[2]ADS-B方式高度維持性能監視の評価結果
監視通信領域○松永 圭左， 宮崎 裕己
平成29年6月8日
第17回 電子航法研究所 研究発表会

－ 発表内容 －1. 背景
2. 高度監視システム（HMS）の概要
2.1 高度誤差の内容，算出処理
2.2 ADS-B方式HMS（AHMS）の測定誤差要因

3. AHMS試験システム
3.1 試験システム概要
3.2. データ評価結果

4. まとめ2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

2

1. 背景 (1) RVSM運用¾ 短縮垂直間隔（RVSM; Reduced Vertical Separation Minimum）
FL290～FL410の空域において，垂直管制間隔を従来の 2,000[ft] ⇒ 1,000[ft] に短縮・・・ 日本の管制空域では，2005年から運用中
Non-RVSM

RVSM

9 空域容量の増加
9 燃料・飛行時間の削減

http://www.jasma.jp/
2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

3

1. 背景 (2) 高度維持性能監視の必要性
ICAOの安全性評価に基づき，¾ RVSM承認機に対し，航空機の高度維持性能評価を実施する必要性
・・・ 航空機グループ（B777，A320，等）毎に，2年（または飛行時間1,000hの長い方）¾ RVSM導入後，地域監視機関（RMA; Regional Monitoring Agency）が，担当空域を飛行中のRVSM承認機の高度維持性能監視を実施
2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

4

1. 背景 (3) 研究の目的[状況] ● 日本（，欧州，米国，等）で，MLAT方式HMSを運用中●

他地域(豪州,タイ,中国）で，ADS-B方式HMSを運用開始［ニーズ］ 日本におけるADS-B方式HMS導入検討のための性能評価［研究］ 実データを用いた誤差要因の影響評価→ 成果 ・ 日本での導入時の性能評価，対応策・要件の導出
・ RVSM非適合判定の精度向上
導入後の効果2017/6/8

9 監視覆域の拡大→ 運航者の負担減

9 地上受信局数の低減 → 整備・運用コスト減
第17回電子航法研究所研究発表会

52. 高度監視の概要 (1) ー 高度誤差と要件 －気圧高度計誤差
ASE; Altimetry System Error
高度維持誤差TVE

真の高度（幾何高度）
気圧高度

飛行技術誤差FTE
割当高度

ICAO規定値（Doc9574, Doc9937）¾ 高度監視システム（HMS）の測定性能要件
TVE (=ASE+FTE)の測定誤差： 平均 0 [ft] ；標準偏差 ＜50 [ft]
¾ RVSM非適合航空機の判定条件
TVE ≧ 300 [ft] ； ASE ≧ 245 [ft]2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

6

2. 高度監視の概要 (2) － HMSの種類と特徴 －○ 現在，日本で運用中（瀬戸内，新潟，仙台）のHMS：HMU

マルチラテレーション（MLAT）方式
地上に設置した受信局（各HMUで5局）で測定
・ 覆域半径~40NM（飛行経路の制限）
・ 複数の受信局が必要
・ 精密な時刻同期装置が必要■ ADS-B方式HMS（AHMS）
航空機から放送されるADS-Bデータを利用○ 覆域が広い~200NM（広範囲で測定可）○ 整備・運用コストが低い

ＧＮＳＳ高度ADS-B受信機
2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

7

2. AHMSの概要 － ASE算出処理ー○ 気圧高度計誤差（ASE）
気圧高度計の気圧高度と，GNSS幾何高度（真の高度）を比較

気圧高度
ASE
ICAO標準大気モデル
気圧気象データ
気圧高度計
幾何高度

GNSS幾何高度

ジオイドデータ

ジオイド面
楕円体面

2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

8

2.2. ADS-B方式HMSの測定誤差要因
 量子化誤差
ADS-B高度データ（気圧高度，幾何高度）の分解能：25[ft]
一定期間のデータの平均化により除去
 気象データに含まれる誤差
気象データ：観測値に基づき3次元モデルで生成
気象状況による誤差の影響評価が必要
地域性の影響 GNSS幾何高度の基準（HAG / HAE）
ADS-Bの幾何高度の基準座標が，航空機により２種類存在
・ ジオイド高（HAG；Height Above Geoid）
・ 楕円体高（HAE; Height Above Ellipsoid）
ADS-Bデータ中に判別情報なし → 地上側で判別が必要
2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

