まえがき

1. IMO第35回無線通信小委員会における話題

1.5海上安全情報(MSI)の放送

2. IMO第36回航行安全小委員会における話題

2.2全世界的航法装置

2.4 APRAシンボルの統一

2.5暗時単独見張り試行のガイドライン

3.    IMO第36回無線通信小委員会における話題

3.2マスタープランの進展

3.4 船舶に備える無線設備の性能要件

3.5ウインドプロファイラレーダーのコスバス・サ
ーサット衛星に対する干渉

3.7 電子海図の改補更新に関する情報

3.8 トレモリノス漁船安全条約第9章の見直し

4. IMO第37回無線通信小委員会における話題

4.2 GMDSSマスタープランの改訂

( 4 ) 国際NAVTEXサービス

4.4  船上GMDSS設備の性能基準

4.5海岸地球局の性能基準

4.6 CCIR関連事項

4.7  WARC関連事項

4.8 衛星サービス関連事項

4.9電子海図の更新情報の送信

1.まえがき

2. PIANCとは

2)  通営方法

3) 会員

d 、機関紙の出版

3. 我が国とPIANCとの保わり

4.技術会議

5.あとがき

はじめに
1.

ION GPS-90までの動向

ION  GPS-90の概要

開会式とGPSの展望と現状

GPS受信機，民間利用，測量，時刻伝送と電波伝

国際システムの開発とその将来および試験レンジ
のセッション.

インテグリティと総合航法のセッション

ディファレンシャルの考え方と軍用のセッション

も   と
ま

1.はじめに
今日，海洋における音響技術は，様々な海洋の現象の把握や情報の伝送の手段として不可欠なものであり，最近の信号処理技術やコンピュータ等の発達は，更にその利用範囲を拡大してきている。本文では，主に潜水調査船システムの分野における最新の海洋音響技術の応用について取り上げ，それぞれの項目について簡単に解説を行う。
2.海洋における音響利用の歴史的背景や
海中における音響技術の歴史は古く，古代人も水の中では音が良く伝撒することに気がついていたと思われる記述が残っている。例えば，紀元前2世紀頃アルキメデスが，通信に用いたという説や，古代のセイロン人が陶器製の道具を海中で叩き，数マイル離れたところでボートの船底に耳を当ててその音を聞いたというようなものである。また，15世紀にはレオナルドダピンチが細い管の一端を海中に入れ，付近を航行する船舶の音を聞いたという記録も残っている。しかし，本格的な水中音響技術の発展は，今世紀に入ってからであり，1912年豪華客船「タイタニック号」が北大西洋上で沈没し，約1500人以上の人命が失われてから始まったと言っても通言ではない。すなわち，船舶の安全な航行のために，その沈没の原因となった氷山の探知が急務となったからである。また，ほぼ同時期の1914年に勃発した第１次世界大戦がそれらの技術の発達を加速する結果になった。そして，それ以後の海洋音響技術の開発は，主に潜水艦の探知を目的とした軍事的な分野を中心として行われてきた。第２次大戦では，主に米国において，ドイツの潜水艦Ｕポー Japan Marine Science and Technology Center Toshio TUCHIYAトに対抗するために優秀なソーナーが必要とされ、それらが開発されるようになった。大戦後，これらの軍事技術の民生技術への転用が始まり，先ず測探機や魚群探知機が製造されるようになった。その後，電子工学，材料工学の発達やコンピュータや信号処理技術の発達は，急激にその応用分野を拡大させ，陸上における電波のように，様々な情報の伝送や海洋観測に広く使われるようになった。
3.海中音響技術の概要
3.1海中における音響の特性
海中で情報伝送の手段として音響が使われるのは、陸上や宇宙空間に於て自由に通信ができる電波の利用が海中では極めて困難なためである。海水中の音波は，火のような2面性を持つ。 ( 1 )音響信号を情報収集の手段と考えた場合の利点①　海中の伝搬過程の吸収減衰が少なく，海底等の固体の中でも伝搬する。 ②　媒質中の変化が周波数（ドプラー偏移）や倍号強度（音波減衰特性）及び伝数時間（音速）等の変化としてあらわれやすいので，それらの値を計測することにより，逆に媒質中の変化を容易に検出できる。 （２）通信媒体として考えた場合の障害①　音響信号の伝撒速度が遅く(約1500に/秒)その速度は，水温・塩分・水深等のパラメータに依存して変化する。 ②　海面，海底，温度傾度，海中生物等による反射，風折，干渉，残響，及び気泡等による吸収損失等の現象が発生する。そのため，水中音響技術においては，上記の利点を生かし,障害を克服するための様々な技術が使われる。

