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TEL（092）711−1451（代表）

一．

ﾚ

次一

CONTENTS
巻頭言・・……・・………・………・∴・……・………・……・…・……・…副会長
Foreword． @Vice・chairman

飯島幸人…（2）

Yukito

IIJIMA

研究調査
ResearchandInvestigation

航法衛星などによる三際時刻比較について…・……………・…………・・……・・吉On

theInternational

Satellites

such

as

Time・Transfe士s

for

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Navigation

Purposes村

K：azuyuki

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幸…（3）

YOSHIMURA

赤塚耕輔

Kousuke AKATUKA
浦 塚 ．誠MakotoTakao

URAZUKA森川容雄
MORIKAWA

今江理人

MichitoIMAE

三木千紘
Chihiro MIK：1
航空管制における音声認識技術の応用について………・…… …………． c・…・ 剣沁寞枢An

Application

Traf五。

ofVoice

Recognition

Techniqueto

Noriyasu

Air

Contro1．

…（16）

TOFUK：UJI．捕吏芳久

Yoshihisa

OKISHIGE

出入港自動化に関する一考察……・…………………………… ・…………・…… ♂辷齦F…（22）An

Aspectfor

Automatic

NavigationonCongested

Sea

Kazuhiko

デリバリーナビゲーションシステム・………………・……・・… …L……………・福Delivery

Navigation

System・

Hiroshige

OHNAGA

原裕

成…（28）FUKUHARA展
望
Observation
音声認識技術とその動向について……・…………・………・…・……・…………・橋本 清…（35）
An gverview on the Research and Development of Speech
Kiyoshi HASHIMgTO
Recogniti6n
時間標準の現状・…・………………………………・・…・……………・・……・…・…佐分利義和…（42）Present Status of Time Standard．
Yoshikazu SABURI
戦艦「大和」探索……・…………・……・…・………・……………………………・遠 藤 保 彦…（46）The Search for the Battleship
YAMATO
Yasuhiko ENDO

水路部における天文時刻観測………・………・・………・……・…・………………佐々木稔…（53）
Astronomical Time Observations Conducted by 3he Hydrographic
Minoru SASA：KI

Department
研究会記事一・……………・・…・……………・………・…・……・……・……・……・一……・…・（27）（62）

Records

巻

頭

言（FOREWORD）

副会長飯島幸人
Vice−chairman

Yukito

IIJIMA

船舶に始めて装備された電波航法装置は無線方位測定機で，我が国では1925年のことであっ、た。その後戦時中に発達したロランAやレーダなどが戦後急速に普及したが，今や人工衛星を用いる全世界的な航法システムや，通信システムが主流となりつつある。この60年を振り返ると，本会の名前に象徴されるように，初期の花形であったRadio

Navigationは，今はElectronic

・Navigationという名前にとって代られ，電波の航法上の地位は，総合航法システムの一部と考えられるようになってきている。そして天文航法や地文航法といった古典的航法は次第にバック
アップ的地位に後退し，Electronic

Navigationカミ航法そのものになりつつあるのである。

レーダやロランのような時代の先端装置を有効に船舶に利用する目的で結成された本会の活動
は，このような新らしい時代を迎えてますますその重要性を増しており，社会的にも期待されているところである。

Navigationといえば従来海や空に限られていたものであるが，最近は陸上でもその有効性が、認められるようになって自動車に応用することが検討されている。我々は今まで積んできた航法の実績とノーハウを，海と空だけではなく陸上へも広げて行く機会が訪れている。
哨方，船の方は高信頼性知能化船として，殆んど人聞の介在なしに航行する船も検討されている。このような情況から，最：早Electronic

Navigationという言葉はIntelligent

Navigationという言葉に置き代えられる日が来つつあるような気カミする。その日のために，本会の使命のます
ます重くなるのを感ずるのである。

2

電波航法Electron量。賛aセigat…onReview

No．32（1986）．

ResearchandInvestigation

航法衛星などによる国際時刻比較について

幸輔誠雄人紘
和耕 容理千村塚四川江木
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郵政省電波研究所標準測定海

On

the

International

such

as

Time−Transfers

for

the

via

Arti且cial

Navigation

PurposesRadio

Research

MinistryofSatellites

Laboratories

Posts

and

Teleco㎜unicationS

Kazuyuki

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Kousuke

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Michito

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Chihiro

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数で約10−16）などますます多様になり，高精度比較供

1．

まえがき

給の必要性が増している2）。

現在，秒はCs

近年における周波数標準器の性能の向上は著しく，確

133原子の基底状態における放射の振度で1×10−13，長期安定度で1×10−14台が実現される動数に基づいて決められており，これにより刻まれる時ようになった。そのため，人工衛星などの地球的規模の刻を原子時と呼んでいる。しかし，我々の生活は平均太結合手段の発達と結びついて，一方では大規模な航法シ

陽時に依っているため，原子時にうるう秒を1年から2ステムやVLBI観測システムなどの実現を促し，他方

年に1回挿入して平均太陽時に近づけた時系＝協定世界ではこれらのシステムを利用した周波数および時刻の比時（UTC）をつくり，運用している。電波研究所で決定

較・供給手段の多様さを産み出し，かつ，精度の著しいする協定世界時UTC（RRL）は日本標準時の役割を果向上を可能にした1）。

たし，標準電波などによって通報・供給されている。当然，各国の標準時は精密に合わせる必要がある。また，

高精度時刻・周波数の需要の面では，航行や位置決め（しゅんせつ，パイプなどの布設，サルベージ，油田探国際報時局（BIH：フランス，パリ）では，各国の保有査などで，必要精度10ns以下），高速デジタル通信（TDMAで，10 ns以下），衛星追尾やVLBIなどの宇する原子時計群の国際比較データを集めて統計平均し，宙技術（VLBIで，0．1ns以下），相対論の検証などの精TAIはあらゆる物理量のなかで桁違いに正確なもので

密科学分野（相対論検証で，数時間にわたって相対周波ある（10−13以下）3）。

国際原子時TAIや協定世界時UTCを決定している。

3

このように，各国の原子時を精密に比較（または伝送

衛星中継器」］ 放送衛星／気象衛星とも言う）する精密時刻比較は，国際的時系を構成し維

航法システムを主に利用してきたが，電波の到達距離

ノ亥／（地表波で約2000km）や精度（約0．1μs）の点で不十分になり，人工衛星などによる方法がこれに代わってきた。電波研究所では，ATS−14），

NTS−15），

BS−15），

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双方向伝送〆

持する上でも不可欠なものである。従来，ロランC電波

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運搬時計／電話回線〉

CS−

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16）などによる精密時刻比較の実験を行ない成果を上げ

標準機関B
又は利用者

てきた。ATS−1実験では地球回転効果の検出をし7），（a）直接方式

BS−1実験ではドプラー効果の自動的補正を地上局で行ない，更にCS−1実験では確度1nsを得た。
当所では，最近，世界測位システム（GPS）および気仲介局（B）（オメガ局／ロランC局
テレビ局／航行・気象

象衛星GMSを利用する国際時刻比較用の受信機を開発し，GPSによる国際比較を1984年8月から，

・放送衛星／電波星）

GMSについては1985年3月よりそれぞれ実施するに至った8M1）。精度は10−20nsである。また，

CS−2を利用する国内時刻比較のために，新に周波数拡散方式の受信機を製作して確度約2nsを得た12）。その他，半長基線電標準機関A

波干渉計（VLBI）による国際比較を1984年末より米国

標準機関C

又は利用者

海軍天文台（USNO）と約1月に一回行ない13），国内で（b）仲介方式

は文部省緯度観測所などとBSr2を利用して定期的な時

図1時刻比較・供給方式

刻比較を実施している14）。

ここでは，衛星などによる精密時刻比較の方式と原の原理は，受信局における時計の時刻と仲介電波との時

理，精度に及ぼす影響要因の補正法，及び当所における間差を仲介局の位置に変換してから互いの結果の差をとシステムの概要と比較結果15）などについて述べる。

2．周波数および時刻の比較・供給の方式と原理

ると，仲介電波の影響が消去されて二つの機関の時計の時刻差が求まるということにある。この方式の特長は，

概ね受信機が小型で安価であり，かつ高精度が得られる

2．1比較・供給方式ことである。したがって，実験例が最も多く，ロランC

周波数および時刻の比較・供給方式は，直接方式およやGPSなどのように国際比較のシステムとしても採用

び仲介方式の二つに分けられる（図1）。直接方式は，直されてきている。図2に，現在ルーチン的に採用されて接相手機関または一般利用者に周波数および時刻を送る

いる国際時刻比較網を示す16）。遠距離はGPS，近距離ものであり，標準電波による供給，放送衛星や気象衛星

は冒ランC及びTVが主に使用されている。

を中継しての供給，通信衛星の申継器を介しての比較な

比較・供給方式の選択で考慮すべきことは，精度及びどが挙げられる。周波数・時刻比較（以後，単に時刻比

確度，比較供給可能距離（カバレジ），利用者の費用と較という）としては，中継器による双方向伝送方式が最利用の難易度などが挙げられる。衛星などの宇宙技術のも精度カミ高いものの一つであるが，地上局のコストは高

利用は，精度とカバレジの点で地上技術の利用に取ってく特定の利用者に限られる。当所のCS実験はこの例で代わりつつある。表1に，各比較・供給方式の特徴を示ある。標準電波では電離層などの伝播路の影響が大きす。

く，短波で精度が0．1−1ms（1日平均の相対周波数で2．2比較原理

10−8−10−7），長波で約1μsである（表1）。

直接方式および仲介方式において，受信局で測定され仲介方式は，第三者（仲介局）の出す特定の電波を比る量丁ノは次のように表わされる。

較し合う二つ（以上）の機関または利用者が受信し，そTノ＝彦4一B＋D／o＋∠動＋τ，（1）

れを仲介にして時刻の比較を行なうものである。電波と碗はA局の時刻，砲は比較を行なう相手局または仲介

しては，オメガ，ロランC，GPS衛星などの航法電波，

局の時刻である。Dは両局間の距離，0は光速，4砺は地上局および放送衛星からのTV電波，気象衛星の測距

伝播路及び相対論効果による遅延の増加，τ・は局内遅延信号などが挙げられる。VLBIも電波星などを仲介とすである。oTるから，これに含まれてよい。仲介方式による時刻比較

ンジとも言われる。

4一は両三聞の見回け上の距離であり，疑似レ

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図2BIHによって使用されている時刻比較網（31Dec・1984現在）

り，高度精がえられる。次に，各影響要因の補正についこのように，地上局や仲介局の位置と局内遅延，電離層や大気圏などの伝播媒質，相対論効果な一どが精度及びて述べる。

確度に影響するため，これから両局の時刻差を求めるに

3．1

は右辺の第3項以下を補正する必要がある。即ち，

精密時刻比較の場合，比較を行なう機関などの位置（ち4一8）＝・TL（D／o＋∠τ⑳＋τ。）（地上局または受信機のアンテナ）は一般に固定されて（1）いるから，かなり正確に決めることができる。この点が仲介方式の場合，劾を仲介として，A局と比較相測位の利用者と大きく異なる点である。地球規模の比較

手のC局との時刻差は
4T40＝（ち重一

＝

位置の補正

β）一（彦。一4一のため，世界測位系（WGS−72など）によって利用者のβ）

σ

地心座標（x効，y効，z効）を決めるのが普通である。

（2）

Time

一方，中継局または仲介局の位置も，ロランC局など

ではこれに対する補正が更のように固定されているときは，同様に問題はない。し双方向伝送方式（直接方式）では，時計比較を行なう

位置決めが精度上大きな問題になる。（1）式のDは，上として計算できる。GPS衛星の場合，に統一されているから，（1）8はGPS

かし，衛星などのように位置を絶えず変える場合，そのに必要である。

二局が同時に時刻信号を送り合うため，（1）

記の利用者位置と衛星位置（Xs，

式と同じ式

yき，乙）から，

D2＝（XrX忌）2＋（y効一y忌）2＋（Z効一Z，）2（ただし，碗とねの順序がいれ変わる）がもう一つ得βを算出する際，右辺第2項以GPSの場合，衛星位置は衛星から送られてくる軌道6要下の共通な部分は打ち消されるので補正する必要はな

