JPWO2006009127A1 - 航空機の離着陸時刻の測定方法並びにその方法を用いた航空機の離着陸管理方法 - Google Patents

Abstract

従来人間の目視により行なわれていた航空機の離着陸時刻の測定を自動的に行なう方法を提供し、さらにこの方法を用いた空港における航空機離着陸管理方法を提供する。航空機のトランスポンダから発信されるＡＣＡＳ信号を傍受して、その信号中に含まれる垂直ステイタス符号又は気圧高度計指示値の変化から離着陸時刻を検出測定する。また、該信号中に含まれる航空機固有識別符号により信号を区分して、多数の航空機の離着陸情報等を取得し管理する。

Description

本発明は空港に離着陸する航空機に関する情報、特に離着陸時刻を正確に自動測定する方法、並びにその離着陸時刻を基に航空機の離着陸を管理する方法に関するものである。

航空機の離着陸時刻の測定は、従来、航空管制局の担当者が目視観察によって航空機の車輪が滑走路面へ接し、あるいは滑走路面から離れた時点によって測定している。

しかし、この目視観察は天候気象及び昼夜の時刻などの条件により、また観測者の個人差により測定結果時刻が変動し、さらに、航空機と観測者との位置関係により観測不能となる場合もあり、安定した離着陸時刻の測定結果が得られない場合もあった。

本発明は、航空機が発信しているトランスポンダの信号を傍受して、この信号中に含まれる１ビットの垂直ステイタス符号あるいは気圧高度計指示値によって離着陸時刻を得るものであるが、従来このような技術は開発されていない。
ＷＯ０２／０５２５２６ Ａ１ アメリカ合衆国特許Ｎｏ．６３８４７８３ アメリカ合衆国特許Ｎｏ．６４４８９２９

上記したように、航空機の離着陸時刻は人間の目視により行なわれているもので安定して正確な時刻を得ることが難しく、また、離発着が過密な空港においては、人的な負担も大きく、その測定の自動化が望まれていた。
離着陸時刻は、空港使用料の計算等の空港使用管理の基礎とされるものであり、また、空港周辺での騒音の測定を行うための基礎とされるものでもあり、できる限り正確に測定することが必要であり、さらに、離着陸時刻が自動測定されたものであればデータの二次加工も容易であり、その点からも離着陸時刻の自動測定が望まれていた。

本発明は、
（１）運行する航空機のトランスポンダから常時継続的に放射される航空機衝突防止装置の交信信号を傍受して、その信号中に含まれる垂直ステイタス符号が０または１に変化する時点によってその航空機の離着陸時刻を検出することを特徴とする航空機の離着陸時刻の測定方法である。
航空機に装備される航空機衝突防止装置（通常ＡＣＡＳ又はＴＣＡＳと略されるが、本明細書ではこの装置を「ＡＣＡＳ」という、以下同じ）は、航空機が相互に、１０３０ＭＨｚで質問信号、１０９０ＭＨｚで応答信号を継続的に発信受信することにより情報交換して、空中衝突を自動的に防止することを目的とした装置である。

そして、このＡＣＡＳ質問信号（アップリンクフォーマット、以下「ＵＦ」という）のフォーマット番号０又は１６に対応する応答信号（ダウンリンクフォーマット、以下「ＤＦ」という）のフォーマット番号０又は１６には、２４ビットの航空機固有識別符号（この符号には、パリティ符号が重畳さているが、以下これを「機体ＩＤ」という）、１ビットの垂直ステイタス符号（以下「ＶＳ値」という）、１３ビットの気圧高度計指示値（以下「ＡＣ値」という）が含まれており（図３のフィールド定義参照）、本発明はこれらの情報を用いてなされたものである。
ここで、機体ＩＤとは、該機体に付与された世界で唯一の識別番号であり、また、ＶＳ値は、地上にいる場合には「１」、空中を飛行中は「０」となるように、ＡＣＡＳが自動的に設定しているものである。

