JP4544878B2

JP4544878B2 - 山岳遭難者探索システム

Info

Publication number: JP4544878B2
Application number: JP2004037615A
Authority: JP
Inventors: 峯夫浅田; 敏美岡田; 正雄清水; 克巳谷野
Original assignee: Toyama Prefecture
Current assignee: Toyama Prefecture
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-02-16
Also published as: JP2005229449A

Description

本発明は、特に雪崩などで雪中に埋もれた遭難者の位置を早期に特定して救出に役立てるための、遭難者探索支援システム及びその探索方法に関する。

ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：全世界測位システム）受信機等を搭載した小型の携帯端末が，遭難信号及び位置情報を発信し、これを受信する救援センター側で、遭難位置を確認する位置確認システムが、各種提案されている。

一方、山岳地帯など無線中継基地局サービスエリアの範囲外のために遭難位置情報を救助機関に伝えることができない場合には、登山者に予め小型電波発信器を携帯させ、上空からヘリコプター、飛行船などで遭難電波強度の最大地点を探索する方法や、地上において指向性を有するアンテナを水平に旋回させて到来電波方向を特定する方法がある。
また、アンテナを雪中に差し込み、電波強度の測定・解析から遭難位置を推定する方法なども提案されている。

登山者が雪崩に巻き込まれた場合に、素早く救助活動を行なうために「雪崩ビーコン」と呼ばれる、ＭＦ帯の電波（４５７ｋＨｚ）を利用した発信・受信兼用の装置が市販されており、これを用いて遭難者を探索する方法がある。

特開平０８−８６８４９号公報

雪に深く埋もれた発信器から出た電波が雪の中を透過するときの減衰量は周波数、雪の含水率、密度、温度に依存する。
一般に、電波の周波数が高くなるほど波長が短くなるために送受信装置の小型化には有利となり、電波も飛びやすくなるが、電波が積雪を透過中に減衰を受けやすいという問題がある。

通信手段として、携帯電話機を利用した救援機関への通報は、無線中継局が少ない山間部や山岳地帯においては、サービスエリア内の特定な地域を対象とする場合には有効であるが、遭難場所によっては機能しないことがある。また、アマチュア無線を利用した場合も、遭難場所によっては機能しない。

ＧＰＳ受信機と携帯端末機器による遭難位置確認システムは、無線中継局を増やしてサービスエリアの空白地帯を無くすことが求められ、多額の建設費用が必要となる。さらに、ＧＰＳ衛星からの電波は、地形によっては受信状態が悪化する場合もあり、また、携帯端末機器が雪に埋もれた場合は、測位誤差、電波の減衰も問題となる。

山岳地帯では、電波発信器からの電波は複雑な山岳伝搬により反射や回折影響が生じ、伝搬方向と電波強度が発信源からの距離及び地形に大きく影響を受ける。特に、見通し外になるとその影響は大きく、地面に沿った到来電波方向計測では捜索範囲が広いほど誤差の混入が避けがたい。
すなわち地形が複雑な山岳地帯では、遠方から地上探索隊が到来電波の方向計測及び強度測定の手段を用いて遭難現場へ近づく方法は、原理的に少なからず困難を伴うことが予想される。

ヘリコプターで上空から電波探索する際に、遭難電波の強度分布の測定だけで遭難エリアを絞り込むのは困難である。

最近、冬山登山者に急速に普及している「雪崩ビーコン」と呼ばれる小型発信器は、使用周波数がＭＦ帯（４５７ｋＨｚ）と低いためと、電波法に基づく制限によって発信出力が微小電力の範囲に抑えられているために、受信距離がせいぜい５０〜９０ｍと短く、上空探索用電波としては使用できない。

雪崩などで雪に埋もれた遭難者をスコップなどで掘り出すには、できるだけ遭難者の推定居場所を狭くする必要がある。
本発明は、積雪時の山岳地帯において雪崩などで雪中に埋もれた遭難者の位置を早期に特定し、救出に役立てるための山岳遭難者探索システム及びその探索方法を提供することを目的とする。

