船舶運航リスク・非常時の対応海上安全と海洋環境保護への宇宙の利用

吉田公一

2016

船舶の安全

航行の安全・衝突予防ー自船位置の表示・航行分離帯ー航行管制・貨物の安全（固定、安定）

船体構造・船型設計・健全性 Integrity・耐航性 Maneouvrability・復原性 Stability・防火 Fire Protection

非常時の対応・遭難及び非常時通信・海上安全情報

海上での生存・救命設備・捜索救助

海上保安・船舶動向の把握・海賊対策

Safety of Navigation• In usual navigations

– Prevention of collision (ship to ship)– Safety information for navigation (chart, sea lane, etc.)

• In emergency cases– Distress alert（遭難信号）

• From ship in distress to shore rescue parties• From ship in distress to ships around• Communications among ships around ships in distress

– Maritime Safety Information (MSI)• Sea and weather conditions and reports

Safety of navigation• SOLAS Chapter V (applies to all ships on all voyages).

Government– Meteorological services and warnings– Ice patrol services– Search and rescue services– Hydrographic services– Ships’ routeing (航路指定)– Ships’ reporting system (船舶通報制度)– Vessel Trafic Services VTS (船舶交通業務)Ships– Manning (船員配乗)– 航海用機器の搭載義務

• Compass• Clonograph• Charts (海図), Electric Chart Display and Information Systems (ECDIS)• Radar (3GHz, 9GHz)• Bridge Navigational Watch Alarm System (BNWAS)• Automatic Identification System (AIS)• Long-range Identification and Tracking System (LRIT)

E-NavigationIMO NCSR（航行安全・無線通信・捜索救助）小委員会で検討中• 船舶内データシステムと陸上からのデータ交信・整備の制御• 運航者のデータシステムの利用と陸上からのサポート• 陸上からの船舶航行管理（船社）、統制（Voyage Tracking System)

• シームレスな（利用者が通信手段を意識しないで利用できる）データ交信の提供

• IMO-NCSR: E-Navigationの概念と構造（Architecture)を議論中• 実際の衛星通信業務の内容は、まだ詰めていない。• 海上ブロードバンド

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船舶運航の安全

EU Project on E-NavigationMONALISA 2.0 – taking maritime transport into the digital age

http://monalisaproject.eu/ The vision is to shake up and sharpen the whole transport chain by making real-time

information available to all interested and authorised parties. It is called Sea Traffic Management (STM) and it will change the maritime world. It is like introducing the Smartphone, at first no one really knows what they need it for, and then they cannot live without it.

The development of a common format and architecture for seamless exchange of route information and voyage plans together with the major manufacturers of navigational equipment

E-Navigation (IMO NCSRで検討中）

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Info

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全世界的にシームレスなデータ通信の実現のためには、衛星通信が、VHF、MF、HF通信と連携して、サービスを提供する必要がある。・大洋(open sea）では衛星通信の利用 衛星がダウンすればHFでバックアップ・沿岸では、MF、VHFの利用

船舶非常時通信の確保全世界的遭難安全通信システム：GMDSS

庄司和民先生による図

GMDSSの現状• 航行海域による船舶の分類

– A1海域：陸岸からVHF Coverage以内– A2海域：陸岸からMF Coverage以内でA1の外– A3海域：静止衛星Coverage以内でA1、A2の外– A4海域：A3海域の外

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機能 手段 運用帯域 A1 A2 A3 A4

遭難通信捜索コーディネート安全通信

Voice、 DSC

* 選択

VHF O O O O

MF O O

MF/HF O* O

Inmarsat O*

自動遭難通信 衛星系EPIRB：非常位置指示無線標識

406MHz O* O O O

VHF EPIRB VHF O*

海上安全情報通信 NAVTEX 518kHz O O O O

INMARSAT Inmarsat O

遭難者Locating Radar (ECDIS) 9GHz O O O O

SART （Radar、AIS） VHF O O O O

遭難者通信 双方向無線電話 VHF O O O O

GMDSSの見直し

IMO COMSAR14(2010年3月)から、見直し作業着手見直し必要性の検討と確認、見直し範囲の議論

・ GMDSSをはじめから設計し直すか、現状のシステムベースで改良するか

IMO-ITU合同専門家会議 (EG)へ技術的検討を依頼IMO NCSRで作業を継続

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• GMDSSは1980年代の無線通信技術により確立•以来25～30年を経過し、無線通信技術の進歩は著しい•遭難通信の誤発射が多過ぎる（DSCなど）•最新の技術を導入し、信頼性と便利性を高める要望が顕著•SOLAS適用船とSOLAS非適用船の境界の削除の必要性•新たな衛星系通信サービスの利用可能性•AIS、GNSS（GPS）の活用

IMO-ITU-EG11 第11回合同専門家会議2015年10月5日～9日

• A3及びA4海域の定義案 A3海域は、A1海域（VHF）及びA2海域（MF）の外であって、当該船舶が搭載している衛星通信システム（IMOが承認したもの）のカバレージ内