また、ＡＣ値には、飛行中（即ちＶＳ値が「０」の場合）には気圧高度計の指示値が設定され、地上にある場合（ＶＳ値「１」）には零が設定されている。

本発明は、離発着する航空機のトラスンポンダから発信されるＡＣＡＳ信号を明瞭に受信できる空港近傍位置に受信アンテナを設置して通信信号を受信・解読することにより、ＤＦ０又はＤＦ１６に含まれる機体ＩＤによりその航空機の時系列データを取得し、例えば離陸時には、ＶＳ値が「１」から「０」に変化した時刻を離陸時刻として検出するものである。
同様に、着陸時には、ＶＳ値が「０」から「１」に変化した時刻を着陸時刻として検出するものである。

また、本発明は、
（２）運行する航空機のトランスポンダから常時継続的に放射される航空機衝突防止装置の交信信号を傍受して、その信号中に含まれるＡＣ値の時系列から指示値０が一定時間以上継続する範囲を検出し、その継続する０が変化する時点によってその航空機の離着陸時刻を検出することを特徴とする航空機の離着陸時刻の測定方法である。
本発明は前記（１）と同様にある航空機のＡＣＡＳ信号を時系列として傍受取得して、その信号中に含まれるＡＣ値が一定時間連続して０を示す場合には、着陸時には、その０が連続する最初のデータが得られた時刻を、離陸時には、その０が連続する直後のデータが得られた時刻を、それぞれ着陸時刻及び離陸時刻として検出するものである。

この発明においては、前記（１）の発明と異なり瞬時に離着陸時刻を決定することができず、ある一定時間のデータを解析して、その離着陸時刻を得るものである。
これは、ＡＣＡＳ信号中のＡＣ値は、後述する理由から常に正になるとは限らず零又は負の値を示す場合があるため、一定時間０が継続したことをもって地上にいると判断できるからであり、実用上、５秒程度の時間間隔を設定して解析を行えば誤って離着陸時刻を検出することはない。
したがってこの発明は前記（１）の発明が何らかの理由により使うことができない場合に特に有用である。
（３）前記（１）又は（２）記載の方法により得られた離着陸時刻におけるＡＣ値によって補正することを特徴とする気圧高度計の指示高度の較正方法である。

飛行中のＡＣＡＳ信号に含まれるＡＣ値には航空機に搭載される気圧高度計の指示値が使用されるが、この気圧高度計測定値のＡＣＡＳ信号への設定には、衝突防止機能を有効に作動させる観点から、全ての航空機が標準大気圧を基準とするＱＮＥセッティングを用いている。
しかし、この標準大気圧による飛行高度値は、実際の空港の気圧が標準大気圧と同じとは限らないため、空港の標高を基準とした飛行高度を表わすものではない。
しかし、例えば空港周辺での航空機の騒音の実態を把握するためには正確な飛行高度を知る必要があり、離着陸時の正確な飛行高度を得るために本発明がなされたものである。

即ち、ＡＣＡＳ信号に含まれるＡＣ値は、その時間変化量自体は正確であること、また、航空機が地上にある時にはその値がＶＳ値と連動して強制的に零とされる機構に着目し、得られた時系列データにおいて、離発着時刻におけるＡＣ値をオフセット（０の基準点）として、これらのデータ中の飛行高度値の補正を行ない、離着陸時前後の正確な飛行高度を得るものである。
ここで「離発着時刻におけるＡＣ値」とは、離陸時には、離陸直後の指示値を（図１参照）、着陸時には着陸直前の指示値をいい、この値を基準として飛行高度を補正するものである。

さらに、本発明は、
（４）前記（１）又は（２）記載の方法により得られた離着陸時刻と、空港滑走路近傍に設置された航空機最接近識別装置から得られる機体ＩＤと飛行方向データから、航空機の使用滑走路並びに離着陸方向を決定する方法である。

出願人は、既に航空機の最接近識別方法を発明しており（特許文献１参照）、この発明の実施品は既に空港において実用されている。この方法からは、航空機の飛行方向が時系列データとして得られるものであり、同時に得られる機体ＩＤにより、ある空港において、その航空機の飛行方向を知ることにより、滑走路と該識別装置との位置関係から、いずれの滑走路をいずれの方向から使用したかが分かるものであり、また、前記（１）又は（２）の発明による離発着時刻とから、使用滑走路と離陸方向あるいは着陸方向が決定できるものである。
通常、この航空機最接近識別装置は、滑走路毎に、滑走路端に設置することがそのデータを解析利用する上で好ましい。

