１． まえがき
国土交通省航空局は我が国の国内・国際航空サービスの量的，質的向上は今後必要不可欠との判断のもと，航空交通システム変革のため「将来の航空交通システムに関する長期ビジョン」を策定，2010 年に公表した[1]。この長期ビジ
ョンでは，2025 年頃までに運航者や利用者のニーズ，社会動向等を反映した新たな航空交通システムを実現することを目指している。そのためには産学官関係者の連携した活動が必要であることから，航空局ではこの活動をCARATS(CollaborativeActionsforRenovation of Air Traffic Systems：航空交通システムの変革に向けた協調的行動)と名付けている。
一方，電子航法研究所は我が国の航空交通システムの高度化に貢献するため，ICAO の「全世界的 ATM 運用概念」や NextGen など世界の将来航空交通システム構築プロジェクトについて調査，検討をすすめてきた。その結果とこれまでの研究成果等をもとに，研究所では平成20 年 7 月研究長期ビジョン（2008 年版）を公表し，それに基づいた研究を進めてきた。この長期ビジョンは，研究所をとりまく社会状況や新たな技術，知見等を反映するよう見直され，平成 23 年 3 月には改訂版研究長期ビジョン（2011 年版）が作成・公表された[2]。
この研究長期ビジョンは CARATS で望まれている研究・開発課題に対応できるよう設定されている。しかし，CARATS の課題と研究長期ビジョンに基づき現在研究所で進めている研究との関連や研究成果の CARATS での活用状況等については必ずしも広く理解されている訳ではないと考える。そこで本稿では CARATS と研究所の研究との関連について紹介する。
まず，
CARATS の現在の活動について主に研究・開発の面から説明する。次いで，研究所で現在進めている主な研究とその成果について CARATSの観点から述べる。さらに，平成 24 年度から予定されている CARATS「研究開発推進分科会」の目的，内容等について紹介する。

２．航空局 CARATS の概要と現在の活動
２．１ CARATS の概要
航空局の「将来の航空交通システムに関する長期ビジョン」は 5 章から構成されている。第1 章では我が国における航空交通システムの変革の必要性などが述べられている。第 2 章は将来の航空交通システムで実現される運航について述べている。この章で特徴的なことは，2025年頃の目標として現在の航空交通システムに比べ安全性を 5 倍，混雑空域における管制の処理容量を 2 倍，サービスレベル（定時性，就航率及び速達性）を 10%向上など，７項目の数値目標が掲げられていることである。さらに，この目標達成度を評価するための指標案について提示されている。第 3 章は我が国の航空交通システムが現在直面している課題について，・空域ベースの ATM 運用，・ATM 運用の基盤となる情報，・通信技術，・航法技術，・監視技術，及び・情報処理技術に 6 分類し，説明している。第 4章では，現在の ATM 運用概念と CNS 基盤技術に求められる変革の方向性として，運航の制約を極力なくし柔軟で効率的な飛行を実現すると共に航空交通のパフォーマンスを最適化できるような戦略的「軌道ベースの運航への移行」が上げられている。円滑な移行のため，(1)軌道ベース運用（TBO）の実現，(2)予見能力の向上，(3)性能準拠型の運用（PBO）の促進，(4)全飛行フェーズでの衛星航法の実現，(5)地上・機上での状況認識能力の向上，(6)人と機械の能力の最大活用，(7)情報共有と協調的意志決定の徹底，そして(8)混雑空港及び空域における高密度運航の実現，の 8 項目の施策案が提示されている。
また，これらを段階的に実施するための短，中，長期に分けたスケジュールが示されている。第5 章には上記スケジュールに基づき具体的な調査，研究・開発，評価そして整備を行うためのロードマップ作りの必要性が述べられている。
また，この将来航空交通システム実現のための活動について「CARATS」と名付けた意味について説明されている。

