JPWO2016171160A1 - 音声伝達システム - Google Patents

Abstract

広大なエリアや、エリア内に伝達する対象者が疎らに存在する場合でも、効果的にかつ、低コストで安全に音声伝達を実現するシステムを提供する。音声伝達システムであって、空中の一点に停止可能な無人航空機と、前記無人航空機と無線通信可能な監視センターと、を備え、前記無人航空機は音声を出力可能な音声出力手段を有していることを特徴とする音声伝達システムにより解決する。

Description

本発明は、音声情報を提供するシステムに関する。

従来、産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人航空機は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操作に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、無人航空機の姿勢制御や自律飛行に用いられるセンサ類およびソフトウェアの改良が大きく進み、これにより無人航空機の操作性が著しく向上するとともに、高性能な機体を安価に入手できるようになった。こうした背景から現在、特に小型のマルチコプターについては、趣味目的だけでなく、広範な分野における種々のミッションへの応用が試行されている。

音声を公衆に伝達する仕組みは、一般にＰＡ（Public Address）システムと呼ばれる。ＰＡシステムは、店舗内で案内を行なったり、災害時に集団を避難誘導したり、選挙や街頭宣伝などを目的として用いられており、地方や郊外においては、防災行政用同報無線の仕組みの一部として、地域住民へのさまざまな情報伝達にも用いられている。

特開２０１２−１７３９５２号公報

ＰＡシステムを広大なエリアで利用する場合、音声が到達する距離は限られているため、拡声装置の音量を大音量とするか、指向性を持った拡声装置を用いて特定の方向へ情報提供を行うか、もしくは、拡声装置を数多く設置する必要がある。

しかしながら、拡声装置の音量を大音量にした場合、その拡声装置が設置されている付近では不快なほどの音量となってしまう。一方、拡声装置に指向性を持たせた場合は、地形や設置場所の特性を考慮する必要があることから拡声装置の配置設計が難しくなり、また多くの場合、ＰＡシステムとしての目的を達成することができない。また、拡声装置を数多く設置する場合、カバーするエリアの広さに応じて拡声装置の設置コストが増大するため、情報を伝達する対象者がまばらにしか存在していないときはコスト非効が悪くなる。

また、車両に拡声装置を搭載し、人員がこれを運転しながら、エリアを巡回する方法が取られることもある。この方法による場合も、エリアが広大であると効果的な伝達が難しく、また伝達すべき情報が災害情報などの緊急情報である場合、巡回車両に搭乗している人員の安全性も問題となる。

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、広大なエリアや、エリア内に対象者がまばらに存在する場合でも、効果的にかつ、低コストで安全に音声伝達を実現するシステムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の音声伝達システムは、空中の一点に停止可能な無人航空機と、前記無人航空機と無線通信可能な監視センターと、を備え、前記無人航空機は音声を出力可能な音声出力手段を有していることを特徴とする。

上記音声伝達システムは、無人航空機が、監視センターからの無線通信により、または、予め定められた巡回ルートを自律的に飛行（以下、このような自律飛行のことを「オートパイロット」という）して、音声出力手段から音声を出力することができる。

本発明の音声伝達システムによれば、音声により対象者に情報を伝達することができるため、ブザー等の機械音で伝達する場合と比べて、具体的かつ詳細な内容を伝達することができる。

また、本発明の音声伝達システムは、無人航空機を飛行させつつ上空から音声を伝達することができる。そのため、遠方まで情報を周知すべく大音量で音声を出力する必要がなく、また、音声を伝達するにあたり、地形や障害物などの影響も受けにくい。さらに、無人航空機自体が移動可能であることから、多数の装置を分散配置させる必要もない。

また、無人航空機には人員が搭乗していないことから、伝達すべき情報が災害情報の場合でも、人員の安全性を考慮する必要がない。

これにより、広大なエリアや、エリア内に伝達する対象者がまばらに存在する場合でも、効果的にかつ、低コストで安全な音声伝達を実現することが可能となる。

また、前記無人航空機は音声を伝達する対象者の音声を取り込む音声入力手段を有することが好ましい。

また、前記監視センターは前記無人航空機の音声入力手段に取り込まれた音声を出力可能な音声出力手段を有することが好ましい。

無人航空機が音声入力手段を備えることにより、一方的な音声伝達のみでなく、その対象者から監視センターへの音声伝達が可能となり、双方における情報の交換が可能となる。

また、前記無人航空機は、所定の条件に応じてまたは前記監視センターからの指示により、予め録音された複数の音声データを選択的に再生可能であることが好ましい。

予め録音された複数の音声データを選択的に無人航空機から再生可能とすることにより、状況に応じたより適切な情報伝達が可能となる。

また、前記複数の音声データは前記監視センターの音声データ保管手段に登録されており、前記無人航空機は前記監視センターからの指示により、前記監視センターが選択した前記音声データを再生可能であることが好ましい。

