電子航法研究所：衛星航法グループについて

衛星航法グループについて

人工衛星を用いる航法＝衛星航法について、電子航法研究所ではGPSを中心にさまざまな研究を行っています。通信・航法・監視領域のメンバが中心となり、外部の研究機関や大学等とも連携しながら研究を進めています。当ホームページは、電子航法研究所における衛星航法関連の研究状況を紹介するものです。

人工衛星による航法

電子航法における測位技術は、そのほとんどが電波により距離や方向を測定することで航空機や船舶の位置を計算します。電波の発射源が遠いほど広い範囲をカバーできますので、発射源を人工衛星とすることが考えられました。このような航法技術を、衛星航法といいます。

具体的な衛星航法システムとしては、最近はGPS（global positioning system; 全地球的測位システム）が利用されることが多くなっています。これは米国が打ち上げた人工衛星による測位システムで、24個程度の衛星が高度2万kmの軌道を周回しています。 3～4個程度のGPS衛星からの信号を受信することにより、地球上の自分の位置がわかります（典型的には、緯度・経度が計算されます）。カーナビ等でよく利用されていますので、ご存知の方も多いことでしょう。

しかし、航空機の航法に使用するためには、GPSでは測位精度や信頼性が不足します。このため、民間航空に関する国際機関であるICAO（international civil avivation organization; 国際民間航空機関）では、GNSS（global navigation satellite system; 全世界航法衛星システム）を構築するための作業が行われています。 GNSSは、GPSやロシアのGLONASSをベースとして、補強システム（augmentation system）により精度や信頼性を補い、航空機の航法装置として利用可能な衛星航法システムを提供しようとするものです。

当所では、GNSSのための補強システムを中心として、GPS利用技術に関する研究を行っています。

データ通信

航空機は無線通信により管制機関等との連絡を行いますが、洋上など無線施設と直接通信できない空域では音質の良くない短波通信に頼っているのが現状です。人工衛星による衛星通信を利用すると、陸上／洋上にかかわらず電波が届きますので、どこでも均一な通信環境を提供することができます。

当所では、衛星通信により管制情報のデータ通信を行うための技術について、研究を行っています。

研究テーマ（の一部）の紹介

「準天頂衛星を用いる高精度測位技術に関する研究」

我が国ではGPSによる測位の利用が拡大してきており、自動車・歩行者のナビゲーションや測量分野など広い分野で利用されています。しかし、GPSでは山影や都市部のビル影等により衛星からの電波を受信できない地域があり、必ずしも、どこでも・いつでも測位サービスを受けられるわけではありません。さらに、GPSによる測位精度は、鉄道や高速道路を走る自動車などの高速移動体にとっては十分ではない場合があり、列車の運行管理や、車の位置情報を利用する事故防止装置による安全な交通システムの構築には、新たな測位技術の開発が必要となっています。当研究所は、天頂付近に見える準天頂衛星（QZSS）を用いて、１メートル以下という測位精度を実現する新たな高精度測位補正技術に関する研究を実施しています。

「衛星型補強システム（SBAS）の研究」

衛星型補強システムは、主に洋上・国内航空路および精密進入（CAT-I）においてGPSの補強を行います。この衛星型補強システムを実現するために、当研究所では、GPSのさまざまな誤差要因を解析し、その大きさや変化率から精度・信頼性情報を取り出す方法などについて研究しています。実用システムでは、これらの情報が衛星等を経由して航空機に放送され、位置精度・信頼性の向上に利用されます。

「地上型補強システムの研究」

衛星を用いた航法において、精密進入および着陸に必要なサービスの精度や有効性は、静止衛星による衛星型補強システムでは、特定の地域や時間において得られないことがあります。さらに、より高い精度や有効性の基準を満たすために、地上から補強データを送る地上型補強システムが必要とされています。当研究所では、このシステムを使用するために必要な性能要件に対する研究、高い信頼性の補正情報の作成方式に関する研究、作成した補正情報を地上から伝送する方式の研究を行っています。高い連続性と有効性を保証する地上擬似衛星システム（GPS衛星と同じ電波を地上から発射して衛星を増加させ補強を行うシステム）についても検討を進めています。 ICAOにおける国際標準策定作業に積極的に参加し、我が国の地理的条件に適合した航法システムの構築を目指しています。

「航空衛星通信システムに関する研究」

現在、洋上空域では人工衛星を利用したデータ通信の本格的な運用が始められています。これにより、従来は短波の無線電話で行われていた管制官とパイロットの間の通信や位置通報を、衛星経由のデータ通信（CPDLC）と自動従属監視（ADS）により行えるようになります。飛行の安全性の向上や交通容量の増加が期待できますが、将来的にはさらに航空管制能力を向上させるためにより高性能な航空衛星通信技術を開発する必要があります。そこで当所では、伝送特性の優れた新たな航空衛星通信方式に関する基礎研究を行っています。