(57)【要約】【課題】学童の登下校時等、主に屋外を移動する際の個人の安全を守るための装置及びシステムの提供。【解決手段】マイクロホンアレイ部１と、マイクロホンアレイ部１から得られるアナログ信号をデジタル信号に変換するデータ変換部２と、デジタル信号を無線送受信するデータ通信部６と、マイクロホンアレイ部１の位置を検出する位置センサ部３とが一体化され、スーツケースやランドセル等の携帯用品に取り付けられる携帯型安全管理装置本体７と、１つ以上の携帯型安全管理装置本体７から送信されてくるデータを保存するデータ保存装置１０とから構成される安全管理防犯システムである。【選択図】図１
2007305009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイ部と、前記マイクロホンアレイ部から出力される信号をデジタル信号に変換するデータ変換部と、前記デジタル信号を無線で送受信するデータ通信部とからなる安全管理装置本体からなり、該安全管理装置本体を携帯用品に取り付けまたは着脱可能に取り付けたことを特徴とする携帯型安全管理装置。
【請求項２】
前記携帯用品が、アタッシュケース、スーツケース、鞄、またはランドセルからなることを特徴とする請求項１に記載の携帯型安全管理装置。
【請求項３】
前記安全管理装置本体は、前記マイクロホンアレイ部の位置及び方向に係る情報を検出する位置センサ部を備え、前記検出された位置情報を無線で前記データ通信部から送信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯型安全管理装置。
【請求項４】
前記安全管理装置本体は、クロック部を備え、時間情報を無線で前記データ通信部から送信することを特徴とする請求項３に記載の携帯型安全管理装置。
【請求項５】
前記安全管理装置本体は、前記データ送信部からの送信前の前記デジタル信号または前記デジタル信号及び前記位置情報を一時的に保存する短期データ記録部を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか1つの請求項に記載の携帯型安全管理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１つの請求項に記載の携帯型安全管理装置の１個または複数個と、前記携帯型安全管理装置のデータ通信部から送信されたデータを受信するデータ受信部及び受信されたデータを記録する大容量ストレージメディアからなるデータ保存装置とからなることを特徴とする安全管理防犯システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１つの請求項に記載の携帯型安全管理装置の１個または複数個と、前記携帯型安全管理装置のデータ通信部から送信されたデータを受信するデータ受信部及び受信されたデータを記録する大容量ストレージメディアからなるデータ保存装置と、前記データ受信部で受信されたデータまたは前記大容量ストレージメディアに保存されたデータを処理する信号処理部とからなることを特徴とする安全管理防犯システム。  
【請求項８】
前記データ保存装置は、前記データ受信部と前記大容量ストレージメディア間にあって、前記データ受信部で受信された数分間分程度のデータを一時的に保存する短期データ記録部を備えていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の安全管理防犯システム。
【請求項９】
前記信号処理部は、前記マイクロホンアレイ部の指向性及び空間感度特性を制御するとともに、前記位置センサ部によって検出された前記マイクロホンアレイ部の相対的な位置及び方向に係る情報に基づいて、複数の前記マイクロホンアレイ部を統合された１つのマイクロホンアレイシステムとして処理することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の安全管理防犯システム。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報通信機器を用いた携帯型安全管理装置及び安全管理防犯システムに係り、より詳細には、３次元音響技術、無線通信技術、信号処理技術等を利用した携帯型安全管理装置及び安全管理防犯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
学童、児童の通学路の安全確保を目的とした技術としては、ＧＰＳを搭載した携帯電話により子供の現在位置を確認するサービスが実施されている（特許文献１）。また、その他に、監視カメラつき自動販売機を設置したり、ＩＣタグによって子供が特定のチェックポイントを通過した時刻等を保護者等に知らせるといった手法が試みられている（特許文献２、３）。しかし、カメラには死角があるため有効範囲が制限されており、自動販売機の設置も人通りの多いところに集中してしまうという問題がある。また、ＩＣタグやＧＰＳでは現在位置等限られた情報しか提供できないといった問題がある。
