機上監視応用方式（ASA）の検討状況
独立行政法人電子航法研究所
機上等技術領域 小瀬木 滋

あらまし
機上監視ASと応用ＡＳＡとその検討状況– 航空交通量増加への対応手段、安全性向上– ICAO, ASAS-RFG, 各国の研究

初期のASAの例：ATSA– ATSA-VSA、ATSA-ITP

今後の課題
まとめ航空通信衛星

衛星位置と時刻の放送＝時刻＆航法情報

ＧＮＳＳ

空域・航空路の設計

航空機相互監視は？
通信：Ｃ
航空無線通信

ＧＮＳＳ補強情報放送

ＦＭＳ：運航自動化

ＳＢＡＳ
ＧＢＡＳ

航法：Ｎ
監視：Ｓ
航法援助施設ＤＭＥなど
飛行情報処理
ＦＤＰ

航空管制
ＡＴＭ

レーダデータ処理
ＲＤＰ

地上監視装置
レーダ等

機上監視装置：ASAS
Airborne
Separation
Assistance
System

監視とその応用
機上監視応用：ASA
Airborne Surveillance Application
航空機間隔の相互確認 判断支援

間隔設定
Separation Provisionのための状況認識
地上監視装置レーダ等

地上監視応用：GSA
Ground Surveillance Application
航空管制：航空機間隔の設定

監視情報の交換

高性能の航法インフラが前提

識別、位置、速度、経路意図

ADS-B対応機

ADS-B未対応機

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

直接の監視不可能

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

監視データ処理

ASAS標準化：要件の検討状況
基本方針：運用者の要件を満たす機器開発
ICAO ＡＳパネル会議（Technical）他– ＡＴＭ実現のための機上監視ASに関するICAO方針案– パネル毎に異なるASAS応用概念：用語ASASの問題– ASAS-RFGの成果導入を期待

ASAS-RFG： Requirement Focus Group– 米国FAAとEUROCONTROL共同会議に日豪露を追加– RTCAとEUROCAE合同開催に変更– 応用定義から、性能分析、安全性分析、共用性要件へ

ASAS Thematic Networkによる情報交換
機上監視応用ASAとしてASAS応用概念を調整中– Airborne Surveillance Application

異常接近防止手段の階層構造

目視回避 （操縦者）
See & Avoid
衝突防止支援（ＡＣＡＳ）
Collision Avoidance

間隔設定（ＡＴＭ：GSA/ASAも活用）
Separation Provision

交通流量事前調整（ATM）

トライアル：UPS社のCDA支援
Continuous Descend Arrivalによる航空機運用効率改善
着陸経路にてエンジンは低出力一定状態を維持
騒音

６ｄＢ低減

ＮＯｘ放出量 3000ftにて３４％減少
燃料消費

飛行あたり２５０～４６５ポンド節約：
２２０００飛行の８０％にCDA運用成功を想定すると８８０，０００ガロンの節約

CDA成功率向上：降下経路前に交通流円滑化が必要＜本発表会講演番号３参照＞
ASA：合流支援、間隔付け支援、状況認識向上

機上監視：AＳ

TOD

ATSA-AIRB

ASEP-VC&P
Sequencing
with AMAN

空地連携
CDA等の効率的運用を安全に実現CPDLC
改良型？

空港

FAF

トラジェクトリ
調整

航空管制
ＡＴＭ

支援ツール
：AMAN等

ASPA-S&M (M&S)
ASEP-S&M (M&S)

ATSA-VSA
航空輸送
事業者
運航管理

地上監視：GＳ

監視情報処理ASPA/ASEP-S&M (M&S)用航空路の設定例
滑走路
FAF
航空路１
合流点

航空路２

分岐点

・・・

標準化された可変長 Dog Leg：調整経路
DSNAがASPA-S&M / ASEP－S&M管制シミュレーションに使用
標準経路を設定し判断を定型化：支援自動化機器も容易に実現＜本発表会講演番号８参照：図７にも類似の例＞