素を使って計算できる。GMSやBSの場合，当所はこく，高精度比較が可能になる。

れを管理する機関から定期的に6要素で送ってもらってられる。従って，砲一いる。

3．精度及び確度への影響要因の補正
2．2で述べたように，時刻比較を行なうには（1）

衛星軌道誤差による影響は，比較しあう二機関がほぼ式の同時に衛星からの信号を受信する，いわゆる共通視界法

右辺第2項以下を補正する必要があり，この補正精度がによって軽減できる。このことも高精度時刻比較にとっ

時刻比較の精度や確度に密接に関係してくる。ただし，て有利な点である。例えばGPSの場合，衛星軌道誤差

静止衛星中継器による双方向伝送方式については，送受のrmsが約26

信局の局内遅延の補正にほぼ限られてくるため簡単にな

響は電波研究所と米国国立標準局（NBS）との共通視界

一

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一

nsに対し，実際の時刻比較に与える影表1精密時刻比較・供給方式と特徴

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個内（国際）

0．1組s

◎

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RRLで開発の方法＊LASSO＝ヨーロッパにおける衛星使用のレーザー測距による精密時刻比較計画。
法で3−8nsである（衛星位置によって異なる）17）。

ただし，％は屈折率。玩は乾燥大気によるEXCESS

なお，GPS測位について付け加えておくと，（1）式
において距離1）または（瓦，y効，為）と利用者時計の

PATH，

Lωは水蒸気によるものであり，それぞれ次のように興えられる。

時刻が未知数になるから，3次元測位の場合（1）の方程

五・一77・6…一・∫班4・

式が4つ必要：になる。従って，衛星s＝1，2，3，4，また五炉3・73…一・∫・／T・4・は1つの衛星なら4か所の異なる位置で観測しなければならない18）飼20）。

3．2

Pは大気圧（mb），

大気圏遅延の補正

大気圏を通過時の電波のEXCESSPATH（通過距離

Tは温度（K），θは水蒸気圧（mb）である。これから，大気圏の遅延は
4τt，。p＝Ld／o＋砺／oの増加分）は次式で与えられる21）。

図3に，乾燥大気及び水蒸気による遅延をそれぞれ示

五一∫m、h（・一・）♂・す。また図4に，館野において観測された1975年5月
＝Lα十L

（3）

から1978年4月にわたるEXCESS

一6一

PATHを月別に平均したものを示す（天頂方向）22）6「乾燥大気で約2L2m

気によるものは比較的正確に補正カミ可能であり問題はな（7．4ns），水蒸気で最大約30

いが，水蒸気によるものの正確な補正は難しい。しかcm（1ns）である。乾燥大

し，絶対値が小さいので時刻比較としては当面あまり問

題にならない（VLBIでは0．1ns以下の精度が必要であ16

り，大いに問題である）。

E1騙30。

3．3

14

電離圏遅延の補正︵O員︶

電離圏によるEXCESS

2

PATHは（3）式と同じ式で

E旨50。
1・

10

qお

与えられる21）。ただし，（〃一1）＝＝一1（1／魏！．〆

E＝70。
8

（4）

1

ここで，K1，1（2は定数，魏は電子密度，∫は周波数，

E1＝90。

βは地磁気の磁束密度，θは磁界と電波のなす角度であ

1000

900

2±・κ2ハらBcosθ／．プ3

る。ノー4以下の項は省略してある。

1100

pressure（mb）（地表〉（4）式の第2項は第1項に比し十分小さいので，EX・CESS（a）乾燥大気による遅延

PATHはL一（K・！ノ2）∫魏4・一4α5W・（5）540。C

ただし汎一1魏4・（／cm2）は二子数である・騨圏430。C

H岩︒︒♪り

︵の償︶

3

20。C

による遅延は，4τi。n＝L／oで与えられ，結局全電子数に比例する。

2

全電子数は太陽活動度（太陽黒点数）と密接な関係があり，太陽活動度は約11年の周期がある。前回の最大10。C

活動期は1979−1980頃であり，現在は活動の最小期にあ
0

0。C
20

40

80

humidity（％）

ち上げ）からのVHF波を受信し，ファラデイ回転の測水蒸気による遅延

定から全電子数を毎日算出している23）。図5は，1979年

relative（b）

る。電波研究所では，技術試験衛星ETS−II（1977年打60

3月及び1985年10月φそれぞれ1か月にわたる全電子

図3大気圏における遅延
09勘

3．O

21轟

3．0

SEXCESS PATH

全EXCESS PATHdSS
EXCESS
R肌GPSの補正値
PATHH
（鵬〕

＿x一㌶一

x−x
．乾いた空気による

2．0

乾いた空気による

一2，0

EXCESS PATH

EXCESS PATH

km）

1．0

ユ．0

RRL

1

2

3

4

〔MQNTH〕

5

6

水蒸気による

水蒸気によるEXCESS PATH

EXCESS PATH

7

8

9

10

11

図4館野における月平均EXCESS

0︒012

0．0

GPSの補正値

1

2

3
4
5
〔MONTH〕

6

7

PATHの年変化（1975・5−1978・4）
一

7．・｝

8

9

10

11

12

ロ
ー0

丁目ASURED

0

ロ ツロ

BY

E丁S−II

フロハリ

5

む
ち
お
る
ゑ
ヘリ

FOR

邑り FU O
ヨ ラひ
ユ

ト
ト0
αコ
﹂UO

05050505T0︹のZ︸ U に ω 二 L O つ O Z O H

お

5

X5
X0

FOR

卜IAR，

379

OCT，

85

5

匙0

0123456？8910監112131415象6r7181920212223
LOCRL 丁IHE 〔JS丁〕

図5電波研究所で測定された全電子数の日変化（GPS周波数1．575

GHzで遅延に換算）

数をプロットしたものである。ただし縦軸は，GPS衛星

ただし，710は求めたい遅延時間，σの測距周波数1．575GHzを用いて遅延時間に換算してあδτ〃2は無相関ノイズによる遅延である。

る（4τi。n）。1979年で最大70

ns，1985年前最大10ns

これから，無相関ノイズが無視できる場合，Toは程度である。これは天頂方向の値であるから，衛星方向のSLANT＝40．5魏，δτ％1，

T・＝（乃2T㎜2一∫エ2丁粥1）／（乃2一∫、2）

FACTORを掛ける必要がある。

のように求めることができる。無相関ノイズのある一般

このように，太陽活動度の大きい時期では電離層によの場合，Toのこれによる誤差は，る遅延は非常に重大になる。これに対する効果的な補正（4710），m、＝（δτ。），m、》724＋∫、〃／（乃2イ、2）は，（5）式にみられるように遅延の周波数依存性を利用

ただし，（δτ刎）rms＝（δτπ2）rms＝（δτ％）rmsとした。

することである。すなわち，衛星から互いにコヒーレン

GPSの場合，乃＝1．575

トな2周波数を同時に受信し，それぞれ丁甑及びT㎜2

GHz，∫1＝1．227

GHzなので，（47「o）。皿、＝10．2（δτ。），m、を測定したとすると，（47「o）≦1nsとするには，（4τ％）≦0．1nsの必要がある。

丁伽・＝T・＋σ／∫2＋δτ瓢

GPSの場合，一般利用者は1．227

丁伽2＝：君・＋σ占／∫2＋δτπ2

GHzは使用できないので，補正はGPSから送られてくる補正モデルによ

20

監︸

MOOEL

轟U

︹uっZ︺ 田に国＝氏のOZO一 トαコト⊂﹂国葬

GPS

5・凶ERSURED
〔FOR

00

1

23

4

5

6

？

8

9

10

BY

ETS−II

OCT．

●65〕
15

11

12

13

遼4

しOCgL

TI

E

JST｝

重6

象7

竃0

19

20

図6GPSの電離層遅延補正モデルと同時期における電波研究所での実測値

一8一

21

22

23

∠

っている。このモデルは，最低レベルを5nsに，最大値のローカル時刻を14時にそれぞれ固定し，コサイン
モデルの最大振幅と周期を変数として利用者の地磁気緯一∫：4・（1−4砺／02＋砂2／202）＋（2ω！・2）A・（9）（2ω／02）＝1．62×10−6ns／km2。また，

砺一∫・・c…θ4φ／・

度にたいして衛星から送ってくる24）。図6に，GPSモデルの例と同じ時期における当所での電離層遅延の実測値

・働は，P，を示す。公称50％程度の補正と言われているが，図からもそのよう1こ読みとれる。太陽活動度の小さい現在は面積であり，東向きを正にとる。

ともかく，今後活動度が上がっていった場合，GPSモデ

は，地球近傍で，砺ゲ＝1．09×1（戸31km，静止軌道上で・

ルでは10ns（31n）またはそれ以下を期待することはで4が＝5．71×1（〉一10となる。今，緯度θ＝40。，高度乃＝きないように思われる。当所では，上述の全電子数の実9kmの位置を飛行機が東向きにび＝270

測値を用いて補正する予定である。

行しているとすると，（8）のそれぞれの項に対応して，

3．4

Q，と地心で描く領域の赤道面上への投影

次に，数値例を幾つかあげる。RED

SHIFTについて

m／sの速度で飛∠雄〆＝9．82×10−13−4．06×10−13−1．072×10−12

相対論効果の補正

標準周波数・時刻計測の精度は，今や他の追随を許さ＝一4．94×10一

13

GPSについては，高度乃＝20200

ない程圧倒的なものがあり，このことが精密測位や相対kmのほぼ円軌道

論効果の実験的検証などを大きく前進させる要因の一つ

を12時間の周期で回っているから，これによるREDになっている。しかし，このことは逆に，時刻比較を行

SHIFTと速度効果は，4μ＝5．27×10−10−8・4×10−1』

なう場合に精密な位置決めや相対論効果の注意深い補正

4．43×10−10となる。そのため，衛星側で衛星搭載時計などを必要としてくる。

の周波数を予め一4．45×10−10オフセットしている。

時間は重力，速度，座標のとり方などによって影響さ

時計を東向きに赤道に沿ってゆっくりと地球を一周される。従って，秒を定義する場合や時刻を互いに比較すせだとすると，地球回転効果のみになり，その場合の投るとき，それぞれを特定の基準系にたいして変換してか

影面積Aは赤道面の面積に等しくなる。従って，（9）から行なう必要がある。現在，秒は地心座標のジオイド

ら4彦＝一207．4nsという大きな値になる。当所におけ（平均海水面）上で定義される座標時とされている25）。

るGPSによる時刻比較では，±70

従って，時刻比較を行なう場合も測定された量（固有時では，南北方向のため数nsにすぎない。

ns，

GMS（140。E）と関係）を上の座標時に変換する必要がある。

GPS衛星の場合，離心率が0．01以下のほぼ円軌道の地心極座標（ノ，θ，φ）の位置を速度移動衛星である。しかし，この円軌道からのわずかのずで移動する時計の示す固有時4τと座標時4彦との関係は次式で与えられによってREDれる25）僧27）。

的なずれを生ずる。このずれの分をδ∫〃とすると，

4τ＝（1十4砺／02Lz22／202）4（）内壁2項はRED一ω72

cos2θ4φ／c2

δ1甜

（6）

SHIFTは上に述べた一定値から周期＝一（α脇／02）（1／7−1／7・）＝・一（G砥／02）θc・sψ

SHIFTと言われるもので・∠砺

は地表面からのポテンシャル差である。第3項は特殊相

ノ。は長軸半径，θは離心率，％は離心近点角である。

対論効果，第4項は地球回転による効果でサニャック効

7＝70（1一θcos％）の関係がある29）。

果とも言われる。ωは地球の回転角速度である。＋符

げびによる時刻誤差δ

号は進み，一符号は遅れの効果を表わす。

から，ケプラーの方程式％一θsin％＝π（∠砺＝一G璃（1／7−1／α・）一ω2（72sln2θ
十（12G鵡／2σ1）（1十（α1／7）3（3ただし，G1脆＝4×1414m3／s2，