本発明に係る山岳遭難者探索システムは、４３０ＭＨｚ帯の周波数範囲の中から選ばれた１種類以上の電波、および、ＭＦ帯の周波数範囲の中から選ばれた１種類以上の電波を発信する機能を有する発信器であって、且つ、発信時間が長くなるにつれて発信の発信周期が長くなるか、捜索電波を受信した時に発信出力が大きくなる発信器を登山者に所持させ、登山者が遭難した場合に、前記登山者が所持する発信器から発信している４３０ＭＨｚ帯の電波を上空から探知する広範囲の第一次探索を実施し、その情報に基づいて次に地上捜索隊が遭難現地に近づき前記４３０ＭＨｚ帯の電波での交会法による遭難エリアの絞り込みと、前記登山者が所持する発信器から発信しているＭＦ帯の電波により遭難位置を特定する第二次探索を行なうことを特徴とする。
地上や雪に埋もれた発信器から飛び出る電波は、地上と比較して、真上方向には遮蔽物体が少なく周囲の影響を受けにくいため、遠くまで届きやすい。そこで、遭難探索エリアが非常に広範囲にわたる場合、第一次探索を上空から電波方位探知機を搭載したヘリコプター、飛行船等の探索機によって行なう方が有利となる。

積雪時の雪山実験により、電波が積雪中を透過するときの減衰の大きさを検討した。図５は、湿ったしまり雪１２０ｃｍについて、電波実験から推定した雪中透過損失の周波数依存性を示す。
この結果、周波数が３ＧＨzを超えると雪中透過損失が２０ｄＢ／ｍ以上となり、発信器が雪に深く埋もれた場合には電波は大きな減衰を被ることになる。
一方で、周波数が３０ＭＨz以下では電波の波長が１０ｍ以上となり、送受信装置の小型化には不利であることから、山岳遭難救助支援システムに使用する遠距離到達用の電波としてＶＨＦ〜ＵＨＦ帯の周波数範囲（３０ＭＨz〜３ＧＨz）が望ましいことが判明した。
特に、この周波数範囲には電波法で特定小電力無線局として認可されている４３０ＭＨz帯があり、雪による減衰、電波到達距離、波長の長さ、さらには一般登山者が無線従事者の資格が無くても利用できる点から、上空から探索するための電波として最も有効である。

地上における探索では、電波の到来法方位検知による探索方法の他に、電波強度による探索方法がある。
前記ＶＨＦ〜ＵＨＦ帯の波長は０．１ｍ〜１０ｍと比較的波長が短いために、近在する山岳地帯からの反射波や雪面反射波などによる干渉を受けやすい。
その結果、山岳地形によっては電波強度が発信源からの距離に応じて周期的な変動を示し、誤差が混入しやすくなる。
それに対して、ＭＦ帯の周波数の波長は１００ｍ〜１ｋｍと長く、干渉の影響を受けにくいために電波強度による探索方法に適しており、特に、遭難位置を狭い範囲に絞り込む時に有効である。
また、ＭＦ帯の周波数範囲には、最近、冬山登山者の間で急速に普及している「雪崩ビーコン」と呼ばれる小型発信器が利用している国際標準周波数の４５７ｋＨｚがある。

