GNSS監視に関する運用コンセプトの提案
2 0 1８ /６ /１ 電 子 航 法 研究 所研究 発表会
国 立 研 究 開 発法人 海 上 ・ 港 湾・航空 技術 研 究所
電 子 航 法 研 究所 航 法 シス テ ム領 域
○ 麻 生 貴 広 ，坂井 丈 泰， 齊藤 真 二 ， 毛 塚 敦 ， 北 村 光 教

GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

2018/6/1 電子航法研究所研究発表会

何をもって「GNSS※を正常に提供している」と言えるか？
※全世界的航法衛星システム（GNSS：Global Navigation Satellite System）の1つにGPS（Global Positioning System）がある。
GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

2018/6/1 電子航法研究所研究発表会

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目 次

「GNSS監視に関する運用コンセプトの提案」

1. GPSアウテージの現状
2. 海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）3. 実データを用いた有効性評価
4. GNSS監視の運用コンセプト（提案）5. まとめ3
GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

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１．GPSアウテージの現状
従来航法

GNSSによる航法

地上無線航行施設はサービスプロバイダによって常時性能監視されている

GNSSはサービスプロバイダによって常時監視されている訳ではない※インテグリティ情報を提供するSBAS,GBASは除く

飛行中にGPSが受信できなくなってもパイロットが報告しない限り地上では分からない
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１．GPSアウテージの現状「飛行中にGPSが受信できなくなる障害」パイロットレポート
2016 ~ 2017
アプローチ １７０件
エンルート ７０件

GPSアウテージ発生！
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GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

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１．GPSアウテージの現状
電波干渉？

受信機故障？
機上でGPSアウテージ発生

GPSの配置が悪くて性能劣化？

何が原因か機上ではわからない要因が多岐に渡り原因究明に至っていない
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GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

2018/6/1 電子航法研究所研究発表会１．GPSアウテージの現状
GPSアウテージは報告されない限り分からない
GPSアウテージに関するパイロットレポート
GPSアウテージの原因究明に至っていない
このような状況を踏まえ我が国のGNSS監視の提案・運用コンセプトの提案
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GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

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目 次「GNSS監視に関する運用コンセプトの提案」

1. GPSアウテージの現状
2. 海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）3. 実データを用いた有効性評価
4. GNSS監視の運用コンセプト（提案）5. まとめ8
GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

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2.海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）～ICAOの取り組み（GNSSマニュアル）～ICAOは「GNSSマニュアル」を制定
・GPS/SBAS/GBASの監視・電離圏などの宇宙天気の影響
・電波干渉の緩和策
パイロットレポートを集め干渉源を特定し干渉源を排除する

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2.海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）～米国の取組み（GPS干渉源の特定）～
上空から干渉源の範囲を絞り、その後車両及びポータブル装置で干渉源を特定

出典：FAA
GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

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102.海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）～欧州の取組み（電離圏に関するデータ取得及び評価）～
GPS/GALILEO監視

splitter

NovAtel FlexPak6
Rx

INTERNET

Septentrio PolarXs
Rx
GEA
e-survey
Bitgrabber RF
GEMS

地上に設置した
GNSS監視局網から宇宙天気を評価

シンチレーション環境監視

Centre de contrôle(e-survey)

信号スペクトル監視

TEC MAP
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出典：ESA 11
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２．海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）ICAO：GPS/SBAS/GBASの監視や評価
米国 ：電波干渉源の特定
欧州 ：宇宙天気の評価

・ICAOで求めているGPS等のコア衛星監視やSBAS評価は必須
・GNSS航法の主な誤差要因である電離圏など宇宙天気の監視は有益→ 欧米の方法では「GPSアウテージ」の即時検知は難しい
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２．海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）当研究所では機上の“航法性能情報”を得ることでGPSアウテージを検知できないか検討
水平保護レベル（HPL）
垂直保護レベル（VPL）①測位精度• 測位誤差の95%が入る円の半径
GNSSにより求めた
航空機位置②インテグリティ• 測位誤差の99.99999%が入る円柱の半径• 水平保護レベル（HPL）
垂直保護レベル（VPL）
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ADS-B(航空機従属監視装置)により放送

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２．海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）Version
0
① 95%
測位精度