3.2音響送受波器
音響送受波器は，海中に音波を放射したり，音響信号を受信したりするためには欠かせないものであり，海洋音響機器の最も基本的な要素技術である。現在これらの音響送受波器は，圧電現象を利用した電気・音響変換器が最も多く使用されており，用途によっては、総器歪型の変換器も利用されている。
3.2.1   圧電型変換器
圧電効果は，ある種の結晶に応力を加えて歪を与えると電界を発生し、また逆に電界を印刷すると歪や応力を発生する効果であり，圧電型の電気音響変換は，この効果を利用したものである。様々な結晶で圧電効果が知られているが，初期の音響送受波器としては，水晶，ADP(燐酸2水素アンモニュウム)，ロッシェル塩等の結晶が使用されていたが，これらは安定性や出力の点で問題があり，現在は音響送受披露として殆ど使用されていない。これに替わって，チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）等の粉末を成形焼結し，さらに高電圧をかけて分極加工したセラミックが使用されている。これらは目的の周波数，出力，指向特性に応じて，円盤，円筒または棒状に加工され，また、高圧下でも使用できるように油や樹脂に充損されたりして，音響機器の大部分の送・受波器として利用されている。
3.2.2 破気歪型変換器
磁気歪型の変換器は，ニッケル，フェライト等の磁気歪材料を磁化すると否を生じ，逆に歪を与えると磁化の変化を生じる効果を利用したものである。現在は，フェライトが主に使われており，一部の測深器（例えば「シーピーム」や漁群探知機等に利用されている。 3.3海洋で利用されている音響技術表1に現在海洋で利用されている音響技術全般（軍事利用を除く）について表１に目的別に掲げた。以後の章において個別の技術についてできるだけ最新のもの、特に「しんかい6500」システムや深海調査に使われている技術に重点をおいて紹介する。
4.海底面の探査
今日，海底の資源探査や，海底地震のメカニズムの解明のための地球物理学的な研究にとって，詳細な深海底の地形情報は,益々重要なものとなってきている。現在，音響技術や電子工学技術，信号処理技術，また，特にコンピュータの発達にともない、音波によっても従来とは比較にならないほど詳細に海底地形等を調査することができるようになった。
4.1マルチナローピーム音響測深機(海底地形図の
作成） (2)昔から，海底地形図は，測深ビームが一本しかない単ピーム型の音響測深機を基に作成されてきた。しかし、米国のGI社が一度に多くの測深データを得ることのできるマルチナローピーム音響測深機(MNBES)を開発し、それを1975年にオーストラリア海軍のHMAS COOKに搭載してから，測深技術は線から面への技術的な革新が行われた。このGI社のマルチナローピーム音響測深機は，「シーピーム」（Sea Beam）と呼ばれ，原理的には，図１のように扇型のビームを送受信直交するように形成し、そのクロスする部分でいわゆるペンシルビームを作り，そこから得られる16個の測深データからコンピュータが地形図を作成するもので，これにより，一度にほぼ，水深の7割程度の幅の海底の深度データを得ることができるようになった。「シーピーム」は，世界中で十台以上使用されており，わが国では海洋科学技術センター「かいよう」をはじめとし，海上保安庁水路部の「拓洋」や東大海洋研の調査船にも搭載され，詳細な海底地形図が得られるようになってきた。実際には，これらの深度データは，陸上の大型コンピュータで処理され，海底地形図が作成される。また，更に進んで，大型コンピュータによる画像処理を施すことにより，立体的な鳥職図も得ることができるようになった。しかし，近年この「シーピーム」よりも調査効率の向上を目的として，測深ビーム本数を増加させ，測深幅を大きくしたGI社の「ハイドロチャート」 (Hydro Chart）やシービーム2000（水路部の「明洋」に搭載）クループアトラス社の「ハイドロスイープ」のようなマルチナローピーム音響測深機が開発されてきた。また，以下に述べるように国内でも古野電気で製作されるようになった。
4.2 「しんかい6500」システムのマルチナローピース
ム音響測深機(3)
「しんかい6500」を安全かつ効果的に運航するためには，調査海域潜水艦の測地系に基づく精密な海底地形図による潜航地点の検討が必要となった。そのため従来のマルチナローピーム音響測深機よりも測深幅の広い（土45度）音響測深機を「よこすか」に搭載することとした。また，潜水艦の潜航調査のために海底面の底質や表面粗度を推定することができるようにするため，海底からの反射強度を検出できるように考慮した。従来からのマルチナローピーム音響測深機の代表であるシーピームは，ビーム数があまり多くない(16本)のでいわゆるプリフォームドビームといわれる待ち受け型のビームを構成している。これは，紹体に固定したビームを所定の角度とビーム数に対応した遅延回路を通してナローピームを形成する方式で，各ビームの受信信号は，並列に連続的に検波されて処理される。しかしながら，この方式では，本装置のように測深幅を大きくするためにピーム数を数多く必要とする場合は，ピームの本数分だけ遅延回路が必要となるためハードウエアの構成が非常に大規模となる。そこで本装置では，最近の信号処理技術によって可能となった電子スキャニングと呼ばれる方式により，自紹の左右方向に高速で走査する方式を採用した。これは，受信信号に対し高速でディジタル信号処理を施し、瞬時的に所定の方向にビームを形成し、その方向の測深値と信号強度を検知する方式である。プリフォームドビーム方式と比較して受信系統が単純になるため，各ピーム間の特性のバラツキが少なくなる利点がある。本装置では，この方式により，図2のように船の直下左右舷方向±45度を45本のピームにより測深できるようにした。そして，各ビームによって得られた測深値を「よこすか」に搭載した汎用の計算機システムで処理することにより，海底地形図をほぼりアルタイムで作図できるようにした。英海域での試験を実施した結果，「しんかい6500」の潜航地点の測深値は，その潜航で得られた深度計の読み値とほぼ同様な値が得られた。また，図３のようにマリアナ海溝域において，最大10,900に以深（世界最深部）で潤深能力を確認することができ，ここで得られた測深幅は，約20kmになり，測深範囲は計画値どおりほぼ土45度を確保することができた。また，反射強度の計測機能は，今後データの蓄積によって,海底面の有効な観測手段となると考えられる。これらのマルチナローピーム音響測深機は，従来の単ビーム型の測深機に比べて，調査エリアの広さや精度も飛躍的に向上し、いままではっきりしなかった複雑な海底地形もだんだん明らかにされてきている。しかし，調査海城の広さに比べて，まだまだ台数も十分とは言えない現状である。海底調査の基本となるこれらの充実が望まれている。 4.3・サイドスキャンソーナー (海底の微細地形の調格（1）いままで述べてきた測深機は、陸上のいわば地図に相当するものを作成するもので，これよりも更に詳しく，例えば森や建造物のようなものを調査するために航空写真に相当するピジュアルなデータが必要となる。しかし，海中では，光の情報は極めて近距離しか収集できないので，音波を使って似たようなデータを得ることのできるサイドズキャンソーナーという装置が開発された。これは原則的には，図４に示したように，海底からある高度を保って曳航してそこから扇のような形の薄い音響ビームを斜め上方から発射し、海底の凹凸によつかって戻ってくる音波の時間から距離を出し，更に音波の強さを色の濃淡に変えて，白黒のテレビのように平面的に現わすものである。このサイドスキャンソーナーは，最初，米国の原子力潜水艦の沈没事故等の調査を行うために開発されてきたものであるが，音響技術，電子工学及びコンピュータによる画像処理の発達により，兩質が向上し海底の地形や資源調査に盛んに使われるようになった。一般的に近中距離型のサイドスキャンソーナーは,数十kHz〜数百kHzの周波数が使用され，探査幅は数百m〜数km（解像度は数m〜数十m）で，これらは陸上における航空写真に相当する。これとは別に，人工衛星からの写真に相当するものもある。これは,英国のIOSによって設計された「GLORIA」で， 6 kHz付近の減衰の少ない低い周波数帯を利用し海面付近を曳航され、その最大探査幅は60km(解像度は約45m)にもなる。米国のUSGS(地質調査所に似た組織)は，この「GLORIA」を使って経済水域のほとんどのエリアを探査して，崖，海盆および海谷などの地形を群しく描き出すことができている。これらの画像は，米国では，出版物として刊行されており，資源探査や地球物理的な研究に利用されている。また，最近は図5， 6のような原理に基づき，反射波の位相情報を利用する，新しいタイプのサイドスキャンソーナーも登場してきている。いこれは，IST社，ラモントドーハティ地質調査所及びハワイ大学地質研究所とが共同で開発した「Sea Mark II」をはじめとする，一連の「シーマーク」システムと呼ばれるものである。これらの装置では，水深が1000m以上の海域で５ km以上の幅の非常に分解能の高い海底の画像を得ることができ，また，一緒にマルチナロービーム音響測深機と同じような水深のデータも得ることのできる装置も開発されている。最近，わが国でも「Sea Mark」シリーズの新しい「Sea Mark IZANAGI」という装置が東大海洋研で使われ始めており，今後とデータの蓄積が期待されている。これらの海底面の探査技術は，現在ソフト，ハード両面から改良が行われている。しかし，これらの装置の運用は，非常にコストがかかるものであり，最適な運用技術の確立も欠かせない。
5.音響測位装置(5)
5.1測位装置の概要
水中で音波を利用して位置を求める技術は，海底の精密な調査や探索には欠くことのできないものである。この研究は，1960年代にワシントン大学，米海軍及びウッズホール，スクリプス両海洋研究所等の手によって実用化さら，更に1970年代にパーソナルコンピュータの普及によって一般に使用されるようになり，現在までに測位精度や探知距離の向上のための努力が統けられてきた。この技術は基本的には，海底に紹からの呼掛け（質問信号）に応答する音源（トランスポンダ）また，発振間隔を正確に制御された音源（同期ピンガ）を設置し，これを基準に海上または海中の船の位置を精密に測定するものであり，図７に示したように，音源の探知方式によって以下の三つの方式が使われている。
( a )  SBL (Short Base Line)システム
SBL方式の例を図7に示した。船底に3個の受波器を配置（通常は三角形）し，海底のトランスポンダからの応答信号を各受波器で受信し，各々の時間差と音速によってトランスポングまでの距離を求め，それによって船位を求める方式である。 (b) SSBL (Super Short Base Line)システムSSBL方式は，SBLの時間差の代わりに非常に狭い間隔で配置した一対の受波器で位相差を検出し，それによって求めた余弦角θを用いる方法である。 (c)  LBL  (Long Base Line) システム上記（a), (b)の方式は基本的に探知距離が延びると誤差が大きくなるが，このLBL方式では，誤差は探知距離に依存しない。図8に示すように，海底に3個以上のトランスポンダを既知の位置関係に設置して，各々に同時に質問信号を送る。その信号に対する応答信号の時間から各々の距離を算出し、図9のようにその距離を半径とする円（実際は球の断面）の交点から紹位を求める方法である。このトランスポンダの位置関係を既知とする作業をキャリプレーションという。これはLBL方式の精度が決定されるため重要な作業であり，精度向上のためにデータの取得方式や計算の方式が研究されてきた。
5.2 ・深海潜水闘査船システムにおける音響測位シ
ステム潜水調査船システムにおいて，その調査活動や安全な運航には音響測位システムは,不可欠なものであり,海洋科学技術センターの「しんかい2000」システム(以下２ｋシステムと略す）では，わが国で初めて本格的な音響航法システムを搭載した。 [しんかい6500]システム(以下6.5Kシステムと略す）の音響機器の設計にあたっては、これらの2 Kシステムの技術をペースにして様々な検討を行った。そして，様々な音響機器について，母船と潜水艦との距離が伸びることによって生じる多くの問題点を解決するために技術的な対応を行った。 2 kシステムでは，作業効果の観点から潜水船の位置は，ほとんどSSBL音響測位方式により求められている。しかし，上述したように，この方式では，測位距離の伸びるにともなって測位精度が悪化することが避けられない。測位距離が2 kシステムの3倍以上にもなる6.5kシステムでは，この点を考慮して，測位精度が距離に依存しないLBL方式を主たる測位方式とすることにした。また浅海域では, SSBL方式も利用できるようにした。更に，潜水艦の調査効率の向上のために，装置を小型化し潜水船自身での測位を可能としだ図10に潜水船による調査モードにおける送受信の関係を示した。この図のように測位には，海底設置のトランスポンダと潜火船から発生する雑音による影響の排除とデータレートの向上のために，潜水船には同期ピンガを搭載し，これらみ組み合わせて行っている。また，将来装備予定の，１万に級の無人探査システムを考慮して，最大深度を10,050にとし最適周波数の検討を行なった。その結果，水平測位範囲を深度の100 ％とした場合に，15社程度の測位誤差を確保するためには，５ k～ 8 kHzの周波数範囲の使用が最適であるという結論となり，それにしたがって周波数の割当を決定した。キャリプレーションは，２ｋシステムの実績からSSBLキャリプレーションとLBLキャリプレーション方式を搭載することとした。6.5kシステムでは，それらに加えて，作業時間の短縮のための航走を省略することのできるダイレクト・キャリプレーション方式を採用した。これは，トランスポンダをインテリジェント化し、その深度計測機能，及びトランスポンダ相互間のベースライン計測機能によって直接得られたデークを海上の母船に伝送し，これをキャリプレーションの演算に使う方法である。また，これらの演算には，精度の向上のために，潜水船が潜航時に直接測定する音速データを使った補正ができるようにした。平成元年２月，母船「よこすか」での単独海上試験により，水深6,000にの海域で，母船の測位について試験を実施した。また，その後，８月には，６,５00に海域で潜水船との総合海上公試において潜水船と母船の両者を使った測位を行ない，図11のような結果を得た。この図のように，LBL方式では潜水船，母船の双方とも非常に安定した測位結果が得られることが分かった。また，SSBL方式では，データのばらつきが増加するものの水深が小さい場合は十分実用になることも分かった。平成2年12月にはマリアナ海海の世界最深部(10,924m)において，トランスポンダを３本設置し母紹測位を行い、最大20km以上の測位範囲において、安定した航跡を得ることができた。
6.海中物体の探知
海中では，よほど条件の良いところで強力なライトを使っても，せいぜい数十にの視程が限界であり，このため起伏の多い海底を航走する場合には，目視やTVカメラ等の工学的な情報だけでは十分とは言えない。しかし、潜水船や無人探査機が海中で行動する際には，進行方向の障害物など水中物体をできるだけ早く確認する必要があり，そのため，音響による長距離の障害物の探知が必要となる。また，調査対象の地形等を詳しく観察する必要も生じてくる。 「しんかい2000」ではこのような目的でCTFMソーナーが搭載されている。これは，周波数を直線的に変化させた変調波を周期的に送信し，障害物からの反射波の周波数から伝檄時間を求め，距離を算出するものであり，機械的にビームを振ることにより，レーダーのようなPPI表示の画像が得られ，調査等に活用されてきた。しかし、「しんかい6500」では，視測対象の多様化，更なる観測精度の向上を求められたために，分解能の高い音響ホログラフィー法を用いた水中映像装置（親測ソーナー）を搭載することとした。 6.1.1 観測ソーナー($)(7)音響ホログラフィー法は，物体からの反射波を平面的に配列した受波器群で受波し，各々の受波器の振幅情報と位相情報を処理して映像を得る方法であり，海水の擾乱や濁化による影響が比較的少なく，また，対象とするターゲットから比較的多い情報を得ることができる優れた方式である。この装置では，送信に図12のように48個の送波器素子を垂直方向に配列し、また，水平方向には，64個の受波器素子を配列し、クロスファンピームによるペンシルビームを任意の方位で形成する。これから得られた受信信号から，ディジタル的に振幅情報と位相情報を得て，図13のような表示モードにおいて，立体的な映像表示を行うことができる。この装置では精査を行う場合は, 300kHzの周波数で110mまでの範囲で正面像や断面像を得ることができ，さらに，概査の場合は通常のレーダー画像のようなPPI表示となるが，100 kHzで300mまで探知が可能である。浅海域の試験の後、「しんかい6500」の実海域浩航試験において，実際に様々なターゲットを探知した。その結果，計面通りの性能を持っていることを確認し，様々な作業において，極めて有効に利用できることが分かった。
7.海洋構造の観測
海洋の構造（海水の物理・化学的特性や海水の運動）を計測することは海洋や気象現象のように海洋が他におよぼす影響を調べるためには欠くことのできない要素である。ここでは，音響を使った計測として代表的なものを２つ紹介する。 7.1海洋音響トモグラフィ（海洋の大構造の計測） (8)近年,「地球規模での環境問題を考えなければならない」ということから，少なくとも数百kmのオーダーで海洋構造を明らかにするために，1980年代から米国を中心に海洋音響トモグラフィという観測手法が使われるようになってきた。通常の深海域においては，図14に示したように中緯度地方では,水深1000が付近に音速が最小となる層(ソーファ層または音速極小層と呼ばれる。)があり，その層の中から発射された音波は,上下の音速の速い層で,屈折を繰り返しながら海中を極めて遠距離まで伝搬する性質がある。このとき，音波は伝搬経路における音速分布によって影響を受け，多くの異なる経路(音線)に分かれて伝撒し，結果的にそれぞれ違った時刻で受波されるようになる。この音速分布は，海水中の物理的なパラメータ，すなわち水温・塩分・水圧流速などによって変化することができれば，多くの音線の伝数時間を高精度（１ミリ秒以下）で計測することによりこれらのパラメータを推定することが可能となる。音響信号の伝救過程における減衰は，通常，周波数が低くなるほど少なくなるので，数百km～数千kmもの長距離伝搬では，通常500Hz以下の低い周波数が使用される。従って，従来の送波器では，必要な出力が得られないので，このために特殊な共鳴管の付いたものが開発された。また，受信信号は，極めて微弱になるため,送信信号はM系列信号と呼ばれるディジタルコードで送信し,そのコードを基に借号処理を施し,信号対襟音比を向上させた後，大型計算機で解析を行う。この音響トモグラフィのための装置は，トモグラフィ・トランシーバとして既に米国において市販されており，送・受波器，送・受信器，データ記録器（大容量ハードディスク）制御用コンピュータ，正確なクロック，電源用電池等が一つの耐圧容器に封入されていやる最近は極めて低い周波数(57Hz)を利用した超遠距離の伝救試験が実施され、インド洋から発射された音波が大平洋を越えて米国の西海岸で受信されたという報告がある。現在，海洋科学技術センターでは，音響トモグラフィの実用化のための研究を行ってきており，要素技術の研究と平行して，数回にわたって400Hzを使った3000km程度の音波伝数試験を実施した。研究の最終目標は，図15に示すように多くの送受波装置を展開して，1000km四方の海洋観測を目指しており，図16に示したように，海洋立体的な水温分布図のような形にまとめられ，地球温暖化現象の解明や大規模海洋構造の解析等が行われるようになる。 7.1  ドップラ・プロファイラヴ海水の水温,塩分, PH,溶存酸素,音速等の物理的•化学的な特性を計測するために，それぞれ目的に合った優れたセンサが開発され使用されている。しかし，海水の流れすなわち海流は，それ自体地球規模の気象・海象構造を決定する重要な要因である。従来，海流の計測には，電磁海流計（地磁場に対して導体である海水が移動した際に生じる超電力を検出する方式）が用いられていた。しかし，精度・計測範囲の上で十分とはいえなかったため，近年の水中音響技術の発展に伴い，音響により深さ方向に関する多層の流向,流速及び音響散乱強度を計測するドップラ・プロファイラが開発された。送波器から海中にパルス波を放射すると，海水とともに移動している微小浮遊物や海底でパルス波が散乱・反射され，受波器に戻って来る。送受波器と反射又は散乱物体との間には相対速度がある場合，ドップラ効果により送波と受波の間に周波数の偏移が生じる。ドップラ・プロファイラはこの周波数偏移を計測し，海水の流向・流速等を得るものである。図17に「よこすか」に装備されているドップラ・プロファイラの原理図を示す。本装置では船の前・後・左・右，合わせて4方向にシャープなビームを発射し、前・後のピームで生じる周波数偏移から前後方向の速度ペクトルを，左・右のビームで生じる周波数偏移から左右方向の速度ペクトルをそれぞれ得る。この二つの直角方向のペクトルを合流すれば，任意の水深における水平面層の流向・流速が求められる。測定する層については受信信号に時間のゲートをかけて分割すタ。本装置の使用周波数は70kHz。 4本の送受波ピームの傾角は±30°，ピーム層はそれぞれ5°である。本装置では深度400mまでを32層に分けて，流向・流速・音響散乱強度を計測できる。船体座標系で得られた流向は船のジャイロ・コンパスによる船首方位を用いて地球座表系に変換される。また，海底の深度検出は約1000 mまで可能であり、これより以浅ならば海底からの明確な反射信号が得られ，ドップラ・プロファイラ自体で対地流速を求めることができる。しかし，海底の底質にもよるが，水深が1000mより深くなると海底反射信号の滅衰が大きくなり，周波数偏移を検出するのが難しくなる。このような場合は高精度航法装置から得られる対地速度データにより補正される。