一1））一≠o）：π＝2π／T＝〜／G！協／ノ03を用いて次のようになる。

一α・2）／2

cos2θ

は財がを積分してえられるδ（7）＝一（》G轟／02）θ砺sin％（の（10）》G轟／02＝2．22×1（γ10である。GPsの場合，70＝2・656

Gは重力定数，脇は地球の質量，偽は地球半径，θ，は余緯度。第3項は地球の×107m，

・質量分布の影響を考慮したものであり，12＝1．083×10−3の最大値は13ns程度になる。利用者は，地球回転効果である（2次の調和項の係数）。地球近傍では，とともにこれを補正する必要がある30）。

3．5

局内遅延の補正
局内遅延については実測する必要がある。我々は，4σ㌘ニ＝g（θ）乃＝（9．780十〇．052sih2θ）ぬ（10−14の精度を得るには，〃≦24km）

GPS受信機については図7のような構成で，（6）式の第2項以下の効果を相対周波数で表わすには，

GPS信号

シミュレータを用いて，651±15nsを得た8）。また，

認で割って，
4〆Zプ＝∠σ7／02−z22／202一ω7

T＝12h（周期），θ＝0．01以下であるから，δ∫cosθ。zノ習／02

GMS受信機については，図8の構成で，3620±20（8）えた11）。得られた確度15nsまたは20

時計が点PからQまで運動したとすると，その間の座

nsを

nsは十分とはいえず，測定法を改善する必要がある。この他，CS実験

標時の動きは（6）式から，
一9一る局内遅延の影響はゴ比較を行なう2局の局内遅延の差

アンテナ

651

GP

D野司

桑集難

莞三プ

1甜z

v
1kPPS

邑1；馨一塵−置1一冨曹冨

受信機

フロント・エンド：とが関与する。従って，もし一方の局を他方の局のそばへ移動できれば伝搬路は共通になるから，共通の時計を用いて時刻比較実験を行なうことにより，2局の遅延差が測定できる。このような考えで，我々はCS用の1m車

15轟s

載局を他の実験局のぞぱに移動し，図9に示すような構成でCSによる双方向時刻比較実験を行ない，確度約2nsという良好な結果をえた6）・12）。

lkpps

これと同じ考えであるが，米国海軍天文台（NRL）は

時間間隔計

GPS受信機をヨーロッパへ運び，各機関の受信機との遅延差を測定して回った31）。これは，これまでの運搬時

図7GPS受信機の遅延測定系

計法（P．C）による国際比較にたいする確度補正に代わ
φshifter

るものであるが，運搬途中の電源がオフでよいなど取り

Low

V2
200kHz1．684GHz

Synしh．

PM

5

Pass

○

に10nsの飛びがあったが，国際比較におけるP．Cの確度の公称0・1μsに比べると良好な結果と思われる。

V
GMS

図8

出発時と帰国時のNRLにおける2つの受信機の遅延差

Amp。

3dB
CouplerSynヒh

扱いが容易であり，画期的なことである。実験結果は，

V一

㌦

V3

1。684GHz
Synth・L

OscilloscopeRX

4．電波研究所における時刻比較システムと比較
結果の概要

GMS受信機の遅延測定系用の地上局についてもパルス法によって測定したが，確度は不明である。ただし，次に述べる共通時計法（確度動舅約2ns）と4ns以下で一致している6）。

式（1）及び（2）から解かるように，時刻比較に与えぐ︾ρしえ，放BS−2，通信衛星CS−2を利用する。また，

GPS，

GMSを利用することも可能である。

︐

1

ノ

︐

ノ

連邦産業研究機構（CSIRO）との間で実験が始まってい／るが，更に中国上海天文台（SO）及び韓国標準研究所（KSRI）との間でも行なうべく，現在政府間レベルの︐定の下でこれらの機関の受信機開発に技術ノ

協協力している！勇！
ノ

ところである。なお，上海天文台との間では，1986年

末からVLBIによる時刻比較も行なう予定である。

2m

A糀MA

： lu︑

l

1評

は，国内，アジア，欧米の三つのリンクに分けられる15）。

送衛星国内リンクは，従来の地上TV，ロランCに加アジア・オセオニアリンクとしては，気象衛星GMS−

ノ

／

／
／

，！！

鱒i多

周波数及び時刻の比較システムをしめす。比較システム

3を利用するが，近い将来GPSも加わってくる予定である。GMS−3による実験では，すでにオーストラリア

ノ「

図10に，当所と他機関との間の宇宙技術を利用した

A肝ε梱A

：

欧米リンクは，従来の減ランCに代わってGPSとロ

VLBIを利用するものであるが，これによって初めて当

「Dll
豊

U2

SSRAガ1

D2

SSRA＃2所と欧米が直接結ばれることになった。実験の相手機i関RεF．

Lは米国海軍天文台（USNO）であり，GPSでは1984年
8月から，VLBIは1984年12月から約月に一回実験を

ATO川C、CしOCK

COU

＝

T
了1図E

3NτERVAしTER

J『1AUTO盈OB

IしE

T2有する原子時計のデータとともに国際報時局（BIH）に↑書呂ε1閥了ERVALCOUNTεR

行なっている13）。GPSによる比較データは，当初の保送られ，国際原子時TAIの計算に寄与している。

42

4・1GPSによる時刻比較
GPSは米国国防省による軍事目的の衛星であり，1989

S了Aη0闘図9双方向伝送方式による時刻比較システムの総合遅延測定回

年までに合計18個の衛星（NAVSTAR）を軌道にのせる予定である30）。各衛星はCs及びRb原子時計を搭載

一10一

☆R・di・St…

BS−2

GMS−3

CS−2

暴く實

，GPS

醤

SO

④・ary・。。d

RRL

Ka曲

VLBI

VLB工StatiQn

j、謡σ

P・．

StatlonS

曲●CSIRO

図10

電波研究所における宇宙技術による時刻比較システム

しており，現在6個の衛星の受信が可能である。軌道傾

！OHH2

那多ス

PSK

アンテナ

斜角は63度（将来55度の予定），高度20・200㎞aの

デイレ・イ・ロック
フヨロる

れけエ

C！Aコード。。騨覧。ド1陥号．

ほぼ円軌道で周期は12時間である。測距信号周波数は

相関器

ループ

ノレープ

フィルタ
なチおけ

1．575GHz（L1）及び1．227

GHz（L2）であり，

L1は。／A及びPコードで，L2はPコードでそれぞれ周波数

1kpps

拡散変調されている。我々一般利用者はL1の。／Aコー

65．42圓日z

VCO〜

ドしか利用できないため，二周波による電離層遅延の補

，1

P，s

時閻間隔計
疑似レンジ

顯針

正はできない。

L1はさらに50㊤［墜星再ド。。23諺…

否ラ壱黎タ

翼麦Obps

時刻比較結果BPSでPSK変調され，衛星軌道補正

子罪疹一

パラメータ，衛星時計補正パラメータ，電離層補正パラ

図11電波研究所のGPS受信機の較正メータ，他のNAVSTAR衛星の補正値の概略値などをいる。

送ってくる。GPSの使用する測地系はWGS

72であり，

時系は協定世界時UTCと同期したGPS

TIMEを維持

図11に我々の開発した受信機の構成を示す。アンテ

TIMEに対して

ナは1ターンのヘリカルでやはり手製であるが，ビーム式において自局の時刻とGPS

幅が約100度と少し狭いのでプログラム追尾を行な6てTIMEの差を計算することになる。
電波研究所では，GPS受信機の開発に1983年に着手いる。将来は，この追尾システムを利用して高利得アン

し，1984年秋に一応完成させた。そして，USNOとの変わりがなく，C／Aコードの復調には遅延ロック回路している。衛星時計の補正はこのGPSなされるため，我々は（1）

テナも使用する予定である。回路は他のものとほとんど

比較データを，一次周波数標準器を含む原子時計群のデを，50BPSの復調にはコスタスループを用いている他，ータとともにBIHへ送付し始めた。また，その後も受衛星ドプラーの吸収は軌道情報による計算機制御でおこ信機のハード，ソフトにわたる改良を進め現在に至ってなっている。データ処理も含め，全システムはパソコン

一11一

8000

ゆ鰯の簡驚
窃

7000
VIA

GPS

sV＃6

AND

sV＃9

∩U

∩∪

．／

一

VIA

ハU

0

0

FO

ωりZ口凹田﹂﹂一q

ρ◎

0

5

、◎

LORAN−C一ユP等

＼

ω≡ト

4 000

3000

JANユ

85

OO一〇マ

2000

O

o

O
N

O
m

．

ω
マ

OCT、3ユ、85

ω寸

図12GPS及びロランCによるUTC（RRL）一UTC（USNO）

︵

セ

QX

O汝

十〇X

図12はUSNOとの比較結果で，1985年1月から10x》餅System

（via

101
図13

ns程度で

％。〆
Φ●o

RVER臼GING

月のものでGPS衛星6と9を使っている。各衛星しにた

OVIA GPS SV浮6＋VIA GPS SV＃9
巴VIA しORAN四C

X×××

100

rmsで20

腕15﹃
乳国際的にデータの交換が行なわれている。

ns，

じMARK：III計算機ネットワークを通じて

いし変動幅は，P−Pで50−60

叱

m胴が用意する共通視界法で，一回の測定が15分間（初期
同期2分，測定13分）である。各13分間の測定値は平均化され，GEツら

次に，時刻比較結果を示す。比較スケジュールはNBS

0±1。C以下に制御されている。

−

温度特性は約3ns／。c（15−35。c）であるが，室温は11nsであるが，データの平均化によって大幅に軽減している。受信機の↓能なC／珊＝40−50dBHzに対し，10−20−

受信機入力。／ハらに対する。／Aコード同期系の時間変動（従って，出力信号の時間変動）は，実際に受信可

0

岩Z￠浸￠＞Z￠﹂﹂￠ LO トOOにω配αコ0ω

で制御されている。

Noisesv霧6陶via

102
τ1翻E

sv岸9

103

⊂0臼Y3

図12の周波数安定度ある。しかし，全衛星による受信値のP−1）幅は100ns

1／回したものであるが，両衛星の受信時間差が1時間程度である。結果は，我々の時計の二度にわたる周波数

40分と短いため時計の影響は無視でき，GPS比較シス

調整によって大きく曲がっている。この期間，USNOに

テムの特性を示していると思われる。白色雑音のため，よる運搬時計（P．C）が3度行なわれたが，GPSの結果1／τの特性になるべきであるが32），残念なカミら1日一5日

はこれとP．Cの誤差（0．1μs）内で一致した。図には，の範囲ではこれからはずれている。そのため，τ＝10日

ロランCによる比較結果も示しているが，我が国が利用で約2×10−14になっているが，これは約20nsの精度する北西太平洋網が欧米機関の利用する北大西洋網とはに相当している。1／τからのはずれは，我々の受信機に直接結ばれていないため，間に入るモニタ局の時計の影よるものと考えられ，現在原因を究明申である。図か

響などで長期的精度がかなり劣化しているのが分かる。

図13は，図12から計算した周波数安定度であるが，ら，Cs原子時計の特性を伝送するには，10日以上必要
なことカミわかる。

平均化時間τが30日以上で上がっているのは時計調整

東京天文台（TAO）との間でも同様に時刻比較を行なによるもので，この部分をさけて計算した結果を大きなっているが，結果はUSNOの場合と比べて長期精度が丸で囲んである。×印は，衛星6と9の結果の差をとり数ns程度改善されている。また，ロランCによる結果