93.1 AHMS試験システム (1) － システム概要 －z 3ヶ所（高松空港事務所，電子研調布本所，岩沼分室）にADS-B受信システムを設置し，データ収集，誤差評価実施中
z 比較用に運用中のHMUデータを，航空局ATMセンターから提供
高松（事）ADS-B受信システム

誤差評価ツール

2017/6/8

調布本所

岩沼分室

ADS-B受信システム

ADS-B受信システム

ADS-B
データ

HMU
データ

気象データ

ジオイドデータ

第17回電子航法研究所研究発表会

ATMセンター
HMUデータ（瀬戸内，新潟，仙台）
10

3.1 AHMS試験システム (2)○ ADS-B受信システム（高松空港事務所）
ルータ・光モデム

ADS-Bアンテナ
GPSアンテナ

ADS-B受信機

UPS

2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

113.1 AHMS試験システム (3) － データ覆域 －航跡データ（1日分）● AHMS試験システム(高松（事），調布，岩沼)● 航空局HMU(瀬戸内，新潟，仙台)
AHMSでは，広範囲のデータが利用可
2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

12

3.2. 評価結果(1) － 誤差評価ツール出力例 －気圧高度

度数分布

航跡

ASE/TVE

ASE(HAE/HAG)vs ジオイド高2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

13

3.2. 評価結果(2) － 量子化誤差，気象データ分析 －<AHMS>● ASE_HAE

/ TVE

ASE

100ft1000ft● ASE_HAG<HMU>-300ft-1500ft● TVE(HMU)
時刻

気象データの幾何高度@FL360

9 HMUに比して，AHMSの分散が小さいことを確認

33500 ft

33650 ft
2017/6/8

ASEσ = 17 [ft]9 量子化誤差（25[ft]）を確認（気象データとの整合性を確認）
第17回電子航法研究所研究発表会

14

3.2. 評価結果(3) － GNSS幾何高度基準の判別（1） －140 ft

50 ft

度数
ジオイド高50 ft
140 ft
110 ft2017/6/8

ジオイド高 = 50 ～ 140 [ft]の地域を飛行

第17回電子航法研究所研究発表会

15

3.2. 評価結果(4) － GNSS幾何高度基準の判別（2） －直線近似：傾き = -0.19

ASE● ASE_HAG

直線近似：傾き = -1.19● ASE_HAE

ジオイド高ASE値は一定（長期間変化しない）
9 本航空機のGNSS幾何高度はHAGであると判別
2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

16

5. 評価結果 (5) － ASE測定結果例 －高度監視システム

ASE [ft]

AHMS試験システム-10

HMU（仙台）60

HMU（新潟）-68

HMUは，幾何高度の測定誤差（分散）が大きいため，ASE値が変動しているものと思われる
2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

17

4. まとめ (1)z 日本におけるAHMS導入検討のため，AHMS試験システムを開発した。
z 収集データを用い，ASEを測定した。
9 HMU（MLAT方式）と比べて，分散が小さいことを確認
9 量子化誤差の影響を確認
9 GNSS幾何高度基準の判別を実施［課題］
 気象状況による気象データの誤差評価
 飛行経路のジオイド高の変化量に対する幾何高度基準の判別
2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

18

4. まとめ (2)今後の取組み¾ 長期間・多数の航空機の評価を実施¾ 誤差要因の影響評価，対応策の導出¾ RVSM非適合判定の精度向上，自動化
AHMS導入時の性能要件の導出

2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

19謝辞
ADS-B 受信システムの設置，HMU データの提供に御協力頂いた， 高松空港事務所， 航空交通管理センター， 技術管理センター， 並びに関係各位に謝辞を表します。

2017/6/8

第17回電子航法研究所研究発表会

20