マイクロ波着陸システム

マイクロ波着陸システム( MLS ) は、全天候型の精密無線誘導システムで、大規模な空港に設置され、航空機の着陸 (ブラインド着陸を含む) を支援することを目的としています。^[1] MLS を使用すると、着陸しようとしている航空機は、目的地の滑走路と一列に並んでいるか、安全に着陸するための正しい滑走路上にあるかを判断できます。MLS は、計器着陸装置(ILS) を置き換えるか、補完することを目的としていました。MLS には、近くの施設との干渉を回避するためのより幅広いチャネルの選択、あらゆる天候での優れたパフォーマンス、空港での小さな「フットプリント」、空港周辺のより広いエリアからの進入を可能にする広い垂直および水平の「キャプチャ」角度など、ILS よりも多くの運用上の利点があります。

一部の MLS システムは 1990 年代に運用が開始されましたが、一部の航空局が構想したような広範な導入は現実のものとなりました。その理由は 2 つあります。(経済的に) 技術的には ILS より優れているものの、MLS は航空機の装備に MLS 受信機を追加するほど十分な機能を提供しなかったこと、(潜在的に優れた第 3 のシステム) GPSベースのシステム、特にWAASでは、空港に機器を必要とせずに同様のレベルの測位が期待できることです。GPS/WAAS により、空港が「同様の」精密な着陸進入を実装するコストが大幅に削減されます。これは、特に小規模空港では重要です。これらの理由から、北米の既存の MLS システムのほとんどは廃止されています。GPS/WAAS ベースのLPV「垂直誘導によるローカライザー性能」進入は、ILS カテゴリ I に匹敵する垂直誘導を提供し、FAA 発行の LPV 進入は現在、米国の空港で ILS 進入を上回っています。

当初、MLS はヨーロッパで関心を集めたようですが、ヨーロッパでは GPS の可用性が問題となっており、広範囲にわたる導入は実現しませんでした。このシステムがさらに展開される可能性は低いでしょう。むしろ、ヨーロッパのいくつかの空港では、EGNOS (WAAS 互換) 衛星システムに基づく LPV アプローチを実装しています。

MLS は着陸地点に 5 GHz 送信機を設置し、パッシブ電子スキャン アレイを使用して接近する航空機に向けてスキャン ビームを送信します。スキャン範囲に入る航空機は、ビームの到着時間を測定して位置を計算する特殊な受信機を使用します。

米国版 MLS は、FAA、NASA、米国国防総省が共同で開発したもので、滑走路に進入する航空機の正確な方向調整と降下のための精密な航法ガイダンスを提供する目的で設計された。方位角、仰角、距離のほか、着陸中止や進入復行からの回避航法のための「後方方位角」も提供する。MLS チャネルは空港管制官との短距離通信にも使用され、長距離周波数を他の航空機に引き継ぐことが可能になった。

オーストラリアでは、1972年にMLSのバージョンの設計作業が開始されました。この作業のほとんどは、連邦民間航空局（DCA）と連邦科学産業研究機構（CSIRO）の無線物理部門が共同で行いました。このプロジェクトはインタースキャンと呼ばれ、国際的に検討されていたいくつかのマイクロ波着陸システムの1つでした。インタースキャンは、1975年にFAAによって、1978年にICAOによって採用形式として選ばれました。MITANと呼ばれるシステムのエンジニアリングバージョンは、DCAの後継である運輸省との契約に基づいて業界（アマルガメイテッド・ワイヤレス・オーストラレーシア・リミテッドとホーカー・デ・ハビランド）によって開発され、 1970年代後半にメルボルン空港（タラマリン）で実証されました。白いアンテナ皿は、2003年に解体されるまでタラマリンで見ることができ

この初期の研究に続いて、1979 年にオーストラリアのシドニーに Interscan International Limited が設立され、その後米国、EU、台湾、中国、オーストラリアに配備される MLS システムを製造しました。民間航空局 (英国) は、カテゴリー II/III の気象では計器進入の発生率が高くなるため、ヒースロー空港やその他の空港に装備されている MLS のバージョンを開発しました。

既存の計器着陸装置(ILS) と比較すると、MLS には大きな利点がありました。アンテナははるかに小型で、より高い周波数の信号を使用します。また、空港の特定の場所に設置する必要がなく、信号を電子的に「オフセット」できます。これにより、滑走路の端や進入経路に沿って設置する必要があった物理的に大型の ILS システムと比較して、設置が容易になりました。