洋上航空路の運用改善
ASEP-ITF
間隔維持支援ATSA / ASEP-ITP
高度変更支援ASEP-ITM
レーン変更支援
航空機の最適高度を選択し燃費向上（ITP, ITF）
航空機の最適経路を選択し燃費向上（ITM, ITF）
洋上航空路と到着空域との接続改善（ITM, ITF）
編隊運用による通信負荷軽減（ITF）

PO-ASASによる分類
Airborne Traffic Situational Awareness: ATSA
– 交通状況認識拡張強化による判断過程改善

Airborne Spacing: ASPA
– 交通状況認識共通化による管制通信の改善

Airborne Separation: ASEP
– 一時的な間隔付け責任の委譲による効率化

Airborne Self-Separation: SSEP
– 限定空域内で操縦者による飛行間隔の自律的維持
Principals of Operation for ASAS

Airborne Traffic Situational Awareness
パイロットへの監視装置提供
ASAS監視航空管制

従来の運用方式＋ASAS監視追加と改善

現状と同じ運用方式の円滑化と安全性向上

ASAS-RFG検討中の応用（AP1）
応用名称

ASAS応用の概要（報告目標）

ATSA-VSA

着陸経路目視間隔付け支援（2007）

ATSA-AIRB

飛行中の交通状況認識向上（2008）

ATSA-ITP

洋上航空路高度変更支援（2007）

ATSA-SURF

空港面相互監視支援（2008）

ASPA-S&M

合流間隔付け支援と通信改善（？）

ADS-Bの航空管制への応用も検討中：ADS-B-NRA等
他の応用（ASEPや空地連携等AP23）は今後の課題

ATSA-VSAの概要
Visual Separation Approach
応用：着陸経路の目視間隔運用支援
効果：安全性向上、空域利用率向上、VSA機会増加– パイロットの視認支援：作業負荷軽減、VSA Minima改訂– 管制通信回数の減少：管制官作業負荷軽減– 空域交通状況の認識：速度微調整、CDA成功率向上

環境：導入は比較的容易– 単一または平行滑走路、先行機にADS-B-OUT– 実施可否は管制官の判断

課題：応用方式の標準化、安全性分析、Fall Back等– RFGではこれらの分析用の標準運用シナリオを選定中

ATSA-VSAの効果

ATSA-ITPの概要
In-Trail Procedure
応用：洋上航空路にて高度変更支援
効果：最適高度への変更の機会増加：燃費改善– パイロットの空域状況認識支援：安全性向上– 短縮された安全確認間隔：高度変更の機会増加

環境：導入は比較的容易– 洋上航空路、参照航空機にADS-B-OUT搭載– 実施可否は管制官の判断：短波通信またはCPDLC

課題：応用方式の標準化、安全性分析、Fall Back等– DME手順を参考、安全性評価は独立に計算？

ATSA-ITP / ASEP-ITP
現在の洋上プロシジャ管制

上昇を要求

比較的厳しい条件

管制間隔１０分

管制間隔１０分

機上監視応用によるITP運用

目標高度

ITP実施機

途中高度の参照機

最適高度に移行し燃料効率向上分離距離緩和今後の課題要件検討と標準化：ASAS-RFG、ADAS-DUG他– 運用方式開発、安全性分析、性能要件抽出など– 性能要件を基にしたASAS仕様標準化– より進んだATM適合応用方式
空地連携、トラジェクトリ管理、CDM・・・

