JPH0431160B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、他船から発せられた音響信号が号
鐘、ドラ、汽笛のいずれのどの意味の信号である
かを自動的に識別する船舶の音響信号認識装置に
関する。 〔従来の技術〕 従来、船舶の操作情報の１つとして、他船から
発せられた号鐘、ドラ、汽笛の音響信号がある。 ところで号鐘、ドラの組合せおよび汽笛の長
音、短音の組合せにより、音響信号はつぎの表１
に示すように種々の意味をもつている。

【表】

【表】 また、号鐘、ドラ、汽笛の音響信号は音色が異
なり、さらに、汽笛の音響信号は、国際海上衝突
予防規則にもとづき、船舶の長さ、すなわち船長
Ｌに対して基本周波数がつぎの表２および第５図
に示すように決められている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで小人数の超自動化船などの場合、音響
信号を監視、聴取するために乗組員を割当てるこ
とが困難であり、この場合、従来のような入手に
よる音響信号の識別ができない問題点がある。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、複数の指向性マイクロホンにより
形成された本船上の複数位置にそれぞれ設置され
た複数の集音装置を有し、前記各集音装置により
集音された他船の音源の相対位置を算出する音源
相対位置測定算出部と、前記音源の発する音源信
号の音色と記憶された音色との比較により前記音
源信号が号鐘、ドラの音響信号か否かを判別する
とともに、前記音響信号のピークレベルの周波数
と前記相対位置のデータおよび前記他船の撮影デ
ータにより算出された前記他船の船長データとに
もとづき前記音源信号が汽笛の音響信号であるか
否かを判定する音源種別判定部と、前記他船を追
尾して前記他船の移動を検知するとともに、レー
ダ探査により前記他船と本船との間の障害物の有
無を判別する移動検知および障害物判別部と、前
記音源信号判定部、前記移動検知および障害物判
別部のデータおよび前記音源信号と、予め記憶さ
れた号鐘、ドラのパターンおよび汽笛のパターン
とにもとづき前記音源信号が号鐘、ドラあるいは
汽笛のいずれのパターンの音響信号であるかを識
別する音響信号認識処理部とを備えたことを特徴
とする船舶の音響信号認識装置である。 〔作 用〕 したがつて、他船から発せられた音響信号が号
鐘、ドラ、汽笛のいずれのパターンの信号である
か、すなわち表１のどの意味の信号であるかが自
動的に識別される。 〔実施例〕 つぎに、この発明を、その１実施例を示した第
１図ないし第４図とともに詳細に説明する。 第１図において、(1)は音源相対位置測定算出部
であり、第１、第２集音装置２，３、テープレコ
ーダ４、暗騒音補正機能５および、音源相対位置
演算機能６を有する。 ７は音源種別判定部であり、イメージセンサ
８、船長演算機能９、音色分析機能１０、温度計
１１、湿度計１２および、距離、温度、湿度によ
る減衰特性の記憶機能１３、号鐘、ドラの音色記
憶機能１４、汽笛の音色記憶機能１５を有する。 １６は移動検知および障害物判別部であり、音
源追尾機能１７、本船の絶対運動検知機能１８、
音源の絶対運動検知機能１９およびレーダ２０を
有する。 ２１は音響信号識別処理部であり、号鐘、ドラ
のパターンおよび汽笛のパターン記憶機能２２、
音響信号識別機能２３を有する。 そして第１、第２集音装置２，３はそれぞれ同
一特性の複数の指向性マイクロホンにより形成さ
れ、両集音装置２，３がそれぞれ４個の指向性マ
イクロホンを有する場合、第２図に示すように集
音装置２の４個の指向性マイクロホン２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄが、本船２４上の後部の中心点Ｏ
の周囲に90゜ずつ離して設置され、集音装置３の
４個の指向性マイクロホン３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄが、本船２４上の前部の中心点O′の周囲に90゜
ずつ離して設置される。なお、各マイクロホン２
ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄの集音領域が中心点Ｏ，
O′の外方に設定されているのは勿論である。 そこで音響信号の音源２５を有する他船２６
が、たとえば第２図に示すように本船２４の左舷
側に位置する場合、集音装置２はマイクロホン２
ａ，２ｂの音圧レベルが高く、集音装置３はマイ
クロホン３ａ，３ｄの音圧レベルが高くなる。 すなわち、集音装置２の各マイクロホン２ａ〜
２ｄの音圧レベルおよび、集音装置３の各マイク
ロホン３ａ〜３ｄの音圧レベルは、本船２４に対
する音響信号の相対位置によつて変化する。 そして第２図の状態において、第３図に示すよ
うにマイクロホン２ａ，２ｂの音圧レベルをma，
mbとした場合、集音装置２に対する音源２５の
方向、すなわち集音装置２と音源２５とのなす角
