JP2008145206A - クジラ目生物探知機 - Google Patents

Abstract

【課題】クジラやイルカなどのクジラ目生物の存在の有無および方角を探知し、その生物の種類を特定して種類名称を表示する、クジラ目生物探知機を提供する。
【解決手段】クジラ目生物の発する超音波の波形情報を生物の種類毎のデータベースとして持ち、超音波マイクを設け、受信した超音波の波形情報を前記データベースと照合し、その照合での合致の有無によりクジラ目生物の存在の有無を探知する。超音波マイクとして指向性があるものを採用し、超音波の発信源であるクジラ目生物の存在する方角を特定する。前記データベースにクジラ目生物の種類名称の項目を持たせ、照合結果として、合致した生物の種類名称をも出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クジラやイルカなどのクジラ目生物の存在の有無および方角を探知し、その生物の種類を特定して種類名称を表示する、クジラ目生物探知機に関するものである。

従来、クジラ目生物の存在の有無および方角を探知するには、次のような方法が採られていた。
（イ）水上からの目視による探知方法。
（ロ）水中での目視による探知方法。
（ハ）魚群探知機を使用し、超音波の反射物の大きさ、密度（固さ）、動きから判断する探知方法。

また、クジラ目生物の種類を特定するには、対象生物の姿から判断する方法が採られていた。

前述の背景技術には、次のような問題点があった。

（イ）水上からの目視による探知方法では、クジラ目生物が水中に潜行し続けている場合には、その生物の姿が見えず、その存在を探知できなかった。また、気象などによる水上の視界の悪化に影響され易かった。

（ロ）水中での目視による探知方法では、水中の透視度に影響され易く、また、数十メートル先程度までしか見通すことができず、場所を移動せずに行える探知の範囲が狭かった。

（ハ）魚群探知機による探知方法では、対象物の形や色が判らないため、クジラ目生物以外の生物や物質をクジラ目生物であるかのように誤認してしまう場合があった。生物の種類を特定することも困難であった。また、魚群探知機は能動的に超音波を発するため、その超音波を聞くことのできるクジラ目生物への悪影響が懸念されていた。

また、クジラ目生物の種類を姿から特定する方法では、対象生物の姿が十分確認できる必要があり、クジラ目生物に関する知識も必要であった。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。

本発明によるクジラ目生物探知機は、クジラ目生物の発する超音波の波形情報を生物の種類毎のデータベースとして持ち、超音波マイクを設け、受信した超音波の波形情報を前記データベースと照合し、その照合結果を出力することを特徴とし、前記照合での合致の有無によりクジラ目生物の存在の有無を探知する。

前記超音波マイクとして指向性があるものを採用し、その超音波マイクの向いている方角を基に、超音波の発信源であるクジラ目生物の存在する方角を特定するように構成されていてもよい。

前記データベースがクジラ目生物の種類名称の項目を含み、前記照合結果の出力内容が前記種類名称を含むように構成されていてもよい。

本発明によれば、以下のような効果がある。

（１）目視に頼らないため、対象のクジラ目生物が水中に潜行し続けていても探知することができ、水上の視界や、水中の透視度の影響を排除することができる。また、水中においては光よりも超音波の方が到達距離が長いため、場所を移動せずに行える探知の範囲が広がる。

（２）クジラ目生物の発する超音波の波形情報を判定に利用しているため、外見が似ているなどの理由によりクジラ目生物以外の生物や物質をクジラ目生物であるかのように誤認してしまうことを防ぐことができる。

（３）本発明は超音波を発しないため、クジラ目生物への悪影響を排除することができる。

（４）指向性のある超音波マイクを採用することで、超音波マイクの向いている方角を基に、超音波の発信源であるクジラ目生物の存在する方角を特定することができる。

（５）特定したクジラ目生物の種類名称を表示することで、クジラ目生物の知識を持たない人でもその種類名称を知ることができる。

以下、本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の一形態におけるクジラ目生物探知機の構成を示すブロック図である。超音波マイク１０１は、受信した超音波の振幅を電気信号に変換し、アナログ信号２０１として出力する。信号増幅器１０２は、信号処理を容易にするためにアナログ信号２０１を信号増幅し、増幅済みアナログ信号２０２として出力する。バンドパスフィルタ１０３は、増幅済みアナログ信号２０２を入力し、クジラ目生物の発する周波数帯域である２０ＫＨｚ〜１６０ＫＨｚのみを通過させ、濾波済みアナログ信号２０３として出力する。

Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１０４は、濾波済みアナログ信号２０３を入力し、その信号振幅を標本化・量子化する。マイコン１０７は、バス２０４を介して、Ａ／Ｄ変換器１０４に対して任意のタイミングで前記標本化・量子化を起動することができ、また、Ａ／Ｄ変換器１０４から前記標本化・量子化されたデータを読み出すことができる。

データベースＲＯＭ１０５は、クジラ目生物の発する超音波の波形情報および生物の種類名称を、予め生物の種類毎にデータベース化して格納したＲＯＭ(Read Only Memory)である。マイコン１０７は、バス２０４を介して、データベースＲＯＭ１０５の内容を読み出すことができる。

表示器１０６は、マイコン１０７からバス２０４を介して与えられた情報を表示する。

バッテリー１０８は、電源ライン２０５を通して、信号増幅器１０２、バンドパスフィルタ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４、データベースＲＯＭ１０５、表示器１０６、マイコン１０７に、電力を供給する。

防水容器１０９は、本発明によるクジラ目生物探知機を水中でも使用可能とするための密閉容器であり、表示器１０６の表示内容が外側から読み取れるように透明のアクリル樹脂で構成されている。防水窓１１０は、防水容器１０９に取り付けられた窓であり、超音波などの音波は通すが水は通さないような柔らかい膜状のポリエチレンで構成され、超音波マイク１０１の前面に配置されている（後述）。

図２は、図１で示したクジラ目生物探知機の超音波マイク１０１周辺の断面図である。超音波マイク本体１０１ａは、超音波マイク１０１の本体部分である。超音波マイク開口部１０１ｂは、超音波マイク１０１において超音波を取り込む面である。超音波マイク端子１０１ｃは、超音波マイク１０１としての出力端子であり、信号増幅器１０２に接続されている。防水窓１１０は、超音波を通すために防水容器１０９に取り付けられた窓であり、超音波マイク開口部１０１ｂの前面に配置されている。超音波マイク１０１は指向性があり、受信可能角度１０１ｄの内側から飛来する超音波は受信するが、その外側から飛来する超音波は受信しない。

図３は、図１で示したクジラ目生物探知機のデータベースＲＯＭ１０５に予め格納されるデータベースの構成図である。本データベースは複数のレコードで構成されている。前記レコードは、クジラ目生物の種類毎となっており、クジラ目生物の発する超音波の波形情報の項目、およびその生物の種類名称の項目で構成されている。なお、格納する前記波形情報の一例として、波形の標本化・量子化データ、周波数、周波数の変化量、振幅の変化量、発生と休止の時間間隔が挙げられるが、本実施の一形態では周波数のみとしている。

図４は、図１で示したクジラ目生物探知機のマイコン１０７の動作を示すフロー図である。マイコン１０７は、受信した超音波を標本化・量子化する処理を実行し（ステップＳ１）、ステップＳ１で得られた標本化・量子化データ群をフーリエ変換し、受信した超音波の周波数を算出する（ステップＳ２）。そしてマイコン１０７は、前記ステップＳ２で算出した周波数を、データベースＲＯＭ１０５と照合する処理を実行し（ステップＳ３）、照合の結果、合致するレコードが有れば（ステップＳ４の有）文字列“存在有り”および合致したレコードの生物の種類名称を表示器１０６へ出力し（ステップＳ５）、合致するレコードが無ければ（ステップＳ４の無）文字列“存在無し”を表示器１０６へ出力する（ステップＳ６）。そしてマイコン１０７は、ステップＳ１からの処理を繰り返し実行する。

図５は、図４で示した、受信した超音波を標本化・量子化する処理（ステップＳ１）を示すフロー図である。マイコン１０７は、Ａ／Ｄ変換器１０４に対して標本化・量子化を起動し（ステップＳ１１）、３マイクロ秒の待ち合わせを行い（ステップＳ１２）、Ａ／Ｄ変換器からの標本化・量子化データを読み出す（ステップＳ１３）。そしてマイコン１０７は、１個の標本化・量子化データの取得（ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３）を１００００回繰り返し終えていなければ（ステップＳ１４のＮＯ）ステップＳ１１からの処理を行い、繰り返し終えていれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）本処理を終了する。なお、ステップＳ１２の３マイクロ秒は、１６０ＫＨｚ（クジラ目生物の発する超音波の周波数上限）の２倍を標本化周波数としたときの標本化周期である。以上のようにして、マイコン１０７は１００００個の一連の標本化・量子化データ群を得る。

