GBASの大規模空港への設置に関する一検討
電子航法研究所
通信・航法・監視領域

Electronic Navigation
Research Institute※福島荘之介，齊藤真二，吉原貴之，齋藤享，藤田征吾，工藤正博
第11回電子航法研究所研究発表会 2011.6.16

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発表内容

¾ 背景
¾ GBASの概要¾ 試作装置の構成¾ 関西国際空港への設置検討¾ 基準局機器¾ VDB機器¾ 評価実験
¾ まとめ
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背景（１）¾ 将来の航空交通システム
NextGen（米），SESAR（欧），CARATS（日）¾ 衛星航法による精密進入を実現するシステム：GBAS¾ 主要国はGBAS（CAT-I）装置の開発段階¾ 電子航法研は，GBAS試作装置を開発（安全性設計技術，我が国特有の課題）¾ 空港環境へ設置（大規模空港への設置検討）¾ 安全性設計の評価¾ 基本性能評価（飛行実験）
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背景（２）¾大規模空港の特徴¾複数滑走路への複数進入経路¾大型構造物（ターミナル，ハンガー）¾GBASの大規模空港への設置検討例¾シドニー（豪）：空き用地が存在¾ニューアーク（米） ：直線配置（特殊）¾ミュンヘン（独）：設置場所検討中
大規模空港への設置は，議論の過程
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GBASの概要

GBAS（Ground-Based Augmentation System）
地上型衛星航法補強システム）
目的：衛星航法によるCAT-I〜IIIの精密進入（ILSの後継）¾ 航法システム誤差が小さい（安全性向上）¾１式の地上装置で複数の滑走路に対応（コスト削減）¾ 将来，曲線進入などを設定する能力（運航効率向上）
GLS（GNSS Landing System）装備機
B737NG，B787，B747-8（標準），
B737NG，B787，B747-8（標準），A380,
A380, A320,A320, A330/340
A330/3405
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GBASの構成と補強情報
補強情報

GPS衛星

1. GPSの補正値
2. 完全性情報

機上装置

3. 進入経路
補強情報

IFM
電離圏フィールドモニタ

VDB
送信機器
VDB：VHFデジタル放送
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基準局機器
データ処理機器
GBAS地上装置

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GBAS試作装置のブロック
基準局機器（4式）

VDB機器
VDB
アンテナ
データ処理機器
VDB
送信機

ﾒｯｾｰｼﾞ
生成部

評価部
擬似ユーザ

GPS
アンテナ
基準局
GPS
受信機

IFM
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GBAS試作装置外観
基準局機器（4式）

VDBアンテナ

GPS
アンテナ
データ処理機器
GPS
受信機
VDB送信機IFM

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基準局機器の設置位置の検討

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基準局機器の設置位置の検討
基準局の要件周囲に遮蔽物がない（低仰角衛星を可視）電波干渉がない（GPS信号の正常受信）基準局間を100 m以上離隔（大地反射誤差の独立性）
マルチパス源から離隔（静止航空機垂直尾翼）：320m*
基準局（中心）から全てのDH直下までを一定距離以下

一般要件

Annex14など

電離圏脅威低減

転移表面高（着陸帯端から1／7勾配）
脆弱性基準（滑走路中心線から60m）*：福島，吉原，“地上型補強システム基準局アンテナの設置位置に関する一検討”，信学技報，SANE，2009.
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条件を満たす候補用地（DHから6 km以内）
B滑走路（4000 m）

DH

06L

24R

DH

DH

DH
24L

06R

A滑走路（3500 m）

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条件を満たす候補用地（マルチパス源から離隔）B滑走路（4000 m）

DH

06L

24R

DHDH

DH
24L

06R

A滑走路（3500 m）

12
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条件を満たす候補用地（周囲に障害物がない）
B滑走路（4000 m）

DH

06L

24R

DHDH

DH
24L

06R

A滑走路（3500 m）

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条件を満たす候補用地（100m離隔して配置）
候補地１

候補地2
B滑走路（4000 m）

DH

06L

24R

DH

DH

DH
24L

06R

候補地3

A滑走路（3500 m）

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基準局機器の設置位置（24R末端）
2.3 m（地上高）

基準局1

基準局2150 m
405 m
24R

330 m
GPS衛星

100 m

［関西空港B滑走路北側エンド，A330-200］
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基準局3

基準局415

VDB機器の設置位置の検討

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VDBの設置位置の検討
最小覆域 （Annex10）

平面±35°±140 m

15 NM±10°20 NM

最終進入コース側面
10,000 ft

7度
進入パスGPIP
0.9度

GS角（3度）

電界強度：215μV/m〜0.35V/m（−99〜ｰ35 dBW/m2）

滑走路上 12 ft（CAT-I），8 ft（CAT-III）以上（勧告）17
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大規模空港でのVDBアンテナの課題
課題：滑走路間の構造物（国内大規模空港）¾ 複数滑走路の電界強度を満足 → 高い設置
¾ NULL領域（水平偏波）→ 低い設置解決策¾垂直スタック（高い）→NULL領域の抑制
GBASとして未検証◆電界強度シミュレーション実験
・3段スタックアンテナ

・送信電力（ERP）：50W

・アンテナ設置高：40 m・モーメント法（NEC2）18

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VDBの受信電界強度シミュレーション（1）ｰ30

電力密度 (ｄＢＷ／ｍ２)

最大4000 ft

ｰ50

5000 ft
3000 ft

ｰ70

ｰ901000 ft
052000 ft

最小1015

VDBアンテナからの水平距離 (NM)
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2019

VDBの受信電界強度シミュレーション（2）ｰ30

電力密度 (ｄＢＷ／ｍ２)

最大ｰ50

9000 ft
10000 ftｰ708000 ft
6000 ft

ｰ9005

107000 ft
1520

最小

VDBアンテナからの水平距離 (NM)20
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VDBアンテナと鉄塔の外観
対空通信鉄塔（既設）上に設置（3段スタックアンテナ）
VDBアンテナ

水平表面

対空通信鉄塔

8.8m
39 m

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評価実験¾滑走路車両走行実験¾滑走路上（8 ft, 12 ft）の電界強度が許容値内
VHFアンテナ¾飛行実験［実験車両］¾VDB覆域確認を開始¾レベル飛行，オービット飛行［実験機器］［実験用航空機］
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GBAS機器の設置位置（最終）IFM，擬似ユーザ1VDBアンテナ（鉄塔上）

擬似ユーザ2

基準局1

基準局3

基準局2

基準局4

光ケーブル

データ処理機器23

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まとめ¾大規模空港へのGBAS設置方法を検討・実現
基準局GPSアンテナ → 複数条件を検討
滑走路末端付近の敷地へ設置可能

VDBアンテナ → 垂直スタックアンテナ
電界強度シミュレーション
滑走路上の電界強度を計測 → 許容値を満足◆今後の課題更なる飛行実験
他の空港での事例検討（用地や構造物に依存）
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