16.日本FIRにおけるインドGAGANの性能評価
平成27年度（第15回）電子航法研究所研究発表会
電子航法研究所 航法システム領域○麻生 貴広, 坂井 丈泰
16. 日本FIRにおけるインドGAGANの性能評価

2015/6/5

第15回電子航法研究所研究発表会

発表内容
1. 背景
2. インドSBAS(GAGAN)の概要
3. GAGANを用いた評価Ø 評価手法Ø 日本でのGAGANの受信状況
Ø 非精密進入における性能評価

4. まとめ2
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１．背景
n航空機の航法においては、衛星航法システムの導入が世界的に進められ、米国のGPS（Global Positioning System：全地球測位システム）やロシアのGLONASS（ Global Navigation Satellite System ）が主に使用されている。
nGPSを航空機の航法に利用するにあたっては、GPS自体の故障率や故障した際のユーザへの伝達遅れ等があり信頼性が足りない。そのためGPSを単独で航空機の航法に利用することができず、適切な補強システムが必要とされている。

エンルート/ターミナル/非精密進入には、以下の補強システムが使用されている。
Ø 航空機ベースの補強システム
ABAS（ Aircraft Based Augmentation System ）Ø 静止衛星型衛星航法補強システム
SBAS（Satellite-Based Augmentation System）
また、精密進入には以下の補強システムが使用されている。
Ø 地上型衛星補強システム
GBAS（Ground-Based Augmentation System）
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n日本においては、国土交通省航空局がSBASを整備し、2007年9月から日本のFIRでサービスを開始。
→MSAS (MTSAT Satellite-based Augmentation System:
運輸多目的衛星用航法補強システム)nしばらくの間、SBASは米国のWAAS,日本のMSAS,欧州のEGNOSでサービスを行ってきた。

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米国WAAS

欧州EGNOS日本MSAS

インドGAGANSBAS静止衛星のカバレッジ
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n2014年：インドのSBAS(GAGAN)が日本でも受信され始めた。
nSBAS受信機はMSASではなくGAGANを使ってしまう場合が有り得る。

日本のFIRを飛行するSBAS受信機を搭載した航空機について、GAGANを使用した場合の安全性を評価する必要がある。

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２．インドSBAS（GAGAN）の概要

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nGAGAN(GPS Aided GEO Augmented Navigation)は、インドのFIRにおける航空交通流の改善に向けた、航空機の航法に適した精度やインテグリティを提供するSBASシステムである。
nシステム開発を担当するインド宇宙研究機関ISRO（Indian SpaceResearch Organisation）と SBASサービスプロバイダのAAI（Airports Authority of India）による共同プログラム。
n2009年の実証フェーズを経て、2013年に最終運用フェーズへ移行。 その後、インド航空局DGCA （Directorate General of CivilAviation）により2013年にRNP0.1が認証され、2014年2月から正式に運用が開始。現在、APV-1に向けた認証の作業中。

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GSAT-8

東経55度

GSAT-10東経83度(アンテナ中心方向は70度)
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＜システム構成＞
Ø 地上監視局(INRES)：15
Ø 統制局(INMCC)：3
Ø ネットワーク装置
Ø アップリンク局(INLUS)：3
Ø 静止衛星：2（＋1機打上げ予定）

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３．GAGANを用いた評価手法

Ø2014年11月˜ 2015年2月末にかけて、GAGANの信号を収集しGAGANの受信状況を評価した。
Øまた、GAGANの補強メッセージを使って、日本のFIR全体における非精密進入（NPA）のシミュレーションによる評価を行った。

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3-1 日本でのGAGANの受信状況
仙台の受信C/N0

東京の受信C/N0

石垣の受信C/N0

GAGAN (PRN128)とMSAS(PRN129,PRN137)の受信強度を比較すると次のとおり。
l仙台：MSAS ＞ GAGAN
l東京：MSAS ＝ GAGAN
l石垣：MSAS ＜ GAGAN
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3-2 非精密進入における性能評価

ICAO SARPs

オペレーション

95%精度(Horizontal)

インテグリティアベイラビリティ

アラート・リミット(HAL)

エンルート

2NM

1-1*10-7/h

0.990.99999

2NM

ターミナル

0.4NM

1-1*10-7/h

0.990.99999

1NM

非精密進入(NPA)

220m(≒0.12NM)

1-1*10-7/h

0.990.99999

0.3NM(=556m)13
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SBAS機上装置(SBAS対応 機上GPS受信機)①SBAS信号(GPS補強信号)受信

