GAST-D機上装置の開発と評価"
齋藤 享、*吉原 貴之、毛塚 敦、齊藤 真二、福島 荘之介、星野尾 一明!

電子航法研究所 航法システム領域

平成26年度電子航法研究所研究発表会 (平成26年6月5〜6日)!

GAST-D"(GBAS Approach Service Type-D)!
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GAST-D (GBAS Approach Service Type-D)!

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L1信号（1.57542"GHz）を用いてカテゴリーIII精密進入を実現するGBAS（Ground-based augmentation system: 地上型衛星航法補強装置）!

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GAST-C（GBAS Approach Service Type-C: カテゴリーIGBAS）と異なる安全性担保コンセプト!

-GAST-C: GBAS地上施設がCAT-I相当の安全性を担保!
GAST-D: 機上装置側も衛星航法に係わる安全性の担保（主に電離圏に起因する誤差に起因する部分）に寄与!
GAST-D技術標準の検証には、地上施設だけでなく機上装置の開発が不可欠

平成26年度電子航法研究所研究発表会 (平成26年6月5〜6日)!

国際動向!

ICAOにおける技術標準(SARPs)策定!

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開発の基礎となる技術標準案 (GAST-D Development BaselineSARPs)を2010年に策定、机上検討を終了!

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2015年春の最終案策定に向け、実機による実現可能性検証を実施中!

各国によるプロトタイプ開発、実現可能性検証!

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米：Honeywell（地上装置、機上装置）!
欧：Thales（地上装置、大型機用機上装置）、Indra Navia（地上装置）、Honeywell（ビジネス機用機上装置）!
日：電子航法研究所（地上装置、機上装置）!

※ 欧米と異なる環境（磁気低緯度）での検証に期待

平成26年度電子航法研究所研究発表会 (平成26年6月5〜6日)!

GAST-D機上実験装置の機能!

機能!

#!

GNSSデータ処理、GBAS補正!

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インテグリティモニタ!

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コース偏位出力!

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VDB信号強度測定!

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GBASメッセージ記録!

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オフライン処理も可能!

-実装済み!
- VDB認証!
- CCD (Code-Carrier Divergence)!
モニタ!
- ジオメトリスクリーニング!
- DSIGMA (Dual Solution-" 参照文書!
- GAST-D development
baseline SARPs!
RTCA Do-253C!
RTCA Do-246D!

インテグリティモニタ!

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Ionospheric Gradient MonitoringAlgorithm)!
DCMC (Differential Collection
Magnitude Check)!

Fault Detection!
BAM (Bias Approach Monitor)!

一部実装 !
- Fault Detection (衛星追加時)!

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機上装置のインテグリティモニタの例!

DSIGMA!

- Dual Solution Ionospheric Gradient Monitoring Algorithm!
- GBASではコード擬似距離を搬送波位相で平滑化処理!
（キャリアスムージング）!

電離圏異常が存在する場合、平滑化の時定数により影!
響が異なることを利用して検出2種類の測位計算
・スムージング時間100秒の擬似距離で測位
Type1メッセージの補正値を使用
・スムージング時間30秒の擬似距離で測位
Type11メッセージの補正値を使用
垂直または水平方向の乖離が2mを超えた場合に測位解は異常と判定
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GAST-D機上実験装置の構成
VDB電界強度
GBASメッセージ
2PPS!

GNSSデータ
GNSS受信機! PC!
(GBAS用)!

1PPS!
VDB受信機コース偏位

GNSS
GNSS受信機!
(基準位置測位用)! 信号
実験用航空機
VDB信号

信号分析器

コックピット!
ディスプレイ

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GAST-D機上実験装置"- ハードウェア -!
GNSSアンテナ

AeroAntenna AT1675-381!

VHFアンテナ

Comant CI 120-200 G/S-L!

GNSS受信機 (GBAS用)!

JAVAD Delta-G3T!

GNSS受信機(基準位置測位用)!

Trimble NetR9!

VDB受信機Telerad RE9009A!

信号分析器

Agilent N9010A!

PC!

CONTEC VPC2000!

コックピットディスプレイ

Flight Display Systems FD90AID-7!

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GNSS
データ

VDB
データ

データ同期
VDB認証

CCDモニタキャリアスムージング（30／100秒）

GAST-D機上実験装置"- ソフトウェア -!