そこで、ＶＨＦ〜ＵＨＦ帯の電波で第一次探索し、ＭＦ帯またはＭＦ帯およびＶＨＦ〜ＵＨＦ帯の電波で第二次探索を行なうのが良い。
さらに具体的には、上空から第一次探索を行なう探索機には、到来電波方位データと機体の位置・方位・姿勢データを同時に収集する装置及びこの装置で収集したデータを地上の遭難救援センターへ送るためのデータ伝送手段を備え、および、遭難エリアを山岳地図情報に重ねて表示する簡易解析機能を備え、地上の遭難救援センターには、探索機から受信したデータをコンピューターによって演算解析し、遭難場所を山岳地図情報に重ねて推定して得られた遭難地図情報を地上の第二次探索隊に伝える機能を備えたことを特徴とする。
登山者が所持する小型発信器は、ＶＨＦ〜ＵＨＦ帯の周波数範囲の中から選ばれた少なくとも１種類以上の電波、および、ＭＦ帯の周波数範囲の中から選ばれた少なくとも１種類以上の電波を発信する。
探索範囲が非常に広範囲な場合、遠方まで到達するＶＨＦ〜ＵＨＦ帯の電波を上空から電波方位探知機を搭載したヘリコプター等の探索機によって探索を行い、電波がキャッチできれば、その周辺部を飛行することで遭難場所を大まかに特定し、この情報を受けた遭難救援センターでは更に検討を加えて地上の探索隊に連絡する（第一次探索）。
そこで、地上の捜索隊が遭難現場に近づき、まず、携帯する小型電波方位探知機で前記ＶＨＦ〜ＵＨＦ帯の電波を探索し、電波がキャッチできれば、交会法により遭難エリアを絞り込み、さらにはＭＦ帯の電波の最大強度を見つけることにより、２〜３ｍ四方程度までに遭難位置を特定する（第二次探索）。

本発明においては、空からの探索データを解析することにより、地上の捜索隊に遭難位置を正確に伝えることができ、捜索隊を遭難位置に確実に誘導することができる。これにより、迅速かつ的確な捜索活動が可能となる。

本発明の一実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。

図２（ａ）、（ｂ）は、登山者が所持する小型発信器の２種類の実施例を示す。
いずれの小型発信器４０も、２つの周波数の電波をそれぞれ断続的に放射し、そのうちの1波は、ＶＨＦ〜ＵＨＦ帯の周波数範囲の中で特定小電力無線局として認可されている４３０ＭＨz帯（Ａ波）２２であり、もう１波は雪崩用トランシーバのための国際標準周波数である４５７ｋＨz（Ｂ波）２３である。
Ｂ波は、登山者同士の初期探索用にも使用できる。
また、小型発信器（ａ）は、方位、時刻、温度、気圧、高度などを表示する付加機能２５があるが、受信探索機能が備わってないために小型で携帯性が良い。
また、無雪時などではＡ波のみ放射することも選択でき、さらに、遭難救助センターに遭難電波がキャッチされるとランプが青色に変わる機能を付加することも可能である。
小型発信器（ｂ）は、市販の「雪崩ビーコン」と呼ばれるＢ波の発信２３及び受信機能２４に、Ａ波の発信機能２２を付け加えたものである。

積雪時、遭難場所がＶ字峡谷など極めて危険な箇所では、２次遭難の危険性が高くて捜索隊が近づくことができず、止むを得ず雪解け時を待つしかないことがある。そのため、小型発信器４０は長期にわたり遭難電波を発信し続ける必要がある。
そこで、発信器が内蔵する電池２７の寿命を延ばすために、最初１週間は、通常の発信間隔、それ以降は発信周期を長くする、また、普段はセーブモードになっていて捜索電波を受信したとき発信パワーを大きくする方法などがある。