αは、音圧レベルma，mbの比にもとづき、α＝
tan^-1（ma／mb）の式から求まる。 同様に、第２図の状態において、マイクロホン
３ａ，３ｄの音圧レベルをna，ndとした場合、
集音装置３に対する音源２５の方向、すなわち集
音装置３と音源２５とのなす角βは、音圧レベル
の比にもとづき、β＝tan^-1（na／nd）の式から求ま る。 そして角α，βが求まれば、余弦定理を用いて
本船２４に対する音源２５の相対的位置が求めら
れる。 したがつて、音源相対位置測定算出部１では第
４図ａに示すように、集音装置２，３により集音
された音声帯域の信号をテープレコーダ４により
常時記録し、集音装置２，３により同時刻に集音
された信号を順次に処理して前述の角α，βを算
出し、本船２４に対する音源２５の相対位置をく
り返し求める。 ところで集音装置２，３により集音される信号
には、船舶のエンジン音、風切り音、波の音など
の不要な騒音、すなわち暗騒音の信号が存在す
る。 そこでテープレコーダ４により常時記録された
信号を暗騒音補正機能５に入力し、該補正機能５
により、時々刻々変化する暗騒音のレベルを計測
算出するとともに、各相対位置測定、算出時の信
号を、算出直前または直後の暗騒音のレベルによ
り、たとえば音源２５のような音源の発する音源
信号のみの信号に補正する。 なお、風の影響があるときは、音源２５の相対
位置が実際の位置からずれて測定、算出される恐
れがあるため、暗騒音補正機能５の風測、風向の
計測データにもとづき、風の影響の補正も行な
う。 そして暗騒音補正機能５により補正された信
号、すなわち各相対位置測定、算出時の集音、補
正された音源信号を音源相対位置演算機能６に入
力し、該演算機能６により、前述の角α，βを算
出するとともに、余弦定理を用いて本船２４に対
する音源２５の相対位置を算出する。 つぎに、音源信号が音響信号であるか否かを音
色によつて判別するために、暗騒音補正機能５に
より補正された信号および、音源相対位置演算機
能６により算出された相対位置のデータを、音源
種別判定部７に入力する。 すなわち、集音するとともに暗騒音補正された
音源信号には、号鐘、ドラあるいは汽笛の音響信
号以外の信号もある。 そして号鐘、ドラ、汽笛の音色がそれぞれ特有
な音色を有し、かつ汽笛は、表２および第５図で
説明したように船長Ｌによつて基本周波数が異な
る。 ところで本船２４に到達するまでの距離による
減衰にもとづき、音源信号の音圧、音色が音源の
位置の音圧、音色から変化するため、たとえば汽
笛の音色が音源の相対位置によつて変化する。な
お、距離による減衰量は周波数毎に異なり、これ
により音色の変化が生じる。 また、音源信号の減衰特性は温度、湿度によつ
ても変化する。 そこで予め、号鐘、ドラの音色記憶機能１４に
号鐘、ドラの音色を記憶しておくとともに、汽笛
の音色記憶機能１５に各周波数の汽笛の音色を記
憶し、かつ、減衰特性の記憶機能１３に距離、温
度、湿度を変数とした周波数毎の減衰特性を記憶
しておく。 そして音源信号および相対位置のデータが判定
部７に入力されると、音色分析機能１０により、
相対位置のデータなどにもとづき音源の距離を算
出するとともに、第４図ａに示すように、算出し
た距離のデータおよび温度計１１、湿度計１２に
より計測された温度、湿度のデータと、記憶機能
１４の記憶データとにもとづき、入力された音源
信号の音色の距離、温度、湿度による補正を行な
う。 さらに、補正された音源信号の音色と、記憶機
能１４，１５に記憶された音色との比較にもとづ
き、音色分析機能１０により、音源信号が号鐘、
ドラの音響信号であるか否かを判別し、号鐘、ド
ラの音響信号のときは、第４図ａの“号鐘または
ドラか？”を肯定（YES）で通過して第４図ｂ
のに移行する。 そして号鐘、ドラの音響信号でないと判別した
ときは、音色分析機能１０が音源信号が汽笛の音
響信号であるか否かの判別をつぎに行なう。 ところで汽笛の音響信号が船長Ｌによつて異な
るため、イメージセンサ８により音源の方向を常
時撮影するとともに、船長演算機能９により、相
対位置のデータとイメージセンサ８により撮影さ
れた他船２６の撮影データとにもとづき他船２６
の船長Ｌを算出する。 なお、イメージセンサ８は音源追尾機能１７の
制御などにより、常に音源の方向を撮影するよう
に制御される。 そして号鐘、ドラの音響信号でないと判別し、
第４図ａの“号鐘またはドラか？”を不定
（NO）で通過すると、音色分析機能１０は、音
源信号の最大音圧の周波数、すなわちピークレベ
ルの周波数Ａを検出するとともに、検出した周波
数Ａが、70〜130Hz、130〜200Hz、200〜250Hz、
250〜350Hz、350〜700Hzの５個の周波数領域のい
ずれかに属するか否かを判別する。 さらに、周波数Ａが前記５個の周波数領域のい
ずれかに属したとき、音源信号が汽笛の音響信号
であれば、船長Ｌはつぎの表３に示す長さでなけ
ればならない。

【表】 そこで周波数Ａが前記５個の周波数領域のいず
れかに属すると判別すると、音色分析機能１０は