監視センターの音声データ保管部に複数の音声データが登録されており、これら音声データを選択的に無人航空機から再生可能とすることにより、音声データを監視センターで一元管理することが可能となる。

また、前記監視センターの前記音声入力手段から入力した音声は、前記無人航空機の前記音声出力手段から出力可能であることが好ましい。

監視センターの音声入力手段から入力した音声を、無人航空機の音声出力手段から対象者に伝達可能とすることにより、監視センターとその対象者とのリアルタイムでの会話が可能となる。

また、前記無人航空機は撮影手段を有し、前記監視センターは前記撮影手段により撮影された画像を表示可能な表示手段を有することが好ましい。

無人航空機が撮影手段を備えることにより、監視センターのオペレーターは、無人航空機の撮影手段で撮影された画像や映像から周囲の状況や情報を伝達すべき対象者の所在を目視で確認することが可能となる。

また、前記無人航空機は人感センサを有することが好ましい。

無人航空機が人感センサを備えることにより、例えば人間の所在を検知してそこに機体を接近させるなど、効率的な情報伝達が可能となる。かかる構成は、特に、音声を伝達する対象がエリア内にまばらに存在している場合や、無人航空機に自律的に巡回飛行をさせる場合などに有効である。

以上のように、本発明にかかる音声伝達システムによれば、広大なエリアや、エリア内に対象者が疎らに存在する場合でも、効果的にかつ、低コストで安全に音声伝達が可能となる。

本実施形態のマルチコプターの機能構成を示す模式図である 本実施形態の監視センターの機能構成を示す模式図である。 音声伝達システムによる音声伝達方法の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

［全体構成］
本実施形態の音声伝達システムＳは、無人航空機であるマルチコプターＭと、監視センターＣとにより構成されている。図１は、マルチコプターＭの機能構成を示すブロック図であり、図２は監視センターＣの機能構成を示すブロック図である。尚、本発明でいう「音声」とは、人間の声を意味するが、録音された音声、人工的に作成された音声もこれに含まれる。

［マルチコプターの構成］
マルチコプターＭの機体には、主に、フライトコントローラＦＣ、複数の回転翼であるローターＲおよびこれらローターＲの回転を制御するＥＳＣ４３（Electric Speed Controller）、監視センターＣと無線通信を行う無線送受信器２４、および、電力供給源であるバッテリー６１が搭載されている。

各ローターＲは、ＤＣモータであるモータ４１、およびその出力軸に取り付けられたブレード４２により構成されている。ＥＳＣ４３はローターＲのモータ４１に接続されており、フライトコントローラＦＣから指示された速度でモータ４１を回転させる装置である。尚、マルチコプターＭのローターＲの数は特に限定されず、求められる飛行安定性や許容されるコスト等に応じて、ローターＲが２基のヘリコプター（テールローターを除外するとローターＲが１基）からローターＲが８基のオクトコプター、さらにそれ以上の数のローターＲを備えてもよい。

フライトコントローラＦＣは、マイクロコントローラである制御装置２０を備えている。制御装置２０は、中央処理装置であるＣＰＵ２１、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置であるメモリ２２、および、ＥＳＣ４３を介して各モータ４１の回転数および回転速度（以下、これらを総称して単に「回転数」という。）を制御するＰＷＭコントローラ２３を備えている。

フライトコントローラＦＣはさらに、飛行制御センサ群３１およびＧＰＳ受信器３２（以下、「センサ等」ともいう。）を備えており、これらは制御装置２０に接続されている。本実施形態におけるマルチコプターＭの飛行制御センサ群３１には、加速度センサ、角速度センサ、気圧センサ（高度センサ）、地磁気センサ（方位センサ）などが含まれている。制御装置２０は、これらセンサ等により、機体の傾きや回転のほか、飛行中の緯度経度、飛行高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得可能とされている。

制御装置２０のメモリ２２には、マルチコプターＭの飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御する飛行制御アルゴリズムが実装されたプログラムである飛行制御プログラムＦＣＰが記憶されている。飛行制御プログラムＦＣＰは、センサ等から取得した現在位置を基に各ローターＲの回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプターＭを飛行させる。尚、本実施形態におけるマルチコプターＭは、後述する自動アナウンスプログラムＡＡＰのパラメータに、飛行ルート、緯度経度、および飛行高度などを予め設定しておき、オートパイロットにより所定のエリアを自律的に巡回飛行させることができ、また、監視センターＣから直接手動で操縦することもできる。