図６は、図４で示した、算出した周波数をデータベースと照合する処理（ステップＳ３）を示すフロー図である。マイコン１０７は、比較対象のレコードをデータベース先頭のレコードとし（ステップＳ２１）、ステップＳ２で算出した周波数と比較対象のレコードの周波数とを比較し（ステップＳ２２）、周波数の差が±３％以内であれば（ステップＳ２３のＹＥＳ）照合の結果を合致レコード有として（ステップＳ２５）処理を終了し、差が±３％以内でなければ（ステップＳ２３のＮＯ）全てのレコードについて比較し終えたかの判定（ステップＳ２４）を行う。そしてマイコン１０７は、全てのレコードについて比較し終えていれば（ステップＳ２４のＹＥＳ）照合の結果を合致レコード無として（ステップＳ２６）処理を終了し、比較し終えていなければ（ステップＳ２４のＮＯ）比較対象を次のレコードとし（ステップＳ２７）、ステップＳ２２からの処理を行う。

図７は、図１で示したクジラ目生物探知機の使用状態を説明する図である（ただし図１記載の一部のブロックについては図示省略）。本発明によるクジラ目生物探知機を使用するときは、操作者が手に持つなどして、主に水中で使用する。超音波マイク１０１が任意の方角を向くようにするには、本発明によるクジラ目生物探知機自体の向きを操作者が手などで変更して行う。

まず操作者は、超音波マイク１０１を任意の方角へ向ける。その向けた方角にクジラ目生物３０２が存在しており、そのクジラ目生物３０２の発した超音波３０３が防水窓１１０を通して超音波マイク１０１に受信されるとき、前述の本発明の仕組みにより、クジラ目生物３０２の存在を示す“存在有り”という文字列、およびその生物の種類名称が表示器１０６に表示される。このため操作者は、その表示された生物の種類名称を持つクジラ目生物３０２の存在を知ることができる。また、超音波マイク１０１は指向性があるため、そのクジラ目生物３０２が存在する方角は、超音波マイク１０１の向いている方角であると、操作者は特定することができる。

もし、表示器１０６に“存在無し”と表示された場合には、何れのクジラ目生物の存在を確認できなかったと操作者は判断できる。この場合には、超音波マイク１０１を別の任意の方角へ向けて、同様に探知を続行してもよい。

本発明の実施の一形態におけるクジラ目生物探知機の構成を示すブロック図である。 図１で示したクジラ目生物探知機の超音波マイク周辺の断面図である。 図１で示したクジラ目生物探知機のデータベースＲＯＭに予め格納されるデータベースの構成図である。 図１で示したクジラ目生物探知機のマイコンの動作を示すフロー図である。 図４で示した、受信した超音波を標本化・量子化する処理（ステップＳ１）を示すフロー図である。 図４で示した、算出した周波数をデータベースと照合する処理（ステップＳ３）を示すフロー図である。 図１で示したクジラ目生物探知機の使用状態を説明する図である。

符号の説明

１０１ 超音波マイク
１０１ａ 超音波マイク本体
１０１ｂ 超音波マイク開口部
１０１ｃ 超音波マイク端子
１０１ｄ 受信可能角度
１０２ 信号増幅器
１０３ バンドパスフィルタ
１０４ Ａ／Ｄ変換器
１０５ データベースＲＯＭ
１０６ 表示器
１０７ マイコン
１０８ バッテリー
１０９ 防水容器
１１０ 防水窓
２０１ アナログ信号
２０２ 増幅済みアナログ信号
２０３ 濾波済みアナログ信号
２０４ バス
２０５ 電源ライン
３０１ 水面
３０２ クジラ目生物
３０３ 超音波

Claims (3)

1. クジラ目生物の発する超音波の波形情報をデータベースとして持ち、超音波マイクを設け、受信した超音波の波形情報を前記データベースと照合し、その照合結果を出力することを特徴とするクジラ目生物探知機。
2. 超音波マイクとして指向性があるものを採用し、超音波の発信源であるクジラ目生物の存在する方角を特定する請求項１記載のクジラ目生物探知機。
3. データベースにはクジラ目生物の種類名称の項目を含み、照合結果の出力内容には前記種類名称を含む請求項１記載のクジラ目生物探知機。

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