第４図ａに示すように、算出された船長Ｌが、表
３の各周波数領域に対する船長Ｌそれぞれを満足
するか否かを判別し、該判別にもとづき、音源信
号が汽笛の音響信号であるか否かを判別し、汽笛
の音響信号であれば、第４図ｂのへ移行する。 なお、汽笛の音響信号でないと判別したときは
第４図ｂのへ移行する。 そして判定部７の音色分析機能１０により、音
源信号が号鐘、ドラあるいは汽笛の音響信号であ
るか否かの判別が行なわれると、つぎに、音響信
号識別処理部２１により、表１のどの意味の信号
であるかを識別する。 すなわち、識別処理部２１のパターン記憶機能
２２に、予め表１の各番号〜のパターンを記
憶しておく。 そして音色分析機能１０により号鐘またはドラ
の音響信号であると判別されたときは、処理部２
１の識別機能２３により、記憶機能２２の記憶パ
ターンを参照して第４図ｂのから処理を開始
し、号鐘（約５秒以内）が１分間以内の間隔で嗚
るかあるいはその後にドラが約５秒間嗚るパター
ンであれば、番号の意味を示すパターンの音響
信号であることを識別して認識する。 また、前記ドラの嗚る直前、直後に号鐘が３回
点灯されるパターンであれば、番号の意味を示
すパターンの音響信号であることを識別して認識
する。 さらに、音色分析機能１０により号鐘またはド
ラの音響信号であると判別されたにもかかわら
ず、パターン記憶機能２２の番号，のパター
ンに該当しないときは、音響信号ではないと判定
する。 一方、音色分析機能１０により汽笛の音響信号
であると判別されたときは、識別処理機能２３に
より、パターン記憶機能２２の記憶パターンを参
照して第４図ｂのから処理を開始する。 そして識別処理機能２３は、音源信号中の汽笛
の回数を計数するとともに、汽笛の長さの計測に
もとづき、長音と短音とが組合わされているとき
は長音、短音それぞれの回数を識別する。 ところで汽笛が長音または短音のみで構成され
ている場合は、長音、短音の区別を明確に行なう
ことが困難である。 そこで識別処理機能２３は、計数された汽笛の
回数、識別された長音、短音の回数と、パターン
記憶機能２２の記憶パターンとにもとづき、最初
に、汽笛の音響信号の意味を第４図ｂおよび表４
に示すように識別する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の船舶の音響信号認識
装置によると、音源相対位置測定算出部１により
他船２６の音源の相対位置を測定算出するととも
に、音源種別判定部７により音源信号が号鐘、ド
ラあるいは汽笛の音響信号であるか否かを判定
し、かつ、移動検知および障害物判別部１６によ
り他船２６の移動を検知するとともに本船２４と
他船２６との間の障害物の有、無を判別し、判定
部７、判別部１６のデータと予め記憶された号
鐘、ドラのパターンおよび汽笛のパターンとにも
とづき、音響信号識別処理部２１により音源信号
が号鐘、ドラ、汽笛のいずれのパターンであるか
を識別したことにより、他船２６から発生された
音響信号が、号鐘、ドラ、汽笛のいずれのどの意
味の信号であるかを自動的に識別することがで
き、超自動化船のような少人数の船舶に適用して
著しい効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の船舶の音響信号認識装置の
１実施例のブロツク図、第２図は第１図の第１、
第２集音装置の配置説明図、第３図は相対位置の
算出説明図、第４図ａ，ｂは第１図の動作説明用
フローチヤート、第５図は音響信号と船長との関
係説明図である。 １…音源相対位置測定算出部、７…音源種別判
定部、１６…移動検知および障害物判定部、２１
…音響信号識別処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の指向性マイクロホンにより形成され本
   船上の複数位置にそれぞれ設置された複数の集音
   装置を有し、前記各集音装置により集音された他
   船の音源の相対位置を算出する音源相対位置測定
   算出部と、前記音源の発する音源信号の音色と記
   憶された音色との比較により前記音源信号が号
   鐘、ドラの音響信号か否かを判別するとともに、
   前記音源信号のピークレベルの周波数と前記相対
   位置のデータおよび前記他船の撮影データにより
   算出された前記他船の船長データとにもとづき前
   記音源信号が汽笛の音響信号であるか否かを判定
   する音源種別判定部と、前記他船を追尾して前記
   他船の移動を検知するとともに、レーダ探査によ
   り前記他船と本船との間の障害物の有無を判別す
   る移動検知および障害物判別部と、前記音源信号
   判定部、前記移動検知および障害物判別部のデー
   タおよび前記音源信号と、予め記憶された号鐘、
   ドラのパターンおよび汽笛のパターンとにもとづ
   き前記音源信号が号鐘、ドラあるいは汽笛のいず
   れのパターンの音響信号であるかを識別する音響
   信号認識処理部とを備えたことを特徴とする船舶
   の音響信号認識装置。