JP5007477B2 - 移動体のエリア監視システム - Google Patents

Description

本発明は、移動体のエリア監視システムに関し、更に詳しくは野生動物等から農耕地等の保護のためのエリア監視システムに関する。

近年居住区の拡大、農村地域の過疎化と野生動物の生息域の拡大にともない、熊、鹿、猿等の野生動物の農作物等への被害が増大している。これらの野生動物の生息状況評価方法及び装置並びにプログラムに関しては、地域の植生図に基づき当該地域における野生動物の生息可能性を評価する方法等が提案されている（例えば特許文献１を参照。）。しかし野生動物の出現に対しては、従来有効な監視システムがなく、人海戦術に頼るのが実態であった。

一方動物生態学の研究分野では、アメリカ、ヨーロッパを中心に鳥類、陸上哺乳類、魚類等の野生生物の行動形態調査等に、無線テレメトリの技術が応用され、多くの実績がある。野生生物の個体位置を特定することにより、野生生物の行動形態の把握には最も有効な方法と考えられている。しかし、従来の無線テレメトリ調査は、野生動物の出現状況を監視するうえでは多くの問題点を有している。最も深刻な問題は、無線テレメトリ調査自体が人力に頼る部分が多い調査手法であることである。現在の無線テレメトリ調査は、野生生物に発信機を装着し、放した後、人間が探査用アンテナ持って野生生物を追跡し位置を特定するという調査方法である。このような調査方法では位置を特定するのに莫大な時間と労力を必要とし、その位置精度は低く、長期間の継続調査は難しいのが現状である（例えば非特許文献１を参照。）。

ＧＰＳ装置を用いたＧＰＳテレメトリも存在するが、又前記野生生物に装着する発信機は重量が大きく、中・小型の動物に長期に装着させることは困難であった。又、ＧＰＳ装置の早期結果はＧＰＳテレメトリ内に保存されるが、無線通信による動的な測位実行命令の送信、測位情報の取得等は出来ず、農耕地等における野生動物の被害を有効に防止するための監視システムとして活用するうえでは欠点があった。

更に移動体の監視という点では、都市部における徘徊老人等のモニタリングに携帯電話を利用する方法等が提案されているが（例えば特許文献２を参照。）、野生動物に装着させる発信機は常時の充電が不可能であり、又野生生物による農作物被害が多発する中山間地域には携帯電話等の中継局もないこともあるため、このような技術を利用することも不可能であった。

特開２００３−１０２３２６号公報 特開２００２−２０９２４５号公報 傳田正利、他著 「野生生物調査のためのマルチテレメトリシステムの開発とその応用」日本生態学会誌、第５１号、２００１年

本発明は、農耕地等における野生動物等の被害を有効に防止する移動体監視システムを提供することを課題とする。

本発明は、移動体装着体と移動体監視基地を有し、前記移動体装着体は少なくともＧＰＳ受信部と無線通信部とコントローラーユニットとを備え、前記移動体監視基地は少なくとも無線通信部と演算部と警報発信部とを備え、前記移動体装着体のＧＰＳ受信部が前記移動体監視基地からの通信可能範囲内に入った時に起動してＧＰＳ衛星からの測距信号を受信して測位情報を算出し、前記移動体監視基地に測位情報を送信し、前記移動体監視基地が受信された測位情報に基づき移動体の位置情報を算出して、移動体が所定の地域に出現した時に警報を発することを特徴とする移動体のエリア監視システムである。

更に本発明は、前記移動体装着体及び前記移動体監視基地の双方に送受信可能な無線通信部を有する中継基地が１以上配置され、前記移動体装着体のＧＰＳ受信部が前記中継基地からの通信可能範囲内に入った時に起動して、ＧＰＳ衛星からの測距信号を受信して測位情報を算出し、前記移動体監視基地に測位情報を送信することが好ましい。

