統合型空港面ＡＤＳシステムの開発
航空システム部※小松原 健史 二瓶 子朗

加来 信之

小瀬木 滋**電子航法開発部
１．はじめに空港面における航空機や車両等の移動体の監視は管制官による目視を必要としているが、目視監視能力は、霧などの悪天候時や夜間等の低視程時には低下する。このため、空港面の監視機能改善はＩＣＡＯの提唱するＡ−ＳＭＧＣシステム（Advanced Surface Movement Guidanceand Control Systems：先進型地上走行誘導及び管制システム）の主要要件の一つとなっており、着陸帯を含む移動区域における全ての移動に関する識別及び正確な位置情報の提供が求められている。
当研究所では航空機と車両で異なった通信媒体と方式が混在できて、両者を同一の画面上で監視できる統合化された空港面ＡＤＳシステムの開発を進めており、これまでに主として空港面の車両を監視対象とした空港面ＡＤＳシステムを開発してきた。
本システムは、空港面ＡＤＳシステムで監視できる車両等の移動体に加え、空港面における航空機監視センサとして使用されているディジタルＡＳＤＥを、空港面ＡＤＳシステムに連接することで複数の監視系を統合し、空港面上の車両の他に航空機の監視を同一画面上で行えるシステムの試作を行ったものである。本稿では、
この試作システムの概要及び実験結果について報告する。
２．統合型空港面ＡＤＳ
統合型空港面ＡＤＳシステム
ＡＤＳシステムのシステムの概要
当所のこれまでの研究では、空港面における管理車両や消防車両等を対象とした空港面ＡＤＳシステムの試作と実験を行っており、空港内における車両等の移動体の監視が有効に行われることを確認している。
平成７年度から１０年度まで実施した研究
では、ディファレンシャルＧＰＳ（ＤＧＰＳ）を使って移動体の位置を精密に測位し、その位置情報を空港面ＡＤＳシステムのホストコンピュータへ転送及びＤＧＰＳ情報を移動局に転送するため、基地局と移動体との通信に無線データリンクを用いた。通信方式はポーリング方式
で、２．４ＧＨｚ帯ＩＳＭバンドを活用したＳ

Ｓ通信を利用し、１チャンネルあたり、移動体の位置更新レート１回／秒の場合で約３００台の移動体の監視処理能力を有するシステムを開発した。
平成１１年度からは処理能力の向上、航空機を含めた統合型監視システムの構築に主眼をおいた。処理能力の向上については平成１１年１０月に２．４ＧＨｚ帯ＩＳＭバンドが約３倍に拡大されたのを受け、シングルチャンネルで構成していたシステムをマルチチャンネル化し、通信セル毎に周波数分割を行うことで、平成１０年度までのシステムと比較して３倍のポテンシャルを有し、理論上９００台の車両を同時に監視することが可能なシステムを開発した。
航空機の位置情報の取り込みについては、試作した空港面ＡＤＳシステムに、他の監視センサを連接することにより、同一ユーザインタフェイス上で空港面の航空機と車両の監視を可能とするものの構築を目指した。航空機の位置情報を得るための外部監視センサはディジタルＡＳＤＥやＳＳＲモードＳ拡張スキッタ、ＶＤＬモード４等のＡＤＳ−Ｂ、ＳＳＲモードＳマルチラテレーション等の利用が考えられる。
今回の実験においては、既に運用されているディジタルＡＳＤＥとの連接を主目的とし、そしてＳＳＲモードＳ拡張スキッタ監視用実験装置との連接を行い拡張スキッタ信号に含まれる航空機位置情報の取り込みを行った。
空港面ＡＤＳシステム
監視モニタ