従来の「INMARSATのカバレージ」という地理的に固定したA3海域の定義から、船舶毎にその搭載する衛星通信システムによってA3海域を定義することに変更－船によってA3海域が異なることとなる。

衛星システムを利用しない（地上HFシステムを利用する）場合はA4海域運航船舶となる（例え太平洋の赤道付近を航行する場合でも）

GMDSSの見直し

Today’s A3 sea area

GMDSSの見直しIMO-ITUーEG10第10回合同専門家会議：2014年10月6日～10日

A3海域の新定義案は、新たな衛星システム参入のチャンスを与える

全球をカバーしなくてもよい？

静止衛星でなくてもよい？

GMDSSの衛星通信プロバイダは、IMO決議A.1001(25)「GMDSSにおける移動衛星通信システムの要件」を満たす必要がある。

衛星、海上移動局、地上固定局及び地上通信ネットワークから成る

一応、静止衛星系を想定

遭難通信及びMSIを連続して確保（99.9%）

遭難通信の配信経路を定めること

GMDSSの見直しIMO-ITUーEG11第11回合同専門家会議：2015年10月5日～9日

従来のVHF、MF、HFによる遭難・安全通信システムを保持（DSCを含めて） VHF ERPIBは廃止 従来のNAVTEX、NBDPを保持しつつ、一方で、新たな高速・大容量のデジタル通信の可能性に門戸を開放• NAVDAT• VDES

船が得た情報は、紙に印刷しなくてもよい、ディスプレー画面で見ればよい。FAXからデジタル画像データへ。

AISの参入• 遭難信号（Alerting）には用いないが、用途は開いている。• Satellite AISの利用を視野に入れている。

現状のGMDSSのシステムを保持しつつ、新しい技術の導入のチャンスを確保する

新システムが順次導入され、次第に置き換わっていくことを期待して

AISを活用した航行支援システム

船舶自動識別装置（AIS:Automatic Identification System)

● AISとはAISは、船舶の識別符号、種類、位置、針路、速力、航行状態及びその他の安全に関する情報を自動的にVHF帯電波で送受信し、船舶局相互間及び船舶局と陸上局の航行援助施設等との間で情報の交換を行うシステムです。

● AISの搭載義務2002年7月１日に発効された「1974年の海上における人命の安全に関する条約（SOLAS74）」第Ⅴ章受け、国内法では、次の特定の船舶に対し、AISを搭載することが義務づけられています（第１９規則）。

（１） 国際航海に従事する300総トン以上の全ての船舶（２） 国際航海に従事する全ての旅客船

（３） 国際航海に従事しない500総トン以上の全ての船舶

AIS （Automatic Identification System）VDE （VHF Data Exchange)

AIS VDE (Single band)

Speed 9,600 bps 28,800 bps or more

Channel Data 2ch + Long range detection 2ch

Data 4ch + Long range detection 2ch + Long range transmission 2ch

Range 20 - 30 n.m.(Depends on antenna height)

World wide

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可能な利用•航行安全：船位、針路、船速、無線呼び出し符号、船情報•捜索救助：位置表示、遭難情報•衛星によるAISの検知

－衛星による船舶（海上物体）の監視（合成開口テーダ）と統合して不審船の検出

•気象・海象情報：風速、風向、気圧、潮流、水温、etc..

ＡＩＳ陸上局のカバーエリアと航行支援システムによる現状の情報提供の例

AIS on ECDIS

• SPAISE（スパイス）は、船舶自動識別装置（AIS:Automatic Identification System以下「AIS」という。）を衛星に搭載した実験（衛星搭載船舶自動識別システム実験：Space based AIS Experiment)の略である。

• SPAISEではこのAIS信号を衛星軌道上で受信することで、全球における船舶の航行情報を得ることができる。

• 本実験において、衛星搭載用AIS受信システムの機能性能の確認及び軌道上の混信状況の評価を行うことで、将来システムの構成やAIS信号受信性能向上のための知見を獲得する。

JAXA衛星搭載船舶自動識別システム(AIS)実験「SPAISE」

陸域観測技術衛星2号「だいち2号」（ALOS-2）

小型実証衛星4型（SDS-4）JAXA• JAXAは、小型実証衛星4型(SDS-4)に搭載した衛星搭載AIS受信機に関する実験について、2012年11月16日に定常フェーズを終了した。定常フェーズでは、衛星パラメータの変更や船舶数の変化、天候等、様々な環境下における信号をのべ38万信号分取得し、衛星AIS受信機の技術的な検証を実施した。2012年11月17日からは後期利用フェーズを開始しています。後期利用フェーズでは、取得した信号を引き続き解析することにより、船舶トラッキング(航行状況把握)、海洋環境保全（保護区への侵入船舶等）、海上安全（海難対策等）など利用の可能性について、研究を進めている。