Version
1NAC② 99.99999%
インテグリティ

NUC

①測位精度

②インテグリティ

NIC

VersionNUC 2 NIC

HPL

911
< 7.5 m
性能がNAC
良い810< 25 m
9< 74 m78< 0.1 NM (185 m)
6 NIC 7 GNSS
< 0.2 NM (370 m)
6 使用時< 0.3 NM (556 m)
5< 0.5 NM (926 m)
54< 1.0 NM (1 852 m)
34< 2 NM (3.704 km)
3< 4 NM (7.408 km)
GNSS
22< 8 NM (14.816 km)
アウテージ検出< 10 NM(18.52 km)
1
1< 20 NM(37.04 km)
00>20 NM or Unknown 性能劣化

14HPL
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２．海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）リアルタイムでGPSアウテージを検知し即座に原因究明できる解決法を検討

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L1L-band1090MHz
Rx

L1C/A-GPS
受信機

マルチGNSS
受信機

機上データの取得・評価

GPS/MSASの性能監視・評価

GPS/自国SBAS
以外の監視

航空機GPS
アウテージの地上監視

GNSS周波数帯の シンチレーション
パラメータ等
スペクトラム監視
宇宙天気監視2018/6/1 電子航法研究所研究発表会

15２．海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）

GNSS
機体の座標
実際に放送された値 ⇔ 地上の推定値 ←GPSアウテージの原因推定 16
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目 次「GNSS監視に関する運用コンセプトの提案」

1. GPSアウテージの現状
2. 海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）3. 実データを用いた有効性評価
4. GNSS監視の運用コンセプト（提案）5. まとめ17
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３. 実データによる評価
実際の航法性能（航空機ADS-Bから取得）

地上で推定した航法性能（正常なGNSS環境下）②インテグリティ

航法性能（測位の不確実性）
を円の大きさで示す

航空機の航法性能を監視(黄円:実際) ≒ (青円：推定)18
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3. 実データによる評価
地上で推定した
航法性能

実際の航法性能

比較
25m
185m
370m
556m

・A機は正常・B機は機上においてGNSSアウテージが発生している
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GPSアウテージ！
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目 次「GNSS監視に関する運用コンセプトの提案」

1. GPSアウテージの現状
2. 海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）3. 実データを用いた有効性評価
4. GNSS監視の運用コンセプト（提案）5. まとめ20
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4．GNSS監視の運用コンセプト
プロバイダは航空機の航法性能を地上で監視しGPSアウテージなどの性能劣化を検出したならば、即座に原因を特定、関係機関に情報提供する

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4．GNSS監視の運用コンセプト
GNSS監視装置で以下①②③の症状が確認された場合の運用へのフィードバック

①電波干渉等の環境劣化
他の航空機への影響など長期化の可能性がある→広く情報提供を行い，今後の運航方式の変更などに役立てられることを期待

②機体搭載機器の不具合

電波干渉？

当該運航者へ情報を提供する→機体整備計画等に役立てられることを期待

受信機故障？
機上でGPS
アウテージ
発生

GPSの配置が悪くて性能劣化？

③GNSS衛星の不具合
GNSS運航自体に影響するため早急にNOTAM等で周知する→運航方式の変更など早急に運用に役立てられることを期待（代替航法へ移行）
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目 次

「GNSS監視に関する運用コンセプトの提案」

1. GPSアウテージの現状
2. 海外動向と我が国におけるGNSS監視（提案）3. 実データを用いた有効性評価
4. GNSS監視の運用コンセプト（提案）5. まとめ23
GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

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５．まとめ飛行中にGPSが利用できなくなる状況を説明→GPSアウテージの現状
ICAO/欧米のGNSS監視の要件を説明→GPS/SBAS,電波干渉,宇宙天気等の監視
問題点を整理し我が国のGNSS監視を提案→航空機の情報を用いGPSアウテージの検出及び原因究明GPSアウテージを検出した際の運用コンセプトを提案→即座にその要因を特定し情報提供を行う→要因毎に適切な提供方法を提案
GNSS監視に関する運用コンセプトの提案

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何をもって「GNSSを正常に提供している」と言えるか？

GNSSの信号を監視するとともに飛行中の航空機の航法性能を、 地上推定値と比較することでGNSSの航法性能が劣化していないかを監視する
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GNSS監視における議論に協力いただいた航空局様及び関係各位様、日頃から運航情報を共有いただいている運航各社様に感謝いたします。

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