台、灯浮標などの光ている。

波標識の整備を取りやめたり、廃止するな

L2、

どの合理化を進めようとしている。した3．2008年版米国電波航法計画

がって、今後GPSバックアップの必要性（2008年度版FRP）の変更点

はさらに増すことになるだろう。

2005年版FRPでは2001年の米国運輸省

また、e一ロランのGPSバックアップ．は、

ボルペ運輸研究所のGPSの脆弱性に関す

単にバックアップに留まらずe一ロラン機能る調査報告書をもとに米国の対応を検討す

付加型GPS受信機が真北を表示する機能

るとしていたが2008年版Fkpでは2008年も持つことから船舶方位装置にもなり船舶

2月の米国国家安全省声明に沿って米国国が容易に位置、時間、進路を得ることがで内において民生用GPS利用サービス、シきる。さらにメムス技術を付加すればロラ

ステムなどがGPSの突発的不能状態でもン電波の建物などへの廻りこみ効果により運用できるよう米国内に電波標識による

インドアナビゲーションも可能となり、こGPSバックアップを整備することが明記されによる新たなサービスの創設も期待されれている。具体的なバックアップ方法としている。

て、ロランCを改修・高度化によってe一ロ

しかし、2009年1月、新大統領就任に伴い、ラン化し、利用者に対しては現在使用して状況は変化しつつある。米国大統領直轄のいるGPS受信機iをe一ロラン受信機能を付