更に本発明は、前記移動体装着体及び前記移動体監視基地の送受信信号は、送受信出力が９〜１１ｍＷで、送受信周波数が４００ＭＨｚ帯であることが好ましい。

本発明のエリア監視システムは、ＧＰＳによる測位情報とＧＩＳを利用することにより、移動体の高精度の位置情報を取得することが可能で、あらかじめ設定した農地等の保護対象地域を移動体の被害から有効に保護することができる。また、測位情報の受信、位置情報の算出、警報の発令を自動で行うため、監視作業の省力化が可能であるという利点がある。

本発明の移動体のエリア監視システムは、移動体装着体と移動体監視基地を有し、前記移動体装着体は少なくともＧＰＳ受信部と無線通信部とコントローラーユニットとを備え、前記移動体監視基地は少なくとも無線通信部と演算部と警報発信部とを備え、前記移動体装着体に受信されるＧＰＳ衛星からの測距信号に基づき算出される測位情報が、必要な場合に中継基地を中継して、前記移動体監視基地に送信され、前記移動体監視基地に受信された測位情報に基づき移動体の位置情報が算出され、移動体が所定の地域に位置した時に警報を発することを特徴とする移動体のエリア監視システムである。
以下本発明の構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の移動体エリア監視システムの全体概念図である。図１において、１は移動体装着体、３は中継基地、５は移動体監視基地、７は中継基地又は移動体監視基地からの通信可能範囲を示す。

前記移動体装着体１（以下単に装着体という。）は、捕獲された野生動物等に装着される。該装着体が装着された野生動物等は自然状態に戻され、自然状態における存在位置の探知のために供される。該装着体１から送信される測位情報信号が、必要な場合は中継基地３を中継したうえで、最終的に移動体監視基地５（以下単に監視基地という。）に受信され、監視基地５は、受信された装着体１からの測位情報信号を演算し、ＧＩＳ上に記録をし、移動体が農耕地等の一定のエリアに接近又は侵入するときは、警報部を作動させて警報を発する。

前記装着体１は、猿等の集団で行動する野生動物を対象とする場合は、該集団の１頭に装着されることにより本発明の目的を達することができる。熊等のように単独で行動する野生動物に対しては農地周辺に棲息する各個体に装着される必要があり、鹿等のように群の離散集合がある野生動物に対しては５頭程度に装着される必要がある。

前記装着体１は、自然状態における野生動物等の行動を阻害しないために、軽量小型で、且つ長期間使用可能であることが好ましい。本発明の装着体の構成説明図を図２に示す。図２において１１は移動体装着部、１２は装着部留め具、１３はＧＰＳ受信部、１５はコントローラーユニット、１７は無線通信部、１８はＧＰＳ受信部等一体形成体、１９はバッテリーを示す。

前記移動体装着部１１は、自然状態における野生動物等の行動を阻害せず、野生動物等が違和感を有しない首輪またはハーネス形状が好ましく、雨水、衝撃により容易に破損せず、且つ軽量な合成樹脂繊維等によることが好ましい。又、前記ＧＰＳ受信部、コントローラーユニット、無線通信部は、雨水等により漏水、破損しない合成樹脂等により一体形成されること（以下ＧＰＳ受信部等一体形成体という。）が好ましい。又装着体が移動体に装着されたときに、前記ＧＰＳ受信部等一体形成体１８が装着体の上部に位置するように、前記ＧＰＳ受信部等一体形成体１８は装着部１１のバッテリー１９の対面に装置されることが好ましい。

前記ＧＰＳ受信部１３は、ＧＰＳ衛星からの測距信号を受信する。前記受信は、後記のコントローラーユニットの制御により、定時的に及び／又は前記監視基地からの命令に応じて受信すること、又は定時的に及び／又は装着体１が監視基地又は中継基地と通信可能範囲に入った場合に受信することができる。該ＧＰＳ受信部は、測距信号から測位情報を算出すると、一定時間又は次の監視基地からの命令まで、機能を停止するように制御される。