8.音響による海中通信
音響信号は、海洋における重要な通信手段として，潜水調査船と母船との交信，海洋機器に対する命令・制御データの伝送，測定データ・画像情報の伝送等に用いられている。ここでは，音声通信の例として，「しんかい6500」システムの水中通話器を紹介して，画像情報の伝送について紹介する。
8.1　水中通信器が
8.1.1  装置の概要
水中通話器での通信方法は，陸上で通常使われる無線機とのそれとほとんど変わるところがないが，基本的に違う点は，電波の替わりに音波を利用している点である。この通話機は，米国で市販されているものがペースとなっており，遭難時の救難を考慮して，以下のように世界的に同じ規格になっている。機送周波数8.571kHz変調方式  SSB-AM (搬送波抑圧単側波帯振幅変調）方式（ただし上側波帯）伝送帯域約2.5kHz 8.1.2  「しんかい6500」システムの水中通話器2 Kシステムと6.5Kシステムでも潜水船側はほぼ同様の装置が使われている。6.5Kシステムでの母船からの通話範囲は図18(a)に示す範囲と定められた。この通話範囲を確保するために，図17(a)に示したように，母紹側の通話機のビームを鋭くし，そのビームを潜水組に向けることにより受信レベルの向上を図ることとした。この通話範囲をカバーするためにこのように位相合成によって合計9本のピームを形成し、自動的に潜水船を追尾している。本装置の試験は，「しんかい6500」の落航試験の際に水深250にから最大6,500にまでの様々な深度において，予め定められた通話文を母船と潜水船とでお互いに送受信し，通話文を記録する方法で行った。その結果，いずれの場合にも通常の電話と同程度の明瞭度を持つ通話が可能であった。 8.2 音響によるデータ通信(!o)
8.2.1音響によるデータ通信
海中における調査活動や作業が多様化し，複雑になるに従い，従来からの水中通話器での普声通信では，対応ができなくなってきた。また，更に伝送量の多いディジタルデータ伝送方式が望まれてきた。海中におけるデータ伝送と，図19に示すように基本的には陸上の無線通信と同じで，伝送チャネルの部分が海水に，アンテナの部分が送・受波器に変わったと考えてよい。しかし，伝送チャネルとしてみた海洋は，空気中などと比べて決して「きれい」ではない。猫水中では，硫酸マグネシュウム等の塩や海水の粘性で信号の高周波成分が吸収される。また，送波器から送波された信号の受波器までのマルチパス伝撒や，送・受波器の相対運動や波浪等が引き起こすドプラー散乱などが発生する。これらの現象は，通信の広帯域化を妨げ，様々な障害を引き起こすので，技術的な対応が良好な通信を行うために必要となる。既存のシステムでは，簡単なデーク，例えば深湖係留物の回収や海洋観測データの伝送等が主な目的であり,データ伝送速度は,概ね数百ビット/秒以下であり,栽も高速で数キロピット/秒程度であった。一方，高画質画像情報のような多量のデータ伝送には,数十キロピット/秒以上の伝送容量が要望されており，技術的な革新が必要となった。 8.2.2画像情報の伝送海洋科学技術センターでは，潜水船による作業効率の向上を目的として，深海底からの高画質画像情報の伝送の研究を進め，実用的な装置を製作することがでさた。海中において図20(a)のような１または０のようなディジタルのデータ系列を伝送する方式としては，同図(c)のASK (振幅変調)や(d)のようなFSK (周波数偏移変調）が使われてきた。しかし，限られた伝送帯域で伝送速度の向上を図るためには，同図(e)のPSK (多値の位相変調)方式が理論的に優れている。そのために、先ず伝送の基本となる送波器について検討した。その結果，高速のデータ伝送に適合する伝送帯域が広く，かつ送波感度の高い音響送波器を製作した。一般にPSKの信号伝送においては，情報の伝送に位相情報の変化を利用する。そのため，信号伝送路の周波数特性が，定振幅・直線位相の理想特性から偏差を生じる場合は、位相歪が発生し、借号の信頼性が劣化する。前述したように，海中の音波は，振幅や位相が伝送路中の音波の吸収損失，伝搬距離の変動，音響送受波器の特性，及び船舶の動揺により，時々刻々変化する。伝送路の特性変化の補正は, DSPを使用した適応型等価器を試作し，使用した。その結果,最大20キロピット/秒の伝送速度を実現することができた。さらに画像情報を効率よく伝送するために，画像情報の高効率符号化法(DCT)を開発し，画像の情報量を約1/12に圧縮することができた。このような設計思想により，試験装置を製作し，実海域で伝送試験を実施し、基本的なデータを得た。その結果を基に，「しんかい6500」のための実用機を製作した。この実用機は，中心周波数20kHzで伝送帯域約8kHzを使っており「しんかい6500」に搭載された後，琉球海溝の水深約6500mの海域で伝送試験を行ない。 8秒に1枚の鮮明な海底のカラー画像を連続的に伝送し、母船「よこすか」で良好に受信することができた。この実用機は，継続的に「しんかい6500」システムに搭載されるため，今後は有人潜水調査船の更なる有効利用が期待できる。また，湖中における高速データ伝送は，様々なデータの高速伝送にも利用することが可能であり，今後は，この技術を，無來・無人探査器の操縦等や海中観測機器のデータ伝送等に応用することも考えられる。
9. 放射雑音の低減
海洋音響機器を有効に使用するためには，受信信号の倍号対雑音比をできるだけ改善することが重要である。従って，まず組舶の放射雑音を十分に低減することがきわめて重要な要素であるが，この作業が最も費用と手間のかかる問題である。一例として、「しんかい6500」システムの支援母船の「よこすか」の雑音低減対策について簡単に紹介する。 (11) 「よこすか」の建造に先立ち， ●潜航支援システムの要となる水中通話器, ●音響測位装置●マルチナローピーム音響測深機がその能力を十分発揮するように雑音の低減目標値を設定した。次に，同船型（「なつしま」）の雑音計測結果や，使用構成機器の振動・雑音計測データを基に，水中放射雑音の予測シミュレーションを行い，それを基礎として次のような対策を行った。 ①　主機，主発電機，補機及びそれらの周辺においで，必要に応じて防振支持・制振材の施工・防音カバーを取り付けた。 ②　空中騒音の著しく大きい機関室に吸音材による防音隔壁を設ける。 ③　プロペラの形状を改良し，キャピティーションによる雑音発生を抑える。。 ④　雑音の少ない運転モードで操船する。この他に，パウスラスタのトンネルには扉をつけて気泡の巻き込みを防止し、更に、船底の雑音の少ない楊所に音響機器を配置するなどの対策を行った。最終的には海上試験において音響インテンシティ法により水中放射雑音を計測した。これらの結果から，本船は低減目標値を十分クリアしており，商用の調査船としては，「世界で最も静かな船」と言えるためになった。
10.おわりに
海洋音響技術は，海洋調査や海洋開発の様々な分野にわたって利用されている。それらのすべてについて網羅できなかったことについて読者の皆様にお詫びすな。なお，更に詳細な解説を希望される場合は，以下の参考分献を参照されたい。 1）中西俊之,「水中音響技術について」第14回造船学会夏期購産「新しい造船学」予備集p21～46。昭和63年9月2）森末秀治他,「マルチナローピーム音響測深装置の基本性能」，海洋音響学会誌17巻第３号p22～25，1990年７月3）中西俊之他,「マルチナロービーム音響測深装置による海底地形図の作成」,海洋調査技術学会誌，第１巻第２号, p21~p23,  1989年9月4） 山本富士夫他,「海底イメージングシステムIZANAGIの概要」、海洋調査技術学会誌，第１巻第２号，p45～p51，1989 4E 9月5）中西使之他, 「「しんかい6500」音響航法システムの開発」,海洋音響学会誌17巻第３号p10～13，1990年７月6） 許正應著,「海中のリモートセンシング」可視化情報誌Vol. 10 No.17 p17〜23,  1990年4月海法宇治他、「しんかい6500」観測ソーナーの開発、海洋音(7)標学会誌17巻第３号p26～30,  1990年７月8）中西俊之, [海洋音響トモグラフィ],月刊編洋, Vol.23, No. 6, 1991年, p329-335. 9)鈴木道也他,「多ビーム型水中通話機について」,海洋音響学会誌17巻第3号p14～17，1990年７月10)。土屋利雄他，「音響によるTV画像の伝送」，月刊海洋Vol. 23 No.7, 1991, p406~414 11）佐野正他，「6500m潜水調査船支援母船「よこすか」の雑音低減対策及びその成果について」,海洋科学技術センター試験研究報告24号p15〜40,  1990年9月
海洋科学技術センHiが男Ocean Acoustic Tomography Japan Marine Science and Technology Center Iwao NAKANO海洋は地球上の表面積の70％を占めています。しかも、海洋を作っているのは、海水という非常に重要な物質です。海水は，水に種々な化学物質が溶け込んだものです。水は，特異な振いをする液体です。まず、固体である氷よりも，液体である水の方が密度が高いというのも面白い性質です。水山が水に浮かんでいるからタイタニック号のような悲劇も起きたのです。米が出来る時，海水中の塩分が一部はじき出されます。その結果，周囲の塩水の塩分が増大し，海底まで沈み込むのに充分な密度になります。南極・北極圏で全海洋の底層水，深層水がこのように作られています。大きくみると，冷やされて沈んだ水が，水平に広がっている運動をしています。このことは海洋の形状が大きく影響しています。例えば，太平洋は巾1200km，深さ6 kmとしますとその比は2000：１になります。水平方向に一様になろうとする傾向が強くなります。また，海底に大きな熱源がないことも重要です。海底から海面まで大きくかきまぜて均一にする運動は，海洋では一般的ではありません。風呂のように，下から温かい水が出てくれば上下の熱交換は活発になります。熱伝導よりも対流の方が，熱を効率よく運びます。この最も顕著な例は気象現象です。大気中では，地面や海面によって暖められ，また水蒸気が交率良く供給され、大気の駆動源となります。海洋と大気の大きな遠いは，それだけではありません。一つは大気は気体，海洋は液体，特に水という地球上でもっともありふれているが，しかし，特異な物質H 2 Oで構成されていることです。大気と海洋では,現象のスケールは10：１，寿命の点では１：10，また，密度差では１：1000となっています。水温差は約30℃で，気温差は100℃以上となります。水の流れは最大３ m/sですが，空気の方は，60m/s以上もありますから20：１以上です。更に，大気現象は，地球上に境界がありませんが，海洋は大陸に雅魔されて，南極環流しか地球を一周できません。海洋では地球が変形する地球潮汐の影響が顕著です。このような海洋を正しく把握するためには，まだまだ，海洋観測機器は進歩しなくてはなりません。音波は，海水中では，約1500m/sの速さで伝わります。ジャンポジェットは1000km/s (278m/s)で飛んでいます。従って音波は，ジャンポジェットの５倍の速さで伝わります。ジャンボジェットは20時間で地球を半周しますが，音波なら４時間で地球を半周します。これほどの速さで海洋観測ができたら，画期的なことです。これが可能だと言い切ったのが，W. Munk博士であり, C. Wunsch博士です。 Ocean Acoustic Tomo- graphy即ち，海洋音響トモグラフィーの誕生です。これは，X線CTの成功に刺激されたものですが，海洋でも可能と見通したのは卓見です。海洋芸響トモグラフィーは，水中音響，海洋観測技術，測時技術，解析技術，海洋の音速分布の特異性により成り立っています。基本的な考えは，水中で音を出して，ある距離を離れた水中で音を受ける。この間の音の伝わる時間をmsec以下の高精度で測定する。音速分布を推定する。また逆に，受けた所で音をだし，出した所で受けて，流れの分布を推定する。本質的にはこれだけです。幸いなことに，一点で出した音が，複数本に分かれて，互いに相対的に時間遅れをもって受波されます。この一本一本を分離するために特別な音響信号が必要です。これは，レーダなどの距離測定に使われているもので基本的には0 ,  1の組み合わせでできる信号列であり，M系列と略称されています。この信号を能率良く発射できる音源が必要です。出力音圧レベルが大きく，同時に，帯域巾が広いことが重要です。一方，受波器は，雑音と紛れやすい信号を効率よく測定することが必要です。トモグラフィーでは，絶対時間の測定を基本としています。従って，音響信号を発射する時間を，受波器は予め知っておく必要があります。音源と受波器が同一の時計を持ち，同期が取られていることが重要です。トモグラフィーの時計は1 msecの精度を1年間保証する必要があり，そのため10~³/(365×24×60×60) = 3 ×10-¹¹/年の精度が要求されます。原子時計を必要とする大きな理由です。位置測定も重要です。1 msecの測時精度では,位置測定には1.5mの誤差しか許されません。音源や受波器の水中での位置変化は，音響トランスポング航法を利用すると2 ～ 3  m/s程度の精度で測定が可能です。このように，測定装置は，現在の技術の延長線上で構成することができます。海洋音響トモグラフィーの基本システムは，音を出す音源を４個，音を拾う受波器を４個使うもので，百万km²の海域を三次元的に相当詳しく調べられます。上述の原理から，音源と受波器を結ぶ断面の様子が分かります。この断面が通常のCTの一断面に相当し、 (音源の数) × (受波器の数)の16面あります。この16面を組み合わせると海域全体の立体的な姿が捉えられます。海洋では，一般的に日中太陽熱を吸収し海面が温められます。海水は比熱が大きいので太陽熱を蓄えます。一方海底近くは，南極北極で生まれた低温高塩分の深層水があります。そのため，水温は，海面に近いほど温かいが，1000mより深くなると，深層水で冷やされ，ほとんど温度（ポテンシャル温度：現場温度から深さの影響を除いたもの）は一定となります。一方，水圧は直線的に増加します。音速は温度が高いほど，また圧力が高いほど大きくなる性質があります。海面近くでは温度の影響が大きく，音速は大きい。次に深海底に近づくと圧力の効果が大きくなり音速が増加します。このため海洋の中間に自然に音速の極小層ができます。海中に極小層があるということは，音波の伝搬にとって非常に重要なことです。なぜなら、音速極小層に対してある傾きをもって上昇する音速極小層に対してある傾きをもって上昇する音波は，屈折率が上に行くほど大きくなるので,音波の進む方向は,屈折率の小さい層に引き寄せられるように曲げられます。これは，音波の上の部分が速く，下の部分が相対的に浮いので，波面が自然に曲げられてしまうからです。下降の場合も同じで，音速極小層の方に押し戻されます。すなわち普速極小層がある場合，音波のエネルギー分散が防がれ，海面または海底での反射によるエネルギー損失を被らない音波即ち屈折波があることが分かります。これは海洋音響トモグラフィーにとって本質的なことです。音波の波面は連続的に分布しているので，音源から発射された音波は，極小層を中心に，上に行ったり下にいったりしながら伝檄します。音源からある距離の所に受波器が置かれていると，ちょうど受波器のすぐそばを通る音波のみが受波されます。音波は全方向に連続的に発射されているので，音速極小層の周りを振動しながら伝わる音波は一つに限らず無数にあります。そのうちのある条件を満足するものだけが受波されます。一般にこの数は距離に比例して多くなります。この現象は，多重音線経路といい表されています。受波される音波は，発射された角度が特定のものだけに限られます。一般に，音波はその角度が大きいほど上下の振動が大きくなり，それだけ選んで来る海洋の情報量が多くなります。海洋音響トモグラフィーの音響借号として専らM系列の信号が使われています。M系列は，Linear Maximal   Length   Shift   Register   Sequences又は- Pseudo-Noise  Sequencesといわれ，０と１の二重のみで構成される数値列です。 M系列の定義では， 2値系列 { a,} のうち(mod 2) (k>m) ar= Σ Ciar-rを満足し、周期（2 ℃ − 1）をもつ系列をM系列と言います。 m=3の時には、 Ak = C1Ak-1 + C2Ak-1 + C3Ak-3 c1=0, c2=c3=1とすると, Ak = Ak-2 + Ak-3 (mod 2) αι＝α2＝1とおくと, a<=a2+a1=0 as=as+as=0 as=as+as=1 a7=as+a4=0 as=as+as=l A10=A8+A1=1 {1,1,1,0,0,1,0}となり，周期７のM系列となります。その性質は図１のようになります。受信信号が，１つの信号列と，それから4ケ遅れた倍号が重なって受信されたとします。相関処理をするときれいに２本に分離されます。一般的なM系列の性質は次のようになります。dはパルスの時間長とし、コード列{a;}に対応する函数S(x)を、新しく、
-1 id ≤ x <(i+1)d ai=1 ib≤x<(i+1)d ai=0(i=1,…N)と定義すると, S(x)=S(x+Nd)と周期Ndの周期関数となります。この函数S(x)の自己相関函数R(r)は,き於信号
湿延信号M系列の性質となります。M系列では
となります。また，パワースペクトラム函数S(f)は
となるので，Wiener-Khinchineの定理により，と表されます。ただし、ここsinc(fd)= sin(πfd) T = Ndとなります。中心周波数んのキャリヤーの時には， F[R(t)es2vot]=S(f-f)となり，極大値が０→たに移動します。 5.解析手法固有音線の経路をΓで表し，音速分布をc(r,t)で表すと，経路广上を走る音波の伝数時間では，
となります。dsはГ上の線ペクトルを表します。次に、 c(r,t)が，平均値co(r)と変動成分δc(r,t)で表されるとするとc(r,t)=co(r)+ δc(r,t)
となります。（２）式を用いて（１）式を展開すると、
一般に|δc(r,t)|≪co(r)ですから，δcの2次以上の項を省略すると,
が得られます。しかし，音速分布c(r,t)に対する固有音線厂を求めることは難しいので，平均音速分布c(r)に対する固有音線にで代用します。これに対する伝機時間では
と表されます。従って，TのToからのずれを8Tで表すと
次に，（５）式の右辺第１項の積分表示を離散化するために，観測海域をm個の小海域に分割します。この小海域が切り取る固有音線の長さをΓωとします。このときの通過時間をδT,とすると,
となります。ただし、
です。固有音線は複数本存在するので，これに対応する伝数時間変動もn本存在し，次のように書けます。
ただし、δc;は小海域；の平均音速変動です。ペクトル表記すると，
( 6 )となります。しかし，δTには諸々の誤差が含まれています。これらを明らさまに書くと，
従って，補正すべき項はすべて補正した残りの誤差をδT nとすると，δTは， δT=G・δc+δT N
と書き表すことができます。伝檄時間変動ペクトルδTを用いて,音速変動ペクトルδcの推定値δcを計算する線形演算子をしで表すと, &Cは，
と表されます。しを求める方法として，最適推定理論や最小自乗法などがあるが，基本は，推定誤差eの分散を最小にするＬを求めることです。ここでは，最適推定理論(Liebelt 1967)を適用します。 δTとδcはラングム変数と考えられるので，δTδcの分散・共分散行列が存在しかつ正則ならば，ガウス一マルコフの定理により,しは次のように与えられます。 L=Cscsr-1
同時に，推定値&の推定誤差行列C。は
