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電子情報通信学会
宇宙・航行エレクトロニクス研究会
July 25, 2008
GNSS進入の導入による
欠航回避効果の検討
電子航法研究所
坂井 丈泰、武市 昇、福島 荘之介、工藤 正博、藤井 直樹
山本 哲士、行木 宏一、宮津 義廣、福田 豊
July 2008 - ENRI
Introduction
SLIDE 1
• 就航率が上がらない要因：
– 我が国における欠航件数の１／４は視程が原因となっている。
– 就航率を改善するには、低視程でも着陸を可能とするシステムが有効。
• 進入フェーズにおけるGNSS（衛星航法システム）の利用：
– 我が国ではすでにMSASが供用を開始しており、GBASも開発中。
– GNSSのメリットのひとつは、地上の航行援助施設の配置と関係なく柔軟
に進入コースを設定できること。
– 特にMSASでは、地上施設なしで精密進入を実現できる可能性がある。
• GNSS進入による効果の試算：
– GNSSによる精密進入が可能となった場合に、実際にどの程度の就航率
改善効果（欠航の回避）が期待できるか。
– 空港気象情報を利用して、欠航率を試算した。
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就航率の現状
SLIDE 2
（「航空保安システムのあり方について」、交通政策審議会第7回航空分科会資料、2007年3月）
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ＧＮＳＳのメリット
SLIDE 3
• 衛星航法の特徴：
– 広い範囲に均質なサービスを提供。
– 地上の航行援助施設の配置によらない。
• 進入フェーズでのメリット：
– 柔軟な進入コース設定が可能：山を避ける、市街地上空を避けるなど。
– 地形などの理由でILSが設置できなかった滑走路でも、GNSSの利用によ
り精密進入を設定できる可能性がある。
– 地上施設なしで精密進入を設定（MSASの場合）：コスト・施設用地の問題
を解決。
• GNSS進入による就航率の改善：
– ILS非設置空港：精密進入の設定により、着陸のための気象条件を緩和。
– ILS設置空港：反対側滑走路にも精密進入を設定し、風向によらず両方向
の滑走路を利用可能とする。
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SLIDE 4
精密進入用ＧＮＳＳ：ＭＳＡＳ
•
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2007年9月より運用中の我が国のGNSS。
ICAO SBAS規格に準拠：米国WAAS、欧州EGNOSと同一のシステム。
広域システムなので、サービスエリア（福岡FIR）内の全域をカバー。
MSAS（WAAS）対応受信機（FAA TSO-C145/146、ARINC743A）を使う。
いまのところ、航空路～非精密進入（NPA）までのサービス。
静止衛星
GPS衛星
ユーザ
モニタ局ネットワーク
アップリンク局
（FAA HPより）
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精密進入用ＧＮＳＳ：ＧＢＡＳ
•
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•
•
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進入・着陸フェーズのために開発中のGNSS。
ICAO GBAS規格：VHFにより補強情報を放送する。
サービスエリア：GBAS地上局から半径20NM以内。
GBAS対応受信機は、ILSと共用のMMR（Multi-Mode Receiver、ARINC755）
として市販されている。
（FAA HPより）
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進入方式
SLIDE 6
• 計器進入方式：
– 目的の飛行場に接近するための手順。視界ゼロの状態であっても、安全
かつ確実に接近させることができるよう設計されている。
– 進入限界高度あるいは進入復行点（MAPT）まで（進入復行も含む）。
– 各滑走路について、利用する航行援助施設の別にいくつかの進入方式が
設定される。
– MAPTまでに滑走路（特定の灯火でもよい）が視認できればそのまま着陸
を継続する。視認できない場合は着陸はせず、進入復行する。
– 直線進入：滑走路を視認後、そのままその滑走路に着陸。
– 周回進入：滑走路を視認後、周回飛行を経てから着陸。反対側の滑走路
にも降りられる。
• 計器進入方式でない進入：
– 目視進入・視認進入による場合。
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精密進入（ＰＡ）
