GNSSの拡張

全地球航法衛星システム(GNSS)の拡張は、外部情報を計算プロセスに統合することで、精度、信頼性、可用性などのナビゲーション システムの属性を改善する方法です。このようなシステムは多数導入されており、通常、GNSS センサーが外部情報を受信する方法に基づいて名前が付けられ、説明されています。一部のシステムは、エラーの原因に関する追加情報 (クロック ドリフト、エフェメリス、電離層遅延など) を送信し、他のシステムは、過去に信号がどれだけずれていたかを直接測定し、3 番目のグループは、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（SBAS）は、追加の衛星放送メッセージを使用することで、広域または地域の補強をサポートします。地上局からの測定値を使用し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放送されます。SBASは、WADGPS（広域差動GPS）と同義である場合があります。^[1]

実装または提案されている SBAS には次のものがあります。

• 米国連邦航空局(FAA) が運用する広域航行増強システム( WAAS) 。
• 欧州静止衛星航法オーバーレイサービス(EGNOS) は、ESSP ( EUのGSAに代わって) によって運営されています。
• 日本の国土交通省航空局（JCAB）が運用する多機能衛星航法補強システム（MSAS）。
• 日本が運用する準天頂衛星システム（QZSS）は、2018年11月に初期運用を開始しました。QZSSはPNTと呼ばれる非SBASモードでも運用され、基本的には追加のGNSS衛星として機能します。
• インド空港公社が運営するGPS支援GEO拡張ナビゲーション（GAGAN）。^{[2] [3]}
• ロシアのロスコスモスがGLONASSに基づいて運用する差分補正監視システム（SDCM）。
• 中国が北斗をベースに提案した北斗衛星ベース補強システム（BDSBAS）。^[4]
• オーストラリアとニュージーランドが開発中のSouthern Positioning Augmentation Network（SouthPAN）は、2022年9月に最初のサービスが開始される予定。[ 5 ^{] [6]}
• 広域GPS 拡張(WAGE) は、米国国防総省が軍隊および認定受信機の使用のために運用しています。
• John Deere社と C-Nav Positioning Solutions ( Oceaneering )社が運用する商用StarFire ナビゲーション システム。
• Fugroが運用する商用 Starfix DGPS システムとOmniSTARシステム。
• Hemisphere GNSSが運営する商用Atlas GNSS グローバル L バンド補正サービスシステム。
• GPS ·Cは GPS Correction の略で、カナダの大部分の地域を対象とした差分 GPS データ ソースであり、現在は廃止されているカナダ天然資源省の一部である Canadian Active Control System によって管理されています 。
• オーストラリアのSBASはインマルサット4F1静止衛星を使用しており、2023年4月に停止した。^{[7] [8]}

地上ベースの補強システム（GBAS）は、空港付近でDGPS（ディファレンシャルGPS ）補正と整合性検証を提供し、 ILSのない滑走路などへのアプローチを提供します。測量位置の基準受信機はGPS偏差を測定し、23 nmi（43 km）以内のVHFデータブロードキャスト（VDB）を通じて2 Hzで発信される補正を計算します。1つのGBASは最大48のアプローチをサポートし、各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は複数のアプローチを提供して後流乱気流を減らし、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。^[9]

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110万ドルで15機の航空機に装備し、FAAは技術評価に250万ドルを投じた。 ハネウェルのSLS-4000 GBAS設計は2009年9月にFAAに承認され、現在でも唯一のものである。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の計器着陸を提供し、SBASによる電離層状態のリアルタイム監視により100フィート（30メートル）のカテゴリー2にアップグレード可能。一方、より高精度のカテゴリー3のSLS-5000は互換性のある航空機を待っている。最初の設置は2012年にEWRで、 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）にGBASを設置することを推奨しています。ニューアークとヒューストンのGBASはカテゴリー2にアップグレードされ、シアトル・タコマ、サンフランシスコSFO、JFK空港、LGAが次に予定されています。^[9]

全世界で20カ所あるハネウェルのGBAS設備のうち、米国の他の設備は以下の通り。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。欧州で設備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。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。その他の設置場所は、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備えたカテゴリー1 GBAS着陸システム（GLS）設備が約100カ所ある。 ^[9]

米国では、GBAS は以前はローカルエリア補強システムとして知られていましたが、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、200フィート（61メートル）に到達したWAAS LPV進入がCat. 1 ILS進入を上回った。1 GBASの費用は300万～400万ドルで、Cat. 2ではさらに70万ドル高くなる。^[9]

2018年春までに、ボーイングはGLS対応の旅客機3,500機を納入し、5,000機を発注している。GLS Cat. 2/3はボーイング747-8、787、777に標準装備されているが、GLS Cat. 1は737NG/MAXにオプション装備されており、GLS Cat. 2/3は2020年から提供される予定である。 エアバスは、A320、A330、A350、A380に自動着陸機能付きGLS Cat. 1を提供している。 ^[9]

FAAのNextGenは、空港の収容能力を高め、騒音や天候による遅延を減らすためにGBASとGLSを推進している。ボーイングは資金援助よりもFAAの支援を希望しているが、全米航空管制官協会は、厳格なアプローチは交通管理の柔軟性を低下させ、スループットと収容能力を失うと主張しており、デルタ航空もこの見解に賛同している。一部のICAO加盟国は、カテゴリー2/3のアプローチと着陸をサポートするGBASアプローチサービスタイプD（GAST-D）を審査している^{[説明が必要]}。^[9]

GBASシステムは主に着陸フェーズでリアルタイムの精度と信号の完全性制御が重要となることを想定しており、特にSBASが想定されていない、または適していない視界が全くないほど天候が悪化した場合（CAT-I/II/III条件）に利用されるため、SBASシステムに比べてGBASシステムには厳しい安全要件が課せられます。^[10]

米国の全国差分GPSシステム（NDGPS）は、米国の陸上および水路のユーザー向けの補強システムでした。これは、GPSを超える幅広いGNSSネットワークをサポートするNASAのグローバル差分GPS（GDGPS）システムに置き換えられました^{。同じGDGPSシステムは}、米国のWAASおよびA-GNSS実装の基盤となっています。^[11]

地上局はGNSSの連続観測を蓄積し、センチメートルレベルのデータに事後補正するためにも使用される。その例としては、米国の連続運用基準局（CORS）と国際GNSSサービス（IGS）がある。^[11]

補強は、ナビゲーション センサーからの追加情報を位置計算に組み込むか、ナビゲーション パフォーマンスを向上させる内部アルゴリズムという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、必ずしも同じエラー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 によって航空機ベースの補強システム (ABAS) と呼ばれています。最も広く使用されている ABAS の形式は、受信機自律整合性監視(RAIM) で、冗長 GPS 信号を使用して位置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。^[12]

追加のセンサーには次のものが含まれます。

• 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の決定を行います (DME/DME)。INS と一緒に使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）

• アシストGPS（A-GPS）
• GNSS強化
• 衛星ナビゲーション