混雑した空港では、そのエリア内のすべての飛行機が共有する無線周波数はわずかしかありません。スペクトルと時間は限られており、複数の人が同時に話すと、両方のメッセージが失われる可能性があります。長時間の送信と読み出しを必要とする「クリアランスハンドオーバー」などの通信は、特に天候やその他の要因により多くの航空機が一度に管制官と通信する必要がある場合、交通量の多い地域では困難です。デジタル化により、特に緊急かつ時間が重要な通話のためのチャネルが確保されます。また、一部の空港では現在も実施されており、パイロットはボタンを押すだけで許可を確認でき、応答は管制官の画面に直接送信され、更新された情報が飛行管理システムにアップロードされます。
NASA ラングレー研究センターのシステム分析概念部門の航空宇宙エンジニアであるウィル カミングス グランデ氏は、NASA の航空交通管理と安全性 (ATMS) プロジェクトにおけるデジタル認証のための通信アーキテクチャとパフォーマンスに焦点を当てた技術的作業を主導しています。デジタル認証の次の層を研究しており、同じロジックを地上でのタクシーの指示に拡張し、折り返し時間、ルート、滑走路の割り当ても無線ではなくデジタルで通知できるようにしています。
彼は、デジタル認証の配信が実際にどのように機能するかについて、最新の基礎的な知識を求めました。研究論文ではなく、実際のタワー、実際のシステム上で、それを毎日実行している人々の中で行われました。連邦航空局（FAA）は、彼が望む航空管制官向けの訓練を提供しているため、彼はFAAアカデミーに連絡し、彼らが彼を学生として受け入れてくれることを「願って祈っていた」。
そして4月初旬、カミングス・グランデ氏はオクラホマシティのマイク・モンロニー空軍センター（MMAC）を訪れ、タワー・データ・リンク・サービス（TDLS）アプリケーション・スペシャリストのトレーニングを修了した。このトレーニングは、現在デジタル・クリアランス配信機能を備えている米国の72の空港で勤務する管制官に必要とされるのと同じ2日間の実践コースである。
教室で
カミング・グランデ氏は訓練中に稼働中のコントローラーを監視し、休憩中に端末を交換したため、両者はシステムを使用する時間がありました。彼のクラスメートは、シアトル、サクラメント、サンノゼ、フォート ローダーデール出身のアプリケーション スペシャリストで、いずれも交通量の多い空域を管理する本業を持つ管制官で、母国の空港で指定されたシステム メンテナーになるためにそこに来ていました。休憩中、カミングス・グランデには 1 つの贅沢がありました。それは、試してみる時間です。 「私のアイデアやコンセプトの一部を、TDLS と対話するドライバーや、現在のシステムでタッチするすべてのツールから反映させる必要があります。」と彼は言いました。 「訓練中の管制官が得られるものと、研究者として得られるもの、両方を同じ経験としてまとめられたのは素晴らしいことです。」
また、FAA アカデミーは、TDLS ハードウェアとソフトウェアの新しいバージョンの開発、テスト、実装を担当するシステム エンジニアと彼を結び付け、動作中のシステムを観察するために OKC タワーへの訪問を手配しました。
彼が見つけたもの
TDLS は、標準のオペレーティング システムから完全に分離された、完全に公開されたソフトウェア上で実行されます。これは、研究論文では再現できない方法で、実践的な体験を目を見張るものにする意図的なサイバーセキュリティ設計です。 「システムと対話することで、これらのシステムと、私たちが普段対話している他のコンピュータとの違いが非常に明らかになりました」と彼は言いました。
最も重要な発見はカリキュラム自体から得られました。訓練中に FAA のシステム アーキテクチャを確認したカミングス グランデ氏は、何を調べればよいのか分からないことに気づきました。それは、TDLS とターミナル フライト データ マネージャー (TFDM) の間のリンクですが、まだ運用上存在していません。このギャップが研究課題の焦点になります。 「このコースを受講するまで、この作品を見逃していることに気づきませんでした」と彼女は言いました。
20年にわたる宿題から始まる
カミングス・グランデ氏が実施している研究は、ターミナルエリア生産性向上プログラム、地表運用自動化研究（SOAR）プロジェクト、低視程着陸・地表運用（LVLASO）プロジェクト、地表軌道ベース運用（STBO）研究など、地表の安全性とデジタル通信に関するNASAの一連の研究につながっている。これらの取り組みは、FAA NextGen に通知するために 1990 年代半ばに始まり、さまざまな施設での一連のシミュレーションでデジタル タクシー クリアランスを実証し、最終的にはアトランタ空港での飛行試験を行いました。これらの調査結果は、作業負荷の大幅な削減を示しましたが、費用対効果のケースはまだ存在しておらず、車両や施設でのテクノロジーの準備が整っていませんでした。
カミングス・グランデ氏の見方では、変化したのは、滑走路や滑走路出発アドバイザー、TFDMによる高精度出発発射機能など、航空宇宙技術実証（ATD-2）技術から派生したシステムの立ち上げを含む、新たなインフラ投資が集中し、航空機側のパートナーからの業界の新たな関心が集まったことである。 「人々が過去20～30年にわたって取り組んできた宿題はすべて私たちにあります」と彼は語った。 「FAA と業界からの新たな関心を活用して、この安全性の向上を実現できるでしょうか?」
システムが完全に実装されるまでにかかる時間の見積もりは、5 年から 10 年の範囲にあります。そしてその報酬は、飛んだ人なら誰でも目に見えるものになる、と彼は言う。 「これは、フライトがこれまで以上に安全になり、パイロットがタキシング中に正しいことに集中できることを意味します。パイロットがタクシーの許可を正確に記録したり、空港に精通していることに依存する代わりに、航空機はパイロットが何をしているかを認識し、確認できるようになります。」
関連性の事例
カミングス・グランデ氏は、別の NASA 研究者がこの FAA コースを受講していることを知らず、このモデルは繰り返す価値があると考えています。同氏は、FAAアカデミーの研修が都市部の航空モビリティと小型UASの統合に取り組む研究者に利益をもたらす可能性があるもう一つの分野として、ターミナル手順の設計（TERPS）を指摘した。 「誰かがシステムの1つを深く掘り下げ、現状を理解する必要があるときはいつでも、それを実現するために押すボタンがここにあります。FAAアカデミーと継続的なパートナーシップを築き、それを実現できれば素晴らしいと思います。」
FAA アカデミーのチームは、誰が見ても積極的なパートナーでした。
カミングス・グランデ氏は、FAA のエリック・ガンドルッド氏とキャロル・レイフォード氏に特別な感謝の意を表します。