マルチコプターＭは、音声出力手段としてのスピーカー５１を有している。また、マルチコプターＭは、スピーカー５１から再生する録音された音声である音声データと、それを識別する一意のＩＤとが対応づけられて記憶された録音データ記憶部ＲＶＳを有している。また、マルチコプターＭは、オートパイロットにより巡回飛行しながら録音データ記憶部ＲＶＳの音声データをスピーカー５１から自動再生する自動アナウンスプログラムＡＡＰを有している。また、マルチコプターＭは、人感センサ３３の出力値から、音声を伝達すべき対象である人間（以下、「対象者」という。）の存在を検知する人物検知プログラムＰＤＰと、を備えている（以下、人感センサ３３と人物検知プログラムＰＤＰとを包括的に人感センサ３３と呼ぶこともある）。

本実施形態のマルチコプターＭは、音声を出力して対象者に情報を伝達することから、ブザー等の機械音で情報を伝達する場合と比べ、より具体的かつ詳細な情報を対象者に伝達することが可能とされている。また、マルチコプターＭを飛行させつつ上空から音声を伝達することができるため、遠方まで情報を周知するために大音量で音声を出力する必要がなく、また、地形や障害物などの影響も受けにくい。さらに、マルチコプターＭ自体が移動可能であることから、多数の拡声装置を分散配置する必要もない。そして、マルチコプターＭには人員が搭乗していないことから、伝達すべき情報が災害情報などの緊急情報である場合でも、人員の安全性を考慮する必要がない。

マルチコプターＭにはさらに、対象者の音声を取り込む音声入力部であるマイク５２、および機体周囲の状況を撮影する映像撮影部であるカメラ５３を備えている。

尚、本実施形態のマルチコプターＭは、マイク５２で取り込んだ音声や、カメラ５３で撮影した映像を、そのまま監視センターＣへ転送する構成とされているが、これら音声や映像をメモリ２２に録音・録画して監視センターＣへ持ち帰る構成とすることも可能である。

マルチコプターＭは、単に決まった録音データを再生するのみでなく、監視センターＣからマルチコプターＭの無線送受信器２４を経由して送られてくる音声データをスピーカー５１から出力したり、監視センターＣから送られてきた音声データのＩＤに基づき、録音データ記憶部ＲＶＳからそのＩＤに対応する音声データを取得して再生することもできる。さらには、所定の条件に応じて、自動アナウンスプログラムＡＡＰが、録音データ記憶部ＲＶＳから再生すべき音声データを自動的に選択することも可能とされている。

本実施形態における人感センサ３３は赤外線を利用して熱源を検知するセンサである。本発明の人感センサとしては、他にも、温度変化を検知するセンサや、カメラが撮影した映像（複数の画像）から動いている物体を特定するプログラムなどが考えられる。

尚、本実施形態においては複数の回転翼を備えるマルチコプターＭが用いられているが、本発明の無人航空機には、空中の一点に停止可能な無人航空機であることを条件に、例えば何らかの推力源を備える無人の飛行船など、他の無人航空機も含まれる。

［監視センターの構成］
監視センターＣは、マルチコプターＭと通信を行なう無線送受信器７４を備えており、マルチコプターＭから送られてくる機体情報や周辺情報を監視しながら、マルチコプターＭに対して指示を送る。本実施形態における監視センターＣは、一機のマルチコプターＭだけでなく、複数台のマルチコプターＭを同時に監視および制御することが可能である。

監視センターＣは、マルチコプターＭから受信した情報や、マルチコプターＭへ送信すべき情報を処理する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、中央処理装置であるＣＰＵ７３、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置であるメモリ７２を備えている。制御装置７０には、監視センターＣのオペレーターとのインタフェースである、モニター８１、スピーカー８２、マイク８３、および入力装置８４が接続されている。オペレーターは、入力装置８４から管理プログラムＭＣＰを介して監視センターＣを操作する。監視センターＣはオペレーションセンターのような有人の施設でもよく、例えばノート型パソコンなどの装置でもよい。

