DDIL – 品質低下、接続拒否、断続的、低帯域幅

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DDIL（Degraded, Denied, Intermittent, and Low-bandwidth：性能低下、遮断、断続的、低帯域幅）環境とは、測位、航法、時刻同期（PNT）、通信、またはセンシング機能が部分的または完全に利用できなくなる運用状況を指します。DDIL環境下では、状況認識能力が低下し、航法の不確実性が高まり、自律的な意思決定が困難になります。

現代の航法システムでは、高性能な慣性センサーと複数の補助情報源を、高度なセンサーフュージョンアルゴリズムによって組み合わせることで、こうした影響を軽減しています。

環境の悪化

環境劣化とは、 測位や通信が利用可能な状態は維持されているものの、その性能が低下している状態を指します 。信号の減衰、マルチパス伝搬、大気による乱れ、樹木、都市キャニオン、トンネル、悪天候、電磁干渉、あるいはセンサーの部分的な故障などが原因で、完全な通信障害には至らないものの、測位精度が低下します。

システムは動作を継続しますが、測位不確実性が大きくなります。

拒絶された環境

通信遮断環境とは、1つ以上の不可欠な航法サービスまたは通信サービスの利用が妨げられる環境を指す。 GNSS ジャミング、スプーフィング、地下での作戦、水中任務、密集した屋内施設、電子戦、あるいは意図的な無線沈黙により、外部からの位置情報の更新が遮断されます。

このような状況では、慣性航法システムが、補助センサーが再び利用可能になるまで、位置、速度、および姿勢を独自に推定します。

断続的な環境

断続的な環境とは、短時間または予測不可能な間隔でのみ、航法や通信サービスが提供される環境を指します。建物の間を飛行する無人航空機（UAV）、トンネルに入る自律走行車両、崖の近くで運用される海洋プラットフォーム、あるいは周期的に視界が確保される衛星などは、外部からの測定値を繰り返し失ったり回復したりします。

センサーフュージョンアルゴリズムは、通信が途絶している間も航法の連続性を維持しつつ、新たな観測データを迅速に検証・統合しなければなりません。

断続的な環境

低帯域幅の環境では、送信されるデータの量や頻度に制限が生じます。戦術無線ネットワーク、衛星通信、水中音響モデム、遠隔地の産業施設、長距離無人システムなどは、多くの場合、スループットに制約のある状態で運用されています。

そのため、ナビゲーションシステムでは、運用性能を維持するために、必須の計測値を優先し、テレメトリデータを圧縮し、更新頻度を下げ、推定処理の大部分をローカルで実行します。

実生活におけるシナリオと最新の技術

いくつかのDDILシナリオでは、複数の条件が同時に組み合わされています。その例としては 、GNSSかつ 通信品質が低下した 状況 、低帯域幅のテレGNSS 断GNSS 、電磁妨害環境、GPS妨害環境、通信遮断作戦、センサー利用不能ミッション、およびマルチドメイン電子戦環境などが挙げられます。これらのハイブリッドシナリオは、航法、通信、状況認識に同時に影響を及ぼすため、最も過酷な作戦条件となります。

INS 、GNSS、オドメーター、LiDAR、カメラ、ドップラー速度計（DVL）、超短基線（USBL）システム、ホイールエンコーダ、レーダー、磁力計、気圧計、およびその他の補助センサーを統合することで、DDIL環境に対応している。 拡張カルマンフィルタ（EKF）、ファクターグラフ最適化、および同時位置推定・マッピング（SLAM）アルゴリズムは、利用可能なあらゆる観測データを活用して慣性ドリフトを抑制し、不確実な運用条件下でも堅牢な位置推定を維持します。

高性能MEMSおよび戦術級慣性航法システムは、DDIL環境において強靭なPNTを確保するための基盤技術となっています。これらは外部インフラに依存しないため、衛星信号、通信、または外部基準が信頼できなくなったり利用できなくなったりした場合でも、継続的な航法が可能となります。