行政管理予算局は連邦政府が行っている業加したものに換装するとしている。

務で廃止縮小するものをリストアップする

その背景には、今後活発化する太陽風に作業を進めておりロランが廃止事業に指定よるGPS衛星障害によるGPSの利用不能、された。このため連邦政府、議会でGPSバッ

GPSが使用するLバンド帯電波の混信にクアップの必要性を再度議論することにな

よるGPS障害、船舶、航空機などに搭載る模様である。

したGPSへのジャミング並びに携帯電話、電力網などの維持に必要なGPS同期信号に対するジャミングなど社会秩序の混乱を

一50一

JACRAN，Nα50（2008）

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電波航法

No．50（2008）

一51一

電波航法研究会
平成20年度事業報告
総海上技術安全研究所

会

沼野正義氏から

平成20年度総会は、平成20年5月30日「スーパーエゴシップについて」と題す

14時30分から独立行政法人海上安全技術

る講演が行われたのち、独立行政法人海研究所講堂で開催された。会員総数93名

上技術安全研究所の「操船リスクシミュのうち、出席者17名、委任状提出者31名

レータ」、「深海水槽」及び「氷海船舶試

の計48名で規約第10条第4項の規定によ

験水槽」の見学が行われた。

り総会は成立した。各議題の審議結果は次

出席者は40名であった。

2．第2回研究会は、平成20年8月22日、のとおりであった。

1．平成19年度事業報告が事務局により

東京海洋大学行われた。

会館で開催され、海上保安庁交通部計画

2．平成19年度会計報告及び監査結果の運用課

報告が事務局から行われ、承認された。

海上交通安全政策について」、KDDI株

3．平成20年度会長選出に関して立候補

式会社者がいなかったが、水洋会

ス営業部主任

中村氏から

越中島キャンパス越中島

三宅真二氏から「海上保安庁のICT営業本部

MSATビジネ

大野和美氏から「インマの推薦で林会長の留任が満；場一致で了承

ルサットおよびイリジウムサービスの現された。副会長については立候補者、推状と今後について」、株式会社NTTドコ

薦者がいなかったため、会長からの推薦

モ法人事業部で長岡三思及び新田太久三氏の両名の星ビジネス担当部長

法人ビジネス戦略部

衛

西泰樹氏から「ワ留任が了承された。なお、各幹事の委

イドスターの現状と今後について」と題嘱については事務局案のとおり了承されする講i演が行われた。

出席者は45名であった。

た。

4．平成20年度事業計画案について事務3．第3回研究会は、平成20年11月28日、

局から説明が行われ、原案どおり承認さ

東京海洋大学

越中島キャンパス越中島

れた。

会館で開催され、独立行政法人電子航法5．平成20年度予算案について事務局か研究所ら説明が行われ、原案どおり承認された。

型衛星補強システム）の研究開発」、独吉原貴之氏から「GBAS（地上立行政法人電子航法研究所

伊藤憲氏か

研究会

ら「高速移動体向け高精度測位補正技術

1．第1回研究会は、平成20年5月30日、に関する研究開発（その3）」と題する講演が行われた。

独立行政法人海上安全技術研究所講堂で総会に引き続き開催され、独立行政法人

一52一

出席者は35名であった。

JACRAN，Nα50（2008）

4．第4回研究会は、平成21年2月26日、
東京海洋大学

越中島キャンパス越中島会館で開催され、海上保安庁総務部情報

通信課

技術企画官

粟井次雄氏から「LRITについて」、総務省総合通信基盤
局電波部衛星移動通信課

松井明氏から

「海上における船舶のための共通通信シ

ステムについて」、Com

Dev社George

Best氏から「衛星AISについて」と題する講演が行われた。

出席者は42名であった。

幹事会
幹事会は、平成20年4月21日、5月30日、8月22日置ll月28日、平成21年2月26日に開催され、事業計画、講演テーマ、会誌
発行等について審議が行われた。

会誌等発行
会誌「電波航法」第50号を発行予定。

ホームページで、研究会の案内及び速報を実施した。

会員数

平成21年2月1日現在

正会員

25名

48ロ

個人会員

12名

12名のうち

年会員7名
薦 別

特

会

会

員 員

推

終身会員5名
17名

37名
計

91名

会員の異動
入会

個人会員

石田

退会

正会員

五洋建設株式会社

電波航法

No．50（2008）

邦光

氏

一53一

日本郵船株式会社
個人会員

関口

利男

中川

隆政

氏（死亡）

氏

電波航法

ELECTRONIC

平成21年3月27日
平成21年3月31日
編集・発行

E「I

／吊り

2009

発

行

Nα50

電波航法研究会

Japanese

Committee

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NAVIGATION

刷

東京都江東区富岡1−26−10

カクチョウ印刷株式会社

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REVIEW

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私たち商船三井の定期航路ネットワークは、世界トップクラスの寄港地数・運航ルートで国々を結び、最新鋭の船隊で世界の暮らしと産業を支えています。より高品質なサービスを展開するために、さらなる大型高性能船を今後も投入してまいります。

すべては、お磯鶏の信頼に応えるために。目指すのは世界の海運をリードする強くしなやかな商船三井グループ

商船三井
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ソリューション営業部〒1608328東京都新宿区西新宿六丁目10番1号日土地西新宿ヒル
電話（03）33483790（ダイヤルイン） ファノクス（03）33483804

電波と共に60年

船舶航行の安全と効率化をめざして一
加藤電気工業所は、人命の安全を確保するため、長年にわたって

船舶用空中線の開発と海岸局並びに各種無線通信施設の設計・製作・施工にたゆまない努力と躍進をつづけております。

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品質／環境ISO認証取得
ISO9001：2000：登録番号JQAQ−M5746
ユl社〒114−0022東京都北区王子本町1−4−13盤（03り3905−7311

鳩ケ谷工場
板倉工場

〒334−0013

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埼玉県鳩ケ谷市南7−2−1倉（048）288−2110〒374−0111群馬県邑楽郡板倉町大字海老瀬北7118

饗（0276）82−4711

EA）（（03）3905−5553

EAX（048）285−6301
1霧へ）（（0276）82−2240

平成二十一年三月二十七日印刷
平成二十一年三月三十一日発行

晶
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波

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法

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法初究会

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