同じエリアに複数の遭難者が存在する場合があり、あらかじめ個々の小型発信器４０にＩＤ番号を与えておくことにより、遭難者を特定することができる。

図１は山岳遭難者探索システムの形態例を示す。遠方まで到達するＡ波１１を、電波方位探知機５０が搭載されたヘリコプター３０によって上空から探索する。
ヘリコプターには、図３に示すように飛行位置を取得する高性能ＧＰＳ受信装置（位置センサ）３１、飛行方位を取得するジャイロコンパス（方位センサ）３２、飛行姿勢を取得する加速度センサ（姿勢センサ）３３が取り付けてあり、機体の位置・方位・姿勢情報から、電波方向計測点の空間座標と基準方位のデータが得られる。
探索中にＡ波１１をキャッチした場合、ヘリコプターの移動とともに連続的に多地点での電波の強度および到来方位の計測を行なう。
また機上では、簡易遭難解析装置３６により、随時、発信源の推定分布図を地図情報に重ねて作成することで遭難場所を大まかに特定し、適切な計測飛行経路の選択に役立てる。一方、計測飛行中は、Ａ波１１の到来方位、電波強度データが、測定座標（緯度、経度、高度）３１、機体の方位センサ３２、姿勢センサ３３のデータと共にリアルタイムで遭難救援センター７０へ無線伝送１３される。データを受け取った警察、消防署等の遭難救援センター７０では、図４に示すように遭難電波到来方位と電波強度データを機体の位置・方位・姿勢データと同時に収集し、必要ならば飛行ルートを追加要求することで十分なデータを得る。そこでまずコンピューター解析により、到来方向の多重交会点及び電波強度分布から２次元存在確率密度分布図を作成することにより電波発信源の位置を直接推定し、推定箇所が２箇所以上になった場合は、前述の方法によって推定された位置周辺の実際の山岳地形に電波の反射・回折伝搬特性を考慮したＦＤＴＤ（ＦｉｎｉｔｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＴｉｍｅＤｏｍａｉｎｍｅｔｈｏｄ：時間領域差分法）計算機シミュレーション（４１〜４６）を行ない、前述の結果と照合する。このようなフィードバックプロセスを導入することにより、多重交会法で生じる偽の発信源を消去することで遭難推定場所を１００ｍ四方程度の範囲までに絞り、山岳地図情報画面（４２）の中で遭難場所を重ね合わせて表示させる。この遭難位置情報を地上探索隊２０に連絡する。

これら情報を受けた地上の探索隊２０が遭難現場に近づき、携帯する小型電波方位探知機６０でＡ波１１(又はＢ波１２)の電波を受信し、交会法により遭難エリアを絞り、さらにＢ波１２ (又はＡ波１１)の最大電波強度の位置を見つけることにより、遭難位置を２〜３ｍ四方程度までに特定する。

本発明の一実施形態に係る山岳遭難者探索システムの全体構成を示す概念図。（ａ）は、本発明の一実施形態に係る小型発信器の構成の一例、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る小型発信器の構成の他の例を示す。本発明の一実施形態に係るヘリコプターに備える装置の構成の一例を示す。本発明の一実施形態に係る地上の遭難救援センターに備える装置の構成の一例を示す。電波の周波数と雪中透過減衰量との関係を示す。

符号の説明

１０遭難者
１１遭難電波Ａ波（４３０ＭＨz）
１２遭難電波Ｂ波（４５７ｋＨz）
１３データ-伝送
１４無線連絡およびデータ-伝送
２０地上探索隊
３０ヘリコプター
４０携帯型ビーコン
５０電波方位探知機
６０携帯型電波方位探知機
７０遭難救援センター
８０ＧＰＳ衛星

Claims

４３０ＭＨｚ帯の周波数範囲の中から選ばれた１種類以上の電波、および、ＭＦ帯の周波数範囲の中から選ばれた１種類以上の電波を発信する機能を有する発信器であって、且つ、発信時間が長くなるにつれて発信の発信周期が長くなるか、捜索電波を受信した時に発信出力が大きくなる発信器を登山者に所持させ、登山者が遭難した場合に、
前記登山者が所持する発信器から発信している４３０ＭＨｚ帯の電波を上空から探知する広範囲の第一次探索を実施し、その情報に基づいて次に地上捜索隊が遭難現地に近づき前記４３０ＭＨｚ帯の電波での交会法による遭難エリアの絞り込みと、前記登山者が所持する発信器から発信しているＭＦ帯の電波により遭難位置を特定する第二次探索を行なうことを特徴とする山岳遭難者探索システム。
上空から第一次探索を行なう探索機には、到来電波方位データと機体の位置・方位・姿勢データを同時に収集する装置及びこの装置で収集したデータを地上の遭難救援センターへ送るためのデータ伝送手段を備えるとともに、遭難エリアを山岳地図情報に重ねて表示する簡易解析機能を備え、地上の遭難救援センターには、探索機から受信したデータをコンピューターによって演算解析し、遭難場所を山岳地図情報に重ねて推定して得られた遭難地図情報を地上の第二次探索隊に伝える機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の山岳遭難者探索システム。