AIS Detection mapping

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ITUにおけるVDES構想

衛星によるAIS/VDESの検知とデータリレー

海洋環境保護と衛星利用リモート・センシング

• 船舶の動向監視（衛星AIS 合成開口レーダ）• 海上漂流物の監視（物体、油 etc.）• 海上大気の監視（SOx Black Carbon etc.）• 海象の監視：波高、波長、潮流、風向・風速（メソ気象モデル：神戸大学・香西教授等）

海洋環境保護と衛星利用 リモート・センシング

• 衛星搭載観測システム（Active)、センサー（Passive）の開発• 周回衛星で得たデータの統計処理方法の確立• データの保持・保管と利用形態・方法－海洋ビッグデータ• 衛生の確保と継続－国際連携

合成開口レーダ• 小さな開口面（アンテナ）を合成して大きな開口面（アンテナ）を実現するレーダ

• 長所– 地上観測点が必要無いために非常に高い空間分解能が実現できる（GPSとの違い）– 人間が到達しにくい場所（山地、砂漠、極地、僻地）も観測できる– 衛星から能動的に電波を照射するために昼夜や天候を問わず観測可能である

• 短所– 衛星が地上の同じ場所を照射するまでに最低数十日

かかる（時間分解能が低い）

– 水蒸気遅延の影響を受けること

衛星だいちのLバンド合成開口レーダ

EMSA(European Maritime Safety Agency)による海上漂流油監視海洋環境保護と衛星利用 リモート・センシング

日本のEEZの監視

• 船舶動向• 漁業監視• 海洋探査• 海底鉱物資源

• 衛星と水中探査ビークル・ブイとの連携

海洋環境保護と衛星利用 リモート・センシング

◆現状

ﾊﾟｯｼﾌﾞ型ｾﾝｻｰ(ﾏｲｸﾛ放射計/光学ｾﾝｻｰ)を活用した水産情報の提供（出典：海洋への衛星利用に関する調査研究報告書 H25.3海洋政策研究財団）

• 光学衛星(赤外)のデータから海水温を推定

• 光学衛星(可視光)から得たスペクトル情報からクロロフィル濃度を推定

利用1

利用2

光学衛星

漁船

漁船に対して有望な漁場の情報を提供

• 光学衛星(可視光)から得たスペクトル情報からクロロフィル濃度を推定し、赤潮の発生を監視

光学衛星

赤潮

利用1

利用2

• 衛星を利用して海水面温度、塩分濃度、海流、クロロフィル濃度の分布と変化を定常的に観測

• 赤潮発生予測を、よりリアルタイムで的確に行う

光学衛星#1

養殖場・筏 養殖場・筏

養殖漁業の被害を最小限に食い止める

漁船

光学衛星#2

漁業政策に資する監視体制とサービスを構築• 光学衛星を利用する海洋監視体制を構築• 政府横断的な利用の推進

• 漁獲量を増大• 長期戦略的で効果的な漁業を推進

光学衛星

赤潮

複数の組織で取得情報を共有し、現場へ配信

赤潮の発生を予測し、養殖施設を事前に移動

◆次世代衛星活用

気候変動研究推進プログラム：文部科学省RECCA: Research Program on Climate Change Adaptation

気候変動に伴う水産資源・海況変動予測技術の革新と実利用化衛星情報（海面水温・流れ）の利用 － 三陸沖のアカイカ漁へ利用

CO-JASPA Proprietary

国際連携の枠組み：C-SIGMAhttp://c-sigma.org/

Collaboration in Space for International Global Maritime Awareness（グローバルな海洋状況認識のための宇宙における国際協力）

◇目的

・海洋航行の安全と安全保障

◇実現手段（画期的着眼）

・各国が運用する沿岸域の監視システム衛星AIS、非軍事監視衛星の連携と国際的なデータ相互利用

◇C-SIGMAとは・海事監視情報の相互利用とアクセスを実現するための国際的な枠組み作り

◇C-SIGMA開催経緯・2011年早期に、欧州委員会/米国間で推進について合意・2011.6ESA, 2012.5NATO, 同.11カナダ大使館(WDC), 2013.6アイルランド→2014.12.8-9に、第5回の東京開催（霞が関ビル）開催 2015年はロンドンで開催

ＮＰＯ宇宙利用を推進する会（CO-JASPA/ss）提供情報

まとめ

• 船舶遭難安全通信：GMDSSにおいて衛星利用は定着。新たな衛星通信プロバイダの算入も加速。

• 船舶の航行安全：E-Navigationの構造は、衛星通信システムの役割を含め、議論中。テスト中。

• 船舶動向監視：LRIT、AISにおいて衛星利用が進む。リモート・センシングによる海上物体の監視技術の開発。

• 海洋環境の監視：様々なリモート・センシング技術の開発と試験的利用の推進。

• 研究開発のプラットフォームの確立が必須（国としてのプロジェクト）

• 衛星利用の国際的な連携が必要（必須）