監視システムの性能要件に関する監視システムの性能要件に関する一考察
一考察
小瀬木 滋
大津山 卓哉、古賀 禎
住谷 泰人、伊藤 恵理
Electronic Navigation Research Institute

発表概要
発表概要
 研究の背景 監視システムにも性能ベースの考え方を導入

 監視システムの性能要件
 運用方式、運用性能要件、性能指標の表現

 航空機相互監視の例

ATSA-AIRB ADS-B監視、TIS-B監視のための監視情報源
 想定する運用要件

 今後の課題

背景：新しい監視システム導入

同じ運用要件に対応できる同じ運用要件に対応できる監視システムの技術要件は？
監視システムの技術要件は？

背景：新しい運用方式の導入
トラジェクトリ管理運用
機上監視応用
新しい管制方式等

新しい運用方式を実現するために必要な新しい運用方式を実現するために必要な監視システム性能の技術要件は？
監視システム性能の技術要件は？

運用方式と運用性能要件
 現在の運用方式基準

運用要件 安全性

 ICAO Doc.4444

PANS-ATM ICAO Doc.8168 PANS-OPS

運用性能

 運用方式の移行＝Performance Based ICAO Doc.9854

運用方式

全世界的ATM運用概念

 Global Air Traffic Management Operational Concept

 欧州

SESAR （Definition Phase報告書D2等）
技術性能要件 米国 NextGEN
 ICAO Doc.9882 ATMシステム全体像と要件

設定指針

 Manual on Air Traffic Management System

監視方式

Requirements
機器要素性能具体的な運用要件
 運用方式毎に定められる

SPIR
 安全性・運用性能および共用性の要件
 Safety, Performance and Interoperability Requirements
 運用方式 OSED（Operational Service and Environment

Definition）
 運用安全性 OSA（Operational Safety Analysis）
 運用性能 OPA（Operational Performance Analysis）
 共用性要件 INTEROP（Interoperability Requirements）
 RTCA/EUROCAEASA/GSA RFGが作成

 Airborne Surveillance Application / Ground Surveillance

Application Requirement Focus Group RTCA/EUROCAE文書として業界標準化

ADS-B監視応用関連SPIRの例
RTCA文書略 称概要DO312

ATSA-ITP

In-Trail Procedure

DO314

ATSA-VSA

Visual Separation Approach

DO319

ATSA-AIRB

Airborne

DO322

ATSA-SURF Surface

DO303

ADS-B-NRA Non-Radar Airspace

DO318

ADS-B-RAD Radar Airspace

DO321

ADS-B-APT

Airport

機器MOPSは DO260B, DO317Aなど

監視性能要件の検討例
 航空機相互監視の例：

ATSA-AIRB RTCA DO-319
 飛行中の交通状況認識支援 周辺航空機の位置関係や識別情報を表示
 目視の支援

JA001G

位置関係、識別V
hRJA8801

φV監視情報の交換

提供情報の精度や信頼性が前提

識別、位置、速度、経路意図
ADS-B対応機

ADS-B未対応機
別媒体ADS-B機 直接の監視
不可能

S

SB信AD

答応のへ
SR号
信号
信SSR、WAM、
別媒体ADS-B
による監視-B
TIS

号

ADS-B／TIS-Bによる空対空監視
ASASによる空対空監視情報処理
TIS-Bによる
空対空監視補完
航空管制への監視情報提供

監視情報処理ATSA-AIRB運用要件
 CDTI画面上で周辺航空機の位置を確認
 目視支援 目視できない場合の補完

要 件

運用性能要件SPR. 29 相手機方位の表示分解能≦±5°
SPR. 32 相手機速度の表示分解能≦±10kts
SPR. 34 送信位置 1－Integrity＜0.001/Flt hour
SPR. 35 受信処理 1－Integrity＜0.001/Flt hour
SPR: Safety and Performance Requirement

ADS-B監視情報想定事項
 運用性能分析OPAに想定した情報の品質

 ATSA-AIRB運用の安全性評価の前提
 ADS-B監視情報の技術要件の根拠

想 定
Assump-OPA. 3

想定事項
自機飛行方向誤差≦5°95%

Assump-OPA. 12 相手機の位置測定周期：1 s
Assump-OPA. 13 位置送信Latency：1.5s 95%
Assump-OPA. 14 位置受信周期≦3s 95%@5NMADS-B監視情報に関する運用要件
 パイロットに提供する監視情報の品質に関する要件
 運用性能分析OPAの想定事項と整合

要 件

運用性能要件SPR. 39 相手機dR≦0.5NM 95% (NACp>5)
SPR. 40 自機dR≦0.5NM 95%
SPR. 41 相手機dV≦19.4kts 95% (NACv>1)
SPR. 42 自機dV≦19.4kts 95%
SPR. 43 相手機表示方位誤差≦25°95%
dRは水平面内位置誤差、dVは水平面内速度誤差位置測定誤差モデル ADS-B
等方性二次元正規分布を想定
ｄＲ１ 測定された位置関係９５％
誤差半径
Ｒ１ｄＲ２

航空機の位置関係
９５％
誤差半径

Ｒ２

Ｒ１，Ｒ２：航空機１，２の位置
ｄＲ１，ｄＲ２：位置測定誤差

位置測定誤差モデル TIS-B用レーダ
位置情報に測定要素毎の正規分布を想定
95%誤差範囲dR1
測定された位置関係

R1
R2

位置関係

Ｒ１，Ｒ２：航空機１，２の位置 （距離、方位）
ｄＲ１，ｄＲ２：位置測定誤差＝距離誤差、方位誤差

dR2

技術性能要件の表現例 TIS-B用レーダ
 ATSA-AIRB用監視情報源の想定事項
 送信レイテンシなどはADS-Bと同じ
 覆域30NMの範囲内でADS-Bと同じ運用を実現
 速度計算の平滑時間は３秒

 誤差表現方法によっては要件の強弱発生
 運用要件を直接表現できる方法で技術性能要件を表現
 運用要件を満たす技術性能要件から最も厳しいものを選択

要件項目 距離誤差
方位誤差
SPR. 39 ≦ 0.2 NM (370 m) rms≦ 0.38°rms
SPR. 41 ≦ 0.011 NM (21.3 m) rms ≦ 0.02°rms

今後の課題：作業継続
 各階層の要件の間の関係

運用要件 安全性
運用性能

 運用要件と運用性能要件＝SPIR活用
 運用性能要件／安全性と技術性能要件
 運用性能×技術性能のマトリクスの作成

運用方式

 運用性能要件における暫定的な想定事項の改訂

 技術性能要件と機器要素性能
 監視方式に応じた技術性能要件の表現：仕様書

技術性能要件 技術性能要件の可測性
 測定可能な要件でなければ使えない

監視方式

 非常に低い確率の測定手法の準備

機器要素性能