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第17回電子航法研究所発表会

航空システムの高度化に向けて---監視、通信及び基盤的･横断的技術から---2017年6月8日

電子航法研究所 監視通信領域長
仲田 貴文
Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade

1.取り組んでいる研究分野（基本イメージ）
航空交通の安全、円滑、効率性向上を目標に、航空交通システムの高度化に貢献するための監視、通信システム等に係る研究開発を実施
航空交通システム(Air Traffic/Navigation Systems)
航空交通管理（Air Traffic Management)
主にCNS３分野の無線・通信技術で支援・実現
通信（Communication）

航法（Navigation）

監視（Surveillance）

航空機（空）と管制官（地上）が音声等のやりとりをする

航空機（空）が自分の位置を知る

管制官（地上）が航空機（空）の位置を知る

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Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade

1.取り組んでいる研究分野（基本+α）
監視通信領域の研究の背景監視判断

判断

状況認識

“空対空”監視“地対空”監視判断

通信インフラ＝データ、音声通信
意思伝達（指示、要求など）

認識
判断

SWIM-情報管理
運航、航空、気象情報の共有、協調的意思決定

センサ

認識
判断

状況認識

航空システムに係る安全、保安、効率化、適正化
Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade2２.今中長期における研究の方向性(1) 航空システム高度化に係る航空界の動向
航空交通システムの現状と将来に係る世界規模での議論
 航空交通量増に対する容量拡大
 運航効率の向上
 環境の保全◇ ICAO：「Global Air Navigation Plan (4th Edition) 」「Aviation System Block Upgrades(2013)」◇ 航空局：「将来の航空交通システムに関する長期ビジョン」(2011～)◇ ENRI: 「研究長期ビジョン」改訂(2015～2031)
Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade3

２.今中長期における研究の方向性(2)ENRI長期ビジョン(2015-31)

Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade4

２. 今中長期における研究の方向性(3)中長期計画(FY2016-2022)における研究開発課題
研究開発目標の基本◎航空機運航の安全性及び効率性の向上◎航空交通量増大への対応◎航空利用者の利便性向上◎環境負荷（CO2、騒音）低減

技術課題

研究開発目標の達成及び技術課題の解決に向けて、以下の研究開発分野を設定し、戦略的かつ重点的に実施

研究開発分野と技術課題
研究開発分野軌道ベース運用に
 軌道ベース運用の実現に必要となる
よる航空交通管理
軌道の予測手法や管理技術の開発
 航空交通流予測手法や気象情報を活の高度化用した軌道予測手法の高度化
 航空機に求められる運航上の性能要件を規定して実施する性能準拠型の運用に資する技術開発
 衛星航法システムの高度化
 地対空の高速通信技術の開発や航空機等を監視するシステムの高度化 ヒューマンエラー防止に関する技術開発
 運航に係る情報を関係者が共有できる環境の構築に資する技術開発
 航空交通管理のパフォーマンス評価
手法の開発 など

空港運用の高度化※ 青字は、主に、監視、通信等分野に深く関係

Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade

機上情報の活用による航空交通の最適化

関係者間の情報共有及び通信の高度化
5３. (1)2016年度 研究計画 13テーマ（交付金研究に限る）
M-13-03 (4/4) ● 航空路監視技術高度化の研究
M-14-02 (3/4)

マルチスタティックレーダによる航空機監視と性能評価に関する研究

重点 M-14-03 (3/3) ● 空港面異物監視システムの研究
SWIMのコンセプトによるグローバルな情報共有基盤の構築と評価に関M-16-01 (1/5)
する研究
M-16-03 (1/4)
空地通信技術の高度化に関する研究

A-14-01 (3/4)
指定 A-15-02 (2/4)
A-15-03 (2/3)

監視システムの信号環境と将来予測に関する研究
空港面と近傍空域のシームレスな全機監視方式の研究
ADS-B方式高度維持性能監視の研究

B-13-02 (4/4) ● 低高度における状況認識技術に関する研究
基盤的 B-15-05 (2/2) ● 走査型親局を想定する受動型レーダの覆域拡張技術の研究
B-15-06 (2/2) ● カオス論的な発話音声評価アルゴリズムの信頼性向上のための研究
K-13-01 (4/4) ● UASのためのGPSに代わる位置推定法に関する研究
萌芽的K-16-01(1/5)