監視センターＣのスピーカー８２は、マルチコプターＭのマイク５２により集音された音声を再生する、モニター８１は、マルチコプターＭのカメラ５３により撮影された画像または映像（以下、単に「映像等」という。）を表示する。モニター８１には、これら映像等のみではなく、マルチコプターＭの飛行位置や再生中の音声データのＩＤ、検知した対象者の有無などの機体情報も同時に表示されている。監視センターＣはマルチコプターＭから音声、映像等、または機体情報を受信すると、これらをモニター８１に表示するとともに、それぞれをメモリ７２上の領域である音声データ記録部ＶＲＳ、映像データ記憶部ＰＲＳ、および機体情報記録部ＳＲＳに記録する。これら音声データ記録部ＶＲＳ、映像データ記憶部ＰＲＳ、および機体情報記録部ＳＲＳに記録された内容は、オペレーターの操作により、事後的に再度モニター８１に表示、またはスピーカー８２から再生することができる。

メモリ７２上の領域である録音データ記憶部ＲＶＳには、マルチコプターＭの録音データ記憶部ＲＶＳと同じく、録音された音声である音声データと、それを識別する一意のＩＤとが対応づけられて記憶されている。監視センターＣの録音データ記憶部ＲＶＳに記憶された音声データの種類と、マルチコプターＭの録音データ記憶部ＲＶＳに記憶された音声データの種類は同じでもよく、異なっていてもよい。

オペレーターは、マイク８３から音声を入力して、監視センターＣの録音データ記憶部ＲＶＳに新たな音声データを登録することができる。オペレーターは、マルチコプターＭに音声データのＩＤを送信して、マルチコプターＭが再生すべき音声データをマルチコプターＭの録音データ記憶部ＲＶＳから選択させることもでき、監視センターＣの録音データ記憶部ＲＶＳのＩＤを指定して、その音声データをマルチコプターＭに送信し、再生させることもできる。また、オペレーターは、監視センターＣの録音データ記憶部ＲＶＳの内容をマルチコプターＭにアップロードし、マルチコプターＭの録音データ記憶部ＲＶＳの内容を上書することができる。さらに、オペレーターは、マイク８３に入力した内容をマルチコプターＭへ送信し、それをマルチコプターＭのスピーカー５１から出力させることができる。

このように、本実施形態の音声伝達システムＳは、マルチコプターＭがスピーカー５１とマイク５２とを備え、監視センターＣもスピーカー８２とマイク８３とを備えていることにより、監視センターＣのオペレーターと対象者とが会話をすることが可能とされている。

［音声伝達の手順］
監視センターＣ（オペレータ）はまず、一機または複数機のマルチコプターＭについて、これらが巡回するエリアおよびルートを各マルチコプターＭの自動アナウンスプログラムＡＡＰに設定する。巡回するエリアおよびルートは、地図データに基づいて指定することができる。その他、例えば、監視センターＣがノート型パソコンなどの携帯可能な装置からなり、オペレーターが屋外において目視で対象者または対象者群の位置を特定できるときは、オペレーターの現在値とその対象者または対象者群との相対位置で指定することもできる。

監視センターＣ（オペレータ）は、マルチコプターＭの飛行可能時間や、エリア固有の制限時間などを考慮し、そのエリアを巡回する回数や、最大巡回時間、対象者への告知繰り返し回数と、告知完了後の動作を自動アナウンスプログラムＡＡＰに設定することできる。尚、ここでいう「告知」とは、音声データを対象者に向かって再生することをいう。

監視センターＣ（オペレータ）は、各マルチコプターＭについて、その巡回するエリアで告知する音声データを自動アナウンスプログラムＡＡＰに設定する。上でも述べたように、告知する音声データは、マルチコプターＭの録音データ記憶部ＲＶＳから選択してもよく、各マルチコプターＭの録音データ記憶部ＲＶＳから選択してもよい。

また、自動アナウンスプログラムＡＡＰには、例えば告知時の飛行位置や日時を条件として音声データを自動的に選択するよう設定することもできる。さらに、例えば飛行制御センサ群３１や人感センサ３３が温度情報を取得可能な場合はその温度条件により、湿度情報を取得することが可能な場合は湿度条件により、告知する音声データを選択するように設定することもできる。

本実施形態の自動アナウンスプログラムＡＡＰは、設定されたルートを巡回しながら音声データを再生するのみでなく、人感センサ３３で対象者を検知して、対象者に接近して告知するように指定することもできる。

図３はその告知動作を示すフローチャートである。図３に示すように、マルチコプターＭがその設定されたエリアを巡回中に人感センサ３３で対象者を検知すると（Ｓ０１）、自動アナウンスプログラムＡＡＰは、監視センターＣにその旨と、カメラ５３で撮影した周辺画像を送る（Ｓ０２）。