CARATS 推進協議会

企画調整会議費用対効果分析法分科会
研究開発推進分科会

ATM 検討 WG

PBN 検討 WG

高規格 RNAV
検討 SG

図1

情報管理検討 WG航空気象検討 WG

小型航空機用RNAV 検討 SG

CARATS の検討組織（23 年度）

CARATS は我が国の航空交通システムの将来像とそれを実現するため今後十数年間に解決するべき運航上，技術上の課題を明示しており，我が国の航空関係者にとって重要な参考書となっている。また，これは米国の NextGen，ヨーロッパの SEASAR と並ぶ将来航空交通プロジェクトとして世界で認知されている。
２．２ CARATS の現在の主な活動
図 1 は CARATS 推進のため航空局内に設置された検討組織（平成 23 年度）である。図のATM 検討などの４作業グループ（WG）と２サブグループ（SG）には電子航法研究所を含む多くの産官学の関係者が参加し，長期ビジョンに基づくロードマップ作りを担当してきた。その結果，運用改善（OI: Operational Improvement）について 33，技術面での改善（EN: Enabler）に関して 13 の施策が提案された。図 2 はその施策案の一覧である。ここで，OI に係わる施策はその性格から「空域編成」など 4 項目に大分類され，さらに「空域編成」と「運航中」とは小分類されている。
一方 EN に係わる施策は「情報管理」など 4 項目に分類されている。なお灰色塗りの項目は施策を実施するか否かの意志決定を 2013 年度以降に行うものである。
作業グループは図 2 の施策について事前調査や研究，それらに基づいた施策実施の意志決定，実施準備，開発，整備及び運用開始，と進むことを想定し，施策ごとの実施内容を詳細に記載した個票とそれを時間軸上に示したロードマップとを作成した。図 3 はロードマップの一例とその凡例である。この例は高密度運航実現のた
めの OI-29-1「定型通信の自動化による処理能力の向上/管制承認（空港）」という施策で，まず世界での標準化動向等の調査，D-TAXI 実現のためのデータリンク方式の 2015 年の決定，そして導入準備，という流れになる。したがって，本施策で研究機関に期待されるのは，空港面での空地データリンクシステムに係わる標準化動向や性能等に関する資料提供や候補となるデータリンクの実運用を想定した性能評
価などと考えられる。

表1

研究所の重点研究と CARATS 施策

テーマ名
期間貢献できる施策
トラジェクトリモデルに関する研OI-3,7,10,15-17,20,
21-24
究
21,27
将来の航空用高速データリンク 21-24 OI-10,14-17,21, 22,29,2に関する研究EN-2
3 空港面監視技術高度化の研究 21-24 OI-23,24,25,EN-1,
携帯電子機器に対する航空機
4 上システムの耐電磁干渉性能 21-24 OI-31,32
に関する研究5 監視システムの技術性能要件 22-25 OI-11,26,30, EN-9,
航空管制官の業務負荷状態計
22-25 OI-33
6
測手法の開発23-27 OI-12,25, EN-9,10-13
7 ハイブリッド監視技術の研究
8 ATMパフォーマンス評価手法 23-26 OI-2,24,25
1

カテゴリIII着陸に対応したGBAS

9 (GAST-D)の安全性設計および検 23-26 OI-9,EN-7,8
証技術の開発WiMAX技術を用いたCバンド空OI-15,17,21,29, 31,32,
24-27
港空地通信網に関する研究
EN-2,4,10,
到着経路を含めた洋上経路の24-27 OI-9,19,22,28,30
11
最適化の研究10３．研究所の主な研究テーマと成果
３．１ 現在の主な研究テーマ
現在研究所で実施している研究テーマ数は重点研究が 11，その他の研究（指定研究，基礎研究，調査及び競争的資金による研究）が 32である。それら研究の大部分は図 2 の施策実施のため必要となる技術情報やソフトウェア，ハードウェア技術等の提供が目標となっている。
表１は平成 24 年度の研究所の重点研究課題とその実施により貢献が期待できる施策の ID（図2 の「施策 ID」に対応）である。表から，すべての重点研究が CARATS の施策決定や施策実施に貢献できることがわかる。
表 1 には OI-8 や EN-3 のように対応できる重点研究テーマがない施策も多い。それらは，すでに重点研究以外の研究として実施されているもの，今後開始が予定されているもの及び研究員数の制限などから研究所単独では実施できないと判断されているものとに分けられる。これらのうち，研究所単独では実施できないと判表2断される研究については大学など他の研究機関との連携による対応を考えており，それについては第 4 章で述べる。
３．２ CARATS 推進に貢献した研究例
表 2 は，CARATS で 2011 年度に実施するか否かの意志決定を行った 8 項目の施策について示したものである。この表から，2011 年度意志決定を予定していた施策中で予定通り決定された施策は少なく，決定が１から数年延期されたものや，意志決定が早まり運用の準備が始まった施策が見られる。ここで，「ENRI 研究課題」と記された欄はこの意志決定または意志決定後の施策実施に研究所が貢献していると考えられる施策を示している。これらについて，研究所の研究課題をもとに説明する(a) マルチ GNSS 環境に対応したインテグリ
ティ補強方式に関する研究
この研究の主な目的は，GPS とヨーロッパのGalileo などを併用する衛星航法システムの補強情報生成技術の確立である。この研究によって LP（Localizer Performance：SBAS 水平方向ガイダンスによる非精密進入）導入にはMSAS の性能向上が必要となることを示した。
これにより，
OI-12 の LP に係わる意志決定は 2年後倒しされることになった。
(11)到着経路を含めた洋上経路の最適化の研究
本研究の目的は，洋上経路とターミナルでの経路のスムーズな接続と進入段階での連続降下運航（CDO）の実現である。この研究をすすめることにより OI-13 で意志決定された「データリンクによる CDO」実現のための最適経路設定手順等に関する情報提供が期待できる。
(b)CPDLC 卓を用いた航空路管制シミュレー
ションの研究本研究の目的は，CPDLC 導入に伴う管制官

