GNSS補強

全地球航法衛星システム（GNSS）の補強は、外部情報を計算プロセスに統合することにより、精度、信頼性、可用性などのナビゲーションシステムの属性を向上させる方法です。このようなシステムは数多く導入されており、一般的にGNSSセンサーが外部情報を受信する方法に基づいて命名または説明されています。一部のシステムは、誤差の原因（クロックドリフト、エフェメリス、電離層遅延など）に関する追加情報を送信し、他のシステムは過去の信号のずれ量を直接測定し、さらに3つ目のグループは計算プロセスに統合される追加の車両情報を提供します

衛星ベースの補強システム

衛星航法補強システム（SBAS）のサービスエリア
スマートフォンで受信できるGNSSとSBAS衛星の一覧

衛星ベースの補強システム( SBAS ) は、追加の衛星ブロードキャスト メッセージの使用を通じて、広域または地域の補強をサポートします。

ICAOの資料では、SBASは、ユーザーが衛星ベースの送信機から補正情報と整合性情報を受信する広範囲のGNSS補強システムであると説明されており、SBASの標準と推奨される慣行（SARP）は付録10に含まれています。[ 1 ]

地上局からの測定値を用いて補正メッセージが作成され、1つまたは複数の衛星に送信され、差動信号としてエンドユーザーに送信されます。SBASは、WADGPS（広域差動GPS）と同義である場合もあります。[ 2 ]

実装または提案されている SBAS には次のものがあります。

地上型補強システム

地上型補強システム（GBAS）は、空港付近でディファレンシャルGPS （DGPS）補正と整合性検証を提供し、 ILSのない滑走路などへの進入を可能にします。測量位置にある基準受信機はGPS偏差を測定し、 23海里（43km）以内のVHFデータ放送（VDB）を通じて2Hzで発信される補正値を計算します。1つのGBASで最大48の進入をサポートし、滑走路の両端にローカライザーアンテナとグライドスロープアンテナを備えたILSよりも設置の柔軟性が高く、多くの滑走路端をカバーします。GBASは複数の進入を提供することで、後方乱気流を軽減し、回復力を向上させ、可用性と運用の継続性を維持できます。[ 10 ]

2008年12月、ニューヨーク・ニュージャージー港湾局はニューアーク空港（EWR）にGBASを設置するため250万ドルを投資し、コンチネンタル航空（現ユナイテッド航空） は15機の航空機に110万ドルを投じて装備し、FAAは技術評価に250万ドルを拠出しました。 ハネウェルのSLS-4000 GBAS設計は2009年9月にFAAの承認を受けており、現在も唯一のGBASです。このシステムは、200フィート（61メートル）の決定高度でカテゴリー1の計器着陸が可能で、SBASによる電離層状態のリアルタイム監視機能を備えた100フィート（30メートル）のカテゴリー2にアップグレードできます。一方、より高精度なカテゴリー3のSLS-5000は、対応する航空機での利用を待っています。最初の設置は2012年にEWR、 2013年にヒューストン/IAHで承認されました。港湾局は、混雑緩和のため、ニューヨークJFK空港とラガーディア空港（LGA）へのGBASの導入を推奨しています。ニューアーク空港とヒューストン空港のGBASはカテゴリー2にアップグレードされており、シアトル・タコマ空港、サンフランシスコ国際空港、JFK空港、LGA空港へのアップグレードが予定されています。[ 10 ]

世界中に20カ所あるハネウェルのGBAS施設のうち、米国の他の施設は、カンザス州ジョンソン郡のハネウェルの試験施設、ニュージャージー州アトランティックシティ国際空港のFAAテクニカルセンター、ワシントン州グラント郡のボーイングの試験施設、サウスカロライナ州チャールストン国際空港のB787工場、ミネアポリス近郊のアノーカ郡・ブレイン空港である。ヨーロッパでGBASが設置されている空港は、ブレーメン、フランクフルト、マラガ、チューリッヒである。アジア太平洋地域では、チェンナイ、クアラルンプール、メルボルン、ソウル金浦、上海浦東、シドニーの空港に設置されている。その他の場所は、南大西洋のセントヘレナ、ドミニカ共和国のプンタカナ、リオデジャネイロ・ガレオンである。ロシアには、ロシア固有の技術を使用したカテゴリー1 GBAS着陸システム（GLS）が約100カ所設置されている。 [ 10 ]