SLIDE 7
• 精密進入方式（Precision Approach）：
– コースおよびグライドパスを設定して、接地点に向けて一定の降下角で降
下していく方式。
– 在来航法では、ILS（計器着陸装置）のみが対応。ローカライザとグライドパ
スの組合せで、いずれもVHFを使用。
– 水平・垂直方向とも確実に誘導できるので、着陸のための気象条件は緩く
できる（視界が悪くても進入できる）。
– 進入限界高度：DA（決心高度、気圧高度による場合：CAT-I）、DH（決心高、
電波高度計による場合：CAT-II/III）。
• 精密進入の概略：
– ローカライザ信号を捕捉してコースに乗せ、滑走路に接近する。
– グライドパスを捕捉して、降下を開始する。
– 進入限界高度に達した時点で、滑走路が視認できればそのまま着陸。
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非精密進入（ＮＰＡ）
SLIDE 8
• 非精密進入（Non-Precision Approach）：
– 方位情報のみしか与えられない進入方式。高度は気圧高度計による。
– VOR/DMEやNDBを使用する。
– ILSのグライドパスが利用できない場合、ローカライザのみを使う非精密進
入が可能。
– 着陸のための気象条件は、精密進入よりも厳しい（視界が良くないと進入
できない）。
– 進入限界高度：MDA（最低降下高度）。
• 非精密進入の概略：
– VOR/DMEやNDBを利用して、決められたコースで滑走路に接近する。
– MDAまで降下して、MAPT（進入復行点）までに滑走路が視認できればそ
のまま着陸する。
– DMEがない（距離情報がない）場合、MAPTは飛行時間で判断する。
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ＧＮＳＳ進入の導入
SLIDE 9
• LNAV進入（Lateral Navigation）：
– RNAV（GNSS）進入方式として一部の空港で公示されている非精密進入
方式。
– FAA TSO-C129対応のGPS受信機が必要。具体的には、RAIM機能を有
すること（MSASやGBASは必ずしも必要ではない）。
• 精密進入：
– いまのところ設定されている方式はない。
– 本検討では、GLS（GNSS Landing System）と称してGNSSによる精密進
入方式を想定する。
– MSASあるいはGBASの利用により、垂直方向も含めて十分な誘導性能
が得られるものと想定。
– 参考：米国はICAO APV-I（垂直誘導付進入）モードをWAAS LPVモードと
して実用化しており、DH=250FTまでの運用がなされている。
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欠航回避効果の検討
SLIDE 10
• 検討の概要：
– GNSS進入の導入により、欠航をどの程度抑制できるか（＝就航率をどの程度
改善できるか）を調べる。欠航率＝着陸できない時間割合。
– 天候が原因の欠航（最初から出発しない）・引返し（出発空港に引き返す）・ダイ
バート（代替空港への着陸）をすべて欠航として取り扱う。
– 天候以外の原因による欠航は考慮しない。
• 空港気象情報の適用：
–
–
–
–
着陸の可否は、空港気象情報により判断する。対象時間帯は07:00～22:00。
2004年6月21日～2007年12月31日の空港気象情報（METAR/SPECI）を収集。
風向・風速により、着陸可能な滑走路を決める。
雲底高度（シーリング）・滑走路視程（RVR）・地上視程（卓越視程）により、着陸
のための気象条件が満たされているかどうかを判定する。
– 雲底高度：MDA/DAよりも雲底が高いこと。
– RVR・地上視程：最低気象条件で指定されている値よりも大きいこと。
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空港気象情報の例
SLIDE 11
RJCB 081000Z VRB03KT 4500 BR FEW003 BKN004 02/01 Q1023
RJCB 081024Z 16005KT 3100 BR FEW003 BKN004 01/01 Q1023
RJCB 081100Z 14004KT 0600 R35/0700V1300N FG VV001 01/01 Q1023
RJCB 081105Z 15004KT 0600 R35/0650V1300D FG VV001 01/01 Q1023
RJCB 081139Z VRB02KT 0400 R35/0400V0700D FG VV001 01/01 Q1023
RJCB 081142Z VRB02KT 0400 R35/0400V0650D FG VV001 01/01 Q1023
帯広空港における2008年4月8日19:00～20:42の気象情報