【０００３】
マイクロホンアレイは、音響情報を３次元的に計測する手段として有効であり、主に雑音環境下での雑音除去やビデオ会議システム等において、複数話者の中から特定の話者の声だけを抽出する方法として（特許文献４）、また音声認識装置やロボットの要素技術として研究が進められている（非特許文献１、２）。マイクロホンアレイの指向性や空間感度特性は、信号処理により制御することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２８０１８
【特許文献２】特開２００５−１８２４６８
【特許文献３】特開２００５−３２２１６４
【特許文献４】特表２００４−５２８７６６
【特許文献５】特願２００５−２９４７４５
【非特許文献１】J.-M. Valin、 F. Michaud、J. Rouat、 and D. L´etourneau、 “Robustsound source localization using a microphone array on a mobile robot、” in Proc. IROS、 2003
【非特許文献２】Yasuaki Ohashi、 Tsuyoki Nishikawa、 Hiroshi Saruwatari、 Akinobu Lee、 Kiyohiro Shikano、 ``Noise Robust Speech Recognition Based on Spatial Subtraction Array、'' Proceedingsof International Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing (NSIP2005)、 pp324−327、 May 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、強盗、傷害、誘拐といった犯罪から個人を守る有効な手段が求められている。特に、子供の通学路の安全確保は重要な課題となっており、通学路に防犯カメラつき自動販売機を設置する取り組みや、ＩＣタグ、ＧＰＳ搭載携帯電話を用いて子供の位置を監視するサービスが実施されている。しかし、カメラは視野が限られており、障害物による影響も受ける。ＩＣタグ、ＧＰＳでは位置情報しか提供されない。このため、犯罪や事故が防犯カメラの死角で発生していると、有効な手がかりが残りにくい。
【０００６】
マイクロホンはあらゆる方向に感度を持ち、障害物の影響も小さいため、カメラに比べて広い範囲の情報を得る手段となりえる。また、複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイを用いれば、特定の方向や位置から到来する信号を選択的に強調することができ、音源の位置を推定することもできる。音は映像に比べてデータサイズが圧倒的に小さい。また、マイクロホンはカメラに比べて軽量で消費電力も少ないため、多チャネルのマイクロホンアレイを実用化することは容易である。
【０００７】
本発明の目的は、上記の利点を持つマイクロホンアレイを可搬型とすることにより、移動中の使用者の安全を守り、犯罪捜査や事故原因究明のための支援ツールとして極めて有効な携帯型安全管理装置及び安全管理防犯システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するため、下記の手段を採用した。
第１の手段は、複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイ部と、前記マイクロホンアレイ部から出力される信号をデジタル信号に変換するデータ変換部と、前記デジタル信号を無線で送受信するデータ通信部とからなる安全管理装置本体からなり、該安全管理装置本体を携帯用品に取り付けまたは着脱可能に取り付けたことを特徴とする携帯型安全管理装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記携帯用品が、アタッシュケース、スーツケース、鞄、またはランドセル等からなることを特徴とする携帯型安全管理装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記安全管理装置本体は、前記マイクロホンアレイ部の位置及び方向に係る情報を検出する位置センサ部を備え、前記検出された位置情報を無線で前記データ通信部から送信することを特徴とする携帯型安全管理装置である。