またさらに、本発明は、
（５）運行する複数の航空機のトランスポンダから常時継続的に放射されるＡＣＡＳの交信信号を傍受して、その信号中に含まれる機体ＩＤにより、航空機毎の信号に区分して、航空機毎の離着陸時刻、飛行高度の経時変化並びに滑走路及び飛行方向を決定することを特徴とする航空機離着陸管理方法であり、また、
（６）運行する複数の航空機のトランスポンダから常時継続的に放射されるＡＣＡＳの交信信号を傍受して、その信号中に含まれる機体ＩＤから、航空機固有識別情報データベースを参照して、その航空機を特定することを特徴とする前記（１）乃至（４）に係る航空機離着陸管理方法である。

空港においては多数の航空機が離発着しているが、これら航空機の離着陸の管理において、その離着陸時刻とともに、使用滑走路及び離着陸飛行方向並びに国籍、機体番号や機種情報を取得することが必要となるが、本発明によれば、その空港を利用する全ての航空機について、これらの情報が自動的に取得できるものである。

本発明によれば、航空機の離着陸時刻の測定が自動的に正確に行なえるものであり、天候・気象の条件や人的な要因による変動がなく、また、デジタル化されたデータであるため、その二次加工が容易であり、同時に得られる使用滑走路、飛行方向データ、さらに航空機特定データと相俟って空港における航空機離着陸管理を容易迅速に行なうことができるものである。

一つの離陸時航空機から得られた一群の信号から垂直ステイタス符号（ＶＳ値）と気圧高度計指示値（ＡＣ値）を時刻に対して表示したものである。 図１のグラフの基礎となる受信信号データを受信時刻とともに表にしたものである。 トラスンポンダのＡＣＡＳ応答信号のフォーマット番号０及び１６のフィールド定義を示すものである。 本発明の実施の形態２の概略を示すフローチャートである。

実施の形態１

図１は、本発明により得られた、成田空港近傍で傍受した離陸する一つの航空機から発信されたＡＣＡＳ信号について、そのＶＳ値と、ＡＣ値を、時刻に対してプロットしたものであり、図２は、受信時刻とともに得られたＡＣＡＳ信号のうち、ＶＳ値及びＡＣ値を一覧表示したものである。
気圧高度計は、高度を２５フィート単位で出力するため、そのグラフは階段状となっている。
この図１及び図２から分るように、この航空機はＶＳ値が「１」から「０」に変化した１９時００分４５秒に離陸したことが分かる。
あるいは、ＡＣ値が１９：００：１５から１９：００：４５まで連続して０を示し、その直後の１９：００：４５に４００を示していることから、１９時００分４５秒に離陸したことが分かる。
また、この変化時刻のデータのＡＣ値の４００フィートが高度補正値となり、その後のＡＣ値から４００フィートを差し引くことにより、実際の離陸時の飛行高度の経時変化を得ることができるものである。
あるいは、高度補正値より標準気圧と空港における気圧差を得、気圧補正による高度換算を行うことで更に正確な空港周辺における飛行高度を算出することが出来る。

実施の形態２

本発明を実施するための第二の形態は、図４に示すように、
（Ａ）航空機のトランスポンダから常時継続的に発信されているＡＣＡＳ信号が明瞭に受信できる位置に受信アンテナを設置し、受信したＡＣＡＳ信号を解析して、ＤＦ０又はＤＦ１６のみをその受信時刻とともにコンピュータに順次書き込み記憶し、
（Ｂ）この信号群を、各信号に含まれる２４ビットの機体ＩＤにより区分して該航空機データとして分割記憶し、
（Ｃ）区分された航空機毎の時系列データを時間の進行に沿ってＳＶ値を検査し、その値が変化した時点を該航空機の離着陸時刻として検出して、そのデータの時刻を、「１」から「０」に変化した場合には、「離陸」として書き込み記憶し、「０」から「１」に変化した場合には、そのデータの時刻を「着陸」として書き込み記憶する。同時に、その変化時のデータのＡＣ値を高度補正値として書き込み記憶するものである。