前記ＧＰＳ受信部１３は、軽量、小型であることが好ましい。重量は１０ｇ以下が特に好ましく、大きさは２５×２５×１５ｍｍ以下が特に好ましい。該ＧＰＳ受信部は長期の電力寿命を保持することが好ましい。ＧＰＳ信号受信時の平均消費電流は２５ｍＡ以下、特には１５ｍＡ以下が好ましく、待機時の消費電流は１０ｍＡ以下、特には５ｍＡ以下が好ましい。前記ＧＰＳ受信部１１として市販のＧＰＳユニットを用いることができ、古野電気社製ＧＨ−８０等を好ましく用いることができる。

前記無線通信部１５は、本発明の野生動物監視用としては、送受信周波数が４００ＭＨｚ帯で、特定小電力無線局テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備標準規格ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６７に適合したものであることが好ましい。該無線通信部１５の送受信出力は、１０ｍＷ以上であることが好ましいが、特定小電力無線局としての使用のためには、電波法第４条３号により１０ｍＷ以下と規制されているため、１０ｍＷを使用することが好ましい。

前記無線通信部の待機時の消費電流は５ｍＡ以下、特には１．２ｍＡ以下が好ましく、送信時の平均消費電流は６０ｍＡ以下、特には５５ｍＡ以下が好ましく、受信時の平均消費電流は３０ｍＡ以下、特には２３ｍＡ以下が好ましい。又、前記無線通信部は、野生生物等への装着のために、軽量、小型であることが好ましく、重量は７グラム以下が特に好ましく、大きさも２０ｍｍ×２０ｍｍ×１０ｍｍ以下が好ましい。前記無線通信部としては、市販の無線通信機を用いることができ、ＮＴＴアドバンステクノロジ社製のＭＤ−４２９ＴＲ１等を好ましく用いることができる。

前記コントローラーユニット１３は、少なくともＭＰＵ、ＥＥＰＲＯＭメモリ６４ＫＢ、シリアルインターフェイス（２ｃｈ）、アナログ入力（３ｃｈ）を備え、更にデジタル入出力（５ｃｈ）を備えることが好ましい。前記ＭＰＵとしては少なくとも１６ｂｉｔＭＰＵを有することが好ましい。

前記コントローラーユニットは、ファームウェアを換えることにより、無線通信部１５とＧＰＳユニット１１に対して様々な制御を可能とする。以下に具体例を例示する。
１．野生動物等の生態調査
図３に示す流れ図による。図３において、ＧＰＳの動作は一定時間毎に行われ、測位情報の算出後は、ＧＰＳユニットは待機状態に戻る。
２．監視基地からの測位命令に応じたＧＰＳユニットの起動、送信
図４に示す流れ図による。図４において、ＧＰＳの動作は監視基地からの測位命令に応じ命令毎に行われ、測位情報の算出後は、ＧＰＳユニットは待機状態に戻る。
３．装着体の定期的な位置確認信号の送信を基地の通信可能範囲内で受信
図５に示す流れ図による。図５において、ＧＰＳの動作は装着体が監視基地局もしくは中継基地と通信可能な範囲に入った場合に行われ、測位情報の算出後は、ＧＰＳユニットは待機状態に戻る。

前記コントローラーユニットは、ＧＰＳの動作が一定時間毎で（前記１）且つ監視基地からの測位命令に応じて（前記２）行なわれ、又はＧＰＳの動作が一定時間毎で（前記１）且つ装着体が監視基地局もしくは中継基地と通信可能な範囲に入った場合（前記３）行なわれるように制御することも可能である。

前記コントローラーユニットは小型軽量であることが好ましく、該コントローラーユニットの重量、大きさはＭＰＵ、インターフェイス部およびそれを搭載する基板によることから、小型軽量とするために、機種の選定に留意する。該コントローラーは稼働時及び待機時の平均消費電流が少ないことが好ましい。稼働時の平均消費電流は１５ｍＡ以下、より好ましくは１０ｍＡ以下で、待機時の平均消費電流は０．１ｍＡ以下、より好ましくは０．０４ｍＡ以下であることが好ましい。又前記バッテリーは、軽量で電力寿命の長いリチウム電池が好ましい。