一12一

騨瓢

リノ

MεTεOSAT（欧州宇雷槻関）

1鞭1幽

N◎A

忘却i………

三1灘熱．
準極論．

藤

75

G．εs

米副

W

三

．臨

358800ピ薦

議；環難縫

零彰

攣藝肇

G◎MS（ソ逼）享．蹄；lG。ES（糊

M訂E：OR（ソ逗）

135●W

盛

物

ひまわOG話S（日本》

706ε

へる

三跡

蝋瀧

剛E緬

翻

ｨ・

b

！i講iii蠣iii…

獅止気象衛星／撃図14世界の静止気象衛星の配置

は，平均化時聞10日でもGPSの場合より2−3倍劣化

epocb

OhUT

18

●1h45mUT

4．2GMSによる時刻比較
気象衛星は，現在GMS（日本），

GOES（米国，2個），

GOMS（ソ連）が静止軌道上にある（図14）33）。米国NBSでは，

o7h45mUT

45孤UT

・19h45m

GOESを使用して時刻

供給サービスを行なっている。GMSはアジア・オセオ
ニア地域をカバーするため，当所ではGMSの測距信号

UT

．φ1〜

ロンノコ ソ

多ンて・∵．・．・．・
ン1乙で〆：・

・国渇H臼

METEOSAT（欧州），貰13h

国O客国餌国角角H∩する程度である。

Juae▲

1100・・

6118

20

22

匿24

26

28

図16GMSによるオーストラリアCSIROとの時刻比較結果

1．684GHz用の受信機を開発し，1985年6月からオーストラリアのCSIROと仲介方式による時刻比較を開始

対する測距に合わせて1日4回の受信を行なっているたしている。GMSに対する三点測距は1日4回行なわれめ，衛星の日周運動によるP−P100ns程度の変動があるため軌道決定精度がよく，これを利用する利点の一つ

るが，毎日1回同一時刻における比較を行なうと変動のになっている。三点測距による軌道決定の確度は15m

RMSは10である。

同等である。図の△印は，最初の日の6要素のみを使用

ns以下になる。これは，GPSによる結果と測距信号は，27．78kHzなどでAM変調された200

して軌道を予測したときのもので，経過日数とともに誤kHzの信号で位相変調されているため，これを検波して差が拡大していきlGMSのように高い頻度で測距する

時刻比較に用いる。（1）ノ式のBは，この場合GMSの位置における200kHzトーンの位相になる。27・78

ことの有効性を示している。現在，気象庁から毎日0時

kHz

UTにおける軌道6要素をもらいうけているが，毎回のは，200kHzのアンビギュテイを除去するために使用さ測距結果を直接使ってその都度の軌道を決めるようにすれる。図15に，時刻比較用GMS受信機の構成を示す。

れば，日周変動を除くことができると思われ，その方向アンテナは，1．8mのパラボラを用いているが，もっとで検討している。

小型のものでも使用可能である。

今後，CSIROとはGPSによる時刻比較も平行して

図16に，CSIROとの時刻比較結果を示す。

掴一

@

融φ

1．6量4GHz

17．5MH2〜

x

4．3CS−2による時刻比較

4

1／64

VCXO

@

PLO

図15

12．8MH

VCXO
LPF

40．35NHz
refe＝ence
X・ヒa10SCBPF

CMS受信機の構成

国内通信衛星CS−2を使用する，双方向伝送方式によ

〜

σ

、

行ない，また中国上海天文台及び韓国標準研究所とも
GMSによる比較を行なっていく予定である。

LPF

BPF

一，

GMSに

200kHzOUTPUT27．8kHzOUTPUT

る時刻比較システムを図17に示す。従来，周波数拡散（SS）通信装置を使って，CS−1による実験を行なってきたが6），装置の老朽化のため新しい時刻比較専用の装置を最近製作した・2｝。拡散帯域幅は5MHzである。地i球

一13一

c蔦

『内では，建設省国土地理院との間でVLBI実験の一環として時刻比較もおこなっている。1986年末からは，

＼・

τu1
τd1

上海天文台との間でも行なついてくこととなろう。

放送衛星BS−2による時刻比較実験は，文部省緯度観

繍さ

雨雪響

測所との間で1985年初頭より毎週一回行なっている14）。

Dユ

得られた精度は約18nsである。

原子時計2

原子時計1

丁2

T1
時間間隔計

一一∠！τ一一一一一一≒〉

図17

定の数日後であり，軌道誤差の影響はそれ程大きくはな

時間間隔計

い。BS−2利用の利点は，受信機が汎用で安いというこ

小金井本所

鹿島支所

BS−2の測距は周一回定常的に行なわれているが，時刻比較の実験日は軌道決とであり，一般利用者にも比較的容易に高精度比較が可

CS−2双方向時刻比較実験システム

能である。今後，国内の他の幾つかの機関も参加してい

3

再

／㈱目盛｝

奮

25

訟。護，ク＿．

8100

建・…

レ

（左軸目盛）

養8Q80
20

図18

0

．

．4

8

（左軸目盛）

12

く予定である。

う﹂の巽﹀コ昆 ゴ畜 冨r塁
◎
5
0

8110

ユ6

20

0

4

5．む

す

び

電波研究所の宇宙技術を用いた時刻比較システムについて，時刻比較の方式や原理，補正法とともに述べた。

8

国際的には現在GPSが主流になりつつあるが，軍事目

12

CS−2による電波研究所本所一二三間時刻比．
較結果．．

的のためその将来はかなり不安定な要素を含んでいる。

すなわち，使用を有料化にする問題，c／AコードのS1＞比を劣化させる問題などがあり，楽観を許さない。CCIR

局は一，1n〜車載局，2m局（RRL本所），13

m局（鹿の宇宙技術による時刻供給に関し検討する作業班IWP島支所）であるが，1m車載局による移動が本システム

7／4もその結論（1985年）として，特別に優位な比較シの特長である。これによって，前に述べたように共通時

ステムを否定し，将来のいかなる事態にも対処しうるよ計法による高確度のシステム遅延の測定も可能になってうに様々な方法による実験研究を進めていくべきことをいる。

強調している。上に述べた当所の時刻比較システムは，・

図18に，2m局（本所）と1m局（鹿島）との間

それぞれ独自の特徴を有しており，これらの実験研究をで行なった実験結果を示す。これから，両局のCs時計

進めることにより国際的な時刻比較システム確立に寄与の時間差は約8μsであることが分かる。同時に行なっしていけるものと考えている。

た専用マイク揖回線による比較との差は約10nsであった。前に述べたように，共通時計法によるシステム特性

謝辞：GPSに関し，貴重な資料を提供していただの測定により，確度2−3ns，精度約1nsをえている。

いた横河北辰（株）木村氏及びアンリツ（株）小林氏，日頃一方，図の時刻差変動を周波数安定度であらわすと，30

御蔵燵いただいている岡本部長に感謝します。

分平均で約1×10−12，3時間平均で約5×10−13となる
1（1ns／3時間））。

︶9︶︼3

SS装置の特長は周波数共用を可能にすることであり，一般に衛星中継器の使用が有料であることを考えると，︶他の通信信号との共用は重要な課題である。将来，インテルサット衛星などによる国際時刻比較への適用を考慮

4で，参照されたい鋤。実験結果は，確度についてはまだ

5

Report評価できていないが，精度は1ns以下をえている。国

一14一

献

518−2，

CCIR第15回総会，

Geneva，1982．

稿，1985．ユ0．

etal．：ATime

per1ment

Performed

J．RadioRes．

byLabs．，

SSRA

Comparison

System

Vo1．23，

via

Ex．

ATS−1，

No．』110，

March

1976．

casting6

文

吉村村和幸他：国際時刻比較用GPS受信機の開発と比較結果，第23回飛行機シンポウジウム予

Y．Saburi，︶る。VLBIについては，本会誌に紹介したことがあるの︶4．4その他の時刻比較

考

吉村和幸：時刻と周波数の国際比較，電気学会技術報告，H部第175号，1984．9．

M．Yamamoto，し，この点に関しても検討を進めている。

先に述べたように，VLBIによる時刻比較を1985年
より約毎月1回（各数時間）USNOとの間で行なってい参︶から，後者はCs時計の安定度を表わしていることがわ
かる（システムによる安定度は，3時間平均で約1（戸3

Iite，

et

al．：

Sate11ite
Proc．

and

PTTI，

T＆F

Comparisons

Navigation

via

Broad・

Technology

Satel．

Nov．1979．

M．Imae， et al．：Time Comparison Experimentswith Small Kゐand Antennas and SSRA Equip・
ments

via

a

Domestic

Geostationary

Satellite，IEEE

Trans．，

7）

Vol．

Y．Saburi，

IM−32，

Syndhronization
J．RadioNo．1，

Observed

Res．

in

Time

21）

1983．

of

Frame

Earth，

Rotating

Labs．，

March

DiscontinuityoftheVol．23，．No，112，

Nov．1976．

etal．：Development

Receiv6r

and

Time

Proc．39th

ASFC，

May

1985．

of

a

GPS

Comparison

Tilne・

AsianEarth・Space

J．A．

Klobuchar：Frequency

Relativistics

of

27）

Frequency

IEEE，

Transfer

Vol．74，

BIH：Annμal17＞．D．

Ionospheric

cH

of

for

and

M．．

W．．AII3n

Frequency

aGPS

Sate11ite，Tran『ferJ．・J。Spilker，

31）

for

Sc量ence，

ASFC，

G戸S串ignal

May

of

1980．

Structure

Navigation，andVol．25，Jr．：

NAVSTARInternational

posium．

DoPPlerSatellite

Globalin

Positioning，

No．

the

Terrest夏ial

Coordinate

Coordinate

No．4，

Time

Scale，

July・Aug．1979．

No．149，Feb・1983・

Van

Dierendonck，6t

Message，

1978．

J．A．

Buisson，al．：

Navigation，etPositioning

and

a1．：

Absolute

between

the

The

GPS

Navi・

Vol．25，：No．2，

Major

U．S．

Calibration

andEuropeanTime

Nava10bservato士yandFrequency

tioning

SystemTrans．，

Vol．

Comparisons

Satellite
IM−34，

in

No．2，

GlobalPgsi・Common．View，

via

IEEE

June

1985．

33）富田 久．：気象衛星システム開発の経緯，コミュ
ニケイション，No．2，1984．5．
34）吉村和幸：vLBIと日米共同実験，電波航法， No．

Sy；n．

Feb．1982．

20）運輸省航海術教．科書：新衛星航法システムNAV・

STAR

a

GlobalVol．4，

SummerTime

Per・

Positioning

Geodeticfor

Positioning

using GPs， ccDs／85二17， May 1985・
32）D．W． Allan， et al．：Accuracy of． International

1978．

C．R．玉）ayne，

A．J．

Observatories

Time

Common・View

Global

佐分利義和：周波数・時間計測における相対論効

PreciseA・Weiss：Accu「ateduring

System；「1982，3rd
inLinks，．Proc．

1984，1984．

Proc．34th
Jr．：

Characteristics，

2，SummerSpace

Correctionthe1824−2／82／0000−0226・

Effects

Relativity

gationTime

No．1，．Jan．1g85．

Rep6rtand

fo㎜盆hce

using

qn

its
ISAP，

28）長沢 工：天体力学入門，（上）（下），地人書館．
29）萩原幸男：測地学入門，東京大学出版会．
30）

Activities

and

Proc．

Tilne Sys毛em， CCIR Report 439−3，1982．
26）N．Ashy and D． W． AIIan：Practical Implications
Radio