ここで、離陸時にＶＳ値が「１」から「０」に変化した場合はそのデータの高度値を、着陸時にＶＳ値が「０」から「１」に変化した場合は直前のデータのＡＣ値を、高度補正値として書き込み記憶するものである。
これにより、一つの航空機の離着陸時刻及び高度補正値を得ることができる。

（Ｄ）さらに、空港滑走路端に設置された航空機最接近識別装置から時系列に得られる飛行方向データと航空機固有識別符号を取得して（特許文献１参照）、
（Ｅ）いずれの方向から離着陸したかを決定することができ、この離着陸方向を書き込み記憶する。
空港に複数の滑走路がある場合には、それぞれの滑走路端近傍に航空機最接近識別装置を設置することにより、ある航空機がいずれの滑走路を使用して、いずれの方向から離着陸したかを決定することができ、使用滑走路も含めて離着陸方向を書き込み記憶する。

（Ｆ）またさらに、区分されたデータの機体ＩＤから、航空機固有識別情報データベースを参照して、該機体を特定し、例えば国籍、機体番号、機種情報等を取得して、これら情報も書き込み記憶する。

以上述べたように、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のプロセスにより、航空機の離着陸時刻並びに高度補正値を得ることができ、また、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）のプロセスにより、航空機の使用滑走路及び離着陸方向データを得ることができ、さらに、（Ａ）（Ｂ）（Ｆ）のプロセスにより航空機を特定するデータを得ることができるものであり、これらのデータ処理により、空港における離着陸管理情報を有機一体的に得ることができるものである（Ｇ）。

これらのデータ処理は、ＡＣＡＳ信号の受信、ＤＦデータの入力及び書き込み記憶が完了してから後にこのデータ群に対するバッチ処理で行なうこともでき、また、リアルタイムにこの処理を行ない、例えば、管制室のモニター画面に、そのデータ処理情報を表示出力することもできる。

本発明によれば、空港における航空機の離着陸時刻を自動的に測定することができ、さらに、航空機固有識別符号を用いて、空港全体での航空機の離着陸管理を正確に効率的に行なうことができるものであり、航空業界における業務の改善に資するところが大きい。
また、空港周辺における環境騒音の測定における基礎データを提供できるものであり、環境行政に有効に利用することができる。

Claims (6)

1. 運行する航空機のトランスポンダから常時継続的に放射される航空機衝突防止装置の交信信号を傍受して、その信号中に含まれる垂直ステイタス符号が０又は１に変化する時点によってその航空機の離着陸時刻を検出することを特徴とする航空機の離着陸時刻の測定方法。
2. 運行する航空機のトランスポンダから常時継続的に放射される航空機衝突防止装置の交信信号を傍受して、その信号中に含まれる気圧高度計指示値の時系列から指示値０が一定時間以上継続する範囲を検出し、その継続する０が変化する時点によってその航空機の離着陸時刻を検出することを特徴とする航空機の離着陸時刻の測定方法。
3. 請求項１又は２記載の方法により得られた離着陸時刻における気圧高度計指示値によって補正することを特徴とする気圧高度計の指示高度の較正方法。
4. 請求項１又は２記載の方法により得られた離着陸時刻と、空港滑走路近傍に設置された航空機最接近識別装置から得られる航空機固有識別符号と飛行方向データから、航空機の使用滑走路並びに離着陸方向を決定する方法。
5. 運行する複数の航空機のトランスポンダから常時継続的に放射される航空機衝突防止装置の交信信号を傍受して、その信号中に含まれる航空機固有識別符号により、航空機毎の信号に区分して、航空機毎の離着陸時刻、飛行高度の経時変化並びに滑走路及び飛行方向を決定することを特徴とする航空機離着陸管理方法。
6. 運行する複数の航空機のトラススポンダから常時継続的に放射される航空機衝突防止装置の交信信号を傍受して、その信号中に含まれる航空機固有識別符号から、航空機固有識別情報データベースを参照して、その航空機を特定することを特徴とする請求項１乃至５に係る航空機離着陸管理方法。
   

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