と与えられます。ただし、右肩のでは転信行列を表し、
でありE(  )は変数の期待値を表します。これらの関係式から，8Tが測定できると，8Cが推定できることがわかります。流れもほぼ同じ方法で推定できます。海洋音響トモグラフィーは，初期には音源と受波器を別々に設置する，温度トモグラフィーが盛んでしたが，次第に，音源と受波器が一体化した，トランシーパの開発により，主体は，温度分布と流速分布を同時に測れる速度トモグラフィーへと移行していきましだ。海洋音響トモグラフィーの研究開発の最重要課題は，低周波音源の開発と解析手法の確立です。数百kmオーグ用の400Hz音源までは既存の技術に依り達成できましたが，数千kmオーグを目指す200Hz音源では新規に技術開発することが必要です。米国では油圧制御の250Hz音源を実用化しています。日本では超磁歪材を駆動材とする200Hz音源の開発に取り組んでいます。解析手法は，数百kmオーグで確立されたアルゴリズムが数千kmオーダに適用可能かどうか検証しているところです(Spiesberger and Metzger, 1991)。海洋音響トモグラフィーには，積分モードとマッピングモードの二種類があります。積分モードは，全体として、どう変化するかを観測します。マッピングモードは，いわゆるトモグラフィーで，できるだけ情報量を増やして，細部まで推定しようとするものです。これまでは，主にマッピングモードの研究開発が盛んでした。しかし、数万kmオーグになると，海底地形の影響が大きくなり，積分モードが見直されるようになりました。マッピングモードは，スクリップス海洋研究所，ウッズホール海洋研究所，ミシガン大学，海洋科学技術センター等で盛んに研究・開発が行われています。ここ10年以内に，太平洋や大西洋全域を対象するトモグラフィー観測ネットワークが実現するものと期待されます。海洋科学技術センターが平成７年までの４ヶ年計画で開発を進めている海洋音響トモグラフィー観測システムは，図2のように1000km×1000kmの海域をリアルタイムで観測しようとするものであり，真の海洋広城立体同時連続観測システムとして機能するものと期待されます。積分モードの応用として，地球温暖化が海洋にまで浸透しているかどうかを調べようという提案がなされています。 (Munk & Forbes, 1989)。この計画によれば，57Hz  209dBの低周波音源を南インド洋で鳴らして東太平洋，西大西洋，インド洋でこの音を受波し，各点での精密な伝機時間の年々変動により，海洋の平均水温の変化を観測しようとするものです（図３)。 1991年1月に世界9ヶ国の共同により予備試験が実施され，2000km離れた点でも有意な測定ができ大成功でした。1995年から10年計画の本格的な観測が開始されようとしています。 1) W. Munk and C. Wunsch : "Ocean acoustic tomography : a scheme for large-scale monitoring", Deep Sea Res. 26A ; pp 123-161 (1979) 2) R. Spindel : "OCEAN ACOUSTIC TOMOGRAPHY : A new measurement tool", Oceanus 25 (2), pp 12-21 (1982) P. Liebelt : "An Introduction to Optimal Estimation", 3) (Addison-Wesley, Readig, Mass), (1967) 4) R. C. Spindel : "Singnal Processing in Ocean Tomogra- phy: NATO ADVANCED STUDY INSTITUTE ON ADAPTIVE METHODS IN UNDERWATER ACOUS- TICS", (Liineburg, Germany), (1984) B. Cornuelle, C. Wunsch, D. Behringer, T. Birdsall, M. 5） Brown, R. Heinmiller, R. Knox, K. Metzger, W. Munk, J. Spiesberger, R. Spindel, D. Webb and P. Worcestdr : "Tomographic maps of the ocean mesoscale, part 1 : Pure acoustics", J. Phys. Oceanogr. 15, pp 133-152 (1985) 6) J. Spiesberger and K. Metzger : "Basin-Scale Tomogra- phy : A New Tool for Studying Weather and Climate" J. Geophys, Res. 96 (C3), pp 4869-4889 (1991) 7) W. Munk and A. Forbes: "Global ocean warming: an acoustic measure ?", J. Phys. Oceanogr. 19, pp 1765-1998. (1989)
古野電気株式会社開発部
健FURUNO Electronic Co., Ltd   Research & Development Div. Takeshi WATANABE餡用関係においても各種機器を相互に有機的に結合し，機器固有の情報をシステマティックに活用したいといった要望は20年位前からあった。近年の著しい龍子技術の発達がこのような要望を可能にした。このような要望を満たすためには，機器間のインタフェースの標準化といった問題が非常に重要であり，これらの考え方と現実の問題あるいは，今後の方向等を多少の偏見を交えて論じてみる。デジタルインタフェースを論じるためには，データ通信の基礎的知識を必要とするのでここで少し触れておきたい。 1）データ通信の定義①　通信とは，ある場所から別の場所へ情報を伝落すること②　信号とは，物理現象に与えた時間に依存する個であって，データを伝達するものデータとは，人間または自動的手段によって( 3行われる通信・解釈・処理に適するように形式化された事実，概念または指令の表現情報とは，一定の約束において人間がデータ(4)に割り当てた意味データ通信（Data Communication） (5) CCITT (Committee of Consultative Inter- national Telegraph and Telephone）によると「データ伝送とは，機械によって処理される，あるいは処理された情報の伝送」と定義されている。従って，データ通信とはコンピュータ処理技術とデータ伝送技術の触合したものである。コンピュータはデータ処理をする。データ通信＝データ処理＋データ伝送1）ブロード通信とローカル通信①　プロード通信公道にまたがって通信回線を引き，通信を行う②　ローカル通信事業所の構内やビルの内部のような範囲で通信を行うLAN (Local Area Network)とは，データ通信専用回線の中で高度な機能を持つもの3 )伝达亜度送信側と受信側の伝送速度が合っていないと通信できない。 • bps  (bit per second)一秒間に送れるピット数である。 600/1200/2400/4800/9600bps等4）同期方式同期とは，送信側と受信側とのタイミングを合わせること。 •調歩式同期方式l文字づつ送る，文字の前後にスタートピットとストップピットを入れる•同期方式①　ビット同期データ線とクロック線が必要②　キャラクタ同期ピット同期があることが前提であり，送信側は文字の先頭に同期を表す制御文字を付ける。受信側はこの制御文字を検出してデ・パラレル（並列）伝送•全二重方式送信用と受信用の2組の回線がある，送信と受信が同時にできる•半二重方式1組の回線を切り換えながら使う•単向方式送信専用から受信専用へ一方的に送る•制御無（無手順）送信側はすきな時にデータを送る•制御有①　ポーリング・セレクティング方式（中央制御方式) ②　コンテンション方式（回線争奪方式） 8)限り制御•貨り検出①　垂直パリティチェック②　水平パリティチェック•酸り訂正9 ）伝送コード• JISの8単位• JISの7単位• ASCIIコードAmerican Standard Cord for Information Interchange • EBCDICコードIBM社が独自に規格化したコード10)レイヤ(階層) ISO (International Organization for Standardi- zation：国際標準化機構）が定めたOSI（Open Sys- tem Interconnection：開放型システム相互接続）は次の７つのレイヤ（階層）に分かれている。
デジタルインタフェースの規格化への背景及び経緯について少し触れてみる。  1今から約20年前に，ロラン受信機を用いた測位装置にコンピュータを利用して船の位置を緯度・経度に直接変換するものが出現した。勿論この頃のコンピュータはいわゆるミニコンと呼ばれるもので，非常に高価なものであった。その後，1970年代の後半には半導体の発達によりワンチップのマイクロコンピュータが航法装置関係，特に測位装置の分野で応用されだした。技術の発展はユーザのニーズをも多様化せしめ，これらの状況が機器間のインタフェース標準化へのトリガーとなったといえよう。 ①　機器にコンピュータが利用されてきた②　高性能のマイクロコンピュータの出現③　単機器の情報を集めて，別の機能を生み出したいという要求が出てきた④ユーザ及びメーカの意識の変化•一つの装置に総ての機能を持たせるより，必要に応じて単一機能の装置を組合せて別の応用装置を作り上げる方が得策•紹内の情報の統合化を計る⑤　陸上の汎用の世界でデータ通信が定着してきた。即ち，「多様化し，拡大化するユーザニーズに応えるために，各種装置や機器の性能がより高度化，複雑化する傾向にある。一方これらの装置を有機的に結合することで，最適で品質の良い総合システムを構築運用することが求められる。そのためには，各々の装置で入出力される必要な情報の内容と様式を統一する必要がある。」といったことになる。 1980年代に入ると，日本国内のメーカ各社は，自社装置間のデータの共有化を計るために独自のデータフオーマットと伝送規格を作成し運用を始めた。ユーザは他社の装置との結合を要望し出すと，たちまち各社独自の規格に様々な問題が出てきた。米国では，すでに1980年にディラーの任意団体であるNMEAにより,ロラン-Cとオートパイロットの接続のためNMEA-0180規格が制定され，1982年にはNMEA-0182が5，1983年にはNMEA-0183とパージョンアップされている。現在では，日本国内のメーカ各社はNMEA-0183規格を採用することによりメーカ間の整合を取ろうとしている。又，このような認識は日本，米国だけでなくヨーロッパでも高まり，最近IECで国際的な規格作りが行われている。 IEC : International   Electrotechnical   Com¬ mission（国際電気標準会議） 1970年頃より演位装置にコンピュータ利用1977年頃から航海装置にマイクロコンピュータ利用1982年フルノCIF規格作成米国NMEA-0180作成1982年米国NMEA-0182作成1983年米国NMEA-0183作成1988年[IEC/TC80/WG6アジタルインタフェ投1990年米国NMEA-0183 V2.0検討始まるNMEA   : National Marine Electronics Associa- tion（全米船用電子協会） ①1980年５月　NMEA-0180制定②1983年５月   NMEA-0180 V-1.0 (3)1987年12月NMEA-0180 V-1.5 @1990年4月   NMEA-0183 Version 2.0 Draft-1 ⑤1990年８月NMEA-0183 V-2.0 Draft-2 ⑥1990年11月⑦1991年５月　NMEA-0183 V-2.0 Draft-4デジタルインタフェースの規格化のために以下のような検討が必要である。 ①　対象とする装置・機器類と用途の想定②　データの量，時間（周期）最大何パイトのデータをどのくらいの周期で伝送するのか③　データを表現するコードASCII,パイナリコード,その他どのようなコードを適用するのか④データ群の識別方法と最大識別数必要な情報を含むデータ群の識別方法はどのようにするのか，さらに最大何種類のデータ群を識別できる体系にするのか⑤　伝送のタイミング受信側の状態を考慮せずに，送信側のタイミングで自由に送信するのか，受信側とハンドシェイクするためのプロトコルを必要とするのか⑥　通信する相手の数1対1か1対Nを想定するのか①　伝送方式シリアル伝送，パラレル伝送いずれを採用するのか⑧　通信規格は何を適用するのかRS-* * * , IEEE-* * *等或いは独自の規格を適用するのか⑨ 電気通信の定義  -マーク，スペースの電圧（又は電流）の定義をどうするか規格化或いは標準化にあたっては，少なくとも以上の事項を十分に検討する必要がある。現実の各メーカの考え方や，抱えている問題点等について考えてみる。 1）各メーカのデジタルインタフェースに対する考え方①　高速，大量のデータを対象とせず，比較的低速（2400〜4800BPS）で調歩同期式のシリアル伝送を採用している。 ②　規格としては、自社独自のものか或いはNMEA-0183を採用している。電気的規格としては,カレントループ(ホトカプラー結合), RS-232Cが多く，まれにRS-422もある。 ③　プロトコルは特になく，送信側は受信側を意識せずに無手順でデータをタレ流しているものがほとんどである通信方式は単向方式である④デジタルインタフェースの入出力ポートは標準的に装備させたいが，そのためコスト的にはあまり負担となってはならない⑤　相互抗続する規模に応じて，必要なデータの集合，分配，フォーマット変換等には別途インタフェース装置で対応するといった考え方が基本になっており，廉価タイプの装置（機器）でも十分コスト的に対応できるものとしている。 2）他メーカ機器との接続時の問題①　HOTとCOLDの間違い相手の回路図を十分認識。理解できるに，自分側の常識で見てしまう②　入力回路はホトカプラーで電気的に絶縁されている場合が多く， ・電流感度の良いホトカプラーでの微小電流
・電流感度の悪いホトカプラーでの入力ミズ③　入力側の処理が高速リアルタイムになっていない場合, ・データの１バイトの切れ目の時間間隔が少ないとき，入力処理に問題が生じる場合がある④　データが可変長の場合，入力側のソフトウエアの負担が多くなるß  データコードの出力側と入力側との認識の違いによるトラブルが多い当社でも1980年に自社機器間のデータ共有化のために，CIF  (Communication Inter-Face) 規格なるものを作成し運用を始めた。この規格は現在も運用されている。当社のCIF規格は当時としてはかなり先進的な考えで，その後のNMEA-0183規格化に大きな影響を与えている。他メーカ機器との接続の必要性が生じてくるにしたがいNMEA規格の採用に踏み切り，現在ではCIFとNMEA-0183の両規格で運用している。現在のデジタルインタフェースをまとめると， 「OSIのモデル層でいえば,第１層と第７層のみの低機能，低価格の通信形態」といえる。今後，より高速で大容量のデータ，例えば画像デー夕に対応し，そして特定の機器を選択できる通信を可能とするプロトコルの定義を必要としてくるであろうことは十分想定出来る。現実にはコストとの兼ね合いもあり，そのような高機能のプロトコルを各機器で標準的にサポートするのは困難である。しかし今後，半導体の発達によりOSIのモデル層の第２層から第６層までサポートするICが現われてくれば話はかわろう。現状ではまだそのようなICは出現しておらず，とりあえず現在のような低機能，低価格のものとは別に高機能対応の規格も必要であろう。これからの規格は，出来るだけ国際的にも認められる標準的な規格にすべきであろう，勿論これは将来的に出現するであろう通信プロトコル用のICを期待する意味も込めてである。近年は船内だけでなく衛星通信を介して陸上のシステムをも巻き込んだ大きなネットワークを構築する時代もすぐそこに来ており，従って当然陸上の汎用コンピュータとの接続の容易性も考えておかなければならない。最後に，通信プロトコル等のようなソフトウェア面に於いては，船舶用と陸上用との区別は益々なくなってくるであろう。しかし、使用環境の違いに対するハードウェア面の基準の違いは残るであろう。いずれにしても，現在のデジタルインタフェースは紹舶におけるローカルエリアネットワークの端緒であり，今後より高機能の通信規格の議論がなされてくる1） 「データ通借技術センター」CQ出版社2） 「パソコン・データ通信プロトコルハンドブック」朝日新聞社3)    [TCP/IPによるネットワーク構築]  bit別冊，共立出版4) [NMEA 0183 STANDARD FOR INTERFACING MARINE ELECTRONICS NAVIGATIONAL DEVICE Version 1.5J
日本無線株式会社
Status of IEC draft of digital interface for marine navigational equipments Japan Radio Co., Ltd Yukio YOKOI国際電気標準会議の構成は1紹用機器相互の接続（インタフェース）を標準化してシステム構築を容易に行いたいという要請は，従来独立に使用されてきた機器が，電子技術の発達と社会的・経済的ニーズの増大に伴い，コンピュータ等を介し、有機的にシステム化され，自動化されるに従い，ますます強くなってきている。従来は各機器メーカが自社製品相互の後続について独自のインタフェース方式を開発してきたので，ユーザが各社の多様な機器を用いた合理的なシステムを必要とする場合に多くの困難があった。この問題は1980年以来NMEA (米国船用機器工業会)において主として小型船舶を念頭において電気仕様のみならずセンテンスフォーマットを含む仕様の検討が重ねられ, NMEA0180および0183として規格が制定されている。 IEC（国際電気標準会議）のTC80（航法計器専門委員会）では国際航海を行う船舶のIMO（国際海事機機）により義務化された機器も含めたデジタルインタフェースの規格化の必要性を認め，この為の作業部会WG6を1988年に設置し、国際規格化の草案作成作業を続けており，上記NMEA規格との整合性を積極的にとる為NMEAとの協議も重ね，草案(WD)の作成が終了し委員会原案（CD）の作成中である。わが国には有力な航法機器メーカが多くあるので,このIECの作業部会での国際規格草案作成には国内作業部会を他日本電子機械工業会内に設置し，当初より積極的に参加している。本稿では、IEC/TC80/WG6における審議の経過，国際規格草案の主要点ならびに今後の見通しについて紹介する。 IECは図１に示すように加盟41ヵ国から成り，各国間での電気・電子機器・部品の互換性と安全性を保つための国際規格の作成を任務とし、ISO (国際標準化機構)との緊密な連絡の下に活動している。TC80はIECの83ある専門委員会の一つでIMO (国際海事機構)と緊密な関係にあり，IMOの勧告に基づき航法計器の 日本国内では工業技術院のもとでTC80国内専門委員会（委員長；飯島東京商船大教授）が組織され，他日本電子機械工業会の中にTC80小委員会が設置され, T審議を行っている。IECで制定された国際規格は，加盟各国の国内規格にすみやかに反映することが要請され，日本の場合は必要に応じ，JISC又は，JISFとして国内規格化されることとなっている。 TC80には現在，以下の9個のWGや設置されている。 WG1：船舶用レーダWG2：ARPA WG3：SDME（速度・距離計） WG4：電波測位装置 (SWG4aとしてGPS受信機) WG5：一般要件（EMI，EMCを含む） WG6：アジタルインタフェースWG7：ECDIE（電子海図装置） WG8：GMDSS WG9：IBS (Integrated Bridge System) WG6での審議経過の概要を紹介する。 1)第1回WG 1988年5月ロンドンで開催されたTC80の総会の席上，作業部会WG6の設置が決議され，事務局をCIRM (国際船用無線機器協会，本部ロンドン)が担当することとなった。日本からの早急に規格を制定する必要性の指摘にもとづき，各国で対象機器を分担し，NMEA規格を念頭に草案を作成することとなり，日本は測位システムとエコーサウンドを担当した。 2)第2回WG 1989年7月に英国プライトン市にて開催されたIECの総会にあわせて第２回のWGが持たれた。第１回で要請されたドラフトの提出は３件のみで電気仕様，センテンスフォーマット等体裁の完備した日本のドラフトをペースに討議が進められ，規格化の第一段階として日本提案通り，single talker-multi list- ner方式に限って事務局でWGドラフトを作用することとなった。この会議には初めてTC80に参加したソ連の代表も含めNMEA規格をペースにすることが改めて確認された。 3)第３回WG 1990年4月ロンドンにおいて開催され，事務局で作成したWGドラフトの検討を行った。この会議ではTC80の性格にもとづき，機器をIMOにて勧告のある機器とそうでない機器に区分けし，各機器ペースの規格とすることで合意がなされた。更にNMEAより新バージョンNMEA0183Vx,  x draft No.1がもたらされその検討も行った。 4)第4回WG 1990年11月ロンドンにおいて開催され改定されたWGドラフトの検討を行った。NMEAより，V.2.0 draft No.2がもたらされその検討をあわせ行うと共に，NMEAと緊密な連絡の必要性が改めて指摘され，合同会議の開催が提案された。 1991年５月ロンドンで開催され，その直前４月に米国San-Diego市でもたれたIECとNMEAの非公式会議の結果ならびにNMEAのV.2.0 draft No.4を検討した。この席にNMEAの代表が初参加し、詳細な検討を行った結果，電気仕様についてはIECの提案を入れ，RS-422を標準とすること，フォーマット等についてはNMEA0183の新パージョンの中にIECの検討結果を反映させることが合意された。この結果NMEAとIECとの整合性についての問題点はおおむね解消した。 6)第６回WG 1991年10月ペルリンで開催されるTC80総会にあわせ開催された。基本的な問題は全て解決されたので総会の席上，WGドラフトをCDに格上げし加盟各国の投票に付すことが提案され承認された。NMEAはこの検討を待って一足早く米国国内に新パージョン(Version 2.00, Jan. 1, 1992) を公表した。 IEC/TC80の役割から明らかなように，国際規格の対象はIMO/SOLASで規制される機器を用いる国際航海を行う船舶である。一方NMEAは，その成立から
