12．地上型衛星航法補強システムの可搬型評価装置※齊藤 真二齋藤 享，吉原 貴之，福島 荘之介，毛塚 敦
電子航法研究所 航法システム領域
平成 29 年 06 月 09 日

12．地上型衛星航法補強システムの可搬型評価装置

2017.06.09 第 17 回電子航法研究所研究発表会

1

内容

はじめに
地上型衛星航法補強システム
背景
可搬型評価装置
装置構成
ソフトウェア
評価例
機能追加
まとめ

12．地上型衛星航法補強システムの可搬型評価装置

2017.06.09 第 17 回電子航法研究所研究発表会2地上型衛星航法補強システム

地上型衛星航法補強システム
GBAS（Ground-Based Augmentation System）
GPS（Global Positioning System）等の GNSS（GlobalNavigation Satellite System）を用いた航空機の航法システムの一つ
GBAS を用いた着陸システムは GLS（GBAS Landing System）と呼ばれる構成
地上サブシステム
補強情報を生成し，航空機へ放送する

機上サブシステム
航空機の測位・誘導を行う

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3地上型衛星航法補強システム（つづき）

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背景CAT-I GBAS の導入は世界各国で始まっている
我が国においても東京国際空港への導入が決定している利用者である航空機の運航者が安心して利用できるよう設計・製造時に想定していた性能が，設置環境による劣化や想定してない不具合が発生することなく保たれているかを把握しておくこと
GBAS の利用可能性情報を提供することが必要

性能評価手法や利用可能性予測手法の確立が望まれている

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5背景（つづき）

電子航法研究所では運用に必要な性能を評価する手法の確立
運用時に必要となる運用性予測手法の確立
複数滑走路を有する大空港での運用に対する技術的課題を明らかにし解決案を示す ことで航空局が実施する GBAS 運用評価に寄与し我が国における CAT-I GBAS の円滑な導入に貢献することを目的とし『地上型衛星航法補強システムの運用性能評価に関する研究』を 2015 年度より 4 ヶ年計画で開始
地上型衛星航法補強システムの性能評価装置について述べる

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6可搬型評価装置の設計設置された GBAS が設計・製造時に想定していた性能が保たれているか確認し評価する装置
本評価装置は測位精度評価
誤差と PL（プロテクションレベル）の比較による完全性評価
PL：アプローチ 1 回あたり 1 − 5 × 10−8 の確率で測位誤差が超えない値（CAT-I の場合）

PL と AL（アラートリミット）の比較による有効性評価
PL が AL を越えた場合，使用不可
運航機材ではフラグによる警報・コース偏位のポインタ消失

経路情報評価GPS・VDB 受信信号環境評価（可搬性）
故障・不具合時の原因探求などの実施を目的として設計
これまでに開発してきている実験用機上装置（GAST-D）をベース12．地上型衛星航法補強システムの可搬型評価装置

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7可搬型評価装置の開発

機上サブシステムの動作や環境を模擬
GPS 受信部・VDB 受信部・GLS 処理部（PC）で構成
VDB 受信信号強度取得用のスペクトラムアナライザを追加
TDMA スロット同期用の 2PPS 信号出力 GPS 受信機を追加

可搬性
上記機器を可搬型の 19 インチラックに搭載
GPS 受信アンテナ・VHF 受信アンテナ・電源を接続→ 任意の場所での評価が可能

独立性
地上サブシステムからの情報は VDB を受信して評価に使用
地上装置のアルゴリズムや製造業者に依存しない独立した評価が可能

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8評価装置構成GPS Ant.

VHF Ant.

GPS Rx

1PPS#1

ARINC429

VDB Rx機器
VDB RxGPS Rx #1

RS422

PC
LAN

RS232CGPS Rx#2

2PPSSpectrum
Analyzer

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Spectrum Analyzer
GPS Rx #2
PC

用途
VDB 受信用GPS データ取得
航空機搭載型受信機
信号強度取得スペアナ同期用
2PPS 出力装置制御・データ処理

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9評価装置外観

可搬型ラックに収納
ドロア
GPS受信機#1

パソコン

ARINC429変換器
VDB受信機
RF分配器

GPS受信機#2

VDB受信機スペアナ

スペアナ

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10可搬型評価装置の開発

機上サブシステムの動作や環境を模擬
GPS 受信部・VDB 受信部・GLS 処理部（PC）で構成
VDB 受信信号強度取得用のスペクトラムアナライザを追加
TDMA スロット同期用の 2PPS 信号出力 GPS 受信機を追加

