SWIMによる軌道ベース運用に関する実証実験○呂 暁東，森岡 和行，金田 直樹，古賀 禎，ビクラマシンハ ナヴィンダ キトマル，平林 博子，ブラウン マーク
電子航法研究所 監視通信領域 航空交通管理領域
2022年6月17日

R4電子研発表会

Agenda１．背景
２．軌道ベース運用について
３．実証実験の概要
４．TBO実証実験
５．分析と課題
６．まとめ

2

3

R4電子研発表会

背景：航空機 Connected Aircraft
Air Traffic Control

Big Data and Complex Relationship

Flight Operations Center

Flight Mgmt. System

データ中心情報環境⇒ 効率的な情報共有&ネットワーク中心運用基盤⇒ 協調的な意思決定

Airport Operations

Maintenance Operations

Electronic Flight Bag

Aeronautical Information

Weather Information

4R4電子研発表会

背景：情報共有基盤
 System Wide Information Management（SWIM）

Current Information
Exchange
Current InformationExchange
A/G SWIM
Information Exchange

ICAO SWIM Framework
・ FIXM (Flight Information eXchange Model)
・ AIXM (Aeronautical Information eXchange Model)
・ IWXXM (ICAO Weather Information eXchange Model)

A/G Information Exchange with SWIM

5

R4電子研発表会

背景：運用方式
 Flight and Flow Information for Collaborative Environment (FF-ICE)•FF-ICEは， FF-ICE Release 1（離陸前の段階, FF-ICE/R1）とFF-ICE Release 2（離陸後の段階, FF-ICE/R2）に分けられる•FF-ICE/R1は，離陸前に地上関係者の間で標準情報交換モデルを用いた様々な情報共有により運航効率の向上•FF-ICE/R2は，離陸後に空地間の情報共有により協調的意
思決定やTrajectory-Based Operations (TBO)の実現

R4電子研発表会

Agenda１．背景
２．軌道ベース運用について
３．実証実験の概要
４．TBO実証実験
５．分析と課題
６．まとめ

6

7

R4電子研発表会

軌道ベース運用について
 Trajectory-Based Operations (TBO)
TodayTBO

Voice-centric Communication

Data-centric Communication

Point based Negotiation

Trajectory based Negotiation

R4電子研発表会

軌道ベース運用について
 TBO Tree in ICAO GANP

8

R4電子研発表会

軌道ベース運用について
 Threads and Elements

9R4電子研発表会

Agenda１．背景
２．軌道ベース運用について
３．実証実験の概要
４．TBO実証実験
５．分析と課題
６．まとめ

10

11

R4電子研発表会

実証実験の概要
 Multiple-Regional TBO Demonstration (MR TBO)
• Approach- Phase 1: 単独航空機に対する運用要件と技術要件の検討- Phase 2A: 複数航空機に対する飛行軌道と交通流の管理- Phase 2B: 実際の飛行実証実験による技術標準の検討• Partners- FAA, NAV CANADA- AEROTHIAI, CAAS, JCAB
Phase 1
TechnicalExercise
2020

2021

Phase 1Kickoff

2022

Phase 2A
Kickoff

Phase 2B
Live Flight
DemoPhase 2A
Lab Demo
2023

Phase 2B
Kickoff2024

R4電子研発表会

実証実験の概要
 実施目的• 必要な軌道情報や交通流情報の共有- 交通流情報交換モデル（FLXM）の検証• 協調的な軌道管理と交通流管理の実現- 既存航空交通管理システムとの連携• 軌道情報の効率的な利活用方法の検討- 状況認識や予測精度の向上• SWIMに基づいた航空情報信頼基盤の構築- セキュリティサービス基本機能の検証

12

13

R4電子研発表会

実証実験の概要
 運用面と技術面の検討
Operational Value

Operational Capability

Technical Capability予測可能性の強化

離陸前の飛行計画の調整

FF-ICE/R1 +標準情報交換モデル（FIXM,AIXM, IWXXM）

戦略的計画と戦術的処理の調整

離陸後の飛行軌道の調整

FF-ICE/R2 +協調的意思決定（FLXM）

信頼性と柔軟性の向上

ATMサービス提供者間での軌道管理

FF-ICE/R2 + AIDC

戦略的計画の改善

戦術的介入の調和

ATC + FMS + EFB

状況認識の向上と不確実性の低減

空地情報共有IP Connectivity +Connected AircraftR4電子研発表会

Agenda１．背景
２．軌道ベース運用について
３．実証実験の概要
４．TBO実証実験
５．分析と課題
６．まとめ

14

R4電子研発表会

TBO実証実験 High Level Architecture＊GEMS: Global Enterprise Messaging Service＊SCVP: Server-based Certificate Validation Protocol