技術的課題の解決– ASAS入力情報の品質の評価– 補強技術の開発： 必要に応じて– 応用目的に応じた表示方式開発（ITP用は他と異なる）– 総合的な安全性評価

運用上の課題の解決：Third Party Phraseology– 第三者航空機を明示する管制通信方式など

ASAS性能要件の要素
信号干渉発生：情報更新レート等劣化
情報源

ＳＴＰ等

情報源

情報源

監視ＤＬ

TQL: Transmit Quality Level
送信情報の品質を規定
多様な応用への対応が必要
ＡＳＡＳ性能は相手機と環境に依存

ＡＳＡＳ

情報源

応用
応用

ACL:ASA Capability Level
ASAS応用対応範囲を規定
ASAS性能＝監視性能＋α
応用毎に要件設定
実現性能は入力の質に依存

まとめ
機上監視応用ASAの概要紹介と現状報告– 空域運用者の情報共有支援によりATMに寄与– 状況認識支援から自律的間隔設定まで

ASA標準化の動向： ASAS-RFG– 応用方式の要件から性能要件を抽出中

機上監視応用の例： ATSA-VSAおよびITP
今後の課題– 将来のATMに適した応用の選択と機器要件抽出、標準化– 運用環境と実現性能の予測などの技術課題– 第三者航空機を明示する管制通信方式など運用課題

Backups

ASASとはAirborne Separation Assistance System
航空機間隔維持支援装置
An aircraft system based on airborne
surveillance that provides assistance tothe flight crew supporting the separation of
their aircraft from other aircraft.
(by ICAO AＳAS circular)
航空機間隔維持のために飛行乗務員を支援する搭載監視装置

ＴＣＡＳのＴＡディスプレイの例

こ分
十でれ？
かASASの範囲
航空交通に関する状況認識を増強
他の航空機との間隔維持を支援「完全な状況認識」ではない– 除外：航空気象、対地接近警報、空域構造

バックアップとしての衝突防止警報とは別– ACAS/TCASとはある程度の独立性を持つ

機上監視応用ASAの検討経緯
ACAS/TCAS開発とその目的外使用– Airborne Collision Avoidance System– 衝突防止警報以外への監視情報応用– トライアルにて問題：監視性能不十分、識別機能欠如

ICAO ASAS circularの作成と概念検討開始– Airborne Separation Assistance System– SICASパネル会議とSCRSパネル会議で討議– 運用関連パネル会議では異なる概念

将来のATMを支援する航空機搭載監視として– AS (Aeronautical Surveillance) パネル会議等で討議– ATM実現のための航空機搭載監視：AS Applications

ASASとACASの独立性
ASASとACASは独立した安全手段– ASAS：飛行間隔を維持する主たる手段の一部– ACAS：衝突防止のためのバックアップ

独立性維持のための技術的手段
ASAS

ACAS

監視方式 放送型監視ＤＬ
二次レーダ
判断方式 ASSAP処理方式 ACASアルゴリズム
ATM

構成要素の一つ

要素外：バックアップ

ACASとの相互作用：課題
ASASとACASの警報の整合性– ACASの不要警報低減に課題

一部のACAS不要警報をASASが抑圧– 独立性の維持と抑圧判定方法

ＣＤＴＩの共用– 両者の位置情報に品質の差

ＡＣＡＳ複合監視方式と独立性維持– 接近機への二次レーダ監視方式適用

ＡＳＡＳの標準化
関連当局

ＡＳＡＳ研究
プロジェクトＡＳＡＳ－ＲＦＧ

ＡＳＡＳ製造者

ＲＴＣＡ

ＥＵＲＯＣＡＥＦＡＡ

ＣＡＢ
ＥＵＲＯＣＯＮＴＲＯＬ ／ＣＡＡ

ＡＳＡＳ利用者

ＡＳＡＳ研究者

ＡＳＡＳ研究
プロジェクトＩＣＡＯ導入までの課題：応用毎業
ASAS応用の定義：改善目標設定
作のG
F
ASAS運用要件の定義
RSA
ASAS機能・性能要件の定義 AS
有効性や安全性の評価：導入判定
ASAS運用方式や機能性能の標準化訓練方式や導入移行方式の策定