前記監視基地５の構成説明図を図６に示す。図６において、５１は無線通信部を、５３は演算部を、５５は警報発信部を示す。

前記監視基地の無線通信部５１は、前記装着体の無線通信部１５の通信機と同様の通信機を用いることができ、送受信周波数は４００ＭＨｚ帯で、特定小電力無線局テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備標準規格ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６７に適合したものであることが好ましい。該無線通信部１５の送信出力は、同様に１０ｍＷを使用することが好ましい。

前記監視基地の無線通信部５１は、前記演算部５３内の通信制御プログラムにより制御され、装着体１１に対する測位状態変更命令、測位命令および測位情報送信命令の送信、および測位情報の受信を行う。

前記演算部５３は、前記通信制御プログラムの外に、位置情報演算プログラム、被害範囲予測プログラム、および予測結果描画プログラムを有する。

前記演算部の動作を示す流れ図を図７に示す。無線通信部５１が受信した測位情報は、位置情報演算プログラムにより、測位情報に基づき装着体が装着された野生生物の位置を、ｓｈｐファイル上に位置情報として演算する。被害範囲予測プログラムは、位置情報に基づき被害発生予測範囲を推定する。予測結果描画プログラムは、位置情報と被害発生予測範囲に基づき、被害の予測範囲を地図化する。

前記警報発令部５５は、前記被害予測プログラムが推定した被害発生予測範囲結果に基づき、被害が予測される農地の持ち主に事前に登録されたアドレスにＥ−ｍａｉｌを送信するＥ−ｍａｉｌ自動送信システムと、予測結果描画システムにより地図化された予測結果をＷｅｂサーバー上に自動的に送信し、予測結果を更新するＷＷＷ自動更新システムからなる。

前記中継基地３は、監視基地５からの通信可能範囲が電波出力により限定されることから、該範囲を拡大するために必要に応じて用いられる。前記中継基地３は、コントローラーユニットおよび無線通信部３３からなる。該コントローラーユニットは、前記装着体のコントローラーユニット１３に用いられるコントローラーユニットと同様のコントローラーユニットを用いることができる。無線通信部は前記装着体の無線通信部１５に用いられる通信機と同様の通信機を用いることができる。

農耕地等の一定の広さを有する地域の野生生物からの被害を有効に防護するためには、複数の監視基地および中継基地からなる広域エリア監視システムを構築することが好ましい。この場合に、装着体１から監視基地５への信号の送信は、装着体１が中継基地３乃至監視基地５と通信可能範囲に入った場合に装着体１から位置情報が発信され、監視基地５が受信する場合（態様１）と、監視基地５からの信号に応答して装着体１から測位情報が発信され、監視基地５が受信する場合（態様２）のいずれであってもかまわない。

装着体を装着した野生生物等の行動範囲が広範囲で、監視対象農耕地等が広範囲の場合は、多数の監視基地および中継基地を設けた広域エリア監視システムを構築することが必要となるが、多数の監視基地および中継基地の設置が容易な点では態様１がより好ましい。

一方監視対象地域が比較的狭小のときは、消費電力の低減をはかることが出来、より長期間の観測を可能とする点で態様２が好ましい。

以下本発明の内容について、実施例に基づき説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
茨城県つくば市観音台の（独）農業環境技術研究所内に、移動体監視基地（以下監視基地という。）、及び中継基地を設け、野生の猿への装着を想定した図8に示す装着体７０を用いて、本発明の動作確認試験を行った。

前記装着体７０に使用したＧＰＳ受信部は、市販のＧＰＳユニット（古野電気社製ＧＨ−８０）を用いた。該ＧＰＳユニットは、重量が１０ｇ、大きさが２５×２５×１５ｍｍで、ＧＰＳ信号受信時の平均消費電流が１１ｍＡ、待機時の平均消費電流が５ｍＡであった。