RTCA DO-229に基づく
SBAS受信機の流れ②補強メッセージを用いて自機位置を計算③水平保護レベル(HPL)を計算④警報限界(水平アラート・リミット：HAL)と比較⑤航法オペレーションの可否

RNP̲APCHなど

パイロットへの警報

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出典：ユニバーサル社
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SBASの基準
オペレーション
可能範囲

オペレーション

95%精度
95%精度 インテグリティ
インテグリティ アベイラビリティ
アベイラビリティ(Horizontal)

220m

非精密進入(NPA)

1-1*10-7/h

インテグリティを満足するには常に位置誤差＜ HPLの関係にあること。
ICAO SARPs
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0.990.99999

アラート・リミット(HAL)
0.3NM(=556m)

HPL＜ HALを満足する時間率
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95%精度の評価
GAGAN(PRN128)で補強した場合の水平誤差

南北方向の誤差（m）

東京での(例)• GAGANの補強を用いて測位計算した結果を、真の座標を中心に東西方向及び南北方向の誤差として1日分をプロットしたもの。
• 水平位置誤差は概ね真値±20mの範囲に収まっているものの、まれに放射状に発散している。
東西方向の誤差（m）
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補強GPS数

位置誤差（m）

GAGANによって補強されるGPSの数を時系列に表示。

24時(UTC)

0時横軸をUTC 0〜24時として、縦軸に水平面における位置誤差を時系列で表示。

• 1日の後半で補強GPS数が増加傾向にある時は，位置精度も比較的低めに安定している。
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GAGANによって補強された水平保護レベル値(HPL)を時系列に表示。
GAGANによって補強されたGPSの配置による水平DOP値。

DOP

位置誤差
HPL （m）

600m

0m

0時

24時(UTC)

12時

横軸をUTC 0〜24時として、縦軸に水平面における位置誤差を時系列で表示。
• 誤差：大きいところで100mであるものの、非精密進入の要件である精度220m(95%)を十分満足している。
• HPL：概ね100-300m程度であるものの、まれに警報限界HAL（556m）を超えていることが分かる。
• HPLはDOPに対して強い相関があることが分かる。HPLの劣化がGAGANで補強される「GPSの幾何学的配置」に起因していることが分かる。
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インテグリティの評価
NPAのアラームリミットは556m
受信機が計算したHPLの値がこれ以下であればNPAサービス可能

インテグリティ担保とは常にHPL ＞位置誤差の関係にあること。

800m

測位誤差とHPLの関係（スタンフォードチャート）
水平保護レベル
HPL (m)

556m

0m0m

仮に斜線より右のエリアにプロットがある場合はインテグリティが保たれておらず、航空機が危険な状態にあることを示す。

NPAのサービス範囲

水平位置誤差 (m)800m

保護レベルが常に誤差より大きい（誤差をバウンドしている）ことを確認することでユーザが危険な状態になかったことが分かる。
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アベイラビリティの評価
50度
40度

≧99％
北緯30度

11月

≧95％

20度

10度

120度

140度

東経

2月

160度

GAGANを使用した際のアベイラビリティ11月は80〜98%, 2月は90〜99.8%
NPAサービスの規定（ICAO 99〜99.999%/日本99.9%以上）
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４．まとめl日本のFIR内において、GAGAN（PRN128）はほぼ全域において安定した受信が可能。東京以西ではMSASより受信信号強度が高いことが確認された。
l非精密進入の要件である95%精度220m以内であり、常に保護レベルが誤差を大きくバウンドしており、インテグリティが担保されていることを確認した。
l一方、アベイラビリティについては、補強可能なGPS数が4基に満たない時間帯や水平保護レベルHPLがHAL（556m）を超える時間が発生しており、2014/11から2015/2の間は80〜99.8％であった。
lGAGANは今後、更に日本に近い東経93.5度に位置するGSAT-15の打ち上げを2015年7月に予定している。更には、新たに運用が予定されている
SBASとして、ロシアのSDCM、韓国のK-SBAS、中国のBD-SBASがある。
l日本周辺でのSBAS環境が充実してくることでシームレスな運航が可能となり、SBASユーザにとってはメリットがある一方、SBAS受信機が自動で適切なSBASを選択できるか問題が残る。
l引き続きMSASと他国のSBASについて相互運用性も考慮しながら、十分な性能評価を行う予定である。
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ご清聴ありがとうございました。

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