航空機内データ通信（WAIC）における電磁環境評価に関する基礎研究

注１：●：完了済み、Y/X： X年次計画のY年目
注２：下線：今回の発表にて、関連の成果発表を行うもの
注3：上表以外に、研究調査、競争的資金型研究、及び受託研究も多数実施中。

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３. (2)2017年度 研究計画 12テーマ（交付金研究に限る）
M-14-02 (4/4)● マルチスタティックレーダによる航空機監視と性能評価に関する研究

重点M-16-01 (2/5)

SWIMのコンセプトによるグローバルな情報共有基盤の構築と評価に関する研究M-16-03 (2/4)

空地通信技術の高度化に関する研究

A-14-01 (4/4)● 監視システムの信号環境と将来予測に関する研究
A-15-02 (3/4)

指定

空港面と近傍空域のシームレスな全機監視方式の研究

A-15-03 (3/3) ● ADS-B方式高度維持性能監視の研究
A-17-02 (1/4) ★ 従属監視補完技術に関する研究
A-17-03 (1/4) ★ 滑走路上の異物検出率向上等要素技術に関する研究
B-17-02 (1/3) ★ 受動型レーダを用いた近接航空機測位システムの研究

基盤的 B-17-03 (1/3) ★ 無人航空機を含む飛行環境形成の要素技術に関する研究
B-17-04 (1/3) ★ ヘリコプタ全周囲監視支援技術に関する研究

萌芽的 K-16-01(2/3)

航空機内データ通信（WAIC）における電磁環境評価に関する基礎研究

注１：★： 新規、●： 最終年度、(Y/X)： X年次計画のY年目
注２：上表以外に、競争的資金型研究、及び受託研究も多数実施中、応募中、もしくは計画中。

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４. 発表概要(1)WAM受信局配置設計に向けた検出率予測モデル（長縄研究員）TC-TA

 将来航空交通システムへの変革
TB-TA

 時間管理を導入した軌道ベース運用
 地上･機上での状況認識能力の向上

 現在のレーダでは対応が困難(頻度、精度等）
 WAM等を活用した“高度な監視システム”が必要 2013～16年 “WAMの高度化”に関する研究

B

D
TD-TA
C

A
受信局

TA～TD：信号到達時刻

WAMによる測位原理

 質問機能を活用した測位方式 →測位精度向上
 アンテナのセクター化 →覆域拡大
 信号検出率モデル →受信局配置の最適化

 昨年度発表以降の進展
 受信局単体での“信号検出率モデル”→ WAMシステム全体での“航空機検出率モデル”

 将来監視システムの設計、整備計画策定に寄与
WAM実験設備(ENRI調布)
Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade8

４. 発表概要(2)ADS-B方式高度維持性能監視の評価
結果（松永主幹研究員）

 国際航空における需要増、運航効率向上ニーズ 1995年 ICAOによるRVSM国際基準化
 2000-05年 本邦FIRにて、RVSMを段階的に導入
 高度維持性能監視を含む、空域安全監視が必須
 我が国：WAM方式による監視体制
 豪、泰、中：ADS-B方式による監視体制

Non-RVSM

RVSM

RVSM運用(イメージ) 2014年 ADS-B方式における誤差要因等を調査
 2015～17年 「ADS-B方式高度維持性能監視に関する研究」
 精度･誤差の評価、技術的課題の検討･整理

 将来の空域安全監視システム設計、整備計画に寄与
 国内外における、空域安全性監視に係る技術課
題の解決
Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade

気圧高度
幾何高度

ADS-B受信機
処理装置

ADS-B方式高度性能維持監視 (イメージ) 9

４. 発表概要 (3)SWIMのコンセプトによる監視情報ドメイン構築に関する検討（呂主幹研究員）
 将来航空交通システムへの変革 時間管理を導入した軌道ベース運用
 情報交換・共有、協調的意思決定