明らかなように小型プレジャボートを含む全船舶を対象としている。しかし，本規格が唯一のデータフォーマットを含むインタフェース規格であることから，制定後は海上用のみならず，陸上用，航空用の各分野で利用されることと思われる。 2)  電気仕様Single  Talker-Multi  Listnerの直列非同期伝送方式を国際規格の第１段階における検討対象とし，その後Multi  Talker方式の検討を行うこととなっている。データ伝送の主要諸元は次の通りである。ボーレート: 4800データピット: 8 (d7=0)パリティ：無ストップピット： 1 ：RS-422港拠信号レベルなおNMEAのV.2.0においては現行のV.1.5との整合性をとる上でListnerは従来の方式 (Opto - Isolator)を認めている。この為従来のNMEAと整合する為には受信側の負荷を軽くする等若干の改造が必要な場合が生ずる。
数３認定文の識別コード（センテンスフォーマグ） AAM —  Waypoint Arrival Alarm ALM —   GPS Almanac Data APB — Autopilot Sentence "B" * ASD  — Autopilot System Data Bearing & Distance to Waypoint, Dead BEC - Reckoning BOD — BWC - BWR - BWW— DBT - DCN - ☀ DPT - ⇒ FSI GGA — GLC - GLL - GSA - GSV - GXA - * HDG   — * HDT一HSC - LCD  —   Loran·C Signal Data Water Temperature MTW— * MVW — Wind Speed and Angle OLN — *OSD — Own Ship Data RMA — RMB — Recommended Minimum Navigation Recommended Minimum Specific Loran-C Data
* TTM - * VBW —
Track Made Good and Ground Speed VTG - Waypoint Closure Velocity WCV - Distance, Waypoint to Waypoint WNC — WPL —   Waypoint Location XDR — Transducer Measurements Cross-Track Error, Measured XTE — Cross-Track Error, Dead Reckoning XTR — ZDA - Time & Date ZFO - ZTG — UTC & Time from Origin Waypoint UTC & Time to Destination Waypoint
3)データの送出元の情報は重要な情報の一つである。 NMEAとIECの合意にもとづき両者共通のコード表(表1)を用いることとなっている。IEC規格での機器一覧を表2に示す。認定センテンス4)トーカ識別記号と共に認定センテンスは機器間の情報交換を保証する上で重要な要素である。このセンテンスもNMEAとIECは共通とすることで合意されている(妻３)。その為NMEAには，IMO勧告の機器のセンテンスが追加されている。認定センテンスは表4の構造をしている。〈address field〉は表１の機器コードの２文字および表２のセンテンスフォマッター 3文字の計5文字が対応する。 〈data field〉はセンテンスの種類によりデータ数が規定されている。しかし最長センチンスは＄から〈LF〉までで82文字以内でなければならない。 5)メーカコード規格化されたセンテンスのみでは各機器の多様な要求の全てを満すことは困難であるので，各メーカ固有のセンテンスが許容されている。今回のNMEAの改前に伴いこのメーカコードの見直しも行われた。このPで始まるコードは，各メーカで独自に設定可能であり，規格改訂までの拡張性をカバーすると共に各メーカ固有の機器の初期化データ等をカバーすることとなる。現在WGドラフトの作成のペースになっている米国NMEA規格の成立経過を以下にまとめておく。 1980年５月：NMEA0180の制定1)ロランＣ受信機とオートパイロットの接続の標準化を目的とした規格。 1980年11月：NMEA0180の拡張2)一般的な接続に拡張し，COMPLEXフォーマットを導入した。 3) 1983年５月；NMEA0183V.1.0の制定Bearing, Origin to Destination Bearing & Distance to Waypoint Bearing & Distance to Waypoint, Rhumb Line Bearing, Waypoint to Waypoint Depth Below Transducer Decca Position Depth Freguency Set Information Global Positioning System Fix Data Geographical Position, Loran C Geographic Position, Latitude/Longitude GPS DOP and Active Satellites GPS Satellites in View TRANSIT Position Heading, Deviation & Variation Heading, True Heading Steering Command Omega Lane Numbers初めてSingle  Talker-Multi  Listner方式のインタフェースを制定した。 4）  1987年12月；NMEA0183 V.1.5の制定現在普及しているパージョンに改訂した。 5)   1990年4月; NMEA0183 V.X.X. Draft No.1 V. 1.5の見直しに着手した最初のパージョン。 6) 1992年1月; NMEA0183V.2.0 IECと協調の結果TalkerをRS-422仕様とした。国際規格に先立つものとして改訂発行された。 1） 他日本電子機械工業会TC80小委員会工業技術院の委託を受けIEC/TC80の審議を担当している他日本電子機械工業会の中で, TC80小委の下に7社の代表から成るデジタルインタフェース委員会が設置され，IECの各文書の検討を行っている。IECでの審議は表５のように最終的には各国の投票に付されるが，現在はWGドラフト（WD）が完了し，委員会原案（CD）の作成中である。 2） 駒日本船舶標準協会デジタルインタフェース委員Ak日本国内におけるJISF (舶用機器)の標準化のために活動しており，デジタルインタフェース規格もIEC規格の制定と歩調を合せ，国内JISF化のための検討がデジタルインタフェース委員会（委員長：飯島東船大教授）を組織して行われている。 1988年5月以来行われてきた粕用機器のデジタルインタフェースの規格化はWGドラフト苹案作成の作業がNMEAとの協調をとりながら終了した。(IECでの国際規格作成の流れは表５に示すような段階をとることとなっている。）当初，主要な航法機器メーカを有する日本として早急な国際規格化を提起したが，既に
3年半が経過してしまった。しかし国際規格化の舞台で日本の果すべき役割を主張できた意義は非常に大きいと感ずると共に、終始日本の意見のリード役を果たしていただいた東京商船大学飯島教授に，デジタルインタフェースWG一同感謝すると共に今後この規格の船舶用のみならず各分野における普及を期待したいなおTC80  WG6は1991年10月のベルリンでの第6回WGで当初の目的であるSingle Talker-Multi Lis- tner方式の原案作成作業を終了した。引き続き次のテーマであるMulti   Talker-Multi Listner方式のデジタルインタフェース規格の検討に着手することとなっており，日本の果すべき役割が一層強く期待されている。 1） 他日本船舶標準協会，ISO及びIECの概要について（第3回),船舶標準化技報, No.60, 1991年12月. NMEA0183, Standerd for Interfacing Marine Electronic 2) Devices, Version 2.00, January 1, 1992他日本電子機械工業会,航法計器専門委員会；IEC/TC80ペ3)ルリン会議報告書，平成３年10月
日産自動車株式会社ish
Man Machine Interface from Automotive Information Systems Viewpoint Nissan Motor Co., Ltd Electronics Development Department Hiroshi ENDO自動車におけるマンマシーン・インターフェースについては，自動車の情報化が急速に進んでいることを考慮して情報関連技術を中心に考えてみたい。このインターフェースの向上によって自動車交通の安全性向上，交通の経済性向上（混雑の緩和，省資源など）および環境保全を図ることができる。ここではマンマシーシ・インターフェースに関する具体的課題とその課題を解決するための技術開発の動向を説明すると共にインターフェース向上に関する将来像を展望してみた**車を目的地まで安全且つ円滑に運転するには①走行環境を的確に認識・把握して安全に走行すること，②自車の現在位置を正確に知り所要の道路交通情報をタイムリーにキャッチし、ルールを守りゆとりのある走行をすること，③話したい時にいつでも職場・家庭等と自由に通信出来ることが必要である。このような車におけるマンマシーン・インターフェース全体像を図1に示す。移動体である自動車が他者（周囲の他車も含め）と自由に会話出来ることがマンマシーン・インターフェースの原点である。自動車における移動通信の将来像を考えてみると図2に示すように自動車電話他のセルラーシステム基地局，広域あるいはグローパル通信のために使用される通信衛星などのエアー・インターフェースを介してISDNの地上側ネットワークに自由にアクセス出来るようになり,自動車は何時でも家庭,オフィス等の交信，交通情報の入手，レジャー・サービスなどの各種のサービスが受けられるようになるだろう。また移動通信における自動車側の課題をまとめてみると(1) 操作性，安全性を向上するために，走行中の運転操作に負担をかけない音声認識を利用した自動ダイヤルシステム,エコーキャンセルを利用したハンズフリー会話システムなどのマンマシーン・インターフェースが必要である。車のデザインと調和したコンフォーマル・アン(2)テナの開発も大切である。これらを整理してみると図３のように表すことができる。自動車に於ける測位とそれに基づく地図上での現在地表示を基本とするナビゲーションは今後のインフラ側（ビーコン設置，交通管制センタ，交通情報ネットワーク等）の急速な整備に伴い個々の運転者側のニーズ，道路管理者側のニーズあるいは運行管理者側のニーズなどの多様なニーズに木目細かく対応できるようになりマンマシーン・インターフェースの重要な役割を担うようになろう。このナビゲーションに対する代表的なサービスは次の通りである。①目的地までの撮適経路誘導，②公共報，営業車の運行管理，③道路交通情報サービス，③レジャー・タウン情報サービス，図5
⑥事故，故障，急病，防犯などの緊急援助サービス。当社の最新のナビゲーションにおける測位・航法は地磁気方位センサと光ファイバジャイロによる回転角速度センサを併用し車輪速センサを組み合わせた推測航法を基本としており，走行軌跡と道路形状のパターン・マッチング（マップマッチ法）により累積測位設差を吸収して航法精度の大幅向上を実現している。更にピーコンを用いた絶対測位により所定地点を通過する度に残留測位誤差を解消するようにしている。地図は1/1.25万、1/2.5万、1/10万、1/40万の4種類を有し、スイッチ操作による地図の拡大・縮小表示と車両の進行に伴う地図の自動スクロール機能が用意されている。このシステムの車側の構成を図４に，ディスプレイ装置を図5に，地図表示例を図6に示す。ディスプレイ上でのカーソル操作による現在地，目的地の設定に加えて全国の主要な施設（駅，ホテル，ゴルフ場，フェリー，インターチェンジなど）の選定による現在地，目的地の設定も出来るようになっている。このようなナピゲーションの自動車側の技術課題を分析してみると図7のように測位精度向上と表示を中心とするマンマシーン・インターフェースの向上に大別される。次に自動車について電波航法の技術動向を知るために米国における衛星利用測位システムの開発動向を図8を用いて説明する。GEOSTAR社が商用サービスの準備を進めている静止衛星利用測位システムは北米についで欧州，オーストラリア，日本への導入が計画さ
れている。同システムのフェーズ2では図9のように測位機能に合わせて電話，データ等の通信機能も複合される。図10に現在サービス中のフェーズ,1システムの車載端末を，図11にフェーズ, 2のポータプル端末を示す。 (残念ながらGEOSTAR社は91年春に倒産)またCOMSAT社が計画している静止衛屋(Inmarsat)通信回線利用のディファレンシャルGPSサービスでは測位精度を著しく向上できるため新しい効用（衝突防止等の交通安全，防犯他）が期待される。なお米国のCoast  Guardも同様サービスの数年内寒用化を目差して準備を進めている。車の運転動作についてそのプロセスを分析してみると図12のようになる。①外部の刺激を五感で受信，②目と耳で車の周辺状況を的確に認知，③運転のための最適な判断，④適切な運転操作。また重大事故について事故統計を要因分析してみると全体の8割が運転者のヒューマン・エラーに係わるものである。図13の統計分析（大阪大学長山教授の調査）を引用すると「発見の遅れ」が第一位であり第一原因から第三原因までの複数原因を合計すると実に75 ％を越える。第２位は「判断の誤り」で複数原因の45 ％に達する。上記内容を考察してみると，交通事故の大半は運転者のヒューマン・エラーに起因するものであり運転動作の原点である状況の的確な認知および運転のための適切な判断を援助する追突警報等の手段,即ちマンマシーン・インターフェースを提供することは事故低減に大きな効果をもたらすものと思われる。このような事故回避のためのマンマシーン・インターフェース並びに事故時の乗員保護システムとして既に商品化されているものおよび現在研究開発中のものをまとめると図14のように表される。運転の安全性，操作の容易性を向上するために既に車載されているマンマシーン・インターフェースの代表例としてHUDを紹介しよう。車速の表示を図15に，官庁プロジェクトVICS (Vehicle  Information  & Communication System）のナビゲーション実験車に搭載された経路誘導の表示を図16に示す。図15のHUDの構成を図17に示す。昼間の路面の強い反射光に対比しても十分なコントラストが得られるような高輝度の螢光表示管(Vac- uum Fluorescent Tube)を光源として使用し、フロントウインドの表面に装着されたコンパイナ（波長選択性を有する反射膜）の作用によりVFDの車速表示を前景に重ねて結像する。このHUDの具体的効果として従来ディスプレイ（Head Down Display）との比較で視認所要時間の20～30％低減が得られていることが図18より分かる。 5.3  衝突防止用レーダ自動車交通の安全性向上に関する研究開発は図19に示されるように衝突時の安全性を向上するもの，事故回避性能を向上するものから未然に事故を予防しようとするもの，例えば衝突警報レーグ，交通情報通信システム，あるいはインフラ側と自動車側を協調・融合させた総合的安全システム  (PROMETHEUS計画, Intelligent  Vehicle  Highway  Systems他）へと進んでいる。ここでその代表的事例である衝突防止用レーダについて開発動向とその技術課題について説明する。衝突防止の目的に適用しうるレーダ方式としては図20に示すように超音波，光（レーザ他）および画像認
識が有る。紹音波レーグでは探知距離が高々20m程度であり衝突防止の用途には不向きと思われる。その他のレーグについては電波ではフロントエンドのミリ波ヘッドの価格がミリ波回路技術の未成熟と市場未形成のために極めて高価である，レーザでは雨，汚れ等の悪環境で検知能力の低下が著しい，またTVカメラによる画像認識では暗い所では見えないなどの問題点がある。その中で周辺技術が成熟してきているレーザレーグは価格と検知性能を考慮して実用に一番近い状況にあると思われる。 (1)ミリ波レーダ郵政省主宰のミリ波センシングシステム調査研究会の調査結果によると，ミリ波レーグは検知能力に優れ車載環境に適しているため衝突防止用レーダとして有ßである。周波数としては空気中の酸素分子で吸収される60GHzのミリ波が大気の伝播損失によって他のシステムに及ぼす電波干渉を防ぐことが出来るため自動車の衝突防止用レーダに適している。電波レーダは過去10年以上にわたって主要な自動車メーカで研究開発が緩続されており今後とも衝突防止用レーダの主流であろう。ここでは前記調査研究会の報告書よりトヨタ自動車㈱で開発した50GHzのFM- CWレーダについて紹介する。図21に同レーダのV学型アンテナ部の構造と図22にその電気的回路構成を示す。図23には同アンテナによって形成される合成ビームの検知領域を示す。このミリ波レーグを使用した衝突警報装置を路上走行でテストした結果について図24にまとめてある。走行テストの結果ではレーダは先行車等の物標を確実に検知し必要な状況での警報発生のフィーリングは良好である。また警報の誤動作は全体の１割以下でありその大半はカープで発生し、特に，ガードレール，壁，ポール等の路側物の反射で多く発生する。 ( 2 )レーザレーダ当社が開発したレーザレーダを利用してトラック用
の追突警報装置（図25）として日産ディーゼル工業㈱が商品開発した「トラフィックアイ」の概要を説明する。このシステムはパルス状のレーザ光を発射し反射物標に対する伝播遅延時間を検出して車両前方に存在する物標までの車間距離を測定するレーザレーグを車両