現場の要望 ＞システム開発 ＞標準化 ＞導入ＡＳＡＳ－ＲＦＧ
運用方式標準化日程案を報告– 2007年12月: ADS-B-RAD– 2007年12月：ATSA-VSA, ATSA-ITP– 2008年9月: ADS-B-APT、ATSA-SURF– 2008年9月：ATSA-AIRB– 検討中：ADS-B-ADD– 検討中：ASPA-S&M（UPS社評価に依存）

RTCA/EUROCAEのMASPS,MOPS案作成– STP, ASSAP. CDTIなど

ＡＳＡＳ－ＲＦＧ作業の流れ
応用の定義（応用毎）：ＡＤ– OSED : Operational Service & Environment
Description

性能や安全性の要件検討(応用毎)：ＳＰＲ– OPA : Operational Performance Analysis– OSA : Operational Safety Analysis– OHA : Operational Hazard Analysis

共用性要件抽出 （応用に共通）: INTEROP– INTEROP : Interoperability

ASASの応用
ASAS Applications
A set of operational procedures for controllers andflight crews that makes use of an ASAS to meet adefined operational goal.
– by ICAO ASAS circular

運用目標実現のためのASAS運用方式– 管制官とパイロットの両方が関与

PO-ASAS– Principles of Operations for the use of ASAS
– FAA/EUROCONTROL co-operative R&D, Action Plan 1,June, 2001

飛行間隔維持の責任
PO-ASAS

責任分担 管制官の変化 操縦者の変化

Traffic Situ. 変化なし
Awareness

情報管理改善 空域情報取得
通信負荷軽減Airborne変化なし 通信負荷軽減 高レベル管制
Spacing
用語を具体化Airborne
戦術的委 戦略的空域運 管制指示によSeparation 譲
用に重点り戦術的判断
Airborne
戦略的委 戦略的判断に 操縦者による
Self-Sep.
譲専念
総合的な判断ICAO内でも異なるパネル会議の間で整理方法が異なる

Airborne Spacing
監視情報の共有と管制通信の効率化
JA8801

航空管制

ASAS監視状況確認支援管制通信方式改良

JA8804- JA8801, keep 5 NM after JA8804- Tokyo ACC, 5NM after JA8804
kept by JA8801（用語は検討中）
情報共有による管制通信方式の円滑化と安全性向上

Airborne Separation
管制官の指示による判断権限の限定的委譲
JA8801

航空管制

ASAS
状況認識支援回避判断支援間隔維持支援JA8804- JA8801 and JA8804, ASAS turn
-Tokyo ACC, JA8801-Tokyo ACC, JA8804パイロット／管制官の作業分担最適化による円滑化と安全性向上

Airborne Self-Separation
適用空域内で自律的な間隔維持
ASAS
状況認識支援回避判断支援間隔維持支援航空機による自律的な間隔維持
航空管制は交通流制御に専念
パイロット／管制官の作業分担最適化による円滑化と安全性向上

ICAO ＡＳ Ｔｉｍｅｌｉｎｅ (ASP案）
ASAS関連研究やRFGの動向調査結果に基づく立案

2008： 3rd party ID管制通信手順作成
2008： 多目的トラフィック表示のACAS対応
2008： 航空機監視データの高レベル要件
2009： AS（機上監視）システムの定義
2011： AS RSPの定義
パネル会議からICAO/ANCへの提案であり変更があり得る

ICAO AS Timeline (ASP案）
ITP関連– 2008： ITP管制間隔規準– 2009： ITP機能要件の定義– 2010： ITP運用基準と他のICAO文書の整合

M&S関連– N/A： M&S間隔付け規準作成– 2011： M&S機能要件の定義– 2011： M&S運用基準と他のICAO文書の整合パネル会議からICAO/ANCへの提案であり変更があり得る

ＥＵＲＯＣＯＮＴＲＯＬ
ELS/EHS機能の搭載期限2007年3月31日
1090MHz信号環境改善方策を検討– 新技術：ADS-B, M-LAT導入– レーダ：運用最適化、クラスタ化、軍民運用協調– 1090MHzスキッタの延命が可能と期待