2011 年度実施の意思決定を行った CARATS 施策と ENRI の貢献

施策ID
OI-9
OI-11

施策名
精密，柔軟出発，到着・進入
低高度航空路の設定OI-12

小型機用出発，到着・進入方式

OI-13
継続的な上昇・効果の実現
OI-18
初期的なCFDTによる時間管理
OI-29-2 定型通信自動化
EN-9-1 監視能力の向上/小型機用
EN-11 並行滑走路の監視能力向上

ロードマップ変更等の内容
ENRI研究課題
RNP AR出発の意志決定を1年延期
RNP0.3導入の意志決定を2年延期
LP導入の意志決定を3年延期，LPV導入の検討(a)マルチGNSSを追加
CDO導入の段階分けを変更(11) 到着経路
試行運用着手（導入が早まった）
CPDLC導入の意志決定を2年延期(b)CPDLCWAMまたはADS-B導入の意志決定2年延期（3) 空港面監視整備計画が確定（準備期間を短縮できた）（3) 空港面監視

の業務効率の改善についてシミュレーション実験により評価することである。本研究ではCPDLC の情報収集も行っており，
現在 CPDLCの通信媒体となる VDLmode2/AOA や ATN の実運用時の性能に関する情報が不足していることを示した。その結果，VDLmode2 等の性能データを収集，評価した後意志決定を行うこととなり，決定時期を 2 年延期した。
(3)空港面監視技術高度化の研究
この研究の目的はマルチラテレーション技術の拡張（覆域拡張，耐干渉性の強化等）である。この研究では，空港付近の監視性能を大幅に向上することを目指して広域マルチラテレーション（WAM: Wide Area Multilateration）の基礎研究，設置位置評価等を実施してきた。その結果，WAM の運用可能性と精度等に関する情報が得られ，EN-11 で目標としている平行滑走路での監視能力向上に WAM が利用できることを示して，意志決定を早めることに貢献した。
一方 EN-9-1 については，小型機が利用する低高度空域での WAM の利用性に関する充分なデータがないことなどから，逆に 2 年程度意志決定を後倒しすることになった。
電子航法研究所の研究者は CARATS のすべての作業グループに加え，推進協議会や企画調整会議等にも委員として参加し，上記のような情報やデータの提供を通して意志決定及び決定後の施策準備段階でその活動を支援している。
４．CARATS 研究開発分科会について
研究所は CARATS 推進のため積極的な貢献を行っているが，CARATS が提示する多くの施策案を現在の約 60 名の研究員（契約研究員を含む）のみで対応することは困難である。そこ
で，これまで以上に多くの研究機関との協力のもと CARATS の中長期的施策を中心にその確立を目指した研究・開発を効果的に推進する必要がある，との認識から平成 24 年度 CARATSに「研究開発推進分科会」が設置された。この分科会では，研究所と JAXA とが中心となり各施策決定，実施のための情報共有，研究・開発課題の調整及び大学を中心として研究を担当できる機関を拡大するための活動を行う。また，我が国の主な教育，研究・開発機関の得意とする航空交通に係わる研究分野をデータベース化する試みなども行うことにしている。

研究を担当できる機関拡大のため，研究所はJAXA と協力して国内外大学等を対象とした公募型研究制度を設置することにした。この制度は，原則的に研究所又は JAXA のみでは実施困難で，CARATS の施策実現に役立つと期待される研究の提案を受け，所内でその評価を行って，評価の高い研究の実施を提案大学等に依頼するものである。実施形態として共同研究契約または研究所との請負契約（研究費提供）に基づく研究などが想定されている。
この制度の特徴的なところは，研究の実施に必要な場合，一定の条件付きではあるが航空機の実運航データ等を航空局から無料で大学に提供，利用できるようにすること，連携した大学の学生の研究所への受け入れ，教育も視野においていること，外国の大学とも同様な研究，教育連携が行えるようにすることなどである。
今後航空局，JAXA 及び新たに加わる国内外の大学，研究機関等と連携のもとこの分科会を通した研究・開発を進めることになる。
５．むすび
我が国の航空交通システム変革のため国土交通省航空局で策定した「将来の航空交通システムに関する長期ビジョン」とそれを実現する
た め の 活 動 「 CARATS 」 に つ い て 述 べ た 。
CARATS 推進のため必要な研究・開発課題と研究所が研究長期ビジョンのもと実施している研究との関連や研究成果等の CARATS での活用等について述べた。また，2011 年度に意志決定した CARTS 施策への ENRI の貢献について説明した。さらに CARATS「研究開発推進分科会」の目的，内容等について紹介した。研究所は今
後航空局，JAXA 及び新たに加わる国内外の大学，研究機関等と CARATS の施策実施のための研究・開発を進めてゆく。