前面に搭載し，先行車等の物標と自車との相対的運動関係（車間距離，相対速度等）をコンピュータで判断し、追突等の危険な状況を予測して警報を2段階（警告，緊急）に発生する。レーザレーダの具体的内容については図26にその構成を，図27に反射物標に対する検知領域を示す。ここで使用されているレーザルの主な問題点は次の通りである。 ①　霧，強雨，泥の汚れで物標の検知能力がかなり低下する。のカープでは路側のリフレクタ、標識等で誤警報を発生する，またきついカープでは先行車を見失ったり隣接レーンの先行車を誤検知する。 ( 3 )衝突防止の将来このようなレーダを利用した衝突防止の将来展望を図28に示す。2000年前後にはミリ波レーダを使用した車間距離制御装置、自動プレーキ装置などが実用化され，21世維初頭には操舵，制動まで含めた自動走行葵置が実現されよう。安全走行を一層向上させるためにはインフラの活用が有効であると思われる。自動車の走行環境に存在する様々な遮蔽要因により自動車が単独で認識・判断できる領域は図29のように車両の周辺に限定されているが、これを改善するために各車両とインフラ，あるいは各車両間で通信等の手段を用いて意志疎通，所要の情報授受を円滑に行なうことにより安全走行等に必要な認識・判断の能力を大幅に向上することが出来よう。インフラと協調・融合しインフラと自動車を一体化した将来像こそマンマシーン・インターフェースの極致ではないだろうか。このような自動車におけるマンマシーン・インターフェースの最終像を想定すると図30のように表現できる。車の状態，走行環境等を的確に認識し，運転に対する最適な判断・指示を行なうCo- pilotと呼ばれる運転支援コンピュータ並びに同コンピュータと運転者の円滑なインターフェース機能により自動車の走行制御が最適化され，道路交通の自律制御に調和し、安全且つ運転者のフィーリングに応える走行が実現される。ここで最後にマンマシーン・インターフェースの基本である自動車の航法（測位，経路誘導，追突防止等の安全性向上など）についてその将米像を考えてみたい。図31に示すように航法の将来システムとしての代表例は次の４項目である。①目的地までの最適経路誘導，②防犯，急病等に対するセキュリティ，③交差点等での出会い顕事故の防止，④追突事故の防止。 ③の事故防止の具体的イメージを図32に示す。ナビゲーションの地図上に自車，他車の存在状況を表示することにより出会い頭等の事故を未然に防止できる。
また④のイメージを図33に表す。レーグ機能と測位機能を融合させることにより衝突防止レーダの検知能力等を飛躍的に向上させることが出来る。自動車におけるマンマシーン・インターフェースを技術進歩の目覚ましい情報化の親点から眺め，安全性向上に対する効果を中心に各システムの機能とその課圏を説明した。交通事故の大半がヒューマンエラーに係わることを考慮すれば運転者に対する人間科学・行動科学についてより深く探求し，安全性をさらに向上するマンマシーン・インターフェースの好ましい姿を探りそれを実現するための研究開発を進めることが大切である。 1）日産技報第25号(1987-7)：自動車に関する移動通信技術の現状と将来2）工業調査会「自動車エレクトロニクス」アイジーアイジャパン：北米における移動体衛星通信3)の動向に関する調査報告書4)勉電波システム開発センター：電波利用シンポジウム91 「準載用衝突防止レーダ」 5) "A Collision Avoidance Warning System Using Laser Rader' SAE Technical Paper Series 881859 (1988 Nov.) 6} "Development of Practical Head-Up Display for Produc¬ tion Vehicle Application" SEA Technical Paper Series 890559 (1989 March) .
㈱トリンプルナビゲーション技術顧問東京商船大学講師木不Present Status and Future of Satellite Navigation Systems Lecturer, Tokyo University of Mercantile Marine, Consulting Engineer, Trimble Navigation (Japan) Ltd. Koichi KIMURA最近は，特に航空の分野では広い意味での航法は， CNSとしてC (通信)，N (航法)とS (監視)を一括して考え，また，航空，船舶，陸上車両を通しての分野での衛星利用は，移動体衛星通信と測位として述べられる場合も多い。ここでは，それらの傾向から離れて，衛星航法と衛星監視（この衛星監視にも，移動体が測定した位置データを自動的に衛星通信で陸上局に送る自動従属監視（ADS）とその衛星システムで移動体の位置を測定する（協調）独立監視（(C) IS)とがあるが主として後者）の現状を紹介し，また，若干の将来展望をすることにしたい。但し，この場合も従来あまり，取上げられていない事項を中心にご紹介するつもりであり，そのため，今日なお多くの紹舶で使用されている，アメリカのNNSSとそのソ連版であるTsikadaシステム（最近はこのシステムには軍用のシステムと民間用のシステムとがあり，衛星も別でTsikadaは後者の呼び名であるとされている),わが国の技術試験衛星ETS-Vのシステムとその試験結果，および，最近，遭難警報システムとして注目されているCOSPAS/SARSATシステムについても触れないことにしたので了承されたい。また，アメリカのGPSについては，そのシステム構成や，測位原理等は既によく知られているので省略をした。現在，航空，船舶関係の国際機関では，衛星技術を合む電波航法システムの将来像に関する研究が行われている。すなわち，国際民間航空機関（ICAO）では， 1984年より25年先である2010年を目途とした航法の新概念と新技術を研究する将来の航空航法（FANS）委員会においてその研究を続け,一応の結論をえて, 1990年以降からは舞台は新しい委員会であるFANS- Πに移っている。FANS委員会で取上げられた衛星システムは，通信の分野ではAMSS（Aeronautical Mobile -Satellite  Service), 航法の分野ではGNSS  (Global Navigation Satellite System),そして,監視ではADSと将来の開発の可能性として衛星によるCISである。ここで，GNSSは一応のところアメリカのGPSとそのソ連が同じようなシステムとして開発をしているGLONASSを考えており，ソ連がそのGLONASSの民間利用が可能になるよう，そのシステムの民間部分の内容を明らかにしたものも，この委員会の審議を通してである。一方，国際海事機関（IMO）でも，その航行安全(NAV)小委員会などで1983年以来，将来の全世界的な電波航法システムの運用要件などの審議を続けてきており，1989年秋のIMO総会においてその研究結果が一応の結論として総会決議A.666（16）となっている。この決議の中で取上げられているのは，運用されている衛星航法システムとしては，アメリカのGPS- NAVSTARとTRANSIT (NNSS),ソ連のGLONASSであり，計画中のシステムとして，欧州宇苗機構(ESA)のNAVSAT，西独のGRANAS，IN- MARSAT (国際海事衛星機構)のシステムとアメリカ私企業のRDSSが上げられている。ソ連はここでも小委員会にICAOに提出したのとほぼ同じ情報文書を提出している。そこで，ここではこれらのシステムを中心にその動向を展望することにした。 GPSは，よく知られている通り宇宙部分，制御部分と利用者部分より構成されている。その宇宙部分である衛星は，1978～1985年に打上げられたプロックＩと呼ばれる実験衛星の11衛星（内1衛星はロケットが爆発）の内, 4衛星(PRN No.11, 13, 12, 3)が健康であるが，一部その寿命を超えている衛星もあり，何時不健康になっても不思議でないものもある。運用型の衛星はプロックIIおよびII Aと呼ばれ、IIが9，II Aが19の計28が製作され，1989年2月に最初の打上げがあり，同年６月からは原則として２か月おきに打上げられ，1990年10月までに合わせてIIの9衛星が軌道に上がっている(RRN14, 2, 16, 19, 17, 18, 20, 21, 15)。II A衛星は、II衛星より若千大型の衛星であるが，1990年11月の打ち上げ後に太陽電池の制御回路に不具合が発見され，また，姿勢制御の不具合もあって，約半年の改造期間の後1991年７月から打ち上げが再開された(PRN23, 24, 25, 28)。システムは1993年末には21衛星による運用が宣言されることになっている。更に，プロックII Rと呼ばれる補充(Replenish- ment)用の衛星20も発注されている。この衛星は，衛星間通信の機能などももつ新設計の衛星であり、製造会社もRockwell社からGE社に変り，1994年以降に納入される。衛星の軌道配置の計画も，1988年に大幅に改正された。それによると当面は，運用される予備３衛星を含む前述の21衛星の構成を完成させるが、その軌道配置は，予備を含めて21衛星を６軌道面に不等問隔で最適のカバレージになるように配置するもので、これは21衛星最適軌道配置と呼ばれる。この配置では南北線度60°～70°付近に10分程度のカバレージの欠陥はあるが，以前の計画ではあった緯度40˚付近に短時間生ずるカバレージの欠陥はなくなっている。この配置で１ ～ 3衛星が故障すると，仰角5 °以上で4衛星が3分以上POOPが10を超えない地球面も時間の分数値(軌道配置値）が，それぞれ，0.9996～0.9962, 0.9987~0.9788, 0.9962~0.9318となる。この軌道構成の完成後，1990年代の中頃までには，予備３衛星を含めて24衛星を6軌道画に4衛星ずつ同じく不等間隔に配置する運用になり，これを21主衛星軌道配置といい，その１～３衛星の故障に対する軌道配置値は， 1.000～0.9997, 1.000～9.9961, 0.9998～0.9769である。衛星軌道のもう一つの改正は，軌道高度を50km高くする変更である。従来の軌道高度では，衛星は時間的に約4分早くなりながら，毎日同じ地上の上を通ることになっていた。これは，少数の衛星のときに，定められた試験場で連日良い配置の衛星で試験を続行するために要求された条件である一方で，衛星が地球の同じ位置の上を回るために，地球の重力異状の影響を受けて軌道面の摂動が大きくなり，450日に一度程度は，3日間衛星の運用を止める軌道修正を必要とした。この軌道高度の変更での軌道修正は，衛星の生涯にわたって不要いになると解析されている。この変更は，軌道上の衛星の数がある程度増える1989年末頃を予定されていたが，まだ実態されず，その代わりに1990年3 ～12月に新しい軌道配置にするために現在の衛星の位置を変更する，軌道上の位置（位相）の変更が行われた。地上施設関係は，そのすべてが一応完成しているようで，主制御局は，コロラド州のコロラドスプリングス郊外のファルコン空軍基地の空軍集中宇宙管制施設内にある。この施設は，空軍の各種の通信衛星，GPS，気象衛星および早期警戒衛星の総合管制センタで，筆者は1988年秋にこのGPSの運用管制室とミッション管制センタを見学する機会があった。前者は，衛星からの航法メッセージの作成とその衛星への送信，衛星の管制などをするための多数の管制卓のある見学室つきの広い部屋で10人程度の管制官が作業している。後者は研究室然とした部屋で，衛星のハウスキーピングの担当である。この他に，この施設には，モニタ局の一つが置かれているはずであり，運用管制室の見学室に，海外のモニタ局の写真が掲示してある。最近はGPSは単に位置の測定をするだけの航法以外にいろいろな方法で，各種の用途に使用されている。それらを理解するには，よく知られている衛星からの信号をもう一度整理してみる。衛星からの航法信号は， 154対120の二つの微送波L1（1575.42MHz）とL2 (1227.6MHz)で送信される。二つのコヒーレントな搬送波が使用されているのはそれらの電離層伝搬遅延がその周波数の2乗に逆比例するのを利用して，それを除去するためである。L 1電波は，Pコード（チップレート10.23Mbps）とC/Aコード（チップレート1.023Mbps)と呼ばれる擬似雑音コードで，L 2電波はＰコードのみで変調されている。これらのコードは50bpsの航法メッセージで変調されている。C/Aコードはアメリカの安全保障のために，それによる航法の精度が劣化するような操作が加えられることがあることになっており，それを選択利用性（Selective Availability, SA）という。この操作には衛星の原子時計で制御されるC/Aコードのチップのタイミングなどにゆっくりとしたラングムな揺れをかけることと, C/Aコードで放送される航法メッセージの中の衛星の軌道データを故意に悪いものにすることが含まれるもので，1990年3月25日からその試行が開始され,湾岸戦争でその試行が中止されていたが, 1990年7月から再開されている。Pコードは本来秘密のコードとされているが，必要に応じてYコードと呼ばれる秘密度のより高いコードに変えられることになっており，これをAnti-Spoofing，ASという。図１はGPSの各種の測位精度を示したものである。最近の測位精度の表現は，確率50％の測位精度を表す確率誤差円（球）の半径（CEPまたはSEP）か, 95%の2  drmsかで示すことが多く,後者は前者の2.5倍とされている。図はそのような精度も分かるように示されているが，SAをかけたC/Aコードの測位では、CEPで40m， 2 drmsで100mまで，また， 99.99 %で, 300m劣化することがあるとされている。図の右上はそのを示している。 C/AコードとPコードの測位精度の差はその衛星から受信機までの擬似距離の測距に使用されるコードのチップレートが１桁違う（その受信電界強度がC/Aコードの方が3 db高いので測距精度は10倍にならない）のと電離層伝機設差の補正の有無（C/Aコードでは航法メッセージのデータを使用してその誤差を50%程度補正できるが）である。ディファレンシャルモーﾄﾞについては，後述する。撰送波の位相の測定の場合は，例えばL １信号を使用すれば，その波長は約19cmであるので，その1/100位相まで測定できれば，測距の分解能は2 mmとなるので、図の左下にあるような精度の測定が可能となる。問題は，整数波長のアンピギュィティの解決策であって，現在のところ，100km程度離れている2受信機の場合は，コード測距の残りのアンピギュィティは１時間程度の連続受信の間の分かっている衛星移動と微算ドップラー値と位相の変化等を総合して最も確からしい整数位相値を求めるが， 2受信機を近くにおいてから離すキネマティック測量や連続移動測位などの場合には，よく分かった基線の使用，アンテナの交換などの方法でより短時間でそれが可能とされている。いずれにしても、現在のところこの位相測定の方法は，ディファレンシャル的な利用のみが可能である。 GPS受信機は，軍用と民間用に分けられる。軍用の受信機は，システムの開発の当初に，数種類，各数台の受信機が三つの製造者によりシステムの試験のために作られ、更に，第二段階で，二つの製造者が更に試作と試験を続けた後，量産の前段階として，Rockwell -Collins社がAV/ASN-149, R-2331/URN, R-2332/ ARなど数種類の受信機を数百台単位で製造している。また，別の会社はNATO諸国用にEuronavを試作し、NATO諸国自身の試作機もある。この他，米陸軍などの特別の調達（湾岸戦争では米陸軍は民間用の数千台の携帯式の民間用受信機を使用し、そのために， SAが掛けられなくなったとされている）もあり，一方，民間用の受信機としては，本来の航法用の他に後述する特殊な用途の受信機も各種製作されており，大胆な推定をすれば，現在までの製作台は万を超えていると考えてよいだろう。航法用の受信機についていえば, GPSの測位への利用は，ほぼ一日中二次元測位が可能になりつつあるので，本格的に航法用にシステムを利用する傾向が進んでいる。応用分野としては，航空機用，船舶用は勿論のこと，自動車用，個人用もあり，また，他の航法装置などへの組込み用のシャーシも作られていて，慣性航法装置などとの総合が各方面で研究されている。民間用の航法受信機は，一二の例外を除いて全て一周波数C/Aコードのみの受信機であり,回路的にみた分類は，その受信チャネル数であろう。チャネル数としては，１，２および４以上の多チャネルがあるが，機能別にこれを見ると，順次受信と同時受信，それに，特殊なものとして急速順次受信（多重受信）とに分れる。 GPSでは，三次元潤位には，4衛星に対する測距を要するので，全衛星からの信号を受信し，潤距データと衛星からの航法データの取得をするには，４チャネルの受信回路を必要とする。このほか，スペクトル拡散変調の衛星信号の捕捉には,若干の時間を要するので,衛星の瞬時の切り換えのため，次に受信予定の衛星信号を予め捕捉しておくとか，測位に冗長データを使用するなど，５以上のチャネルの受信機もある。順次受信の受信機は，４衛星からの信号を１秒前後で切り換えて，一つのチャネルで受信し，測位計算は，これらの潤距データなどを同じ時間に外挿して揃えることで行う方式である。受信回路の簡単，低電力，小型化のために行われ，動きの比較的安定している移動体用としては、同時受信に比べて測定データに若干のパラツキはでるが，測位性能は十分である。しかし，衛星からの航法データを取得するには，一衛星当り少なくとも毎時18秒の連続受信を必要とし、その間の測位の中断が生ずる。このため，航法データの取得と新衛星宿号の捕捉用に別のチャネルを備えたのが，２チャネルの受信機である。これらに対して，各衛星からの航法データは50b/sで，全衛星のデータは時間的同期が取れているので，航法データの１ピット分の時間20msに，４衛星からの信号を急速切換え受信し，１チャネルで，全衛星の測距データと航法データを同時に得られるのが，多重受信方式である。この方式は，初めTexas Instruments社で作られたが，最近は，わが国でも作られている。この方式で，20msに4衛星を受信すると，4  dBの信号対雑音比の劣化が生ずるとされている。一般的な受信機の傾向としては，全般的なディジタル化である。最近の受信機では，アンテナから中間周波までの高周波以外はほとんどがソフトウエア化されている。回路紫子としては，高周波デバイスにおけるGaAs茶子，超高速集積回路（VHSIC）の使用，特種用途の集積回路としてチャネル処理を１チップで行うものとともに，２チャネル，３チャネルを１チップで処理するチャネルプロセッサ等の開発が計られ，装置の小型化，低電力化に寄与し，多チャネル化が容易になり，６以上の衛星を同時受信できる受信機、順次受信の受信機であるが，３チャネル以上の受信機など，受信機の多チャネル化が進んでいる。携帯式の受信機で今後問題になるのは，消費電力の画期的な減小であろう。航法にあるディプァレンシャルシステムとは，分かった位置で測位誤差を決定し、その決定誤差または補正値を同じ地域の利用者に送信してシステム精度を改善する技術と定義され，ディファレンシャルGPSもその一種である。この手法は，公的なシステムのほかに，私的に構成するシステム，例えば海洋調査船の位置の高精度の測定と記録などにも使用できるようになっている。このディファレンシャルGPSの補正値の送信のフォーマットの標準化，送信のための無線回線の検討，基準局と地上の擬似衛星を兼ねる装置の問題点が，海上無線技術委員会(RTCM)の特別委員会(SC -104)で審議のうえ勧告され'²',最終報告では一部の改正がなされた(³)。これらに基づいてアメリカコーストガードでは，その測位精度として8 ～25mが要求される港湾海域などへの使用を考えて，試験を実施し，また，放送電波をには，中波の無線標識の利用を考え，方向探知に影響のない変調法の解析と実験も報告されている。このような中波の使用のほかに，静止衛星からの補正値の放送も実施され，この場合は補正値の有効範囲を画期的に拡大することが必要となり，複数の基準局の配置，一部の訳差要因，例えば，電離層伝檄誤差は別途補正するなどの方法の検討も行われている。SAの操作をした電波の場合は，その時計のゆるぎを刻々補正しなければならないが，現在のブロックII衛星での実測データでは, RTCMが勤告した放送の頻度で実用上十分な補正ができることが確認されている(4)。この他, RTCMの勧告を基本としたソフトウエアがいくつかのGPS受信機に対して入手可能であり，また，そのソフトウエアを組込んだ装置もあるので，基準局と航法局との間に何等かの通信手段が有れば実時間でのディファレンシャル測位が，また通信手段がなくても事後のデータ処理でその利用が可能である。わが国においてもその通信手段として，NTTの自動車電話や紹舶電話によるディジタル伝送も試みられている。各種の試験では，C/Aコードのみの利用者でも図１に示す通り，３ m程度の測位誤差が達成されることが可能であり，多くの実験でも確認されているが，マルチバス調差がその測位精度に大きく影響するというデータも示されている(๑)。この方法の精度は，つぎに述べる測量への応用ほどではないが，簡易な測量への用途には十分であろう。ディファレンシャルGPSは，当初は基準局の周囲のせいぜい数百キロメートル程度までを有効範囲としていたが，最近は，複数基準局のデータを使用し，別途処理をした補正値を衛星回線で放送するなどで千キロメートル以上にその有効範囲を拡大することも考えられている(ﾌﾛﾛﾛ)。この利用法では衛星から送信される信号電波の位相の測定を使用し、すでに述べたようなミリメートルオーダでの基準の測定をする。このような目的に使用される技術としては，測地用の最初の受信機でスペクトル拡散のコードはまったく使用せずに，二乗検波によって搬送波のみを使用する。