SESAR計画の立案と実施：インフラ更新– Single European Sky ATM Researchに– 2005-2008 定義・方針決定
月
３７年
００か２
– 2008-2013 開発
告報の初
最– 2014-2020 導入評価

各国の関連将来計画
オーストラリア– ADS-B-NRAによる管制監視：高々度から義務化

米国：NAS改訂版、NEXTGEN– ADS-Bによる管制監視補強：２０１２～– 空対空監視による運用改善：２０１9～欧州：CASCADE、CRISTAL、SESARなど– ADS-Bを活用する管制監視：2010～2010-2015：ADS-Bの管制応用開始
2015-2022：機上監視応用の本格化
データリンク活用

各国動向ADS-B-NRA：
SSRモードS：
トラポン異常調査：
信号環境調査：ASAS trial：
WAM：
空港面M-LAT：
小型機モードS：

米、瑞、豪
米、欧、タイ、日
米、欧、豪、日
米、欧（独：対策）、日
米、欧、豪
米、英、独、豪
米、欧、豪、日英、独 （米はＵＡＴ）

ICAO/ASP/WG 2006年11月にて情報交換

動向分析：発表者見解
ADS-B-NRA機器導入
インフラ偏在国で早期ADS-B情報検証が必要
SSRとWAM
ASAS実現条件
搭載率向上とTIS-B
CDA実現条件 ATSA-VSA, ASPA-S&M（M&S)
ATSA-ITP促進
経済効果、空域内性能均一監視戦略に信号環境配慮 独の例
不安要素
搭載機器の品質管理
小型機監視近代化
欧：モードS、米：UAT

機上監視ASの情報源
監視：Surveillance：位置、速度、識別、意図– ADS-B : Automatic Dependent Surveillance –Broadcast 航空機が相互に放送– TIS-B : Traffic Information Service – Broadcast
レーダ等地上の監視装置からの情報を放送– ACAS監視情報による検証– 自機の位置、速度、意図が必要

必要な精度と信頼性は応用ごとに決定
多様な情報源の時刻同期や伝送遅延が課題

監視情報の交換
識別、位置、速度、インテント

ADS-B未対応

放送型
監視用データリンク
ADS-B/TIS-B
地上監視装置レーダ
別媒体監視DLADS-B対応機

ASAS機能の概要
搭載情報源
FlightData/Management
SystemSurveillance
Data Tx/Rx(ADS-B, TIS-B)

監視用DL

Communication
Tx/Rx

他機
ＡＴＣ
ATC &
other aircraft

通信

ASSAP :
Surveillance data processing
Separation support processing
Interfacing

ASAS
Control PanelASAS
CDTI &Alerting

ACASSubsystems for ASA Transmit Participant
Navigation Barometric Pilot
Sensors Alt. / Alt Rate Inputs

Surveillance
Transmit
Processing

Other Inputs
FMS, etc.

ADS-B
Transmit
Subsystem* ASSAP : Airborne Surveillance & Separation Assurance Processing
The word ‘assurance’ is used by RTCA in this context, and is retained
here for consistency with RTCA.
** This arrow includes automated provision of flight i/d or read-back,probably using CPDLC*** ASA : Airborne Surveillance Application

Surveillance
Functionfor ASA***ADS-B
Datalink

ASA***System
ASAS
ASSAP*

Broadcasting
to supportgroundsurveillance

ADS-B / TIS-B
Receive
Subsystem

Airborne
Separation
Assurance*
Processing

CDTI &CNTL

TIS-B
Datalink
TIS-B
Surveillance
Processing &Distribution

Surveillance
Data
Processing

Navigation
Sensors**

Ground Surveillance &Application Processing

Other Inputs
FMS, etc.