1985．10．
al．：ResearchElectron

RegionPropagatlon，果，電波研季，Vol．29，

etShinno：Total

Mid−Latitude

User

system，19821EEE14）佐藤得男他：．放送衛星（BS−2a）による精密時刻
比較実験，第35回精密周波数応用技術委資35−2，

19）

on

25）

6．．

18）

Efεects

Single

刻比較実験，昭和61．年度全大予稿，2625．
13） 河野宣之，吉野泰造：VLBI技術による精密測位と精密時刻比較，第132回放送衛星研究会．資，1985．

16）

the

1985．

精密時刻比較，昭和61年度全大予稿，2626．

and

in

24）

12）浦塚誠他：CS−2衛星によるスペクトル拡散時

K．．Yoshimura，

1980．

and．K．

Content

Results，

10） 三木千紘他：GPSによる長期国際時刻比較結果，昭和61年度全大予稿，2627．
11）森川容雄他：静止気象衛星「GMS−3による国際

15）

March

139，Sept．．1980．

23）H．Minakoshi

1985年6月．
Trとhsfer

No．137，22）小池国正，河野宣之：ラジオゾンデデータによる
EXCESS．FATHの計算・零波研季・VoL 26・No・．8）浦塚 誠他：「国際時刻比較用「GPS受信機の開発と時刻比較結果，第68回電波研研究発表会予稿，
9）M．Im皐e，

中村健治：VLBIに及ぼす伝搬の影響，電波研季，

Vol．26，

Clock

GPS．

一15一

29，

1983．．

電波航法Electronic

Navigation

Review

No．32（1986）

航空管制における音声認識技術の応用について
運輸省

電子航法研究所

東福寺則保
沖

重芳

久＊

（＊現在，福岡航空交通管制部）

An

Application

of

Voice

Recognition

TechniquetoElectronic

MinistryAirTr翫f丑。

NavigationofControl

Research

InstituteTransport

Noriyasu

ToFuKuJI

Yoshihisa

OKIsHIGE＊（＊Presently．Fukuoka
Center，

1．

Ministryof

AreaControl

Transport）「一一剛簡 葛a『輌一「まえがきパイロット／
航空機

安全で効率のよい航空交通の流れを保つことを目的とする航空管制シズテムは現在に至るまで段階的に大きく

通信リンク

レーダ・

センサー

発展してきた。この背景には通信技術や情報処理技術の応答進展がある。特に，近年の計算機やこれを用いた情報処

管制指示

（通信）

計算機

理技術の発展はめざましいものがあり，わが国や諸外国でこれらの新技術を航空管制システムに応用する研究・開発が進められている。このうちで音声認識技術に関し

管制官

表示装置

ては，航空管制システムで用いられている情報処理シス

図1航空管制システムの制御系

テムのキー入力に代る情報入力の手段として，また，通信処理への応用技術として，その可能性が注目されていまた，管制官の訓練用としてはダイナミック・シミュレ

る。

本稿では，筆者らが行ってきた航空管制シミュレーシ
ョンへの応用方法と実験三等について紹介する。

ーションの手法が用いられる。この場合，計算機やレーダ表示装置等で構成されるシミュレータを用いて図1の制御系を模擬することになる。シミュレータの制御系を

2．航空管制シミュレーションへの応用目的

図1と対比させて図2に示す。

航空管制システムの制御系を図1に示す。これは情報表示装置

擬似ノ曙イロット

予測し，安全で効率のよい流れを保つために必要な管制

ソこユレー
ション用

（通信）

指示を音声通信によりパイロットに通信する。

計算機

処理システムを用いた場合であり，航空機の位置情報は

タ通信リンク

レーダ・センサーと計算機を介して表示装置の画面上に表示される。管制官はこの位置情報をもとに将来位置を

応答

管制指示

このほカ≦に管制官の作業としては表示装置を介して計算機への入力，航空機の飛行情報を記載した運航票への記入作業等がある。

このような航空管制システムの解析の一方法として，

表示装置

図2

一16一

管制官

航空管制シミュレータの制御三別な場合を除いて限定される。

管制官はレーダ表示装置に表示される擬似航空機の動きを見ながら管制指示を発出する。シミュレーションの管制指示の内容は離着陸，上昇・降下，および巡航と場合は擬似パイロットが必要である。擬似パイロットはいう飛行段階や飛行方式により多くの種類があるが，シ管制指示を受けて擬似航空機の制御指示を計算機iに入力

ミュレーションにおける擬似航空機の運動制御に関するし，さらに，音声で管制官に応答する。

ものを大別すると，①高度指示（上昇・降下）

擬似パイロットへの交通状況の表示にはレーダ表示装置等が用いられる。擬似パイロットの制御指示の入力で②針路指示（左旋回・右旋回）

は，まずトラック・ボールにより制御対象の擬似航空機③速度指示（加速・減速）④誘導指示（特定の定点に向けて航空機を誘導）や高度・速度・針路等の制御項目を指定し，次にキーボとなる。

ードから内容を入力する方法が一般的である。

管制指示は相手方の航空機呼出符号（Aircraft

このように従来は擬似パイロットと擬似パイロット用CallSign，表1ではCISと略す）から始まり，次に指示内容の表示装置が必要である。また，管制機数が増加すると
擬似パイr・ヅトの作業量が増えるため，シミュレーショ

が続き，最後は単語Overにより終了する。表1に上ンの運用も複雑になる。従って，管制指示の処理に音声記の指示の基本的な例を示す。表中で＠印は数値を表わ

認識技術を応用し，指示内容を直接計算機に入力し，擬す。例えば，（β玉ght

似航空機の動きを制御できると効率のよいシミュレーシ（26，000フィート）を意味する。針路指示の数値は飛行ョンが行える。

すべき方向（磁方位），速度指示の数値は速度（ノット）level）一（260）は飛行高度レベル260を表わす。＃印は定点名（航空機の飛行経路上の指定し航空管制シミュレーションへの音声認識技術の応用た点）を表わす。

に関しては米国連邦航空局で初期の検討がなされている1）。わが国では航空管制用語を例題として音声認識装

表1は管制指示が英語の単語，複合語（複数単語で構置の評価がなされているが2），まだ実際に用いられてい成），および数値の組合せで構成されることを示す。実ない。また，筆者らは汎用の音声認識装置とマイクロ・

際管制官とパイロットとの通信では一回の通信で一つのコンピュータを用いた最初の実験を行ったところであ指示が送られる場合や二つの指示が一回の通信で連続しる3）。

て伝達されることがある。また，擬似航空機の運動制御に関係しない管制指示やパイロットからの通報がある。

3．航空管制用語

4．

2．で述べた管制官とパイロットとの通信に用いられる

音声認識装置4．1

航空管制用語は航空機の安全に直結するため，適正かつ音声認識装置の性能4）確実に伝達する必要がある。このため，国際的には国際

音声認識技術のシミュレーションへの応用実験で用い民間航空機関で，また，わが国では管制方式基準で使用た装置はDP−200（日本電気（株）製）である。これにマ用語（英語）が定められている。従って，使用用語は特イクロフンピュ＿タ（pcg801），

CRT表示装置，キー

表1擬似航空機の運動制御に関する基本的な管制指示（C／S）一（climb（c）（C／S）一（cross）一（＃＃＃）一（Hight

（b）

誘導指示

and
and

maintain）一（nightlevel）一（＠＠＠）一（over）

maintain）一（＠＠）一（thousand）一（over）
level）一（＠＠＠）一（over）

heading）＿（＠＠＠）＿（over）（CIS）一（turnrightheading）一（＠＠＠）＿（over）（CIS）一（turnleftheading）一（＠＠＠）＿（over）（a）（c／s）一（reduce

speed（c／s）一（increase（a）（C／S）一（proceed（b）（c／s）一（for（注1）c／s：航空機呼出符号（JL

例（c／s）一（descend（b）（CIS）一（Hy

容

速度指示

示

（a）

︶
︶DC
a︶
︵
︵l
︵

針路指示

ヒ日

高度指示

内

霊

区到

to）一（＠＠＠）一（over）

to）一（＃＃＃）一（over）

vector120，tg）一（＠＠＠）一（over）

speedto）一（＃＃＃）一（over）

NH

282，

JD

180等）

（注2）＃＃＃：定点名が入る。＠＠＠：数値が入る。、

一17一

語：複合語は1単語として）

フロッピー・ディスク・ドライブ
音声認識装置（S89︒N12@（6）単語認識処理方法：2段DP（Dy飴mic

qT）

DP−200
音声忘答ユ．ニット

Program一三ng）マッチング（7）構文処理：使用可能（ARU）

鼻構文処理に関する指示と音声応答指示

また，DP−200を選定した理由を次に示す。

ｶ認識結果（a）無線電話により送られる管制指示の1送信に要す

る平均時間が3〜4秒であること。

マイクロ・コンピュータ@（b）航空管制の1管制席｝と対して想定される単語数は

PC−980i

定形的な用語の集まりを一つと考えると150単語

フロッピー・ディスク・ドライブ

で大むね足りること。
（c）連続認識と構文処理の能力をもつこと。

CRT表示装置

4．2

Vミュレーション表示

DP−200のパラメータ4）

DP−200では認識処理に必要な音声パラメータがある。表2に音声パラメータと使：用値を示す。1スピーカ）＼マイクロホン

イヤホン

表示器

表2

音声パラメータ
目／値@

パラメータ名キーボード

遠隔操作器（RCT）

TH

的
150

認識を始める入力レベルを定める
しきい値（認識するときの音声パ（注）実験システムは音声応答機能も有する。

ターンの始端と終端が決まる）

図3実験システムの構成

IDLA
IDLR
K1〜K5

105

絶対リジェクト値

2 相対リジェクト値
連続認識における最大語数（5単語のときK1〜K5はをすべて

1

に設定）

認識処理は数値データ化された音声パターン間の距離（パターン距離と呼ぶ）に基づき次のように行われる。
まず，ある単語が入力されたとき，これと最：もパター

ン距離が短い登録単語を第1候補，二番目にパターン距

離が短い登録単語を第2候補とする。次に，第1候補のパターン距離が表2の絶対リジェクト値（最大認識パターン距離に相当）以下のときは認識対象とする。最後

図4実験システムの概観に，第1候補と第2候補とのパターン距離の差が表2のボード等からなる外部処理装置を連接し，実験システム

相対リジェクト値より大きいときに第1候補を認識結果を構成した。図3にシステム構成，図4に外観を示す。

とする。それ以外の場合は認識不能とする。

DP−200単体の主な性能を以下に示す。

4．3登録単語（1）話

表3は音声認識用に：登録した航空管制用語の一例で，者：特定話者（使用者はそれぞれの音声パ．

航空路管制を対象とした。表1で示したものに加えて擬ターンを登録）（2）認識方法：離散認識（1単語つつ区切って発声し似航空機の運動制御に直接関係しない管制指示（レーダ

た音声に対して）識別指示，周波数切替指示，高度報告要求）と位置情報

連続認識（5単語まで連続発声した音を加えた。これらは単語ファイルとしてフロッピー・デ

声に対して）

ィスクに格納される。数字（0（

9）と

Over

は航空管

（3）発声語長：0・2秒〜4．0秒（平均0．6秒）

制用語のなかでよく使用されるので，一つの単語に対し（4）認識速度：0．3秒以内て二つの音声パターンを登録した（二重：登録）。抑揚の（5）認識語数：オプションにより可変（購入した装置