• 19:24＝もやは出ているものの視程は3100mあり、上空300～400FTを底
とする雲がある。
• 20:00＝霧が出てきて、滑走路視程が700mまで下がっている。鉛直視程
が100FTしかなく、ILS（DH=200FT）では着陸できない可能性がある。
• 実際に、JAL1157便（羽田発18:15、帯広着19:45）が濃霧のため欠航した。
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着陸可能性の判断
SLIDE 12
• 利用可能な滑走路の決定：
– 風速が10KT以上の場合、追い風となる向きの滑走路には着陸できない。
– 風速が25KT以上で横風の場合、いずれの滑走路にも着陸できない。
• 着陸可能かどうかの判定：
– 非精密進入方式：直線進入の最低気象条件（MDAとRVR）が満たされて
いるなら、その滑走路に着陸できる。周回進入の最低気象条件（MDAと地
上視程）が満たされているなら、反対側の滑走路にも着陸できる。
– 精密進入方式：直線進入の最低気象条件（DAとRVR）が満たされているな
ら、その滑走路に着陸できる。周回進入の最低気象条件（MDAと地上視
程）が満たされているなら、反対側の滑走路にも着陸できる。
– 以上のいずれによっても着陸可能な滑走路がない場合、欠航となる。
• LNAV進入・GLS進入の最低気象条件：
– 進入限界高度：LLZ進入を参考に、付近の障害物件を考慮して設定。
– RVRと地上視程：灯火条件により設定。
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SLIDE 13
強風時の就航率改善
強風のためILSの反対側の滑走路しか使えない
GPS
周回飛行
（a） GLSがない場合
（b） 反対側にGLSがある場合
周回飛行により
反対側の滑走路へ
周回飛行をしなくても
反対側の滑走路に降りられる
→ 最低気象条件の緩和
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試算対象（１）：富山空港
SLIDE 14
• 精密進入が利用できない空港の例。
• 富山湾付近の河川敷にあり、標高は低
い。
• 南側や東側は山岳に囲まれている。
滑走路 RWY20
• LLZ進入・VOR進入などが設定されて
おり、直線進入で降りられる。
• 進入灯・滑走路灯あり。
滑走路 RWY02
• 周回進入のみ。
• 滑走路灯あり。
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SLIDE 15
最低気象条件：富山空港
直線進入
周回進入
進入方式
進入限界高度
[FT]
滑走路視程
[m]
進入限界高度
[FT]
地上視程
[m]
VOR/DME
—
—
750 (643)
3200
LLZ RWY20
520 (457)
1600
640 (563)
3200
VOR/DME/LLZ RWY20
520 (457)
1600
640 (563)
3200
LNAV RWY20
520 (457)
1600
640 (563)
3200
LNAV RWY02
520 (425)
2000
640 (563)
3200
GLS X RWY20
270 (206)
750
640 (563)
3200
GLS Y RWY20
320 (256)
750
640 (563)
3200
GLS Z RWY20
370 (306)
800
640 (563)
3200
GLS X RWY02
300 (200)
1000
640 (563)
3200
GLS Y RWY02
350 (250)
1000
640 (563)
3200
GLS Z RWY02
400 (300)
1200
640 (563)
3200
進入限界高度は、ILS/GLSではDA（DH）、それ以外はMDA（MDH）
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SLIDE 16
欠航率：富山空港
シナリオ
RWY34
DH [FT]
RWY16
DH [FT]
着陸不能の
時間割合 [%]
現状
—
—
0.7970
RWY02にLNAVを導入
—
—
0.6976
—
300
0.6433
—
250
0.5098
—
200
0.5098
306
—
0.2318
256
—
0.2075
206
—
0.2075
306
300
0.1099
256
250
0.0836
206
200
0.0836
RWY02にGLSを導入
RWY20にGLSを導入
両方向にGLSを導入
（既存調査による欠航率： 約1.05%）
効果大
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富山空港における試算結果
SLIDE 17
• 現状では0.8%程度の欠航率と予想。調査結果の約1.05%と矛盾しない。
