[10]ADS-B方式高度維持性能監視の誤差要因
監視通信領域○松永 圭左， 宮崎 裕己
平成27年6月4日
第15回電子航法研究所研究発表会

- 発表内容 -1. 背景
2. 航空機の高度維持性能監視の仕組み
3. ADS-Bデータを用いた高度監視システム（HMS）の誤差要因調査結果
4. まとめ2015/6/4

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1. 背景 (1) RVSM運用
Ø 短縮垂直間隔（RVSM; Reduced Vertical Separation Minimum）
FL290〜FL410の空域において，垂直管制間隔を従来の 2,000[ft] ⇒ 1,000[ft] に短縮
・・・ 日本の管制空域では，2005年から運用中
Non-RVSM

RVSM

ü 空域容量の増加
ü 燃料・飛行時間の削減

http://www.jasma.jp/
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1. 背景 (2) 高度維持性能監視の必要性
ICAOの安全性評価に基づき，
Ø RVSM承認機に対し，航空機の高度維持性能評価を実施する必要性
・・・ 航空機グループ（B777，A320，等）毎に，2年（または飛行時間1,000hの長い方）

Ø RVSM導入後，地域監視機関（RMA; Regional Monitoring Agency）
が，担当空域を飛行中のRVSM承認機の高度維持性能監視を実施
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1. 背景 (3) 各地域監視機関（RMA）空域

http://www.jasma.jp/Ø 日本（Fukuoka FIR）はJASMA (Japan Airspace Safety Monitoring Agency) が担当
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1. 背景(4) 高度監視の測定性能要件，非適合判定条件
真の高度

気圧高度計誤差
ASE; Altimetry System Error 気圧高度計
高度維持誤差TVE

飛行技術誤差
FTE

表示高度
割当高度

ICAO規定値（Doc9574, Doc9937）
Ø 高度監視システム（HMS）の測定性能要件
TVE (=ASE+FTE)の測定誤差： 平均 0 [ft] ；標準偏差 ＜50 [ft]
Ø RVSM非適合航空機の判定条件
TVE ≧ 300 [ft] ； ASE ≧ 245 [ft]2015/6/4

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2. 高度監視の仕組み (2) ASE測定概要○ 気圧高度計誤差（ASE）
気圧高度計の気圧高度と，別途計測した幾何高度を比較

気圧高度
ASE
ICAO標準大気モデル
気圧別システムで計測

気象データ
気圧高度計
幾何高度

幾何高度
ジオイド面

ジオイドデータ楕円体面
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7高度基準 − ジオイド面 と 楕円体面 −l ジオイド面：≒平均海水面・・・ 気圧高度の基準
l 楕円体面：地球を完全な回転楕円体としたモデルの地表面（長短半径の値で定義される）

・・・ GNSS等で使用（例：WGS-84座標系）
国土地理院HPより

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82. 高度監視の仕組み (2) システムの３方式■ GMU (GNSS Monitoring Unit)方式
GNSS受信機を機上に持ち込み，GNSS幾何高度を計測
× 1航空機毎の計測・技術者が搭乗し作業 → 運航者に負担■ マルチラテレーション（MLAT）方式
地上に整備したMLATで幾何高度を計測（日本において3局運用・整備中）△ 覆域半径~40NM（飛行経路の制限）■ ADS-B方式
航空機から放送されるADS-Bデータに含まれるGNSS幾何高度を利用○ 覆域が広い（~200NM）○ 整備・運用コストが低い
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瀬戸内高度監視システムの覆域（半径40NM）と航空路

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地上受信局

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3. ADS-B方式HMSの誤差要因 （1） - ASE算出条件 −ü ASE：一定→ レベル飛行中の一定期間の平均化
ü ASE誤差：平均=0 ， 標準偏差 ＜ 50 ft
500

ASE [ft]

条件を満たさない

300

ASE

100
-100 600

7008009001000-300

誤差要因
2015/6/4-500Time [sec]第15回電子航法研究所研究発表会

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3. ADS-B方式HMSの誤差要因 （２） − 高度基準 −pGNSS幾何高度の基準（ジオイド高 / 楕円体高）
ADS-Bの幾何高度の基準座標が，航空機により２種類存在
ジオイド面 ／ 楕円体面
※ ADS-Bデータ中に判別情報なし
ASE；一定HMSで判別が必要

ジオイド面
楕円体面

ASE値は一定→ ジオイド高が異なる場所のデータで判定

国土地理院
HPより

・・・ 判別条件の導出
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50[ft]

150[ft]11

3. ADS-B方式HMSの誤差要因 （３） − 気象データ −p気象データの誤差
経度・緯度格子点での， 気圧 ⇔ 幾何高度 の対応
・・・ 実観測に基づき，モデルを用いて生成ü 気象条件ü 季節・時刻・場所
ü 予報時刻からの劣化等による影響評価，利用可能条件の導出