では最大語数として連続認識で150単異なる二つの音声パターンを登録し，抑揚が変化しても正しく認識できるようにした。

一18一

表3登録単語（航空路管制の一例＞1
単語

単語

単語番号

踵ルー

出力（遠隔制御器）

備考

数字等

。

1，2，3｝4，5，・6，7，S，9，0

回G2

1〜9，0

thousand

囚G8

000

24

fli8ht

NG14

FL

飛行レベル

26

heading

凶G9

HD

針路

1〜20，35，36

21

leve！

27，2S「point，

decl皿a1

WG12●

30．31933

from，

of，

N613

FROM，

囚G16

SQ

レーダ識別

ID

指示等

350

mne

spua拠k幽

100

and

101

radar

102

n。ヒyet

103

radar

ident

contact

RY

terminated

RT

radar

service151

descend

152

cli田b

153

盾≠撃獅狽≠撃154

report155

report

156

cross

SXV

200

turn

left

headlng

201

turn

r1ght

headingand■malntainAD

国G4

高度指示関連AC

maintalnAM

6leavlngALreaching

AR
AX

HL

国G5

針路指示

HR

202

flyドheadin3

250

reduce252lncrease

300
301

303

contacセTokジ。

450

oOSition

700

proceed710

forvector800〜802』JL，

NH，

850，852，854

XAC，

S×V，

856，858，860

SGR，糎JE，

SPH

SGR，腫JE，

SPH

862，864，866

SAO，

WSN

SAO，

KEC，

WSN

900，901，902

canceL

over

FL，

FO

FA，

FC

FR，

F回，

HF

speed

contacヒTokyo

ApProaehcontact

YokotaAppr6ach

回G7

to

SAKIT

954一』956r。ger州；lco・good

指示PO

位置情報関連WG10

PS

誘導指示関連VE

JD

a8ain，

周波数切換

CY

囚G20

to

say

CT

CG

COIltroI■

904，906

速度指示

SI

to

KEC，

SR

糎G6

to

speed

．

位置指定関連RC

contact

and

小数点
OF，闇

回G1

JL，

WG18

XAC，

c．orナection

day

speed

NH，

航空会社名

JD

SXV，

SAKIT

定点名

通信手順関連FG

RS

4．4構文処理している。表3に示してある単語のグループ分けはこの4．1で述べたようにDP−200は構文処理の機能をもためである。また，構文処理では航空会社名，便番号，つ。この構文処理は1単語つつすべての単語と比較する

指示単語（高度指示，針路指示，速度指示等），数値，．

のでなく，入力される文章の構文上の特徴を利用して，定点比較する単語の数を制限し，認識率を向上させる方法でる。構文処理のもう一つの利点は構文処理の流れのなかある。従って，航空管制用語のように定形的なものに適で構文ユニットごとに連続認識と離散認識とを組合せて

一19一

等構文の属性ごとに構文ユニットとして定義す航空機呼出符号↓構文ユニット1

航空会社名

@ 十
q空機便名
m数字】

構文ユニゾト2
高度情報 ［数字，th・usandゴFL．1

構文ユニット3

j路指示
ｬ度調整指宗方位またほ速度情報

構文ユニット4?g数切換指示@周波数情報 数@戟[ダ識別指示 一

rーコジ・コード情報［数字1構文エニット6

U導指示

闢̲

構文ユニット7

ﾊ置

位置情報【数字，N臨of，

ｻの他

@

高度指示

［

XAC，

数字

款poinヒ，

SXV等

構文ユニット5

dec；mal

】

from】

噂

定占［XAC，

構文ユニット8

SXV等］

構文ユニット9
oveボの入力で構文ユニットの先頭にもどる。

ca鷲erの入力で構文ユニットが一つ手前にもどる。

図5

構文処理の構成
空管制用語，およびシミュレーションでの管制指示に関使用できることである。

DP−200では構文処理を本体内部または外部の処理装する認識率の測定結果をまとめて示す。

置のいずれでも行えるが，実験では構文処理を外部処理

1桁の数字では認識率98％程度，3桁の数字の連続装置で行った。DP−200は外部処理装置から構文ユニッ

認識では認識率96％程度であった。3桁数字の連続認

トごとに認識方法（連続か離散か，連続のときは認識語

識では，桁による大きな差はないが，3桁目，1桁目，数）と単語グループの指示を受けて単語を認識処理す

2桁目の項で認識率が下った。これは，2品目の数字がる。

前後で調音結合を伴うためと考えられる。品名と数値を

図5は表3の登録単語で構文処理を行うときの構文ユ除く航空管制用語では認識率88％程度であった。このニットの構成と流れを示したものである。実際の交信と場合は表3に示すように複：合語が多いために認識率が低

同じように

Over

下したと考えられる。

た。また，

Cancelの発声で1送信が終了するようにし
で直前に発声した単語を取り消し，表4認識率の実験結果

構分ユニットをもどして新しい単語を再入力する機能，および連続認識で認識不能の部分だけを再入力する挿入条

まず音声認識装置単体の認識率について，1桁の数字の離散認識における認識率を調べた。次に航空管制で便1桁の数字（離散認識）

98％

400

3桁の数字（連続認識）

96％

40 0

航空管制用語（離散認識）

88％

300

模擬実験（離散・連続認識）

90％

477

㊨
粁

験

総単語数
︵

5．実

1認識率

語語語語

機能を加えた。

件3（注）航空管制用語は便名と数値を除いたもの。
認識率＝1回の入力で正しく認識された単語
数／総包語数）

番号・高度・針路・速度の表現でよく用いられる3桁の数字，および便名と数値の部分を除いた航空管制用語（図5の構文ユニット2の部分）の認識率を調べた。そして，マイクロ・コンピュータとCRT表示装置等を用

シミュレーション実験では擬似航空機16機に対して，

いて，図5の構文ユニット構成をもとにシュミレーショ

51個の管制指示を発出した。総単語数は477個である。

ン実験を行った。各擬似航空機は実験前に作成された飛表4の認識率90％という値はこの単語単位で求めた。

行計画データ（航空機呼出符号，発生時刻，通過定点，

図7は認識結果の記録例である。上段は記録出力で（）高度，速度等）に従って画面上を移動し，管制指示が入内は再入力結果，下段［］内は入力した管制指示，《》力されたときにそれに従って制御される。

内は認識結果の説明を表わす。

図6はシミュレーション実験中の一表示画面を示す。

表4の実験で話者は1名で，システムに習熟してから左上の航空機リストは擬似航空機の飛行パラメータ，中実験した。このほかに何人かに簡単な実験を依頼した央の図が擬似航空機，航空路等の表示，左下はDP−200

が，この音声認識の特性の一つとして，抑揚に敏感に反が管制指示として認識した単語の表示，右下は現在認識応することがある。また，マイクロホンの位置や話者のすべき構文ユニヅトを表わす。実験担当者は構文ユニッ

姿勢により，認識率が変化する。このため，使用に際してトの表示に従って逐次該当する単語を音声で入力する。

はこれらの特性に習熟し，できるだけ登録時の音声を保表4に1桁の数字，3桁の数字，便名と数値を除く航てるように注意が必要である。

一20一

便名

進行中の定点

高度速度目的空港、二

時刻砺。斎／鯉，rJnき。（，3xv

1る（，皇5（lJ「丁憎｛6〔，41」…：N1る（，250」τT
JLタ（，（I

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二

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図6

JD272
一

一

層

一

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一

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JL506（JLユ06）轟F

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一

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一

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一

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一

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一

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一

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7

口

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一

一

一

「

印

．

一

9

8

を比較するという点で，もともと音声パターンが非常に似た単語の間では誤認識や認識不能の発生がさけられな100％い。この点で特に認識の難しい単語を登録するときは関連する単語とのパターン距離カミ適度にあくように工夫す

89％

0ver】

ることやキー入力で補完することが必要であろう。

s106を506と誤認識》
JL＊54（JL354）

粟（AD）

FL161（FL160）mJL354

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一

曽

AD

嫡

一

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JD272

一

，

一

一

一

一

一

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一

傅

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一

一

一

一

一

一

deseend

〇

一

7

10

航空管制における音声認識技術の応用は諸外国におい70％ても研究・開発の初期段階であり，最：初は本稿のようなFL1607・o》ermaintall 獅ｪ認識不能》

FL240．FO餉．一脚q一一一単脚一一鴨一層一嘲｝噂一一一一・・一，騨冒嬬一

mJD272andmainta1n

FL240，

一r，

シミュレーションで管制官の評価を受けつつ試験的に使
10

10

100％

用して行くことが望ましいと考える。

0ver（注》上段は記録出力で（）内は再入力結果，

参

下段正．1

︶

内ほ入力した管制指示g《》内は認識結果の説晦。

1．図7．認識結果の記録例．

︶

6．む

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、
：Ns↑

シミュシーション実験中の一表示画面

over1
騨

認識中の構文ユ畠ット

／

u回入力｝

一

／

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単語数認識端数認識率

FO馳鱒

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管制指示として認識した単語

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J13272ξ1嘩V

航空機リスト2

び

本稿では航空管制シミュレーションへρ音声認識技術

ムに熟知した話者の実験結果で航空管制用語の認識率は︶め応用について紹介した。筆者らの実験によるとシステ

3

は一回の再入力でほ．とんど認識できるが；音声パターン︶

約90％であった。認識不能や誤認識の単語（約10％）
4

一21一

考

文

献

・、

Donald W． Connolly， Test／Demonstration Plan：
Connected Speech Recognition Syst6m， FAA・Tech．
Material，

Apr．1979．

Hiroaki

Sakoe：

Matching

Algorithm

nition，

IECE

of

A

Generalized
for

Two・Level

Continuous

Japan・Traρs．

VoL

DP・

SpeechRecog・

E65，

No．11，

Nov．1982．

沖重，東福寺：航空管制シミュレーシ耳ンと音声処理について，第16回電子航法研究所研究発表会，
昭和59年5月．
日本電気（株）：DP−200音声入力装置取扱説明書．

電波航法Electronic

Navigation

Review

No．32（1986）

出入港自動化に関する一考察
船舶技術研究所

翁An

Aspectf6r

Automatic．Navigatlon

onCongested
Ship

長

一

彦

Sea

Research

InstituteKazuhiko

OHNAGA

運：輸技術審議会の第13号答申において，高度自動運航

状態監視の方法．（センサーシステム），針路や船速を決システムが提唱されてから，それぞれの分野において熱定するための状況分析のやり方（演算処理とソフトウェ

心な検討や研究が開始されている。高度自動化船またはア），状況の判断方法（人工知能）− C決定した航路（時刻

知能化船の全体のイメージについては，運輸省海上技術に対応した下位）を維持して航行できるような操船の方

安全局が多くの解説記事を発表しているが，その中の一法（船体の操縦性にもとずいた制御システム）等があげ．

つの柱である「出入港自動化システム」に関して，船舶ちれる。さらに，各船舶は他船の航行状態や操船意図を

技術研究所では逸速く研究グループを結成し，その評価把握できる必要があり，このための情報伝達システムや技術の検討を開始した。その概要は既に発表1）・2）されて航行管理システムも必要となる。一しかし，すでにより自動化が進んでいる，と思われる

いるが，さらに若干の補足を加えて概説を行う事とする。

他の交通機関の例をいろいろと調べてみても，このよう

1．・自動航行の海域条件、な出入港自動化の問題解決に直接応用できそうなものは船舶の出入港自動化を考える場合，これを広義に考え見当たらない。また自動化と大きく関連する交通管理のれば離着機をはじめとして，投錨，荷役などの自動化をシステムについても同様である。これは，含むかもしれない。しかしここでは，出入港の操船のよと他の交通機関とでは，次のような根本的な違いがある

うに，狭い水路の中を他の船を避けながら航行する場合

ため｝と考えられる。

出入港の船舶

1・海上が2次元の移動水撃であり，1次元的な，の自動化を考える事とする。・

かつ立体交差が可能な陸上交通とは異なる。

したがって，出入港という字句にはあまりとらわれ

2．海上は歴史的に琴唄空間であり，船舶航路としず，一般的に船舶の重藤する海域を考える6この場合の航行条件は次のように言うことができ，大洋航行の場合て占有することはできない。陸上の鉄道，高速道と条件が大きく異なる。

路のような扱いは無理である。

．．．1．他船が輻軽しており衝突の危険が多い。

3．航空機のように，歴史が浅く進歩が早いものは

2．低速航行を要し，風波，潮流の影響が大きい。

高度の交通管制と情報伝達システムが取り入れらS乳一般に水深が浅く，船体の運動性能炉変る（浅れているが，船舶では難しい。

永影響）。−「

出入港自動化のシステムのためには，最も原始的な交4．陸岸が近く乗揚げの危険が大きい。

通手段つまり人間の行動パターンを思い浮かべると，イ

5．針路変更，加速減速等の非定常運動が多い。

メージが明確になるように思われる。具体的には，駅のこのような航行条件において，他船を避けながら目的

コγコースのような混雑した広場において，各人が他入地点になるべく早く，かつ効率良く到達するように操船と衝突せずに安全に効率よく目的地点まで歩ける方法をする過程を自動化するためには，解決しなければならな