• 現状では周回進入しかないRWY02にLNAV進入あるいはGLS進入を設定する
と、欠航率を0.8%から0.5～
0.7%程度に軽減できる。
• 現状でもLLZ進入ができる
RWY20にGLS進入を導入すると、
欠航率を0.2%程度に改善できる。
• 富山空港では、風向よりも視程が
問題となっている。
• 強風時の風向は、RWY20側が
多い。
富山空港における強風時の風向
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試算対象（２）：鹿児島空港
SLIDE 18
• ILS設置空港の例。
• 鹿児島市北方の山間部にあり、標高は
比較的高い。
• 離島行きのコミュータ路線が多く就航。
滑走路 RWY34
• CAT-I ILSを設置。
• 他にもVOR/DME進入などが設定され
ており、直線進入で降りられる。
• 進入灯・滑走路灯あり。
滑走路 RWY16
• 周回進入のみ。
• 進入灯・滑走路灯あり。
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SLIDE 19
最低気象条件：鹿児島空港
直線進入
周回進入
進入方式
進入限界高度
[FT]
滑走路視程
[m]
進入限界高度
[FT]
地上視程
[m]
VOR/DME
—
—
1680 (788)
3200
VOR/DME RWY34
1320 (461)
1600
1680 (788)
3200
LLZ RWY34
520 (457)
1400
1680 (788)
3200
ILS RWY34
520 (457)
600
1680 (788)
3200
LNAV RWY34
1300 (441)
1400
1680 (788)
3200
LNAV RWY16
1300 (394)
1600
1680 (788)
3200
GLS X RWY34
1080 (221)
600
1680 (788)
3200
GLS Y RWY34
1130 (271)
650
1680 (788)
3200
GLS Z RWY34
1180 (321)
800
1680 (788)
3200
GLS X RWY16
1160 (245)
750
1680 (788)
3200
GLS Y RWY16
1210 (295)
800
1680 (788)
3200
GLS Z RWY16
1260 (345)
900
1680 (788)
3200
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SLIDE 20
欠航率：鹿児島空港
シナリオ
RWY34
DH [FT]
RWY16
DH [FT]
着陸不能の
時間割合 [%]
現状
—
—
0.4986
RWY16にLNAVを導入
—
—
0.1340
—
345
0.0906
—
295
0.0895
—
245
0.0820
321～221
—
0.4986
321
345
0.0906
271
295
0.0895
221
245
0.0820
CAT-IIIb ILS導入
—
—
0.4114
CAT-IIIb ILS導入
RWY16にGLSを導入
—
345～245
0.0420
RWY16にGLSを導入
RWY34にGLSを導入
両方向にGLSを導入
（既存調査による欠航率： 約0.58%）
効果大
効果無
効果小
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鹿児島空港における試算結果
SLIDE 21
• 現状では0.5%程度の欠航率と予想。調査結果の約0.58%と矛盾しない。
• 現状では周回進入しかないRWY16にLNAV進入あるいはGLS進入を設定する
と、欠航率を0.1%程度にできる。
• 富山空港の場合よりも効果が
大きいのは、周回進入の最低
気象条件が厳しいから。
• 現状でILSが設置されている
RWY34では、GLS進入の導入に
よる効果はない。
• ILSをCAT-IIIb運用とするよりも、
反対側滑走路にLNAV進入や
GLS進入を導入するほうが
効果が大きい。
鹿児島空港における強風時の風向
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Conclusion
SLIDE 22
• GNSS進入を導入した場合の欠航率を試算：
– 空港気象情報を利用して欠航となる時間割合を算出する。
– 既存調査結果とは矛盾せず、計器進入方式の有効性を計算可能。
• 試算結果の例：
– 富山空港では、ローカライザが設置されている側の滑走路にGLSを導入
するのが効果的。
– 鹿児島空港では、ILS設置滑走路と反対側にGLSを導入するとよい。既存
ILSをCAT-IIIb運用するよりも効果的。
• 今後の課題：
– 離島空港など、効果が大きいと思われる例について試算する。
– 具体的な進入方式の設計。