 SWIMを利用した“情報管理基盤”が不可欠
航空交通流管理システム

 2016年度における主な国際連携活動
 FAA主導の国際連携実証実験 (Mini Global DemonstrationⅡ)、 FF-ICE運用マニュアル検証実験
 ICAO APAC 地域整備計画活動 (Workshop, Taskforce)
 国際ワークショップ（SA-SWIM)
Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade

監視システムSWIM

 これまでの取り組み
 2012～13年 調査
 2014～15年 SWIM運用概念に係る国際実証実験
 2016～20年 実運用を想定した情報交換モデル、サービス等の開発～評価

空地通信システム-System Wide Information Management-

運航システム次世代の情報共有基盤

サービスシステム

管制システム

航空情報システム
気象情報システム10

４. 発表概要 (3)SWIMのコンセプトによる監視情報ドメイン構築に関する検討（呂主幹研究員）

 GANP 2016
気象情報

運航情報

航空情報

運用情報

監視情報
その他
関連情報

 ATM Logical Architecture
 Block 2（2024～）：FF-ICE coordination
 Block 3（2030～）：Full FF-ICE, 4DT

 “運航情報”と“監視情報”の連携
 ４DT実現には不可欠 本日の発表 監視情報ドメインの構築
 “トラジェクトリデータ”と“監視データ”の連携・融合
 シミュレーション → 評価 → 今後の課題

Surveillance, Communication and More for Air Navigation Upgrade11

４. 発表概要(4)空港面異物監視システムの異物検知
性能評価（米本上席研究員）

 空港容量拡大、空港交通量の増加
 空港安全、効率性、運用継続性の向上
 “滑走路異物監視”も重要 これまでの取り組み
 2009年～ 基礎研究
 2012年～ 総務省公募型研究 2014～16年 ハイブリッドセンサシステム開発
 メーカ、国研、大学等との共同研究
 国際技術基準策定活動(EUROCAE) ハイブリッドセンサシステムの開発
 ネットワーク型レーダ （リニアセル）
 ハイブリッド構成 (レーダ及び高感度ITVカメラ)
 異物・異常に対する、警報生成アルゴリズム

 2017年～ 技術課題の解決、性能向上
 国内外の空港への導入・展開
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全体システム (イメージ)
ミリ波レーダ追跡ITVカメラ

アンテナ局外観12

４. 発表概要(5)ヘリコプタ前方障害物監視用ミリ波レーダの研究開発 （二ッ森主幹研究員）

 回転翼航空機の運航環境、飛行特性
 低高度航行時の周囲認識と安全確保･向上
 ミリ波レーダ等のセンサーによる障害物監視 これまでの取り組み
 10年以上に亘り、課題別に、また、段階的に実施
 2013～16年 前方監視レーダの要素技術
 内外の国研、運航者との共同研究
 回転翼機の飛行安全やIFR運航に関する研究会等

ミリ波レーダ障害物探知（イメージ)

 ～2016年 前方監視レーダ試作機の開発
 約1NM先までの障害物探知 1, 2回/secの監視データ更新

 2017年～ 機体全周近傍の障害物探知 技術移転と民製化
 回転翼航空機の安全運航支援
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ヘリコプタ搭載用 ミリ波レーダ
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４. 発表概要 (6)小型無人航空機の現状と監視通信における今後の展望（河村主幹研究員）

 空撮、農薬散布、施設点検等無人機の利用拡大
 新産業･サービス創出、生活の利便･質向上への期
待 併せて、安全面の課題への対処が不可欠 これまでの取り組み
 2013年～ GPSに代わる位置推定法
 様々な政策、技術課題に係る政府委員会
 ICAO RPAS他 国際標準化会議

 2017年～ 「無人航空機を含む飛行環境形成の要素技術」に関する研究

無人航空機飛行範囲（イメージ） 機体位置把握、監視、衝突回避、有人機との共存方策
 無人機運航管理(UTM)に関する研究とも連携

 ”監視“、”衝突回避“に係る議論の状況
 関連機上装置の開発、展開動向
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市販のDrone用小型ADS-B送受信機
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