15

16

R4電子研発表会

TBO実証実験
 ENRI Test SystemSecurity
ServiceSecurity
Service

Services for Phase 1
Updated Servicesfor Phase 2

17

R4電子研発表会

TBO実証実験 Scenarios: Trajectory-Based Multiple Flights Operation

RWY CLSD
at RJAA

UAL5: KDEN -> RJAA
UAL7: KIAH -> RJAA

Volcanic Ashe

JAL707X: RJAA -> VTBS
SIA7473: RJAA -> VTBS

JAL9: KSFO -> RJAASIA37: KLAX -> WSSSSIGMET of Typhoon

Signed message from UAL and FAA

18

R4電子研発表会

TBO実証実験 Trajectory Sharing, Management and Utilization
Trajectory Sharing

Agreed Trajectoryfrom FAA to JCAB

Trajectory Update fromJAL to FAA and JCAB

Trajectory based Evaluation

Strategic planning toavoid volcanic ash

Strategic planning
to avoid potentialconflict

19

R4電子研発表会

TBO実証実験 Trajectory Sharing, Management and Utilization
Trajectory Based Flow Management

FLXM GDP Message with
CLDT to related eAUs
Proposed CTO and Altitude to JAL and UAL7

Trajectory Based A/G Coordination

EFB for Trajectory Sharing,Management and Utilization

R4電子研発表会

Agenda１．背景
２．軌道ベース運用について
３．実証実験の概要
４．TBO実証実験
５．分析と課題
６．まとめ

20

R4電子研発表会

21

分析と課題






SWIM技術インフラの構築について•

異なる技術仕様を使う GEMS提供者の間で接続するための技術標準が必要•

異なるメッセージングサービス間でメッセージ転送のガバナンスが必要飛行情報交換モデル（FIXM）について•監視情報を共有するため，共通のスキーマやパッケージが必要•

軌道記述の正確性を検証できる高度な4DTパッケージモデルが必要

FF-ICEサービスについて•メッセージごとの検証ルールやエラー処理が必要•

現在のWaypointに基づいた記述からFull 4D Pointにシフトする必要がある

TBOの実現について•

4次元軌道品質を保証できる評価モデルが必要•

Gate-to-Gateの運用を実現するため，離着陸や交通流の情報も必要

R4電子研発表会

Agenda１．背景
２．軌道ベース運用について
３．実証実験の概要
４．TBO実証実験
５．分析と課題
６．まとめ

22

23

R4電子研発表会

まとめ・ TBO－ ４DT共有・管理・利用

運用基盤
・ FF-ICE－ FlightとFlow情報の共有

情報基盤

・ SWIM－ メッセージングインフラ－ 標準情報交換モデル－ 情報サービス

通信基盤

・ IP based Connectivity－ 地上通信ネットワーク－ 空地データリンク

環境保全
安全性
効率性
協調的意思決定相互運用性

R4電子研発表会

24

ご清聴
ありがとうございました25

R4電子研発表会

Appendix: Acronyms and Terminology
TermDefinition

4DT

4 Dimension Trajectory

AIXM

Aeronautical Information Exchange ModelASPATM Service Provider

AU

Airspace User

DARP

Dynamic Airborne Reroute Procedure

FF-ICE

Flight and Flow Information for a Collaborative Environment

FIXM

Flight Information Exchange Model

GEMS

Global Enterprise Messaging Service

GUFI

Globally Unique Flight Identifier

IWXXM

ICAO Weather Information Exchange Model

NOTAM

Notification to Airman

SCVP

Server-based Certificate Validation ProtocolTBO

Trajectory Based OperationTOPS

Trajectorized Oceanic Traffic Data Processing SystemVPNVirtual Private NetworkXML

Extensible Markup Language