可搬性
上記機器を可搬型の 19 インチラックに搭載
GPS 受信アンテナ・VHF 受信アンテナ・電源を接続→ 任意の場所での評価が可能

独立性
地上サブシステムからの情報は VDB を受信して評価に使用
地上装置のアルゴリズムや製造業者に依存しない独立した評価が可能

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11評価装置ソフトウェアの開発
実験用機上装置ソフトウェアをベースに開発
機上サブシステムと同様の処理
航空機側を想定した性能評価

機上サブシステムの動作に機能を追加
航空機の姿勢変化を想定し衛星数を減らした状態での測位演算・PL 計算機能
仮想 FAS（Final Approach Segment）からのコース偏位を計算する機能
VDB 信号強度計測機能
スペクトラム取得機能特長
CAT-I（GAST-C）／高カテゴリ（GAST-D）の両方に対応
RTCA DO-253C

リアルタイム処理／後処理による評価
固定点／移動体での評価
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12評価装置ソフトウェアの画面例 1スペクトラム表示画面

メイン画面

警報表示

VDBステータス

衛星ステータス衛星配置
グラフ表示１

グラフ表示２

時系列グラフ表示画面

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13評価装置ソフトウェアの画面例 2

スタンフォードチャート（垂直方向）

スタンフォードチャート（横方向）

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14評価装置ソフトウェアの画面例 3

誤差プロット（水平vs垂直）12．地上型衛星航法補強システムの可搬型評価装置

誤差プロット（東西vs南北）2017.06.09 第 17 回電子航法研究所研究発表会

15評価装置ソフトウェアの画面例 4

警報表示例

スタンフォードチャート（垂直方向）

スタンフォードチャート（横方向）

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16評価装置ソフトウェアの画面例 5

時系列プロット表示例

VPL
LPL
VPE
LPE

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17評価装置による評価例

データ取得
2017 年 3 月
仙台空港実験用 GBAS 地上装置
VDB⦄୥࣬ऽऐऔ VDB⦄୥ᢆລ ऑॆउ౶᳠ᢆລ ཕ᪑ᅉᢆລ
固定点による評価
VDB 送信アンテナ上に設置の GPS アンテナ

ཕ᪑ᅉ⨳≌
#1

平均[m]
標準偏差 [m]95%値 [m]
データ数

横方向
0.027
0.226
0.480
29639

12．地上型衛星航法補強システムの可搬型評価装置

垂直方向−0.293
0.378
1.050
29639

#3

#2
#4

VDB⦄୥࣬ऽऐऔ
ᅻᦝ಍ჭ቎⎍2017.06.09 第 17 回電子航法研究所研究発表会

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VPL，垂直方向測位誤差の時間変化の例

10

Verr
VPL

[meter]50-5-10
0500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

[sec]

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19スタンフォードチャートの例

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評価例

データ取得
2017 年 3 月
仙台空港実験用 GBAS 地
上装置
VDB⦄୥࣬ऽऐऔ VDB⦄୥ᢆລ ऑॆउ౶᳠ᢆລ ཕ᪑ᅉᢆລ
固定点による評価
VDB 送信アンテナ鉄塔に設置の GPS アンテナ

ཕ᪑ᅉ⨳≌
#1

平均[m]
標準偏差 [m]95%値 [m]
データ数

横方向
0.027
0.226
0.480
29639

12．地上型衛星航法補強システムの可搬型評価装置

垂直方向−0.293
0.378
1.050
29639

#3

#2
#4

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機能追加

航空機での GPS 受信環境をより正確に模擬するため評価装置ソフトウェアに対し航空機搭載型 GPS 受信機（GPS Rx #1）への対応に加え GBAS が提供する複数の進入経路に対し同時に評価を行うため複数の FAS，任意の評価点（仮想評価点）におけるPL の計算，AL との比較等の機能追加を実施予定

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まとめ
GBAS 地上装置の性能評価のための可搬型評価装置
装置構成
VDB 受信機
航空機搭載型 GPS 受信機
制御・処理用 PC
スペクトラムアナライザ・信号同期用 GPS 受信機

評価指標
プロテクションレベル（PL）
・アラートリミット（AL）
測位誤差

パラメータ
衛星数（仰角マスク等による使用衛星の選択）
仮想評価点の位置（機能追加予定）

今後
ソフトウェアの機能追加，航空機搭載型 GPS 受信機への対応
仙台空港の実験用 GBAS 地上装置と連接し評価装置の動作検証
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ご清聴 どうもありがとうございました

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