第４の手段は、第３の手段において、前記安全管理装置本体は、クロック部を備え、時間情報を無線で前記データ通信部から送信することを特徴とする携帯型安全管理装置である。
第５の手段は、第１の手段ないし第４の手段のいずれか１つの手段において、前記安全管理装置本体は、前記データ送信部からの送信前の前記デジタル信号または前記デジタル信号及び前記位置情報を一時的に保存する短期データ記録部を備えていることを特徴とする携帯型安全管理装置である。
第６の手段は、第１の手段ないし第５の手段のいずれか１つの手段に記載の携帯型安全管理装置の１個または複数個と、前記携帯型安全管理装置のデータ通信部から送信されたデータを受信するデータ受信部及び受信されたデータを記録する大容量ストレージメディアからなるデータ保存装置とからなることを特徴とする安全管理防犯システムである。
第７の手段は、第１の手段ないし第５の手段のいずれか１つの手段に記載の携帯型安全管理装置の１個または複数個と、前記携帯型安全管理装置のデータ通信部から送信されたデータを受信するデータ受信部及び受信されたデータを記録する大容量ストレージメディアからなるデータ保存装置と、前記データ受信部で受信されたデータまたは前記大容量ストレージメディアに保存されたデータを処理する信号処理部とからなることを特徴とする安全管理防犯システムである。  
第８の手段は、第６の手段または第７の手段において、前記データ保存装置は、前記データ受信部と前記大容量ストレージメディア間にあって、前記データ受信部で受信された数分間分程度のデータを一時的に保存する短期データ記録部を備えていることを特徴とする安全管理防犯システムである。
第９の手段は、第７の手段または第８の手段において、前記信号処理部は、前記マイクロホンアレイ部の指向性及び空間感度特性を制御するとともに前記位置センサ部によって検出された前記マイクロホンアレイ部の相対的な位置及び方向に係る情報に基づいて、複数の前記マイクロホンアレイ部を統合された１つのマイクロホンアレイシステムとして処理することを特徴とする安全管理防犯システムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マイクロホンアレイと通信機能を持つ安全管理装置を携帯用品に取り付けることにより、外出時等における安全管理、犯罪対策、犯罪捜査に貢献することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、単一のマイクロホンでも音情報を得ることは可能だが、マイクロホンをアレイ化することにより、離れた位置の信号や騒音に埋もれた信号を選択的に強調して取得することが可能となる。
【００１１】
また、本発明によれば、マイクロホンアレイを介して得られた信号は逐次安全な場所に置かれたデータ保存装置に送信するため、携帯型安全管理装置が破壊されても、その直前までの音情報を確実に確保することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、携帯型安全管理装置に位置センサを備えることにより、音響データだけでなく、位置情報も利用するので、安全管理、犯罪対策、犯罪捜査により一層貢献することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、マイクロホンアレイは、チャネル数が多いほど優れた感度特性を実現できるので、携帯型安全管理装置を複数同時に使用することにより、より多チャネルのマイクロホンアレイとして利用することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の携帯型安全管理装置及び安全管理防犯システムは、高額紙幣や貴金属といった貴重品を運搬する際の安全管理、学生や学童の登下校時の安全管理等に極めて有効である。
【発明の実施の形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態を図１を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る安全管理防犯システムの基本構成を示す図である。
同図において、１は複数個のマイクロホンが配列されたマイクロホンアレイ部、２はマイクロホンアレイ部１から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するデータ変換部、３はマイクロホンアレイ部１の位置と方向を検出する位置センサ部、４は携帯型安全管理装置本体７に備えられるクロック部、５はデータ変換部２から出力されたデジタル信号、位置センサ部３で検出された位置データ及びクロック部４のクロック信号を一時的に記録する短期データ記録部、６は短期データ記録部５から出力されるデータをデータ保存装置１０に送信するデータ通信部、７は携帯型安全管理装置本体、８はデータ通信部６から送信されるデータを受信するデータ受信部、９はデータ受信部８で受信されたデータを保存する大容量ストレージメディア、１０はデータ受信部８及び大容量ストレージメディア９からなり、１個ないし複数個の携帯型安全管理装置本体７から送信されるデータを受信し保存するデータ保存部、１１は信号処理装置である。