考え，そのためには，どのような交通管理や情報伝達シ
ステムが良いか，を考えればよい。おそらく，近傍の他

い多くの問題点がある。

2．

人の行動の意図一どちらえ行きたいのか，このままで自動化の問題点は衝突すると思うが相手は気付いているのだろうか，右問題点を簡単に要約してみれば，見張りを中心とした側通行でよいか一などが知りたいはずであり，これら

一22一

の問題を解決できるようなシステムを模索することにな

電子技術の発達により，ろう。

ことが期待される。

3．

さらに有力な方法が開発される

4．システムの基本的形態

自動化システムの構成

串入港自動化システムにおいて偶、ほぼ次のようなサ自動化システムの方式を大別すれば，自己完結型と管制主体型とになろう。自己完結型とは海域監視，航路決

ブシステムが必要であると思われる63江 海域監視サブシステム
現状では操船者の見張り；レーダ｝〈船舶用及び港湾

定，または情報伝達のすべてのシステムを瓦焼で保有用），測深儀などがこれに該当するが，』見張りの機能を方式である。これは，完全な知能化船ともいえるが，周自動化するのは大変難しいと思われるため，自動化シス

囲に普通の在来船が航行している限り，いささか理想的テムではかなり違った方式が考えられよう。

過ぎるシステムであろう。

し，なんらの陸上の支援システムがなくても航行できる監視の対象は，他船などの移動物体と，陸地などの固管制主体型はその反対に，交通管理システムが中心と定物捧とに大別できる。前者の監視システムはレーダー

なり，船はその指令のままに航行する方式であり，知能が最も有力な方法と考えられるが，後者の固定物に対し的な部分も，データーベースも陸上の管理センターが保ては海図をデーターベース化した方法も有力な手段とな有する。従って情報伝達（というより指令伝達）システる可能性がある。

ムの重要性は極めて大きくなろう。

3．2航路決定サブシステム
航路を決定する過程には，海域全般の航路を定める場

現実的には両者の中間に適切な方式のシステムがあるものと考えられる。一般的には，海域全体の監視や大略の航路の決定は管制型の陸上のシステムが行い，局所的合と，局所的な航路を定める場合とがあろう。

前者では，他の影響要因がないかぎりは地形的な要素で求められるが，輻蟻海域では他船の行動が大きな影響をもつ。従って大局的に複数の船舶の航路を調整する必な自船前方の海域監視や，高精度の三位確認にもとずく航路の決定は自動化船自身が行うこととなろう。

航行実現のサブシステムは自動化船自身でもつものと考えられるが，これに必要な気象海象の外乱要素のデー要が生じ，航行管制の問題となる。

高所的な航路決定とは，主に他船との衝突を回避する

タも，白船でセンシングするものと，管制センターからときの問題と考えられる。従って，自船のセンサーシス

情報伝達システムを経由してくるものとがあろう。いずテム1こ大きく依：存している，自己完結性め強い自動化シれの方式，どんなシステムであっても，情報の伝達，情ステムにおいては極めて重要なサブシステムとなろう。

報の加工および処理のシステムは極めて重要なものとな

訴ずれの場合においても，その船の運動性能に見合った航路を，つまり十分に余裕のある範囲で変針や変速が可能な航距を予定できるようなシステムでなけれ球ならろう。

5．自動化レベルとマン・マシン系、
自動化と称しても，部分的なものから完全な自動化まない。

3．3航行実現サブシステム

でのいろいろなレベルがあり，かつては単なる遠隔制御

上記の航路決定サブシステムにより定められた航路でも自動化と称したこともあった。この出入港自動化の（時間の関数としての船位）に従って，なるべく正確に，システムはまだ現実的なものでないため，今後どの程度かつ忠実に操船するためのシステムである。従って，このレベルが期待されるようになるのか，または開発されれは主として操縦性の問題となり，船体の運動性能，加るのか，あまり明確でない。

しかしおそらく，完全な自動化システムが最初から出

速減速の性能等を推定できるような流体力のデーターベースを完備する必要があろう。

現することは考えられず，かなりの程度人間がその間に

3．4情報伝達サブシステム

介在するシステムがまず考えられる，と思われる。例え

現状においては，他航との情報伝達の手段はなきに等

ば，自動化システムがある状況分析なり判断を行ったとしく，音響信号と形象物の信号程度しかない。電波を使しても，それを操船者に示すだけで，最：終的な行動や決った情報伝達が難しい理由は，まず他船を識別できない

断は人間が行う，というような相談型または対話型シスことであり，識別符号を連絡したり，情報伝達を中継でテムなどがまず考えられよう。

また，かなりレベルの高い自動化システムにおいてきるような管制センターと，自動化船との役割分担の問も，無人の自動化船は環実的とは言えず芝．操船者溝常に題となる。

最も現実的なシステムは二次監視レーダー，またはシ

モニターしているものとなろう5従っていろいろの状況ョウダーピジ・ンを採用する方法と思われるが，今後の分析や予測，制御のフロー等をモニターに判り易く表示

一23一

以上のような理由から，自動化システムのマン・マシ

L65

ン・システムは重要な要素となる。さらに，一番大きな

6a問題として，システム故障時の対策が必要であり，故障55するために，情報の処理や加工の技術が必要となろう。

の規模，範囲等によりマン・マシン系の問題は大きく変化するはずである。一般的に．も，自動化のレベルが高い

45

ン・システムへと移行するときのギャジプが大きく，ヒ→B．

ュウマン・エラーを引き起こし易いものと思われる。

自動化のシミ15．

50．ほど，また故障の規模が中枢に近いほど，マン・．マシ

6．

復帰終了

35

ユレーション

10

ユ

）

ト
粗手船
復帰閉始

5＿＿．＿．＿．．．．．．．．．．．サ

10

避航開始2

3臼

5

このような出入港自動化システムはまだ要素技術の開25発段階のため，システム設計のための具体的な研究はシ

23

避航開始1
工

ミュレーシ・ンによるしか方法がない。しかし，操縦性研究の発展，計算機の進歩，またシミュレーション技術

5の発達等により，かなり高度のシミュレーションが既に

10

↑自船．
26

25

3②

35

4臼

45

5日置

図2（a）複雑な避航操船のシミュレーション実施されている3）。
しさきに述べたような航路決定システムを中心として，最近試みられた幾つかのシミュレーションの例を次に示
4日

す。

6．1

衝突回避の自動操船

相手船

旭4行き会った他の船舶との距離を常に一定値以上に保

＼避棚始ユ

2窃

ち，衝突を避ける、ように避航の航路を決定し，衝突の危

避航開始2

険カミなくなった時点で原航路に復帰する自動制御系を検凶討し，そのシミュレーションを行った例がある4）・5）。こn鱒

れは自船と相手船の細事，相手船の操船の意図等の状況

峯が確定的であり，図嚢の操縦性モデルが正確である，と安全航過月のと言える。

き㍉

仮定しているが，自動避航が実行可能なことを示したも↑＼復帰開始一三〇

最も単純な地虫の例を図1に示すが，相手船が一定速
n騨

﹂x

一40

脚29

図2（b）

複雑な避i航操船のシミュレーション

2〔ヨ

4㊤し

、
、、

O㏄

、、
t＝60

、、

20

40

Sl

度で直進している場合である。図2は，最初の回航開始
後に相手船炉変針したため，さらに2回目の避航を行っ60たものであり，これを絶対座標と自船を中心とした相対座標とで示した，こみアリゴリズムは，自船を中心とし

2

たある危険円内（いわゆる閉塞領域の概念による）に相40

手船が入らないように針路を決定し，操縦性モデルによ、9って変針量や舵角，変針開始時刻を定めるものである。

さらに，このシミュレーションにおいては，このような
t−20SEcゆVl／V2−0・8
望 一20。

DCPA呂5LS2

操船判断の部分をLISPで書かれた別のパソコンで行い，運動計算や航法計算を行う計算機との間でデータ通信を行っている。これは今後のエキスパート・シス．テム
への発展を狙ったものである。

510152QxL

6．2

図11単純な避航操船のシミュレーション

海域全体の航路決定

ある海域に出入りする総ての船舶について，．それぞれ

一24一

の出発地点と出発時刻，および到着地点が既知であれである。

ば，各船の最：短航路の途中で衝突が生じることのないよ

この方法をさらに拡張して，任意の形状の海域に適用

うに最適の航路を決定することが出来る。このアルゴリできるようにし，船舶が交差する時点では右側通行とな

歳

ノ

い碗

︐

！

り

㌧

ひ

ノ

して，東京湾のような具体的な海域で実施したシミュレーションを図5に示した。

このアリゴリズムには船舶の操縦性能は含まれていな
いが，航行実現のサブシステムが理想的であると仮定す
ε

ε

♪︑︑

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﹃！〃／−︽︑

！〆

監・婁

B

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通行を守るアリゴリズムを入れた例である。これを総合

燕罐︑範囲となるような評価関数を用いて最適解を求める方法

嫉るようにしたシミュレーションも行なわれている7）。図3は任意の形状の海域に適用した例であり，図4は右側

導ぎ十手

ズムは石谷ら6）によるもので，二二相互の距離が安全な

ノ／一i黛：

＼

ノ

・

Aべ

A

コ弾

岡ケ

∴鷲
ひノミゼヒしみ
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サメヘウノ

EB

D

C

A

紀

D

EB

C

図4 右側通行のアルゴリズムの有無による航路決

図3海域形状を与えたときの航路決定シミュレー

定シミュレーション（左：無し，右：有り）

ション

O﹂

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（km）

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2−2

東京湾内の出入航船舶データを用いた航路決定シミュレーション

一25一

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TOKY。

12、ヨ

．∫
壱

A

戸．一層

図6海図データベースを利用した入港シミュレーション
れば，各回の動静を把握出来る航行管制センターで，自ーションの代表例を述べた。しかし，システム開発と並動的に総ての船舶の航路を決定できる可能性が見出されんで重要となるのはその安全性の評価方法古あり，さらる。

に運航効率も問踵となろう。この目的のためにはより大6．3』海図情報データ尽一スの利用

規模なシミ

海図や潮流，潮位をディジタル化したデーターベース，、な断片的なシミュレーション技術を総合化する必要があ

は，海域監視システムの情報と照合すること・により，情ユレーションが必要と考えられ，上記のようるρ

報の精度向上を図る等の利用価値があるが，さらに，海，現在すでに，官民一体となって，このような目的にあ面下の障害物の検知，あるいはその回避に・も利用可能でったシミュレーション・システムを作り．上げる作業が進ある。

められており・我々はこれを・SISANIAM（Slmulation

このようなデータ「ベー不は，海上保安庁内の日本海
洋デニタセンター（JODC）に整備されているため，こSystemfor

Automatic

Navigation

andMarine

Tra伍cManagement）と称している。このシステムは自動化シれを利用して簡単な航行のシミュレーションを行った例

ステムの開発，機能の検証，改良に役立つと共に，それを図6に示した8）。また上記の図5のシミュレーションを備えた知能化船が運航した時の安全性評価，運航効率でもこの海図データベースを用いている。

の推定等のための運航シミュレーションに用いられる予すなわち，海図のデーター，自船の位置，および操縦性能が正確であると仮定すれば，海面下センサーがなく定であり，その段階においては造船者，海運者，及び管制者の緊密な協力が必要になると考えられる。

ても乗り揚げを回避しつつ自動航行できる可能性があ参り．データーベースの高度利用方法の検討は自動化シス

考

資

料

テムにとって大きな価値：がある。

1）弓長一彦：出入港自動化システムについて，造船

7．

2）

研究16−3（59−10）

おわりに

出入港自動化システムについてヂそあ背景となる条件や問題点を概説し，システム設計上必要となるシミュレ

翁長一彦：船舶の出入港の自動化について，舶用
機関学会誌20−9（60−9）3）不破 健，今津隼男：輻軽域における操縦性能，
船舶の航行安全と操縦性能シンポジウム，造船学会