初めは車両搭載，後には携帯用ではあるがかなり大型の受信機がまず開発され、この場合は二つの受信機間の時間同期用の原子時計なども必要であった。その後，一般用の受信機を基本にC/Aコードを使用して搬送波を取得すると同時に，基準時間と時間のタグ，衛星位置の航法データの取得もできる装置が作られるようになった。この種の受信機は，数キロメートルないし百数十キロメートル間隔に同種の受信機を設置して,できれば, 4以上の同じ衛星の信号を一時間程度連続受信をして，メモリ容量の関係もあるので，その搬送波の位相とドップラー周波数，C/Aコードの位相などを，例えば数秒ないし十数秒ごとに時間の夕グとともに測定し記憶しておく。両受信機が記録した測定データは，フロッピィディスクまたはテープの形で回収され，華後処理ソフトウエアで，測定データと衛星の移動に伴うその変化を総合的に処理して波長のアンビギュィティを解くとともに，各衛星から両受信機までの距離差の多数のデータを処理して，両受信機のアンテナの位相中心の間の三次元の距離を求める。この際，同じ衛星からの信号を２台の受信機で受信すれば，両受信機の時計の差だけ距離差が異なり擬似距離差となるが，こらは、単独差と呼ぶ。これに対して， 2衛星と2受信機の間の測定データによる距離差は，それぞれの時計の誤差が入るのでこれは二重差と呼ばれるが,これは,四つの測定値を組み合わせることによって，衛星または受信機の時計の差を打ち消すことができる。普通はこの二重差の手法で，データ処理をし，残った単独差を多くのデータの最小二乗法処理で解く。更に，各データを検証して質の悪いデータは棄却する。異なる時間のタグの付いた2衛星と2受信機のデータは，三重差と呼ばれ，このデータが事後処理に使用されることもある。このような2点間の三次元距離の測定は，距離の百万分の一以下の精度で求めることができ,これら10kmの距離に対しては10mmであり，従来技術の測量に匹敵するものである。予め測量計画を立てれば，必ずしも24時間のカバレージを必要とせず，毎日の測定も簡単に可能であるので，地殻変動の監視などに大幅に使用されている。両受信機間の基線が長くなると，電波が通過する電離層の影響が異なるので，電離層誤差が無視できなくなる。そのためL1/L2の2周波用受信機も作られており，そのＬ 2搬送波の取得には，Ｐコード使用のものと二乗検波でコードを使用しないもの，その両者を併用したものとがある。この分野での最近の発展は，測量のキネマティック化である(9)。GPSによる測量では，最初の頃は前述のように2点に受信機を置いて，ある時間の静止しての測定が必要であった。キネマティック測量では，初め，近くの2点に受信機をおいて，衛星と受信機間の毅送波の整数位相のアンビギュィティを解決（前述のように両受信機のアンテナ位置を交換するとより短時間のアンビギュィティ解決ができる）した後，一方の受信機を，衛星信号と同期をとったまま，次々の測量点に移動し、それら測量点で短時間停止して測定値を集める手法で，ミリメートルオーグの測量精度を期待できるものである。この方法では，一つ以上の余分な衛星の信号を移動中も受信して，衛星信号のサイクルスリップの発生を検出する必要がある。試験的な測量結果の報告も数多く発表され，衛星の打上げによる衛星数の増加。受信機のチャネル数の増加が容易になったこと、ソフトウエアの改良などでキネマティック測量はすでに笑用段階に入っている他，移動側の受信機を時問を置いて二度測量点を訪れると，前回と衛星の配置が大幅に異なるので短時間の測定で，擬送波の整数位相のアンビギュィティを解決でき，これを擬似キネマティックと呼んでいるが，これはむしろ静止測量の高速化である。キネマティック技術は，更に一時停止なしの移動体の位置の高精度な相対測位に進むことは当然で，その際にアンビギュィティの解決も移動体の位置の高精度な相対測位に進むことは当然で，その際にアンビギュィティの解決と移助体上で行う方法も提案され，それらの実験も各方面で行われている。また，同じ方法を使用して船舶の針路や姿勢を測定する実験もアメリカ海軍などで進められており，この場合の実験では18チャネルという受信機とソフトウエアが使用されている(10(11) NAVSTAR衛星は,原子周波数標準を搭載し,それを原擬とした時間信号を送信している。この時間信号は、衛星からの航法メッセージによって，GPSシステム時間と呼ばれる時系にナノ秒（ns）のオーダで補正できる。GPSシステム時間は常時アメリカ海軍天文台の原子時系の協定世界時(UTC)と比較され，その差は衛星から放送され，更に，UTCは，パリの国際時報局(BHI)のUTCと比較されている。従って，まず受信点の位置を正確に測定して，その測定位置と衛星位置から両者の間の距離，すなわち，衛星からの受信信号の伝教遅れを計算することで，地上の時計（と周波数）と，衛星の時計との差が10nsのオーダで決定できる。これは，従来は見られなかった簡単かつ高精度な時刻合わせの方法である。この用途のためのGPS受信機が作られており，24時間のカバレージの必要はないので、アメリカは既に数百台が使用されている由である。インテグリティ監視は, GPSを民間航空が利用する
ときに避けて通れない問題点である。インテグリティとは，システムを航法に使用すべきでなくなったときに，使用者にタイムリーにそれを警報するシステムの能力と定義され，多くの航空航法システムで実施されている。GPS衛星は、航法メッセージの中でその衛星の健康状態を放送しているが，それは，民間航空は要求するタイムリーなものではない。航空無線技術委員会（RTCA）の特別委員会（SC-159）は3回の作業部会を作り，このインテグリティの解決策を研究している。この部会ではまず，GPSシステムにおけるインテグリティ警報の警報限界と警報までの時間を、現行の航法システムとの比較で定めた絶対的な要件と連邦電波航法プランなどで定められた目標値とに分けて，表1のように定めている(12) (その後表は改訂されている)。表から明らかなように最も厳しいのは非精密進入(計器着陸をしない航空機な滑走路に進入するとき)の目標値となっているのは，衛星の信号が100m以上の測位誤差の原因となるような衛星の故障が生じたときに，それを６秒以内に航空機に警報すべきことを示している。研究部会では，この問題の解決のために，従来，研究されてきた方法を整理して，二つの方法を検討している。その第一は，GPSインテグリティチャネル(GIC)と呼ばれる方法で，地上に衛星信号の監視局網を置いて，衛星の故障を通信（または衛星通信）で航空機に知らせる方法であり，そのためのいろいろな判定方法などが研究されている。もう一つの方法は、受信機自立インテグリティ監視(RAIM)で,受信機に,システム自身の冗長性のある使用または他の航法システムのデータとの比較をし，航法フィルタの使用などで，受信機自身が故障衛星を検知するものである。 GICについては，米本土の周辺4か所に監視局をおいて，それらのインテグリティ監視情報を１局で総合して，静止衛星経由で航空機に警報するMITRE社の提案があり，それをカナダ，アラスカとハワイを含む地域に拡大して， 2静止衛星経由に変更したのが図2である。作業部会の第二年目は、GIC作業部会として、 GCIのインテグリティ情報の送信の具体的な内容などについて研究が行われた。システムの考え方を，システム全体を一括して良・不良を与えるか，衛星ごとに良・不良を指示するか，その誤差の程度を指示するか，航空機を一括するか，飛行段階別に分けて警報を与えるかなどの別にシステムを七つに分けて，それぞれの長短の比較検討がなされている。その結果，限定した地域に早期に適用するシステムとしては、全飛行段階の航空機にシステムの使用の可・不可を警報するシステムが，また，広範囲で利用するシステムとしては，故障衛星の誤差のペクトルを放送して，航空機の受信機で飛行段階に応じたインテグリティ警報の限界を判定するのがよいと判定した。そして，25mで量子化した衛星の誤差の補正値を５ピットで+375〜－375 mの範囲(±375mは全飛行段階で使用不可)で放送する送信フォーマットを勧告し、送信衛星回線についても検討している(18)。この作業部会の報告のほかに，作業部会の７分類のそれぞれに必要とするアルゴリズムを検討したもの(14)，非精密進入での警報限界を100mに設定すると, SAが実施されると,誤警報率が非常に高くなるので，その限界の緩和の可能性をVORでの進入のときの高層妨害物を除去する地域の面積で比較したときに，VORの設置場所が最も好条件のときと比べても，警報限界200m以上としてもほとんど面積としては変わらないいなどの研究結果が発表されている。三回目の作業部会は，RAIMについて研究をしているが，その結果はいまのところ明らかでない。しかし，この部会の座長のR.G.Brownは，RAIMとGICは互いに相補的な性質があるので，両者とも使用するのがより良いという論文を発表している(15)。GPSの衛星が5以上視野の中にあれば，どれかの衛星に故障で顕差が多いことを見出だすことができるし，６以上の衛星が視野の中にあればその衛星を特定することができるが，24衛星の軌道欄成では，この条件を100％満足できない。そこで，RAIMでは19，気圧高度計(地球の中心に1衛星追加と等価)，慣性航法装置(INS)，ロラン-Cとの総合化の他，次節で述べるソ連のGLONASSとの総合化も考えられている。気圧高度計の利用では，その高度測定の精度に問題があるが，ある飛行段階,例えば大洋上のエンルートでのインテグリティの警報限界用には，十分の精度である。INSとの総合では， INSは時間とともにその位置誤差が増大する傾向があるので，例えば，INSの精度を2 nm/hとすると，国内と大洋上のエンルートでのインテグリティの警報要件は満足できると考えられている。ロラン-Cは，単独で現在アメリカ国内では補間的な航空航法システムとして認められ、そのカバレージも，航空用（と陸上車両用）に米本土中央部に拡大されつつあり，特にアメリカではGPS/ロラン-Cの総合化は両システムそれぞれのインテグリティ改善の可能性があり、この両システムのタイミングの同期が取れれば更に良い結果をもたらすだろうと期待されているが，問題は，アメリカ以外でのロラン-Cのカバレージであろう。 GLONASSとの総合化は節を改めて論ずる。はじめに述べたように，ソ連ではGPSと類似の衛星航法システムGLONASSを開発中で，そのシステムの民間利用の部分の詳細が国際会議の場などで明らかにされている。また，このシステムは詳細の公表以前から英国のLeeds大学のDaly数授らのグループによって，その借号が傍受解析されており，測位や時間伝送の実験なども行われてきている。 GLONASSの信号などの内容を，GPSと対比しながら述べると次の通りである。運用衛星の数は同じく予備３を合む24であるが，傾斜角64.8°の三つの軌道面に，８衛星ずつが配置され，その軌道高度は，19,100 kmとGPSより1,080km低く，軌道周期は11時間15.73分で,衛星は８日ごとに地球の同じ位置の上を通ることになっている。変調は擬似雑音コードによる周波数拡散変調であるが，衛星ごとに送信周波数を変える周波数多元接続方式を使用しており，各衛星の擬似雑音コードは同じパターンである。各衛星の送信周波数はＦ１とＦ２の二つについて，次の通りである： Fly=fi+(i-1)Afここで， j=1,2,…，24：チャネル番号fi=1,602.5625MHz Δf=0.5625MHz F2j=(7/9) F1j GPSのC/Aコードに相当する粗潤距のコードは, 9段のシフトレジスク１個で作る最長系列の擬似雑音コードで，レートは0.511Mb/s，長さは511ピットといづれもGPSの半分で，コード長は同じ１ msである。この他にＰコードに相当する5.11Mb/sのコードもあるが，この方は公表されていない。Daly教授は独自にその調査結果を発表している。航法メッセージは，これらのコードに100b/s，2ビットで１シンボル（従って，データレートは同じ50b/ s)が重畳されている。この方は，１フレームが2.5分で， 30秒ごとの５サプフレームに分かれ、このサプフレームは15のラインに分かれ，その最初の５ラインがその衛星の軌道と時計のデータ，残りの10ラインがシステムの全衛星の内の5衛星ずつの暦（アルマナック）のデータである。各ラインの終りから30シンポルはプレアンプル，その前の８シンポルがハミングの誤り訂正符号で，結局，72シンボルがデータである。ここでの衛星の軌道データは，それぞれの時間の地球中心地球固定(ECEF)の直交座標系の位置と速度，それに強動に相当する加速度で示されている。これは, GLONASSの先行のシステムであるTshikadaのときからのソ連のシステムの伝統である。ライン6以降の暦は， 2ラインで1衛星の軌道データなどが，この方はケプラーの軌道要茶で示されており，１フレームで25までの衛星のデータが放送できる。 GLONASS衛星は，同時に３衛星を打上げる方法がとられ，1990年12月はじめ現在で，８衛星で試験運用がなされ，1995年末には運用に入るとされているが，その衛星の寿命が現在までの実績では平均2年で，数か月のものもある点が問題になるだろう。 ICAOのFANS委員会での審議と1988年5月のシュルツ国務長官とシュワルナゼ外相による運輸科学技術の米ソ双務協定の調印によって, GPSとGLONASSの両システムの相互利用の気遷が急速に進んでいる。米ソの政策担当者と技術者は相互に会合を持ち, 1989年4月のFANSの作業部には今後の米ソの作業手順などを示した共同文書が提出されている。 GPSとGLONASSの両信号を切換えて受信できる受信機は，すでに英国のLeeds大学で試作されているが，アメリカのFAAはマサチュウセッツ工科大学(MIT)のLincoln Lab.に両システム用の総合受信機の開発と評価の研究委託をしており，地上試験とセスナ機による飛行試験のための試験装置とそのソフトウエアの製作を含めて，RAIMのアルゴリズムなど，各種の試験が予定されている(17)。その他，Trimble社はインマルサットとインテグティシステムの研究を含めた両用受信機の試作を，Ashtech社はソ連の技術公社との間で両用受信機の開発を契約している。また, Magnavox社もその開発を行っている。 GPSとGLONASSの両システムを組合わせると，システムに属する衛星の数は、42～48となり、カバレージとインテグリティの問題の解決に大きく前進する。現在問題とされているのは，両システムの時間の基準が，アメリカ海軍天文台（USNO）の協定世界時(UTC,前述したように，これは国際報時局のUTCとよく合っている）とモスクワ標準時のUTC-SU (以前はモスクワ時間であったが1990年６月に切換）となっており，モスクワの方はロラン-Cによる同期とかで， UTCとの同期精度が落ちるといったことで同期がとれていないこと，また，基準測地系もアメリカはWGS -84,ソ連はソ連測地系1985年(SGS-85)と異なっていることなどがあげられている。GPSの航空での利用にとってこの両システムの共用問題は，今後注目すべき問題の一つであろう。 NAVSATシステムは，ヨーロッパ各国の協同宇宙開発組織である欧州宇宙機関(European Space Agency, ESA)がアメリカのGPS.とソ連のGLONASSに対抗して,純民間用として開発の提案をしている衛星航法システムである。一方，GRANAS (Global Radio Navigation System)は，西独政府の支援のもとに西独のStandard Elektrik Lorenz (SEL)社が提案している同じく純民間用を掲げているシステムであり，この両者はIMOがまとめた全世界的な航法システムの中に“計画されている”システムの表の中に取入れられている。しかし、西独はESAの一員でもあるので，二つのシステム提案をするのは適当でないということで，これら二つのシステムの統合が考えられたこともあるが，いずれも実現の可能性はなく，システム設計の結果の一部が後述のインマルサットのシステムの一部に生かされているか，将来生かされる可能性が残っている。 NAVSATの提案(18)の大きな特長の一つは、その衛星の軌道であり，それは，静止衛星と軌道傾斜角をもった長楕円軌道の同期衛星の組合せの構成であって，地域的にシステムを運用し，それを徐々に拡張できる特長をもっている。NAVSATの静止衛星には移動体通信衛星などの適当な衛星に航法パッケージ（簡単で低電力のC/L変換の中継器)を搭載することが考えており，地上から送信されるCパンド(6GHz)の信号を中継器でLバンド(1.6GHz)の航法信号に周波数変換して再送信をする。このようにして，このシステムの衛星は，原子時計を搭載するといった高度な衛星技術を使用する必要はなく，すでによく確立されている通信衛星の技術を利用するだけでよいのがもう一つの特長である。最近，国際海事衛星機構（インマルサット）条約の改正により，この機構は海事移動通信のほかには，航空移動通信と陸上移動通信も可能になることになったが，設立当初よりその目的に無線測位能力の改善が上げられていた。数年前よりこの無線測位能力の改善方策についてのインマルサット事務局の考え方が，各種の研究集会で発表されるようになり，次第にそれが明らかになってきている。それらは次の通りである。まず,インマルサットでは, GPSとGLONASSの存在を認めて，インマルサットの静止衛星を利用して，それぞれのシステムのカバレージの補強をする（これを静止衛星の上乗せoverlayと呼んでいる）とともに,両システムのインテグリティ監視網をあわせ備えることを考えようとするものである。この他に，インマルサットの航空通信への参入によって，航空機と地上の間の管制通信，航空会社の運航管理通信および公衆通信が可能となり，わが国をはじめいくつかの国でその実用試験が実施されており，実用も間近となっているが，管制通信の一競として自動従属監視（ADS）が行われることも勿論可能となる。しかし、ここでは静止衛星の上乗せ関係のみを述べる。この静止衛星の上乗せの機能は，前項で述べたNAVSATの静止衛星のものと同じであるので，インマルサットはこの研究をESAと協同で行い，ESAはその衛星からの信号をTDMAに代わって連続信号としGPSとGLONASSの両者の信号と両立するような信号についても研究をしている。図３は，静止衛星上乗せのシステム構成である(19)(20)。インマルサット衛星に航法パッケージを搭載し，何処かの海岸局から送信したC-バンド（6.4GHz）のスペクトル拡散信号を中継してL-パンドの信号に変える。この中継器からのL-バンドの送信周波数にはGPSの周波数1575.42 MHzかそれに近い(20kHz離れた-PNコード再使用のとき)周波数の使用は可能であるが，GLONASSの周波数（約1610MHz）は，通信用の中継器の受信周波数に近接しているので，それを衛星から送信するわけにはいかない。そのため，GLONASS用の上乗せ周波数も送信する場合には，GPSの周波数の近くでGLONASS衛星からの送信周波数間隔である0.4625 MHzの1/16である35.15625kHz間隔の一連の周波数の使用が考えらられている。インテグリティ情報の送信フォーマットの検討もまた行われている。これらは,現行のGPSとGLONASSのそれぞれの航法メッシージの中で10秒以内の線返しで送信できることを前提に何処にそれを挿入するかという形でなされている。 GPSの場合, 10秒以内とすれば, TEL語とHOW語の何処かに24衛星分の使用の可・不可を示す24ピットが, GLONASSの場合は30秒のフレームの三か所以上でそれを繰返すことがその衛星からの送信のインテグリティ問題は問題がなく，また，GPSのようにSAによる精度の故意の劣化されることはない。この静止衛星の他に，NAVSATの長楕円軌道の同期衛星を追加して行けばNAVSATそのものに発展することも考えられるだろう。インマルサットではその第3世代の衛星INMAR- SAT-3にこの組の航法パッケージの搭載を決定しているし，現在，その大西洋衛星の一つMARECS B2と英国のCoonhilly海岸地球局との間で，その通信用の中継器の一部を使用した静止衛星からのGPSと同様の信号の送信実験を1542MHzの下り回線で実施している（図4）〈21〉 STARFIXシステムは,アメリカで商業用のＣパンド(4/6GHz)の通信衛星を利用して行われている精密測位システムで，一部の石油会社などが利用している。衛星は，軌道の間隔が20°前後で，221°EのRCAのSat- com F1R, 240°EのGTEのSpacenet, 261°EのWest¬ ern UnionのWester IV, 286°EのHughのGalaxyの4静止通信衛星の一部の回線が使用されている。主局と予備の主局はテキサス州のヒューストンとオースチンにあり，衛星の追跡とディファレンシャル基準局の役をする遠隔局が全米各地に置かれており，主局とこれらの局の間は陸線で結ばれていて，その測定値が1/ 2秒ごとに伝送する。