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平成27年6月5日

光ファイバ接続型受動監視システム
OCTPASSの実用化評価

監視通信領域角張, 古賀, 本田, 松永, 田嶋, 宮崎
第15回電子航法研究所研究発表会

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1

マルチラテレーションとは✈滑走路，誘導路，エプロン等の空港面の監視
監視受信局
地上走行中の航空機

マルチラテレーション測位

受信時刻差から双曲線測位計算

航空機のモードSトランスポンダが送出する信号を3ヶ所以上の受信局で受信
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2

ENRIにおけるマルチラテレーション開発研究✈ 空港内（特にエプロンエリア）は建造物によるマルチパス反射波の影響を受けやすい
受信局→ マルチパス干渉の影響が誤差要因に
マルチパス干渉

ENRIでは，エプロンエリアにおける高性能化を目指し，「光ファイバ接続型受動監視システム」を提案してきた
Optically Connected Passive Surveillance System
マルチパスの影響を受けにくい新方式 → OCTPASS
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3

OCTPASSの特長 (従来装置に対する優位性)✈性能が高いØ マルチパス干渉信号も測位利用出来るØ 時刻計測精度が高い
位置算出性能に直結Ø 時刻同期性能が高い✈構成が簡易 →整備・維持コストの低廉化

Ø (同等の性能を得るのに)受信局数を少なく出来るØ 受信局部(空港内設置装置)が小型
Ø 受信局部に電源が不要
Ø 時刻同期用の基準信号送信局が不要

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4

OCTPASSのシステム構成
RF
RF（光伝送）～～OCTPASSRoF(光ファイバ無線技術)を使用
RF
受信機・信号処理装置
イーサネット～～～～ターゲット処理装置（測位計算）RF～～

従来型
MLATシステム

タイムスタンプ・デコードデータ
受信機・信号処理装置～～

ターゲット処理装置
イーサネット～～
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5

RoF (Radio over Fiber)とは
光ファイバ無線技術
RoF (Radio over Fiber) Technology
RF信号
入力

RoF
E/O 変換

RoF
光変調信号

RF信号
出力

O/E 変換

RF信号を同軸ケーブルで伝送するのに比べ，RoFによる光ファイバ伝送は減衰しにくく，長距離伝送が可能

空港内に点在するMLAT受信局で得た受信信号を，瞬時に1箇所(機器室)に集約
ひとつの処理装置で一括処理
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6

干渉信号の測位利用 (信号グループ化処理)
モードSスキッタ信号① 1ch目のモードS
信号の検出

プリアンブルパルス

データビット列② 1ch目の検出時刻 CH1を軸に前後一定時間をサーチCH2③ 検出した時刻をグループ化

マルチパス干渉： モードS信号として検出できない

CH3

干渉信号も測位に利用

CH4
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時刻同期性能について
従来装置
基準信号送信局受信局間の時刻同期（常に受信が必要）
受信局1

受信局3
受信局2

・送信局の数：複数・誤差の変動：不安定

OCTPASS： 信号を集約し同一クロックの中で処理
Ø 基準信号送信局の電波を常に受信する必要なし
Ø 時刻同期性能に変動が生じないので極めて安定的
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8構成の簡易さについて：受信局部外観
従来装置

OCTPASS

285mm

280mm

ランドセル程度のサイズ
アンテナポールへの抱合せ設置も可能

小型冷蔵庫程度のサイズ
基礎工事やアンカー施工が必須(写真は導入評価時の設置状態)

Ø 耐風圧等を考慮すると工事規模に大きな差第15回電子航法研究所研究発表会

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9構成の簡易さについて：光給電機能
OCTPASS

従来装置

Ø 消費電力が極めて小さい(1W以下)
Ø 光ファイバを利用した光給電を採用※主たる中身は光変調器のみ

Ø 商用電源(100V)が必要※中身は処理装置(コンピュータを含む)

光給電機能
レーザー光

内部発電駆動光変調RF信号
機器室

光変調器
受信局

Ø 電源工事が不要Ø 雷害(誘導雷)に強い
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OCTPASSの特長 (従来装置に対する優位性)✈性能が高いØ マルチパス干渉信号も測位利用出来るØ 時刻計測精度が高い
位置算出性能に直結Ø 時刻同期性能が高い✈構成が簡易 →整備・維持コストの低廉化

Ø (同等の性能を得るのに)受信局数を少なく出来るØ 受信局部(空港内設置装置)が小型
Ø 受信局部に電源が不要
Ø 時刻同期用の基準信号送信局が不要
いずれの優位性も「光ファイバ無線技術」の採用によるところが大きい
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実環境実験システム
仙台空港内に評価環境を構築(拡張)
受信局3

受信局7

受信局8

受信局2

受信局4
受信局6

受信局1

岩沼分室
測位処理装置
受信処理部(検波部)
信号処理部
ターゲット処理部

空港全面を監視エリア化
24/365稼働

送信局

受信局5

光ケーブルで接続実用化に向け，運用装置としての信頼性を推し量る
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実験車両走行航跡✈実験車両による全面走行航跡例
1200

1000

800

600

400

2000-200-400

-2000

-1500

-1000

-500

0500

1000

1500

空港全面において抜けなく車両位置を確認
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2000

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仙台空港での評価運用 (実用化評価)✈評価空港としてのソフト整備
Ø 継続的なエアライン機監視データ取得✈長期間信頼性評価
Ø 実験装置の長期安定駆動の確認✈運用者評価Ø 表示装置設置: 日常的に運用担当官の目でチェック装置の連続安定駆動

運用担当官の視点での評価
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実験装置の測位計算処理の改善✈以前の評価で特に問題視した事象：
空港の外を飛行する航空機による 信頼性の観点で大きな問題
空港面へのエラーターゲット
質問送信機による距離判定と飛行高度把握により，各航空機の飛行状態を判別し，適切な測位計算処理を適宜切り替える手法を実装

Ø 空港面2次元測位 (双曲線)
受信局で囲まれたエリア外
Ø 高度利用2次元測位 (双曲線)
での監視に有効Ø 3次元測位 (双曲面)Ø 3次元レンジング測位 (楕円体＋双曲面)
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レンジング測位処理の特徴
一般的な方法
質問
送受信局
応答

(受信局)

Ø 真円作図による測距がメイン
Ø 送信タイミングを他の受信局で共有するのが難しい

OCTPASS
質問
送信局
応答

受信局

Ø OCTPASSは単独で運用しても、空港周辺監視の安定性が高い

Ø 楕円作図による測距「マルチレンジング」
Ø RoFでつながっているため送信タイミングが容易に分かるØ 受信検出確率の大幅増大
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改善前後の実験用航空機航跡(空港近傍)
レンジングなし

レンジングあり
5NM

0NM

仙台空港
0NM

5NM

5NM

05NM

MLAT装置での5NM地点の性能要件：
40m以下

5NM

05NM

レンジングによる改善効果
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まとめ
✈数々の優位性を持つマルチラテレーション(OCTPASS)を開発し，実験システムを構築✈開発装置の長期に渡る安定動作や信頼性，測位計算に関する性能改善等を確認✈詳細な性能評価，運用者評価を継続して実施予定

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