BarometricAlt. / Alt Rate

Voice &
CPDLC

FlightCrew
Subsystems
for Ground
Participant

TIS-B
Transmit
Subsystem

Ground Surveillance Sources

Subsystems for
ASA Receive Participant

Voice &CPDLCATCController

性能要件と技術的課題
ASAS/ACAS共通構成要素の信頼性– 気圧高度情報源、トランスポンダ、信号環境

機上監視と地上監視の監視情報品質差– 情報更新頻度

監視情報のインテグリティ検証– 誤情報発見と対応例外処理起動の判定基準

監視性能要件から航法や通信への要請– 情報や通信の途絶は監視に大きな影響

性能要件と技術的課題
利用者が求める応用から要求される性能要件– ASAS-RFG等において開発中– ASAS-RFG等の成果を参考にICAO標準作成：共用性

実現可能な性能の決定要素：入力データの質– ASASに入力されるデータの質
自機航法情報源の性能
相手機航法情報源の性能情報源からの情報の合成：ＳＴＰの性能
監視用データリンクの性能：伝送確率、情報信頼性得られた監視情報の検証と補強– 要件と方式の開発

表示方式や作業負荷等のHMI関連の課題

不連続性の制限
航法と同等のAvailabilityとContinuityでも異なる監視障害
監視継続時間＞Tc

監視継続時間＞Tc

監視開始

監視途絶時間＞Td
監視応用に障害
監視途絶時間＜Td
監視応用に無害時間

不連続性要件： 監視途絶時間＜制限途絶時間Ｔｄ日本におけるASASの研究
国際的にも先進的なプロジェクト例– FURUNO：空域状況認識支援用監視DL
ドクターへり等に活用– NAL/JAXA：空域状況認識支援
FURUNOの機材、米国のUATなどを試験
運用方式基礎概念

標準化支援のための研究– ENRI：監視DL信号環境、運用方式調査、RFG
運用環境の一つとしての信号環境の調査
次年度よりスキッタ方式の基礎実験機器の試作

電子航法研究所における研究
要件調査

開発目標設定– ASAS運用要件と性能要件– 委員会活動、ICAO/SCRSP、ASAS-RFG

機器要素の性能予測

実現可能性調査– 運用環境の予測：性能要件定義の条件設定
特に将来の信号環境に着目– 監視用データリンクの試験：ASAS入力の品質
関連機器の実環境における性能測定

航空無線航法帯域の動向
ARNS : Aeronautical Radio Navigation Service
960MHz

帯域拡張困難 ： 新旧システムが長期共用

1215MHz

DME/
TACAN
JTIDS
（軍用ＤＬ）

1030MHz

1090MHz

SSR/IFF
978MHz?
UAT

利用の継続と拡大
1176MHz 1205MHzLDL
GPS-L5GALILEO-E5

信号環境とASASの性能
信号環境が監視用DLに与える影響– モードS拡張スキッタ： ランダムアクセス
最初の国際標準： 各国で運用検討中
SSR,ACAS等と周波数共用： 干渉を前提とした設計
共用機材の運用状況に応じた性能劣化– UAT： TDMA ＆ 離散化ランダムアクセス
国際標準あり： 米国内小型機用に採用、978MHz
比較的少ない干渉を想定したシステム設計– 監視情報の放送： 再送信はなく情報が欠落

信号検出レート（Hz)H16.10.06

SLSがない質問信号

SSRモードSの質問信号
覆域内平坦

離陸後経過時間(100秒)

信号環境予測の課題

モードSトランスポンダがモードA質問と誤認して応答想定外の動作による信号環境予測誤差の発生

信号環境とＡＳＡＳの性能
信号環境が航法情報源に与える影響– GPS-L1への干渉：帯域保護、希に干渉事例– GPS-L5への干渉：帯域共用（DME,TACAN等）
パルスブランカによるAGC機能保護が有効
パルスブランカによる等価S/N劣化による限界
DME干渉信号
パルスブランカ敷居値
GPS信号
敷居値を超える信号によるAGC制御を禁止 ： ブランキング
ブランキング中の信号はGPS信号解読に用いられない ： 等価SN劣化
SN劣化は干渉発生量により決まる数dB ： リンクマージン減少