【００１６】
なお、データ変換部２から出力されるデジタル信号は直接データ通信部６から送信するようにしてもよく、位置センサ部３、クロック部４及び短期データ記録部５は必要に応じて設けられる。クロック部４には電波時計等が用いられる。
少なくともマイクロホンアレイ部１、データ変換部２、データ通信部６からなる携帯型安全管理装置本体７は、不図示のアタッシュケース、スーツケース、鞄、またはランドセル等の携帯用品に取り付けまたは着脱可能に取り付けられる。特に、マイクロホンアレイ部１は、外部からの音を収録できるような位置に取り付けられる。また、携帯型安全管理装置本体７を動作させるための電源は、乾電池または太陽電池等が用いられる。
【００１７】
同図において、データ保存装置１０及び信号処理装置１１は、民間のセキュリティ会社あるいは派出所、警察署等が保管、管理するのが望ましいが、学童の登下校時の安全管理を目的とする場合には、通学先の学校が保管、管理してもよい。なお、ここでは携帯型安全管理装置本体７を携帯する者を使用者、データ保存装置１０及び信号処理装置１１を保管する者をデータ管理者とする。なお使用者には，携帯型安全管理装置本体７を携帯する者の保護者や上司を含めてもよい。
【００１８】
同図において、この携帯型安全管理装置は以下のように動作する。マイクロホンアレイ部１において、複数のマイクロホン０、・・・Ｎ−１から取得された音響信号はマルチチャネルのアナログ信号に変換されデータ変換部２へ送られる。データ変換部２では送られてきたアナログ信号をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は直接または短期データ記録部５で一時的に記録後、データ通信部６から無線送信される。また、位置センサ部３で検出されたマイクロホンアレイ部１の位置情報とクロック部４から出力される時間情報（タイムコード）も、デジタル信号と合わせて、直接または短期データ記録部５で一時的に記録後、データ通信部６から無線送信される。
【００１９】
データ通信部６から送信されたデータは、データ保存装置１０のデータ受信部８で受信され、大容量ストレージメディア９に記録される。このとき電波の状態やデータ保存装置１０のデータ受信状況等によって通信が途切れる場合に備えて、携帯型安全管理装置本体７に、通信するデータを一時的に保存する短期データ記録部５を設ける。また、記録されるデータ量を節約するために、携帯型安全管理装置本体７の位置が変動しているときのみデータ通信部６からデータを送信するようにしてもよい。
大容量ストレージメディア９に記録されたデータは必要に応じて読み出され、信号処理装置１１において処理される。また信号処理装置１１ではデータ受信部８で受信されたデータを実時間で処理させることも可能である。大容量ストレージメディア９に保存されているデータは、古いものから順次新しいデータに書き換えられる。
【００２０】
大容量ストレージメディア９に保存されているデータは、必要に応じて信号処理装置１１で読み出され、解析される。その結果、使用者がいつ、どこにいたか、そのとき周辺でどのような音が発生していたかについての情報が得られる。それらの音がマイクロホンアレイ部１に対してどちらの方向から到来していたかについても推測できる。ここで、信号処理装置１１におけるマイクロホンアレイの信号処理は、特許文献５等に記載されているものと同様である。
【００２１】
本発明の第２の実施形態を図１及び図２を用いて説明する。
図２は、本実施形態の発明に係る安全管理防犯システムの構成を示す図である。
同図において、使用者１〜使用者１０はそれぞれ携帯型安全管理装置本体７を携帯する者であり、８１〜８４は使用者１〜使用者１０の携帯する複数の携帯型安全管理装置本体７から送信されるデータを受信するデータ受信部、１２１〜１２２はデータ受信部８１〜８４で受信されたデータを一時的に記録する短期データ記録部である。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２２】
同図に示すように１つのデータ保存装置１０では、複数の使用者１〜使用者１０のデータを保存することができる。学童の登下校時のように使用者が多い場合、大量のデータが送られてくるので、データ保存装置１０に複数のデータ受信部８１〜８４及び一時的にデータを保存するための短期データ記録部１２１〜１２２を備えるとよい。