もう 1 つの利点は、MLS 信号が滑走路の端から非常に広い扇形の領域をカバーするため、管制官はさまざまな方向から接近する航空機を誘導したり、セグメント化されたアプローチに沿って航空機を誘導したりできることです。これに対して、ILS は航空機を 1 本の直線に沿って誘導することしかできず、管制官はその直線に沿って航空機を分散させる必要がありました。MLS では、ILS 信号を「捕捉」する前に駐機軌道に飛行するのではなく、航空機がすでに飛行している方向からアプローチできました。これは、航空機を水平方向に離して空港にかなり近づけることができるため、特に大規模な空港で役立ちました。同様に、高度では、扇形のカバレッジにより降下率の変化が可能になり、ヘリコプター、戦闘機、スペース シャトルなどの急なアプローチ角度の航空機に MLS が役立ちます。

さまざまな信号を放送するためにさまざまな周波数を必要とする ILS とは異なり、MLS は単一の周波数を使用して、方位角と高度の情報を次々に放送しました。これにより、周波数の競合の可能性が減りました。また、使用される周波数がFM放送から遠く離れていることも、ILS のもう 1 つの問題でした。MLS は 200 の個別のチャネルも提供しているため、同じエリア内の空港間の競合を簡単に防ぐことができます。

最後に、精度は ILS よりも大幅に向上しました。たとえば、ILS で使用される標準的なDME機器では、範囲精度はわずか ±1200 フィートでした。MLS はこれを DME/P (精度) と呼ばれる ±100 フィートに改善し、方位角と高度についても同様の改良を行いました。これにより、MLS は極めて正確な CAT III アプローチを誘導できるようになりましたが、これには通常、高価な地上ベースの高精度レーダーが必要でした。

他の精密着陸システムと同様に、横方向および垂直方向の誘導は、従来のコース偏差インジケータに表示したり、多目的コックピットディスプレイに組み込んだりすることができます。距離情報も従来の DME インジケータで表示したり、多目的ディスプレイに組み込んだりすることができます。

当初、ILS は 2010 年まで運用され、その後 MLS に置き換えられる予定でした。このシステムは、FAA が GPS を支持し始めた 1980 年代に試験的に導入されただけでした。最悪の場合でも、GPS は少なくとも 300 フィートの精度を提供しました。MLS ほどではありませんが、ILS よりはるかに優れています。GPS は、滑走路の端だけでなく、「どこでも」機能しました。つまり、単一のナビゲーション機器で短距離および長距離ナビゲーション システムの両方を置き換えることができ、どちらよりも高い精度を提供し、地上の機器を必要としないということです。

GPS の性能、すなわち滑走路端付近での垂直誘導精度とシステムの完全性は、これまでの ICAO の基準や慣行に匹敵するものになっていません。地上局から「補正信号」を送信することで GPS の精度をさらに高めることができ、最悪の場合でも精度を約 10 m まで改善し、MLS をはるかに上回る性能になります。当初は、これらの信号を商用無線周波数の短距離FM 送信で送信することが計画されていましたが、これは手配が困難すぎることが判明しました。今日では、 WAASと呼ばれるシステムで、同様の信号が商用衛星を介して北米全域に送信されています。ただし、WAAS は航空会社の自動着陸用の CAT II または CAT III 標準信号を提供することができません (ただし、WAAS アプローチは、 Garmin Autolandを使用して装備された航空機の緊急自動着陸機能に十分な精度の誘導を提供できます)。そのため、ローカル エリア拡張システム(LAAS) を使用する必要があります。

マイクロ波走査ビーム着陸システム（MSBLS）は、NASAのスペースシャトルが使用したKu_バンドの進入および着陸航法支援システムでした。^{[2] [3] [4] [5] [6]}このシステムは、着陸までの最後の2分間の飛行中にオービターを誘導するために使用された正確な高度、方向、距離のデータを提供しました。信号は通常、水平距離約28 km、高度約5 km（18,000フィート）から使用できました。

NASA が使用する MSBLS 設備は、2 年ごとに精度の認定を受けていました。2004 年から、連邦航空局はNASA と協力してこの検証を実施しました。以前は、NASA の航空機と機器のみが使用されていました。2004年にケネディ宇宙センターの MSBLS をテストした結果、精度は 5 センチメートルであることが判明しました。