GBAS補正値適用
インテグリティモニタ（衛星セット選択前）

インテグリティモニタ（衛星セット選択後）
保護レベル（警報処理）

衛星セット選択
測位解が有効
ジオメトリ
スクリーニング
DSIGMA

コース偏位計算データ
出力

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GAST-D機上実験装置"- ソフトウェア -!
メイン画面

コース偏位

水平航跡

衛星配置

コックピットディスプレイVDBスペクトル
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飛行実験の概要!

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目的!
- 地上装置のVDB覆域確認!
- アプローチサービス性能確認!
• 航法システム誤差の評価!
• 地上、機上装置の連携による電離圏脅威の軽減!
電離圏擾乱が存在する環境下での実証!
飛行パターン!
- 弧状飛行（オービット・アーク）!
- 一定高度飛行（レベル）!
- アプローチ（タッチアンドゴー）!
• 電離圏静穏時（昼間・夜間）!
• 電離圏擾乱時（プラズマバブル：日没後〜夜半）
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飛行パターン
RWY-22 オービット１
新石垣空港

オービット２アーク

アプローチ１

アプローチ２

RWY-04

レベル１

レベル2

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飛行実験!
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使用空港：新石垣空港!

使用機材：Beechcraft KingAir 350!
有視界飛行!

期間: 2014年3月21〜28日!

- 10 フライト (昼間: 6フライト, 夜間: 4フライト)!
- 合計45アプローチ：24回@RWY-22、21回@RWY-04!
日付

3月21日

3月22日

3月23日

3月24日

昼間

アプローチ１!

オービット2!

オービット 1!

-!

夜間アプローチ2!

アプローチ１!

レベル2 &!
2回アプローチ!

-!

日付

3月25日

3月26日

3月27日

3月28日

昼間

アーク!

アプローチ2!

-!

レベル1 &!
オービット2!

夜間

-!

-!

-!

アプローチ1＆2!

*赤のセルは電離圏擾乱（プラズマバブル）発生を示す

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電離圏擾乱（プラズマバブル）の発生状況
22 March 2014!

23 March 2014!

N!

シンチレー
ション! W!
(21-23 LT)!

777.4nm大気光 !
(高度350km付近の 全天カメラなし!
電離圏密度に対応)!
!

N!

E!W!

S!

24 March 2014!
N!

E!W!

S!

全天カメラ!
なし!

E!

S!
N!

プラズマバブル!
W!

3フライトで、世界初の電離圏擾乱（プラズマバブル）発生中のGBAS飛行実験に成功

E!

S!

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VDB電界強度測定!

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アプローチの例!
- 2014年3月21日日本時間
21:48:45-21:57:55!
- RWY-22!
- 6000 ftから降下角3ºで進入!

Start!

測定!
- 信号分析器(Aglient N9010A)!
- スロットA（0〜62.5"ms）を1秒ごとに測定
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滑走路面からの高度（m） 電界強度（dBm）!

VDB電界強度測定✓分配器による3 dB損失は補正済み!
✓受信アンテナパターン、ケーブル損失は未補正

ICAO SARPsによる最低保証電界強度(-87dBm)!

350秒
最低点(アンテナ高18 ft)!

滑走路面上18"ftまでVDB電界強度要件を満足*12"ftまでが要件(8"ftまでが推奨)だが十分余裕あり
平成26年度電子航法研究所研究発表会 (平成26年6月5〜6日)!

まとめ!

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GAST-D機上実験装置!
- ソフトウェア：ICAO GAST-D技術標準案、RTCA DO-253C、DO-246Dに準拠し、主要なインテグリティモニタを装備!
- ハードウェア：商用品を組み合わせて開発!
新石垣空港におけるGAST-D飛行実験!
- 2014年3月21〜28日!
- 10フライト (昼間6, 夜間4)、計45アプローチ!
- 3夜で電離圏擾乱（プラズマバブル）発生→世界初のプラズマバブル発生時のGBAS飛行実験!
- VDB電界強度は滑走路上少なくとも18"ftまで基準を満足することを確認（十分余裕あり）!
- 次回飛行実験は2014年9月を予定!

データ解析を行い、ICAO NSPにおける技術標準案検証に反映させる

平成26年度電子航法研究所研究発表会 (平成26年6月5〜6日)!

謝辞#

新石垣空港における飛行実験の実施については、 航空局、沖縄県、石垣市、気象庁、海上保安庁ほか関係各所から多大なる協力をいただきましたので、ここに深く感謝いたします。

平成26年度電子航法研究所研究発表会 (平成26年6月5〜6日)!