監視センターＣにおいて、オペレーターがこれを予め規定した時間内に認知せず、マルチコプターＭに対して何ら指示を行わなかった場合（Ｓ０３：Ｎ）、自動アナウンスプログラムＡＡＰは、対象者に対して自動的に告知を行なう動作を開始する。

自動アナウンスプログラムＡＡＰは、まず、予め規定された距離までマルチコプターＭを対象者に接近させ、マルチコプターＭを空中の一点に停止させる（Ｓ０４）。そして予め選択された、またはそのときの状況に応じて自動的に選択された音声データを、予め決められた回数再生する（Ｓ０５）。音声データの再生完了後（Ｓ０６：Ｙ）、自動アナウンスプログラムＡＡＰは、対象者を検知したときの位置にマルチコプターＭを戻し（Ｓ０７）、巡回飛行を再開する（Ｓ０８）。

マルチコプターＭが対象者を検知し、その旨を監視センターＣに通知した後、予め規定した時間内に監視センターＣからマルチコプターＭへの指示があった場合（Ｓ０３：Ｙ）、その指示が告知不要との指示の場合は、その対象者を無視して巡回飛行を再開する（Ｓ２１：Ｎ）。これは、一般に普及している多くの人感センサでは人間と動物の区別をつけることが難しく、例えば人間と判断された対象者が、送信画像により動物であることが判明しているような場合に行われる指示である。

一方、オペレーターが告知必要と判断し（Ｓ２１：Ｙ）、かつ、双方向での音声通信、すなわち会話が必要と判断した場合（Ｓ２２：Ｙ）は、その旨をマルチコプターＭに指示する。

自動アナウンスプログラムＡＡＰはこの指示を受信し、予め規定された距離まで対象者に接近した後（Ｓ２３）、マルチコプターＭのマイク５２とスピーカー５１、および監視センターのマイク８３とスピーカー８２を有効にし、双方向での音声通信が可能な状態とする（Ｓ２４）。この場合、マルチコプターＭのスピーカー５１は拡声器には限られず、例えばマイク５２を備えた受話器のような機器を対象者が把持可能な位置に降下させてもよい。また、マイク５２についても、例えば下方への指向性を有するマイクを対象者の頭上に降下させてもよい。これにより会話に生じるノイズを低減することができる。

会話が完了した後は、オペレーターが会話の完了を自動アナウンスプログラムＡＡＰに通知し、この通知を受けた自動アナウンスプログラムＡＡＰは、対象者を検知したときの位置にマルチコプターＭを戻し（Ｓ０７）、巡回飛行を再開する（Ｓ０８）。

この機能は、特に、広いエリアに対象者がまばらに存在している場合に効果的である。

なお、上記手順において、マルチコプターＭがカメラ５３を備えていない場合は、監視センターＣに人感センサ３３の検知状態のデータのみが送信される。その後の手順は上記手順と同様である。

自動アナウンスプログラムＡＡＰは、マルチコプターＭの巡回飛行が終了すると（Ｓ０９）、マルチコプターＭを帰投させ、発着場に着陸させる（Ｓ１０）。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

Claims (8)

1. 音声伝達システムであって、
   空中の一点に停止可能な無人航空機と、
   前記無人航空機と無線通信可能な監視センターと、を備え、
   前記無人航空機は音声を出力可能な音声出力手段を有していることを特徴とする音声伝達システム。
2. 前記無人航空機は音声を伝達する対象者の音声を取り込む音声入力手段を有することを特徴とする請求項１に記載の音声伝達システム。
3. 前記監視センターは前記無人航空機の音声入力手段に取り込まれた音声を出力可能な音声出力手段を有することを特徴とする請求項２に記載の音声伝達システム。
4. 前記無人航空機は、所定の条件に応じてまたは前記監視センターからの指示により、予め録音された複数の音声データを選択的に再生可能であることを特徴とする請求項１に記載の音声伝達システム。
5. 前記複数の音声データは前記監視センターの音声データ保管手段に登録されており、
   前記無人航空機は前記監視センターからの指示により、前記監視センターが選択した前記音声データを再生可能であることを特徴とする請求項４に記載の音声伝達システム。
6. 前記監視センターは音声入力手段を有しており、
   前記監視センターの前記音声入力手段から入力した音声は、前記無人航空機の前記音声出力手段から出力可能であることを特徴とする請求項３に記載の音声伝達システム。
7. 前記無人航空機は撮影手段を有し、
   前記監視センターは前記撮影手段により撮影された画像を表示可能な表示手段を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の音声伝達システム。
8. 前記無人航空機は人感センサを有することを特徴とする請求項１に記載の音声伝達システム。
   
   
   

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