スペースシャトルの着陸進入は、 19度の滑空斜面から始まりました。これは、民間ジェット旅客機の一般的な3度の滑空斜面の6倍以上急なものです。

このシステムは、アプローチ方位、バック方位、アプローチ仰角、距離、データ通信の 5 つの機能に分けられます。

方位ステーションは、5031 ～ 5090.7 MHz の周波数範囲内の 200 チャネルの 1 つで MLS 角度とデータを送信します。通常、滑走路の停止端から約 1,000 フィート (300 m) 離れた場所に設置されますが、場所の選択にはかなりの柔軟性があります。たとえば、ヘリポート運用の場合、方位送信機を仰角送信機と同じ場所に設置できます。

方位角のカバー範囲は、標準構成では、滑走路の中心線の両側に少なくとも 40 度横方向に広がります。仰角は最大 15 度、少なくとも 20,000 フィート (6 km) まで、範囲は少なくとも 20 海里 (37 km) まで広がります (図 1-1-8 を参照)。

仰角ステーションは方位ステーションと同じ周波数で信号を送信します。単一の周波数が角度機能とデータ機能の間で時分割され、通常は滑走路の端から滑走路端と着陸ゾーンの間の約 400 フィートの位置にあります。

仰角カバレッジは、方位誘導信号と同じ空域で提供されます。仰角では少なくとも +15 度、横方向では方位の横方向カバレッジを満たすため、範囲では少なくとも 20 海里 (37 km) です (図 1-1-9 を参照)。

MLS 精密距離測定装置(DME/P) はナビゲーション DME と同じように機能しますが、技術的な違いがいくつかあります。ビーコン トランスポンダーは 962 ～ 1105 MHz の周波数帯域で動作し、航空機のインタロゲーターに応答します。MLS DME/P の精度は、MLS 方位角および仰角ステーションによって提供される精度と一致するように改善されています。

DME/P チャネルは、方位角チャネルおよび仰角チャネルとペアになっています。角度機能を備えた DME/P の 200 個のペア チャネルの完全なリストは、FAA 標準 022 (MLS 相互運用性とパフォーマンス要件) に記載されています。

DME/N または DME/P は MLS の不可欠な部分であり、免除がない限りすべての MLS 施設に設置されます。これはまれにしか発生せず、マーカー ビーコンまたはコンパス ロケーターがすでに設置されている郊外の低密度空港でのみ発生します。

データ送信には、基本データ ワードと補助データ ワードの両方を含めることができます。すべての MLS 設備は基本データを送信します。必要に応じて、補助データを送信できます。MLS データは、方位角 (および提供されている場合は後方方位角) カバレッジ セクター全体に送信されます。代表的なデータには、ステーション ID、方位角、仰角、および DME/P ステーションの正確な位置 (MLS 受信機処理機能用)、地上機器のパフォーマンス レベル、および DME/P チャネルとステータスが含まれます。

MLS識別は、Mで始まる4文字の指定です。これは、アプローチ方位（およびバック方位）地上装置によって、少なくとも1分間に6回国際モールス信号で送信されます。 ^[7]

補助データの内容: 代表的なデータには、MLS 機器の 3D 位置、ウェイポイント座標、滑走路状況、天気 (RVR、天井、高度計設定、風、後流渦、風せん断など) が含まれます。

米国では、FAAが1994年にMLSプログラムを中止し、代わりにGPS（広域航行補助システムWAAS）を導入した。FAAの計器飛行手順の目録にはMLSの場所は含まれておらず、^[8]最後の2つは2008年に削除された。^[要出典]

ヨーロッパでは運用条件が異なるため、多くの国（特に低視程で知られる国）ではILSの代替としてMLSシステムを採用すると予想されていました。しかし、実際にはロンドン・ヒースロー空港のみが大規模に導入され、2017年5月31日に廃止されました。フランクフルト空港など、MLSの導入が予想されていた他の主要空港では、代わりに地上ベースの航行補強システム（GBAS）システムを導入し、GBASベースの進入手順を公開しました。^{[9] [10]}

GBASシステムが導入されるにつれて、MLSのさらなる導入や既存システムの継続運用が疑問視されるようになる。^[11]

• ローカルエリア拡張システム(LAAS)
• 戦術航空航法システム（TACAN）
• トランスポンダー着陸システム(TLS)

• 航空情報マニュアル
• Aviation Today 2009年11月29日アーカイブWayback Machine MLS: Back to the Future? 2003年4月1日ロンドン・ヒースロー空港のMLS新設に関する記事

• 空中開拓者、第 4 章 影に隠れた技術: マイクロ波着陸システムと GPS の夜明け
• MLSの説明に特化したウェブサイト