前記装着体７０に使用した無線通信部は、市販の無線通信機（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製、ＭＤ−４２９ＴＲ１）を用いた。該通信機は、送信出力が９ｍＷ±２ｍＷ、送受信周波数が４２９．２５０〜４２９．７３７５ＭＨｚで、特定小電力無線局テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備標準規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６７）に適合したものである。また、待機時の消費電流が１．２ｍＡ、送信時の消費電流が５５ｍＡ、受信時の消費電流が２３ｍＡであった。

前記装着体７０に使用したコントローラーユニットはＮＴＴアドバンステクノロジ社製のＭ−ＬＣＶ３を用いた。本ユニットは、マイクロチップ社製１６ｂｉｔＭＰＵ ＰＩＣ１８Ｆ６７２０を搭載し、重量が５ｇ、且つ稼動時の消費電流が１０ｍＡ、待機時の消費電流が０．０４ｍＡであった。又バッテリーとして、ウィルソン・グレートバッチ社製Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍリチウム電池ＢＣＸ７２ ３Ｂ７０を使用した。

監視基地の無線通信部は、装着体７０の無線通信部と同様に、市販の無線通信機（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製、ＭＤ−４２９ＴＲ１）を用いた。又前記監視基地の演算部は市販のＰＣ（ＤＥＬＬ社製、ＤＩＭＥＮＳＩＯＮ ８４００）を用い、無線通信部はＮＴＴアドバンステクノロジ社製のＭＮ−６００ＮＣを用いた。

中継基地の無線通信部は、前記装着体７０の無線通信部と同様に、市販の無線通信機（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製、ＭＤ−４２９ＴＲ１）を用い、コントローラーユニットはＮＴＴアドバンステクノロジ社製のＭ−ＬＣＶ３を用いた。

（動作確認実験I）
前記装着体と前記監視基地を用いて、以下の動作確認実験Ｉを実施した。前記装着体の位置は固定とし、前記装着体と監視基地との距離は３００ｍとした。装着体はＧＰＳ衛星からの測距信号を３０分おきに５分間受信し、４２９．４３７５ＭＨｚの電波により測位情報を監視基地に発信するように設定した。

平成１６年１２月１７日１２時に装着体の電源をＯＮにし、監視基地において測位情報を収集した。前装着体ＧＰＳ受信部の測位情報の算出にともない、該ＧＰＳ受信部の動作は完全に停止し、前記３０分おきに５分間の測位は当初設定通り行なわれた。その結果、該装着体は平成１６年１２月１９日２０時まで、５６時間稼働し、測位情報として１１１点のデータが記録された。

上記結果より、１日当り１回の測距信号の受信および測位情報の送信を１１０日間継続することが可能である。野生猿が農作物を荒らす時期は、山に餌が不足する冬季１２月〜３月中旬の４ヶ月弱であり、又農地の保護は１日当り１回の警報でその目的を達することができることから、本発明は充分に実用に供することができる。

（動作確認実験II）
前記動作確認実験Iと同様の装着体と監視基地を用いた他に、中継基地を用いて、動作確認実験IIを行った。中継基地は、無線通信部が市販の無線通信機（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製、ＭＤ−４２９ＴＲ１）、コントローラーユニットがＮＴＴアドバンステクノロジ社製のＭ−ＬＣＶ３を用いた。送信電波は前記動作確認実験Iと同様に４２９．４３７５ＭＨｚに設定した。

前記装着体７０のＧＰＳの動作を、装着体が監視基地もしくは中継基地と通信可能な範囲に入ったときに起動し、測位情報の送信後は、ＧＰＳユニットは待機状態に戻るように設定し、該装着体７０は人間の腕に装着し、動作確認実験IIを実施した。