AUX
ゲートウェイディジタル
ASDE

SSRモード
AUX
S監視装置
ゲートウェイＡＤＳシステ
ム基地局

レーダ
監視測位情報

測位情報

図１ 統合化システム構成

航空機車両等図１に、統合型空港面ＡＤＳ実験システムの概略構成図を示す。
空港面ＡＤＳシステムに航空機監視用にディジタルＡＳＤＥ及びＳＳＲモードＳ拡張スキッタ監視用実験装置から得られる航空機からのＧＰＳ測位情報を取り込むため、ＡＵＸゲートウェイを介しそれぞれのセンサと空港面ＡＤＳシステムを連接した。ＡＵＸゲートウェイは、それぞれのセンサで異なる座標系、データ形式及びインタフェイスを空港面ＡＤＳシステムに対応できる型に変換した上で、空港面ＡＤＳシステムへ取り込むことを目的としている。今回、航空機用の監視センサとして用いたディジタル
ＡＳＤＥの座標系は監視レーダ位置を原点としたＸ−Ｙ平面座標系であり、ＷＧＳ８４座標系を用いている空港面ＡＤＳシステムに位置情報を取り込む際ＡＵＸゲートウェイにて座標変換を行っている。
図２に空港面ＡＤＳシステムの構成要素を示す。空港面ＡＤＳシステムの構成は基地局を３局設置し（ＡＳＤＥ鉄塔、ＭＬＳ／ＡＺシェルタ、Ｃバンド局舎付近）、それぞれ異なるチャネルにて移動局との通信を行った。それぞれのサービスエリアは図２のそれぞれ赤青黒のサークルで示される範囲に設定されており、他のサービスエリア内に移動した場合は自動的にハンドオーバーする。監視対象となる移動体は実験
車両２台と実験用航空機１機（当所所有Ｂ‑９９）を使用した。
空港面ＡＤＳシステム用の移動局は、無線データリンク用通信装置とＧＰＳ受信機、ムービングマップモニタで構成されており、実験車両については、それぞれ２式の独立した空港面ＡＤＳシステム用の移動局を搭載した。また、ディジタルＡＳＤＥのターゲットやＳＳＲモード
Ｓ拡張スキッタ信号との比較評価を行うため実験用航空機にも空港面ＡＤＳシステム用の移動局を搭載し、移動局は合計５台の構成で実施した。
3. 実験結果
実験は当所岩沼分室の所在する仙台空港において移動体を走行させて行った。
実験車両は、空港の場周道路を周回させ、航空機はあらかじめ定めた走行パターンに従って誘導路の走行及び滑走路からの離着陸を行い、航跡情報の評価等を実施した。それぞれの監視系毎の結果概要を以下に示す。
3.1 空港面ＡＤＳシステム
空港面ＡＤＳシステムによる移動体の航跡記録例を図３，４に示す。航跡はそれぞれの移動体が通信した基地局毎に異なる色で表示している。本監視系については、これまでの評価実績もあり、安定して監視データが得られている。

図２ 実験環境全景

図２ 実験環境全景

見るとこれに起因すると思われる範囲でばらついている点があることがわかる。しかし、航空機をターゲットとして見た場合、航空機の大きさと比較して小さいものであることから実用上は問題ないと考えられる。

図３ 空港面ＡＤＳシステム 車両航跡記録例

3. 3 ＳＳＲモードＳ拡張スキッタ
図６にＳＳＲモードＳ拡張スキッタ信号より得られた航空機の航跡記録例を示す。既にディジタルＡＳＤＥが管制支援機器として運用されていることを一つの基準とすれば、空港面上で航空機の位置を表示するには、測位モードはＧＰＳ単独測位であるものの、測位精度面では基本的には十分であると考えられる。
（空港面ＡＤＳシステムから得られる位置情報はＤＧＰＳで測位している。）
今後評価を繰り返し、空港面上に存在する航空機からのＳＳＲモードＳ拡張スキッタ信号の受信手法が確立すれば、将来的にＡ−ＳＭＧＣＳにおける有効な監視センサとなりうる。

図４ 空港面ＡＤＳシステム 航空機航跡記録例

図６ ＳＳＲモードＳ拡張スキッタ
航空機航跡記録例

図５ ディジタルＡＳＤＥ航空機航跡記録例
3.2 ディジタルＡＳＤＥ
一次レーダであるディジタルＡＳＤＥから得られた航空機の航跡記録例を図５に示す。ディジタルＡＳＤＥの測位分解能のため測位情報は離散的な値で出力されるため、図５の航跡を