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3. ADS-B方式HMSの誤差要因 （４）p ジオイド高算出方法
機上装置とHMSの，ジオイド高算出処理の相違（ジオイド高データベースの精度，分解能，補間方法）

p 量子化誤差
ADS-B高度データの分解能：25[ft]p データ数の不足
・・・ 誤差の統計分布（標準偏差等）の評価
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3. ADS-B方式HMSの誤差要因 （５）p ASE値の変化• 経年変化• 保守作業p 幾何高度基準の変更• 改修作業p 左右の機上ADS-B装置の幾何高度基準の相違
p 左右の機上気圧高度計のASEの相違
・・・ 異常航空機としての検出処理
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4. まとめ（１） − 誤差要因と対処法 −
誤差要因

対処法

幾何高度基準判別方法検討，判別条件導出

気象データ

影響評価，利用可能条件導出
精度評価

ジオイド高算出手法
量子化誤差
データ数の不足

統計分布評価ASE値の変化
幾何高度基準の変更
左右の幾何高度基準の相違
左右の気圧高度計ASEの相違

異常航空機検出2015/6/4

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4. まとめ（２） − 今後の方針 ー
H27年度

H28年度
データ収集

試験装置設置
解析ツール開発
データ解析・誤差特性分析

HMSツール開発
対応策
導出

対応策適用
評価

実データを用いた評価を実施
・ 誤差の特性分析，対応策導出・ HMSツール開発 − RVSM非適合機判定
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(Backup slides)

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1. 背景 (4) RMAの作業
ü RVSM承認機のデータベース管理
ü RVSM空域でのRVSM非承認機の飛行状況の監視ü 高度逸脱（LHD; Large Height Deviation）の監視ü 空域の推定リスクレベルの報告
ü 高度監視システム（HMS; Height Monitoring System）の整備・高度維持性能監視ü ICAO文書のレビュー• MMR (Minimum Monitoring Requirement)• 各種データ様式，データフォーマット
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1. 背景 (5) ICAO関連文書，作業部会
n Doc 9574
“Manual on Implementation of a 300 m (1 000 ft) Vertical
Separation Minimum Between FL 290 and FL 410 Inclusive”

n Doc 9937
“Operating Procedures and Practices for Regional Monitoring
Agencies in Relation to the Use of a 300 m (1 000 ft) Vertical
Separation Minimum Between FL 290 and FL 410 Inclusive”

n RMA Manual○ SASP；管制間隔・空域安全パネル）○ RASMAG；地域空域安全監視諮問グループ○ RMACG：地域監視機関調整グループ
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1. 背景 () ICAO AnnexØ ICAO Annex 6
7.2.7
The State of the Operator that has issued an RVSM
approval to an operator shall establish a requirement
which ensures that a minimum of two aeroplanes ofeach aircraft type grouping of the operator have theirheight-keeping performance monitored, at least once
every two years or within intervals of 1 000 flight
hours per aeroplane, whichever period is longer. If anoperator aircraft type grouping consists of a single
aeroplane, monitoring of that aeroplane shall beaccomplished within the specified period.
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201. 背景 () ICAO Annex
Ø ICAO Annex 11
3.3.5.1
For all airspace where a reduced vertical separation
minimum of 300 m (1 000 ft) is applied between FL 290 and FL 410
inclusive, a programme shall be instituted, on a regional basis, formonitoring the height-keeping performance of aircraft operating
at these levels, in order to ensure that the continued application ofthis vertical separation minimum meets the safety objectives. The
scope of regional monitoring programmes shall be adequate toconduct analyses of aircraft group performance and evaluate thestability of altimetry system error.
3.3.5.2
Arrangements shall be put in place, throughinterregional agreement, for the sharing between regions of datafrom monitoring programmes.
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ICAO標準大気モデル

ジオイド（≒平均海水面）での・ 気圧＝1,013.25 [hPa]
気温＝15 [℃]

気圧高度 ⇔ 気圧（一意的に対応）2015/6/4

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2. 高度監視の仕組み (5) ADS-B情報
BDSレジスタ0,5(Extended squitter airborne position)
内容

ビット
番号

BDSレジスタ0,9（Extended squitter airborne velocity）
内容

ビット
番号

01:05

Format Type Code

01:05 Format Type Code

06:07

Surveillance Status

06:08 SubType08

Single Antenna Flag

09:13

09:20

Altitude

14:35 velocity information

21Time (T)36:46 vertical rate information

22

CPR Format (F)

47:48

23:39

Encoded Latitude

49

40:56

Encoded Longitude

50:56 Geometric Height Difference
from Baro. Alt.

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・・・

reserved
Sign of Diff. Alt.

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