米国では、GBAS は以前はローカルエリア補強システムと呼ばれていましたが、GPS 補正を提供する地上基準ネットワークを備えたSBASはWAASと呼ばれています。

米国では、2018年3月までに、高度200フィート（61メートル）に到達したWAAS LPVアプローチが、カテゴリー1 ILSアプローチを上回った。1 GBASの費用は300万～400万ドルで、カテゴリー2ではさらに70万ドル高くなる。[ 10 ]

ボーイング社は2018年春までにGLS対応の旅客機を3,500機納入し、5,000機を発注済みである。GLSカテゴリー2/3はボーイング747-8、787、777では標準で、GLSカテゴリー1は737NG/MAXではオプションであり、GLSカテゴリー2/3は2020年から提供される予定である。 エアバス社はA320、A330、A350、A380で自動着陸機能付きGLSカテゴリー1を提供している。[ 10 ]

FAAのNextGenは、空港の収容能力の向上、騒音や天候による遅延の削減を目的として、GBASとGLSを推進しています。ボーイング社は資金提供よりもFAAの支援を重視しており、全米航空管制局協会（NATCA）は、硬直的なアプローチは交通管理の柔軟性を低下させ、スループットとキャパシティを低下させると主張しており、デルタ航空もこの見解に賛同しています。一部のICAO加盟国は、カテゴリー2/3の進入と着陸をサポートするGBAS進入サービスタイプD（GAST-D）を承認しています。[ 10 ]

GBASシステムは主に着陸段階、特に視界が全くないほど天候が悪化した場合（CAT-I/II/III条件）、SBASが想定されていない、または適していない場合に、リアルタイムの精度と信号の完全性制御が重要となるため、SBASシステムに比べてGBASシステムにはより厳しい安全要件があります。[ 11 ]

飛行場を超えて

米国の全国ディファレンシャルGPSシステム（NDGPS）は、米国の陸上および水路の利用者向けの補強システムでした。これは、GPSに加えて幅広いGNSSネットワークをサポートするNASAの全球ディファレンシャルGPS（GDGPS）システムに置き換えられました。同じGDGPSシステムは、米国におけるWAASおよびA-GNSSの実装の基盤となっています。[ 12 ]

地上局は、GNSSの連続観測データを蓄積し、センチメートルレベルのデータへの事後補正を行うためにも利用されます。その例として、米国の連続運用基準局（CORS）と国際GNSSサービス（IGS）が挙げられます。[ 12 ]

全米放送事業者協会は、補助システムとしてATSC 3.0テレビ信号を介した放送測位システム（BPS）の開発を支援してきました。 [ 13 ]

航空機ベースの航行増強システム（ABAS）

補強は、航法センサーからの追加情報を位置計算に組み込む形や、航法性能を向上させる内部アルゴリズムの形をとることもあります。多くの場合、追加の航空電子機器はGNSSとは別の原理で動作し、必ずしも同じ誤差や干渉源の影響を受けるわけではありません。このようなシステムは、ICAO（国際民間航空機関）によって航空機搭載型補強システム（ABAS）と呼ばれています。ABASの中で最も広く使用されているのは、受信機自律整合性監視（RAIM）です。これは、冗長化されたGPS信号を使用して測位ソリューションの整合性を確保し、障害のある信号を検出します。[ 14 ]

追加のセンサーには次のようなものがあります:

  • eLORAN受信機
  • 自動天体航法システム
  • 慣性航法システム
  • 距離測定装置。多くの場合、複数のシステムを使用して位置を決定します（DME/DME）。INS（慣性航法システム）と併用することもできます（DME/DME/INS）。
  • シンプルな推測航法システム（ジャイロコンパスと距離測定で構成）

航空および性能ベースのナビゲーションでの使用

衛星航法補強システム（SBAS）と地上航法補強システム（GBAS）は、航空における性能基準航法（PBN）の重要な実現手段です。WAAS、EGNOS、MSASなどのSBASサービスは、広域航法（RNAV）と垂直誘導による進入（LPV方式を含む）をサポートしています。主要空港に設置されたGBASは、単一の地上施設から複数の滑走路への高精度な進入・着陸を可能にする局所的な補正機能を提供します。これらの補強システムを組み合わせることで、航空機はより正確なルートを飛行し、離着陸間隔の短縮、燃費の向上、環境への影響の低減を実現できます。[ 15 ]

参照

参考文献

  1. ^ 「附属書10、第1巻（SBAS）の改正案（PDF）」（PDF）。国際民間航空機関（ICAO）。2021年7月6日。2026年1月19日閲覧
  2. ^ Kee, C.; Parkinson, BW; Axelrad, P., Penina (1991年夏). 「広域ディファレンシャルGPS」 . Journal of the Institute of Navigation . 38 (2): 123– 146. doi : 10.1002/j.2161-4296.1991.tb01720.x . 2023年1月12日閲覧。
  3. ^ 「GAGANシステムがRNP0.1運用の認定を取得」（プレスリリース）。インド宇宙研究機関。2014年1月3日。2014年1月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  4. ^ラダクリシュナン、S. アニル（2014年1月11日）「GAGANシステム、運用準備完了」 The Hindu紙。
  5. ^李、ルイ;鄭、シュアイヨン。ワン、エルシェン。チェン、ジンピン。フォン、シャオジュン。ワン、ダン。ダイ、リーウェン（2020年3月16日）。「北斗航法衛星システム (BDS) と衛星航法拡張技術の進歩」。衛星ナビゲーション。1 .土井：10.1186/s43020-020-00010-2。S2CID 212734687。 
  6. ^ 「正確な測位の試み」 . Geoscience Australia . 2019年10月5日. 2020年4月25日閲覧。
  7. ^オーストラリア、Geoscience (2024年4月24日). 「Southern Positioning Augmentation Network (SouthPAN)」 . Geoscience Australia . 2024年10月5日閲覧。
  8. ^ 「オーストラリア向け衛星利用航法補強システム2017」 2020年7月8日。
  9. ^ 「衛星通信障害で自動操縦が停止、農家が運転を強いられる」 ABCニュース、2023年4月18日。
  10. ^ a b c d e fビル・ケアリー（2018年9月11日）「空港でのGPS補助システム、しかし米国の一部の地域ではシステムが不足している」 Aviation Week & Space Technology誌。
  11. ^ローレンス、デボラ（2011年9月5日）「FAAグローバルナビゲーション衛星システムアップデート、ICG-6」（PDF） 。 2022年11月23日閲覧。
  12. ^ a b GPS補強システムに関する米国政府のページ
  13. ^ Mondal, Tariq I.; Sherman, Jeffrey A.; Howe, David A. (2025年1月27～30日).放送測位システム™ (BPS™) の時刻転送性能(PDF) . 2025年国際技術会議 ION ITM 2025 議事録. カリフォルニア州ロングビーチ:航法研究所.
  14. ^ ICAO (2005).全地球航法衛星システム（GNSS）マニュアル（PDF）（初版）。
  15. ^ Bellamy III, Woodrow (2019年2月1日). 「ヘリコプター向け旅客機型PBN」 . Avionics Magazine . 2025年10月6日閲覧。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=GNSS_augmentation&oldid=1334483900#Satellite-based_augmentation_system」より取得