主局は，衛星からのその送信が正しいタイミングで行われるように，上り回線の伝搬時間と中継器での群遅延を考慮して，スペクトル拡散変調の測距信号を衛星に送信する。測距信号の擬似雑音コードは、チップレートが2.4576Mb/s，長さが16,384ビットであり，次の内容の航法メッセージの放送のための150ピットのデータ伝送が付加されている。 1)各遠隔局で測定した測距信号の位相値（ディファレンシャル測距情報） 2)各遠隔局の健康状態3)時間のデータの付いた衛星の位置4)各衛星の健康状態5)各遠隔局で測定した測距信号の時間の値（時間伝送用） 6)利用者へのメッセージこれらのデータ内の1)は，主局で遠隔地からのデータを円滑化し，四次の多項式に最適整合したそのパラメータの形で送信される。また，３）項は，ECEF直交座標系の三次元の位置と速度の値を，静止衛星であるのでシステム時間の11秒ごとに送信される。利用者の受信機は初めは、４個の衛星ごとのホーンアンテナを径76～122cmの方位安定台に乗せた物が使用されていたが，その後，最新技術の高周波回路とディジタル処理技術の採用により無指向性のアンテナを使用した受信機も使用されている。このシステムとディファレンシャルGPSとの比較試験では，両者の測位値の差は５ m、超えることはなかったとされている。 RDSS (無線測位衛星システムまたは業務)は，国際電気通信条約の付属無線通信規則によれば「１以上の宇宙局を使用する無線測位のための無線通信業務，この業務はその運用に必要なフィーグリングを含む」と定義され，上に述べてきた無線航行衛星業務とは異なる範疇の業務である。はじめに述べた分類では，CIS (協調独立監視)に相当するシステムということになる。アメリカではGEOSTARという名の会社他３社がこのシステムの電波利用を申請し、その結果、アメリカ国内で実施が認められた。次いで無線通信規則の改正によって国際的にその実施が認められたものである。その使用周波数は，衛星対移動体の上り回線に1610～1626.5MHz，下り回線に2483.5～2500MHzの各16.5MHzが，基地局対衛星の下り回線には5150～5216MHzの66MHzがそれぞれ割当てられることになった（第２地域，その他の地域では条件などが若干異なる）。基地局から衛星への回線は，通信衛星に使用されている6  GHz帯が使用されるので，とくに割当てられていない。ここで，衛星から基地局への回線に66MHzと4倍の周波数帯が割当てられているのは，衛星対移動体の回線は，アメリカ本土を８ピームでカバーして，それらの対基地局の回線を衛星上で偏波分割と周波数分割で並べるから4倍の周波数帯がいるためである。これらの周波数帯を使用するシステムは，現在までは前記のGEOSTARシステムのみである。そのGEOSTARも,表2にあるごとくシステム1と2までは，このシステムの衛星による測位はせず，移動体で決定した位置のデータを衛星経由で基地局へ送るADS(自動従属監視)の業務である。すなわち，GEOS- TARシステム1.0は，フランスの衛星測位システムARGOS（このシステムは地上の小型の送信機からの信号を衛星で受信し，その送信機の位置を衛星での測定値に基づいて地上局で計算するもので，海上を漂流するプイや渡り鳥の追跡などにも使用されるもの）を使用して,移動体の位置を測定するだけのシステムで,これはARGOSそのものに過ぎない。システム2.0になると，移動体はロランＣの受信機(GPS受信機も考盧されている)を搭載して，その測位データをGTEの通信衛星Spacenet  3Rに搭載したLバンドのGEOS-
TARの中継器で基地局に送り、移動体の配車センターなどに通知してもらうシステムである。RDSSでのメッセージは規則では，測位関連のものに限られているとともに，システム2.0では，通信は，移動体からの一方向に限定されているので,システム2Cでは別の通信衛星のＣバンドの回線を借上げて，送受でかなり異なる周波数を使用することになるが，双方向の通信を可能なシステムとしたものである。システム3.0からが本格的なRDSSシステム(図５)となるが，このためには専用または専用に近い２衛星の打上げが必要であり，その実現が危ぶまれている。 GEOSTAR3.0では，基地局，衛星，移動局間の測距信号の往復により，2衛星と移動局間の距離を測定（衛星の位置が分かれば基地局と衛星間の距離は分かっている）して移動体の高さとから移動体の位置を基地局で計算をする。使用周波数は上述の通りで，測距信号には，8 Mb/sの擬似雑音コードの周波数拡散信号を使用することになっている。全米各地に位置の分かった無人の較正局をおいてその位置を時々測定するディファレンシャルモードを使用するので，普通は数メートルの測位精度が期待されている。誤差の原因の大きなものは，陸上の移動体の場合，アメリカ全土の地形図のディジタル化における高さの精度と分解能である。例えば，距離100m程度にディジタル化をすると， 30m程度の高度誤差の可能性が生じ，それに応じた位酒観差となる。 RDSSは, GEOSTARの提携によりフランスなどヨーロッパでも計画されており，そのシステムはLOC- STARと呼ばれているが会社自身が業績不振であり，実現が危ぶまれている。 QUALCOMM社のOmniTRACKシステム(²²)は移動体上のロランＣ (またはGPS)受信機の測位データを通信衛星回線を通して基地局に自動的に送信をする，ADSシステムの一つである。その特長は，kuバンド(12.40〜18.00GHz)，すなわち，サプミリメートル波の通信衛星を使用している点である。衛星への上り回線は14.5～14.5GHz,下り回線は11.7～12.2GHzであり，この下り回線は固定衛星業務の周波数であるが，その信号の中に移動体が受信する信号を含んでいても特に問題はない。これに対して上り回線の周波数は,固定衛星業務に加えて，二次業務として陸上移動衛星業務に割当てられている。ということは，このシステムを使用している自動車が同じ衛星(GTE SpacenetのGSTAR-1）を使用している地球局からの上り回線に干渉を与えないことがその使用の条件である。そのため、移動体からの送信は，1 Mb/sの擬似雑音コードで直接拡散のスペクトル拡散変調をした上に，48 MHzにわたって周波数ホッピングされている。さらにまた，この送信は基地局からの呼掛けに対応したときのみに限られているように注意深く制御されている。このシステムのもう一つの特長は，初めてサプミリメートル被を移動体衛星通信に使用した点である。移動体側は仰角が約40°方位角が約3°のピーム幅をもつアンテナを使用し，方位角のみを制御するのでアンテナの最大利得は19dBiである。このアンテナは常に衛星信号を捕捉するように制御されており，送信をする場合でも，周期が15.1msで，送信時間の50％が受信に当てられていて，それによってアンテナの制御が継続されている。送信中に受信信号が失われれば，送信はただちに中止される。こうして，基地局からの信号は約4,900〜14,800ビットの可変レート，移動体からは33.1ポーのFSK信号が送信され、上り回線は250チャネルある。このシステムは我が国においても通用実験がなされた例がある。将来の衛星航法システムの一例として，まずRAP- SATと呼ばれるシステムを紹介する。RAPSATはRanging And Processing Satellite (測距とデータ処理衛星）の略である。このシステムはアメリカのMITER社が提案(3)(20したもので，これを“将来の”とする理由は，21世紀初頭には実現するであろうと考えられている先行的な衛星技術である衛星間通信の衛星上（デーク）処理（onboard processing）を取入れているためである。RAPSATには，航空専用のシステムとして考えられているものと，移動体全体を対象としたものと二つの論文があり，システム構成などはほとんど同じであるが，航空専用としたほうは，システム容量の見通しなどはより具体的である。この航空用のシステムは，同社が先に提案したASTRODABSと名付けたシステムを更に発展させたものと考えられ,当時DABSと呼ばれていた二次監視レーダのモードSの学宙技術化と考えることができ，同じ衛星システムで、国内航空のADSとCISの両機能も合せ持たせられ,衛星上データ処理によって各航空管制センタは,随時，独立して衛星を使用することができる。図6 (a)(b)はRAPSATの構成と信号の流れを示す。アメリカ南方の赤道上に二つの静止衛星を上げ，各衛星は米本土を東西に分けてその半分ずつを担当する。各地の航空管制施設はその管内の航空機をいずれか一▧ 6   RAPSATシステム方の衛星に登録する。衛星は登録された航空機を後述するような順序で，それぞれの航空機に呼掛け信号を送信する。この呼掛けは，衛星ごとに別の周波数で(b)図に示すように米本土をカバーする広いアンテナビームで，連続して航空機のアドレスを付して行われる。この航空機の登録とそれへの呼掛けの順序づけは中央化した地球局が制御することなく衛星自身のデータの処理による。航空機の受信機はそれぞれの管轄衛星の送信周波数に同調しておき，その受信をした呼掛け信号に応答するが，それには機上の航法装置の位置データが含まれ，それによりADS機能を持つことになる。この航空機からの応答は，二つの衛星のスポットピームで受信される。このスポットピームは，径15mのアンテナで，米本土を約30のビームでカバーする程度の大きさである。航空機からの応答を受信した呼掛け衛星は，呼掛けから応答受信までの時間によって，衛星と航空機間の距離を決定する。呼掛けしないほうの衛星は，その応答の受信時間を呼掛け衛星に，衛星問通僧によって通知をする。両衛星の時計は衛星間通信で正確に合わされているので，非呼掛け衛星と航空機間の距離は正確に測定できる。こうして， 2衛星からの距離と航空機の高度とから衛星は航空機の位置を計算し，その結果を航空管制施設に通知をする。航空機のみを対象としたRAPSATは，2010年の米本土上の70,000ftまでのピーク瞬時航空機数と予測されている50,000機に対応するように設計されている。この航空機のうちの15％がターミナル地域にあり， 4秒ごとに呼掛け，残りのエンルートにいる85％の航空機は６秒ごとに呼掛けるとすると，各衛星は毎秒4480航空機を呼掛けることになる。一方，メッセージ伝送のほうは，モードＳのメッセージ長，１機当りの毎時のメッセージ数，衛星のデータ回線の能力とから，地対空と空対地について決定され，その結果，衛星の処理と通信に必要な消費電力は4.5kW以下と考えられた。各通信回線のパラメータを図７に示す。各航空機への呼掛けの順序は応答受信のガーブルを防ぐために各受信アンテナのカバレージの中を，そのことでの各項はCONUSの東半分にいる航空機の処理すべきデータのみを反映してある。図？ RAPSATの信号の流れ直径が20海里程度で高さが70,000ftの六角柱の空域に区分してこれを距離順セルと呼び，このセルの中の航空機をグループ化して，距離順に呼び掛ける方法を取る。一つのセルではその呼掛け頻度が足りないときは遠く離れた二つまたはそれ以上のアンテナビームの中のセルについて同時に呼掛けを行えばよい。このシステムではまた，航空管制の他，海上交通管制や陸上車両の運行管理などを総合的に処理することも考えられている。将来の衛星航法システムとしては理想的なのは，一つの静止衛星によるシステムであろう。例えば，衛星上のレーグは全く移動体上にそのための装置を必要とすることなく航空機などの移動体の動きを監視できるが，そのような衛星レーグは2010年頃までには実現はしないだろうというのがRTCAでの研究の結果である。1静止衛星による航行衛星の提案は，古くはPhil- co  Ford社の提案がある。これはスピンする衛星から十文字に交差する2本の扇状ビームを出し，別にそのピームの交点が衛星直下点の地上を通ったときに無指向性の基準信号を送信する考えである。最近のもので，ほとんどが同じ考え方のStarfindという衛星の提案がある。Starfind衛星は，径18mmで長さが24.4mの多数の受信アンテナを傘の骨状に組合わせた直径が49 mの衛星で、中心軸でスピンするとともに，衛星の中心が円運動をする。この二つの衛星の動きと各受信アンテナの受信電力とから地上の送信機の衛星に対する方位の決定ができると提案者は主張している。このような指向性の電波を出すか、角度を測定する静止衛星システムは，距離測定の静止衛星システムのような赤道の周辺での緯度の測定不能がないが，その角度の測定精度を確保するために大形のアンテナを必要とするので,将来の衛星システムといえるであろう。 1) G. B. Green, P. D. Massatt & N. W. Rhodus : NAVIGA- TION, Vol. 26, No.1 (1989) R. M. Kalafus, A. J. VanDierendonik & N. A. Pealer : 2) NAVIGATION Vol. 33, No 1 (1986) R. M. Kalafus : RTCA  Annual Meeting (1989) 3) 4)' G. T. Kremer R. M. Kalapfus P. V. W. Loomis & J. C. Reynolds : ION GPS-89 (1989) D. Pietraszewsky, J. Spalding, C. Viehweg & L. Luft: 5) NAVIGATION, Vol. 35, No. 1 (1988) G. T. Kremer, R. P. Denaro, S. L. Swale & T. Rulon : 6) Proc. ION Nat'l. Tech. Meeting (1989) (7) A. K. Brown : Proc. ION Nat'l. Tech. Meeting (1989) R. P. Denaro & R. M. Kalapfus : NAV 89 of RIN (1989) 8) C. C. Goad : On the Move with GPS, P. O. B., Apl./May 9) (1989) L. R. Kruczynski, P. C. Li, A. G. Evans & B. R. Hermann, 10) ION GPS-88 (1988) L. R. Kruczynski, P. C. Li, A. G. Evans & B. R. Hermann, 10) ION GPS-89 (1989) A. K. Brown : NAVIGATION, Vol 35, No. 1 (1988) 12) R. M. Kalapfus : ION GPS-88 (1988) 13) A. Brown & C. Fosha : ION GPS-88 (1988) 14) R. G. Brown : NAVIGATION, Vol 36, No. 2 (1989) 15) A. Brown : Annual Assembly Meeting of RTCA (1989) 16) (この論文にはRAIMについての多くの論文の引用がある） 17) T. Bayiss, R. R. LaFrey & R. N. Misra: Annual Assembly Meeting of RTCA (1989) C. Rossetti & C. Carnebianca : IEEE PLANS (1986) 18) G. V. Kinal & J. P. Singh : ION GPS-89 19) G. V. Kinal & J. P. singh : Annual Assembly Meeting of 20) RTCA (1989) 21) G. V. Kinal & O. Razumovsky : ION GPS-90 22) A. Saimasi : ION GPS-89 W. R. Hershey, T. Hsiao, C. A. Shively & K. J. Vieets : 23) IEEE PLANS  (1988) R. Braff : IEEE Trans. Vol. ANS-24, No. 1 (1988) 24)
Records of the Work Carried Out by the Japanese Committee for Radio Aids to Navigation During Ficsical Year 1990.総会平成2年度総会は，平成2年5月11日14時から，海上保安庁水路部会議室で開催された。出席者31名，委任状提出者54名，計85名で，当会規約第10条第4項により本総会は成立した。各議題の審議結果は次のとおりであった。 1.平成元年度事業報告が事務局により行われ承認された。平成元年度会計報告が事務局により行われ，会2.計監査　臼居　勲　氏及び倉繁貴志子　氏の監査報告があり，承認された。平成2年度会長，副会長の選出が行われ，満場3.一致で会長に　飯島宰人　氏が、副会長には　鈴木　務　氏、只野　楊　氏及び　萩野芳造　氏が選出された。また，各幹事の委嘱については原案どおり了承された。 4.平成2年度事業計画案について事務局から説明が行われ，原案どおり承認された。 5．平成2年度予算案について事務局から説明が行われ、原案どおり承認された。平成2年度第1回研究会は,平成2年5月11日, 1.海上保安庁水路部会議室で総会に引き続き開催され，㈱トリンプルナビゲーション 木村小一 氏の「衛星航法の現状と将来について」と題する講演が行われた。出席者は31名であった。 2．第2回研究会は，平成2年7月20日，海上保安庁水路部会議室において開催され,電気通信大学,鈴木　務　氏の[ISNCR—89及びIEEEレーダー 90 (レーダーに関する国際会議)に出席して」,東京商船大学飯島幸人氏の[PIANC (国際航路会議）に出席して」，と題する講演が行われた。出席者は29名であった。第３回研究会は，平成２年９月21日海上保安庁3.水路部会議室において「小型GPS受信機」をテーマに開催され，㈱東芝，日本無線㈱，古野電気㈱，横河ナピテック軸及び軸トリンプルナピゲーションの各メーカーによる製品の紹介並びにその開発方針等について説明が行われた。出席者は51名であった。 4.第4回研究会は，平成2年12月4日，東京商船大学85周年記念会館において開催され，納トリンプルナビゲーション 木村小一 氏の[ION GPS一90に出席して」,海上保安庁　森山英隆　氏の「第12回国際航路標識会議について一1990年IALAフェルトホーヘン会議一」日本海技協会庄司和民　氏の「IMOにおける最近の話題」と題する講演が行われた。出席者は37名であった。 5、第５回研究会は，平成３年１月16日，海上保安庁水路部会議室において開催され，古野電気制,渡辺 健氏の「インターフェイスの現状と問題点について」、日本無線跡 横井行雄 氏の「IECにおけるデジタルインターフェイスの規格化の動向について」，日産自動車㈱　遠藤　寛　氏の[MAN—MACHINEインターフェイスについて」，と題する講演が行われた。出席者は34名であった。 6.第６回研究会は，平成３年３月12日海上保安庁第一会議室においてGMDSSをテーマに開催され，関連の機器について古野電気納及び日本無線辨から紹介があった。また，紹舶継装品研究所　吉田公一　氏の「406EPIRBについて」、海上保安庁山本哲雄氏の「コスパス・サーサットの地上局について」，と題する講演が行われた。出席者は50名であった。平成2年度の特別研究会（見学会）は，平成2年10月25日，26日開催され，25日は海上保安庁関門海峡海上交通センターの見学を，また翌26日は船から関門海峽の見学を実施した。参加者は27名であった。 12口（年　会員）企画及び編集幹事会は,合同で平成2年5月11日, 7月20日, 9月21日, 12月４日,平成３年１月16日及び３月12日に開催され，予算案，事業計画，研究テーマ，行事計画，会誌「電波航法」の編集刊行等について審議が行われた。会誌発行会誌「電波航法」は現在編集中であり，発行は6月の予定である。会員数平成３年３月31日現在正　会員46社個人会員19名103口7口（終身会員）推薦　会員15名特別会員18名（同一大学等は１名とする）会員の移動1.入会地球科学総合研究所小本                          小本2.正　会員個人会員退会推薦会員個人会員特別会員岡田第氏(死亡)佐尾和夫出羽倉李雄氏〔資料2 〕
(8)  衝突防止装置の調査研究レーダーピーコン及びトランスポンダについて(9)の調査研究諸外国における電子航法の調査研究(10) (W)通信システムの調査研究その他(12) 2. (1)会誌発行及び資料配付会誌「電波航法」36号，37号，38号の出版
(2)内外資料の配付(3)　専門用語集の作成，出版(4)ニュースレターの発行研究会3.年6回開催する。特別研究会4.秋に英施する。 5.電波航法研究会創立40周年記念事業(1)特別講演会(2)　装彰電波航法記念号（38号）出版(3)記念祝賀会(4) (資料５)
成成[楽田] |川倉田] ष्波気法電を転私毎究会発行