中継基地を３基使用して、前記装着体と、中継基地及び監視基地との距離を変えて、送受信の可能性を検討した。その結果、前記装着体と、中継基地及び監視基地との距離が、それぞれ約６００ｍで送受信が可能であった。又前記６００ｍの範囲内においては、中継基地を経由しての情報の送受信に問題は無く、確実に警報装置が作動した。

前記結果から、対象となる猿集団の集団数を１、該猿集団の頭数を８０頭、保護対象地域の面積を２０haと仮定し、送受信可能距離を５００ｍとしたときに、該保護対象地域は、中継基地を４個所農地の縁辺部に配置することにより猿の被害を排除することが可能である。

（動作確認実験III）
装着体のＧＰＳの動作を、監視基地からの測位命令が受信されたときに装着体が起動し、測位情報の送信後は、ＧＰＳユニットは待機状態に戻るように設定し、前記中継基地と監視基地との距離を５００ｍとした以外は前記動作確認実験IIと同様にして、動作確認実験IIIを実施した。

その結果、中継基地を経由しての情報の送受信に問題は無く、確実に警報装置が作動した。

前記結果から、食糧事情その他の条件により、猿が農耕地に侵入する可能性のあるときにのみ、猿の位置情報を把握することができ、装着体の電力寿命を延長することが可能である。

本発明によれば、移動体特に野生動物等が特定地域に侵入したときに、瞬時に有効な警報を発することができ、作物の被害等を効果的に防止することができる。

本発明の移動体エリア監視システムの全体概念図である。 装着体の構成説明図である。 定期的測位を行う場合の動作概念図である。 監視基地からの命令に基づき測位を行う場合の動作概念図である。 装着体が監視基地局もしくは中継基地と通信可能な範囲に測位を行う場合の動作概念図である。 監視基地局の構成説明図である。 演算部の動作を示す流れ図である。 首輪の形状をした移動体装着体である。

符号の説明

１ 移動体装着体
３ 中継基地
５ 移動体監視基地
７ 中継基地又は移動体監視基地からの通信可能範囲
１１ 移動体装着部
１２ 装着部留め具
１３ ＧＰＳ受信部
１５ コントローラーユニット
１７ 無線通信部
１８ ＧＰＳ受信部等一体形成体
１９ バッテリー
５１ 無線通信部
５３ 演算部
５５ 警報発信部

Claims (6)

1. 移動体装着体と移動体監視基地を有し、前記移動体装着体は少なくともＧＰＳ受信部と無線通信部とコントローラーユニットとを備え、前記移動体監視基地は少なくとも無線通信部と演算部と警報発信部とを備え、前記移動体装着体のＧＰＳ受信部が前記移動体監視基地からの通信可能範囲内に入った時に起動してＧＰＳ衛星からの測距信号を受信して測位情報を算出し、前記移動体監視基地に測位情報を送信し、前記移動体監視基地が受信された測位情報に基づき移動体の位置情報を算出して、移動体が所定の地域に出現した時に警報を発することを特徴とする移動体のエリア監視システム。
2. 前記移動体装着体及び前記移動体監視基地の双方に送受信可能な無線通信部を有する中継基地が１以上配置され、前記移動体装着体のＧＰＳ受信部が前記中継基地からの通信可能範囲内に入った時に起動して、ＧＰＳ衛星からの測距信号を受信して測位情報を算出し、前記移動体監視基地に測位情報を送信する請求項１に記載の移動体のエリア監視システム。
3. 前記移動体装着体が測位情報を算出すると、前記ＧＰＳ受信部が一定時間停止する請求項１又は請求項２に記載の移動体のエリア監視システム。
4. 前記移動体装着体及び前記移動体監視基地の送受信信号は、送受信出力が７〜１１ｍＷで、送受信周波数が４００ＭＨｚ帯である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の移動体のエリア監視システム。
5. 前記移動体監視基地が、ＧＩＳに示す地図情報上に描画する描画手段を備えている、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の移動体のエリア監視システム。
6. 前記移動体が野生動物である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の移動体のエリア監視システム。

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