3.4 統合化データ
図７は空港面ＡＤＳ、ディジタルＡＳＤＥ、ＳＳＲモードＳ拡張スキッタの３つの監視系による航空機の航跡記録例を示す。赤色の航跡が空港面ＡＤＳ、青色がＳＳＲモードＳ拡張スキッタ、黒色がディジタルＡＳＤＥより取得した位置情報である。
ディジタルＡＳＤＥデータの座標系は、Ｘ−Ｙ平面座標系であるため、ＷＧＳ８４座標系への座標変換が必要であること。また、ディジタルＡＳＤＥが目標検出したターゲットの位置の出力は離散値を取ることから完全にＧＰＳで測位した座標と一致することが難しい。ただし、ディジタルＡＳＤＥでの測位対象は航空機であり、航空機の大きさを考慮すれば実用的な精度は得られているものと考えられる。
また、それぞれの航跡はＧＰＳアンテナの設置位置の違いや、測位モードの違い等によって、若干ずれはあるものの、ほぼ同一直線状に乗っていることを確認した。
今後は、それぞれの監視システム間で時間的同期は取っていないため、データの時間的遅れ等についても検討を進めていく必要がある。

図７ 複数センサによる航空機航跡記録例
3.5 考察車両を用いた移動体は同一車両に２式の空港面ＡＤＳシステム用移動局を搭載しており、通信系における環境は厳しい条件において実施してきたが、大きな問題もなく結果を残すことができた。一方、本システムにて車両を対象としている空港面ＡＤＳシステムは２．４ＧＨｚ帯ＩＳＭバンドを使用しており、近年需要が急増している無線ＬＡＮと同一の周波数帯を利用している。空港面では街中等に比べ他の通信との混信は少ないと考えられるものの、ターミナ
ル地区等での当該バンドの利用は今後進むと考えられ、今回の実験期間中における空港面の電波環境調査に於いても２．４ＧＨｚ帯無線ＬＡＮと思われるキャリアを確認しており、今後他の通信メディアとの混信等の問題も生じてくる可能性がある。特に、大空港においてはより電波環境は厳しいものと想定され、他の通信メディアとの混信に対しての評価も必要と思われる。
また、今後は同一移動体に対して複数の監視系から情報を取り込んだときの、優先順位や補完関係のあり方等について検討を進め、アベイラビリティや情報の確かさの向上を図っていく必要がある。
４．まとめ
車両を監視対象とした空港面ＡＤＳシステ
ムに、データ形式やプロトコルの異なる他の監視センサを連接し、空港面上の航空機と車両等が同一の画面上で監視できることを確認した。
また、本システムは、ＡＵＸゲートウェイを介することで各種監視センサと接続でき、他の監視センサを新規に連接する事に対し柔軟に対応できる拡張性のあるシステムであることが示された。
さらに、本システムによって、空港面でターミナルの影となるエリア等、レーダではカバーできないブラインドエリアにおける航空機の監視や、高い信頼性を求められる航空機の監視において、複数の監視系を融合することによりアベイラビリティの向上を図ることが可能である。
今後は、ＳＳＲモードＳマルチラテレーション等との新たな航空機監視センサとの連接、評価を行うこととし、将来的にＡ−ＳＭＧＣＳの監視機能を担うシステムとなるよう開発を進めていくこととしたい。
参考文献[1]MANUAL ON ADVANCED SURFACE MOVEMENTGUIDANCE AND CONTROL SYSTEM (A‑SMGCS)
2003 年 4 月(ICAO)[2]二瓶他. 統合型空港面ＡＤＳシステムの開発 2003 信学ソサエティ大会 B‑2‑10[3]二瓶 マルチチャネル化空港面ＡＤＳシス
テムの開発 2003 電子情報通信学会総合大会 B‑2‑37[4]二瓶他 空港内車両位置情報システム 情報処理学会高度交通システム研究会高度交通システム(ITS)2001 シンポジウム 2001
年1月