【００２３】
同図の使用者８、使用者９、及び使用者１０のように、使用者が互いに近接している場合、それぞれのマイクロホンアレイ部を単独のマイクロホンアレイとして利用するよりも、統合されたより多チャネルのマイクロホンアレイシステムとして利用する方が効果的である。それには、関与するマイクロホンの相対的な位置及び向き（方向）の情報が必要である。また、音波が個々のマイクロホンに到達する時間を充分な精度で記録しておかなければならない。
そのために、図１に示すように、各携帯型安全管理装置本体７に、マイクロホンアレイ部１の位置及び方向の情報を取得する位置センサ部３と時間情報を取得するクロック部４を備えておき、マイクロホンアレイ部１からの音響データに加えて位置センサ部３からの位置データとクロック部４からのタイムコードを含めてデータ通信部６から送信する。
【００２４】
子供が集団登下校する場合、複数のマイクロホンアレイ部が互いに近接した状態で移動するので、統合された多チャネルマイクロホンアレイシステムとして利用できる。このような使用方法は、上記以外にも、複数の警備員による要人の身辺警護、イベント会場等の警備、複数の警官による容疑者の尾行時等にも有効である。
【００２５】
次に、マイクロホンアレイ部１から得られる音響信号のデータ量について説明する。デジタル信号のサンプリング周波数を１６ｋＨｚ、量子化ビット数を１６ビット（２バイト）とすると、１チャネルあたりの１秒間分のデータ量は、
２バイト×１６０００サンプル=３２キロバイト
である。１時間分なら約１１５ＭＢ（メガバイト）となる。
１個の携帯型安全管理装置のマイクロホンアレイ部１が１０チャネルのマイクロホンから構成されるとすると、携帯型安全管理装置本体１個の１時間分のデータ量は、約１．１ＧＢ（ギガバイト）となる。この程度のデータ量は、既存の高速無線通信技術によって送受信可能である。
小学生１人が登下校に要する時間は、多くの場合１日１時間以内であり、長くても３時間程度と考えられる。したがって、ランドセルに１０チャネルのマイクロホンアレイを取り付けた１人の小学生の１日の登下校時のデータ量は、多くても３．３ＧＢ程度となる。これ以外に位置情報データやタイムコードが加わるが、４００ＧＢのハードディスクがあれば小学生１００ 人分以上の１日の登下校時のデータを保存できることになる。現在、１ＴＢ（テラバイト）をこえる容量のハードディスクが数万円から数十万円程度で市販されていることから、全校生徒の１日の登下校時のデータを保存することは充分可能であり、既存のロスレスデータ圧縮技術を用いれば、数日〜１週間分程度のデータ保存も可能になる。
登下校時以外の不要時に容量を消費させないためには、携帯型安全管理装置の位置が変動しているときのみデータを送信するか、あるいは携帯型安全管理装置が事前に登録してある特定の場所（自宅、学校、塾等）にある間は信号を送らないようにしておけばよい。 
【００２６】
本発明の安全管理防犯システムにおいては、送受信されるデータ、データ保存装置や短期データ記録部に記録されるデータを第３者による不正なアクセスから守るため、各種のデータ暗号化技術による厳重なデータ保護が必要である。
【００２７】
また、使用者のプライバシー保護も重要である。例えば、使用者とデータ管理者がそれぞれ保持している２種類の暗証番号が揃ったときのみ保存されたデータへのアクセスが許可されるといった仕組みが必要である。この場合、第２の実施形態に示すように複数の携帯型安全管理装置を１つのマイクロホンアレイシステムとして使用するには、関係する使用者全員の暗証番号が必要となる。
【００２８】
以上、本発明の基本的な実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜の変更が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態の発明に係る安全管理防犯システムの基本構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態の発明に係る安全管理防犯システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  マイクロホンアレイ部
２  データ変換部
３  位置センサ部
４  クロック部
５  短期データ記録部
６  データ通信部
７  携帯型安全管理装置本体
８、８１〜８４  データ受信部
９  大容量ストレージメディア
１０  データ保存装置
１１  信号処理装置
１２１〜１２２  短期データ記録部
【図１】
2007305009.tif 000003
【図２】
2007305009.tif 000004