一26一

する考察

運動性能研究委員会（60−12）

4）不破

155，

健，田中邦彦：自動航行に関する一考察，

田中邦彦，沼野正義，不破健：船舶の自動航行シミュレーションについて，シミュレーション学会（60−10）

電波航法研究会ーションに》？いて：，・造船学会論文集158（60−12）

会46（60−11）〔支出の部〕

昭和59年度会計報告
目

金額（円）1摘

要

昭和60年

度予算

人

95口×12，000

未収

費

会

・1，165，000

個

金額（酬摘
会

議

費

150，920

資料費

0

会誌出版費

599，000

庶

12，000人

10口×2，000

1，274，000＝20，000
未収
3口

目

事務費

：＝1，140，000

1口

昭和59年度会計報告項

金額（円）1，376，504

1，177，670

法

6，000

会誌販売等

20，000

広告料

78，000

会誌30号掲載分

140，000

銀行利子

12，7208，000

2，452，490

2，818，504

6回
7回

220，000
10，000

会誌30号分

1，500，000

編集

20，00020，000

会

計20，00020，000

金

69，00072，000通信交通費

84，49090，000

費

19，100

金額（円）90，000雑入要89，37043，206

特別研究会補助

次年度へ

1，376，504

会誌31号の出版費の繰越を含む

計

2，452，490

一社分5，000
収

研究会
幹事会

昭和60年

度予算

務

謝

入会金

雑

60−6）

昭和59年度会計報告および昭和60年度予算〔収入の部〕

前年度より
i繰
越

59−6，

8）桐谷伸夫，不破 健：海上交通シミュレーション
への自然環境要素の導入，船舶技術研究所研究発表

6）石谷久他：2次元の自由移動体の管制方式に関項

第1，2，3報，造船学会論文集153，（58−6，

7）金湖富士夫：最適航路モデルによる航行シミュレ

航海学会論文集73（60−5）

5）

157

繰

十曇ロ

一27一

越

予備費
796，504

2，818，504

電波航法Electron三。

Navigation

Revlew

No．32（1986）

デリバリーナビゲーションシステム
日産自動車株式会社
中央研究所 電子研究所

Delivery

Navigation

福

原

Co．，

Ltd．

System
NissanMotor

Hiroshige

1．

裕成

FuKuHARA

なお，この御用聞き宅配システムとは，セールスレデ

まえがきィと称する女性パートが会員宅に注文の商品を届けると高度情報化社会という言葉に代表されるように，キャ共に，新たな注文を受けてくるという会員制の宅配シス

プテン，CATV，ファクシミリ，衛星通信など数多くのテムである。こうした動き，即ち女性ドライバの配送業

ニューメディアが急速に我々の身の廻りを取り巻きつつへの進出は，宅配業の増加と，それに伴う労働コスト削ある。このような環境の変化に伴ない，自動車の持つ機減への要求，そして顧客との円満な交流が行える点で企能も単なる輸送，移動のための手段から，居住空間とし業が注目していることそして女性の側からも，彼女らのての機能，コミュニケーション機能などが求められるよ

意識変革とそれに伴う社会進出意欲の高まりなどから増うになってきた。自動車電話，MCA無線（Multi

加の一途を辿っている。

Access），

AVMシステム（AutoVehicleChannelMonitoring）な

本デリバリナビゲーションシステムは，今後さらに増どの普及はその代表的な現われである。

加カミ予想されるこのような地理不案内なドライバにも，

このような自動車の情報化は，事務処理効率や作業効

迅速で正確に宅配業務が行えるようにすることを狙って率の向上などが企業の死活問題として求められる営業用開発したものである。

の車，いわゆる商用車において一層そのニーズが高い。

本システムの開発にあたっては，ユーザニーズを充分

このことはタクシーへのAVM装着の普及，大手運送会

把握しそれに応えること，女性にもすぐに操作に馴染め

社1とよる集荷情報自動化システム実用化などからもうかるようハイテックハイタッチを念頭に設計したことは言がえる。

うまでもない。

、こうした中で，乗用車，商用車の両面から，いわゆるダ
なお本システムは西武百貨店筑波店に納入したウォー

情報隼時代の自動車像，あるい偉車載庸報システム像をクスルーバンの1台に搭載しユーザ評価を実施中であ

検討し，また各種1青報システムの開発を行ってきた。そる。ここではこのシステムの機能，特徴等について紹介

してこの研究を進めるにあたってほ，する。

これらシステムのニーズを聞きながら開発を行ってきた。

ム月

2．機

ヒ

が，それを使う人（企業），使用環境などにより求められる性能・機能がそれぞれに異なるため，ユーザー個々

2．1機能概要

本シズテムの開発は，昨秋西武百貨店から，60年3月

本システムは主に，①配送情報表示及び処理機能，に新規開店する筑波店で御用聞き宅配システムを導入す②配送経路誘導機能の2つの機能をもち，9インチカ

るに際して，そのための配送車用ナビゲーションシステ

ラーブラウン管上に，配送先リスト（氏名，住所，電話

ムを実用化して欲しいとの要望が寄せられ，これに応え

番号，会員番号等），配送ルート（配送区域全域を示することとした。我々はかねてよりロランC受信機をはじ

地図上に配送先位置，配送順序を表示），配送先マップ

めとしたナビゲーションシステムの開発をも行ってきて（配送先付近の手書き略地図）を表示する。

おり，これと情報システムを結合する形で開発することとした。

また，，ブラウン管上部に設けたファンクションキーとライトペンを用いて，これらの表示切換や配送済または

一28一

雁能

リスト表示モード→一ト表示モ繽沛R三一とライ＿。よる配送階の記録

ﾋ戸弓手1頁離置表示

一マヅプ表示モードー配送先地図表示
一ファンクシ・ンキーによる配送済，留守の記録
一最寄配送先地図表示

図1デリバリ「ナビゲーショ．ンシステムの機能は手前の7軒のリストを表示できる。
さらに，フ・ンクシ・ンキー（1配送済1またはi留守1）

留守の記録，配送順序の変更等の処理を行う。またここで表示される配送先のデータは，フロッピーディスクに記録されており，これは配送センターで出発前にその日とライトペンを使い，訪問先が配送済か留守かを指定す

一日の予定が書込まれる。

るごとにより，その結果が記録され，配送，順序も自動

2．2

的に組み換えが行われる。（配送済；留守の記録がなさ

りスト表示

れると配送順序が一つずつ繰り上がり，処理された配送

本モードでは，配送順に配送先の氏名，住所，電話番

先はリストの一番最後に付加される。）

号，会員番号，積荷荷物番号のリストを表示する。表示また，リスト表示色も，未訪問宅は水色，留守宅は黄例を図2に示す。

一画面には7軒分のリストを表示し，ファンクション

色，配送済宅は白色として異なるようにすると共に，フキー（1頗隊はi前頁1）獣り・次の7輪るい・ンクシ・ンキー1配送済同留守ゆキート・プの色［璽コ匝コ留守醐前頁［詞［ヨ［ヨ［箪］・★★配送先リスト★★
1石lll康乏会ll三号：0539

援書重竹団
12

腿艮本

重轟・

書翼ε書書

3

加藤

鈴木

坂本

TεL30298−54−6400

康美

会既轟｝号：1816、
2●1●日

T．EL＝0298−53−5事51一

祁1

罰昨：・095

95−23．

2ノ】闘TEL瓢0298−52−4931

遠来

荷爵：1207−5

会隅爵号：N71、．TEL＝0297−47・2097

豊魑！町

亨

荷香：321

80・一7

会疑播」サ：0256

天久保

筑波郡

5

吾…」ピ

jE光

桜村

4

rj●日

荷跡：0081820

会随番号：0014

TEL嵩0297−47・6721

三番：557

TEL＝0298−55−4900

荷爵3p30豊！凪町沼崎2287
6

長淑

三郎

会m爵号：0113

桜甘魂1根380
7古沢・1，5子 会二号：。825T肌墨。298−5ラー3837 儲；810

桜柵古淑189ト1

ラ吾ペン・．

図￠

リス

一一

ト表−示・

Q9一

團回回團［奪回Eヨ回回

図3ルート表示と対応づけることにより見易く，扱い易く設計した。

また，広域地図の仕様を表1に示す。広域地図は道路

2，3ルート表示

種別毎に色分けして，配送先位置を配送順序番号と共に本モードは，配送先全体をカバーする広域道路地図，

赤色の⑭印で示した。また，自車位置を示すマーカーを

配送先位置と配送順序・さちには・電子画題所で開発を黄色の円とした。

進めてきた自動車用ロランC受信機で計測した自車両のさらに，訪問先の都合や道路事情に応じて，予め配送位置を地図上に表示するなどその日の運行ルートの把センターで決定された順序を任意の順序に変更できる機握・自車両位置の確認を一目で可能にするものである。

能も設けた。変更の方法は，ルート表示画面中の「順序ルート表示の例を図3に示す。

変更P」表示部分をライトペンで押すことによって順序

表1

広域地図の仕様

目

項

表

仕

示

区

縮

様

域

鷲1撚1：雛11：黒垂繍潔る長方形の領域（筑波尺

約13万分の1（CRT画面上）
水平640ドット×垂直400ドット「

表

示

考

地図解像度
容・

表示色

表示幅

有料道

路

シアン

3ドット

インターチェンジを黒ぬきの円で表示

道

赤

2ドット

・交差点は国道表示色一

道

緑

2ドット

・立体交差は下の道路を交差点前後で黒ぬき

3ドット

白黒縞模様（国鉄式），駅表示も行う

任

ぬりつぶし

国

内

地

方

備

白

鉄

道

青

河川，湖沼，海

意

背
景

黒

白

地

名

等

国道No．も表示

一30一

表2配送先マップの仕様
様

目

仕

項

表

示

表

内
示

縮

表

示

容

配送先付近の手書き略地図
道路，建物，目標物等の任意の対象物を線画で表示

色

白（単色）（背景は黒）

尺

Free

幅

2ドヅト

変更モードに切換え，新しく設定したい順序に従って配イメージスキャナあるいはデジタイザで読み込み，・配送

送番号表示部をライトペンで押していくことによって行

センターのコンピュータメモリにファイルして，フロッう。

ピーディスクにはその日の訪問先の分だけを記憶させる

2．4マップ表示ようにした。このような方式とすることにより，車載メ

このモードは，本システムの一つの大きな特徴であモリ（フィッピーディスク）の記憶容量を少なく済ませり，会員入会時に顧客自身が記入した自宅付近の略地図

ることができると共に，目的地までの目印だけが記述さを表示させることにより，容易に配送先への案内を行おれた略地図を表示することで，車載の小さな9インチブ

うというものである。

ラウン管でも判り易く，訪問先への到着を容易にすることができる。

配送業務で一番むずかしいのは，近くに着いてからのさらに，リスト表示の時と同様に，このモードでも配目的地さカミしである。こめため従来，ドライバは縮尺3千分の1程度の住宅地図をめくりながら目的地を探し出送済と留守の記録を行うことができるものとした。配送す苦労を強いられていた。このような地図をめくる負担

先マ・プ表示中に｝配送済1または1留矧のキーを押を軽減するため，住宅地図を全て電子的に記億しておく

すと現在表示中の配送先が「配送済」または「留守」とシステムも開発されているが，これはオフィス用であり，小さなメモリ，小さな表示器しか設けられない自動してフロッピーディスクに記録され，次の配送先マヅプ
が画面に表示される。

また，通常，配送先マップは次の訪問先が表示される車用としては不向きである。そこで，本システムは，訪問先が会員宅に限定されることに着が，予定を変更して，現在位置に最も近い配送先を先に目し，入会時に顧客自身が記入した自宅付近の略地図を済ませてしまおうという場合に備え，台車位置に最：も近国［コ璽］［囲［亜】［亟］［華］E三ヨ［日［憂ヨ
8

原口

@

土浦市桜町9丁目12−3

忠則

会貝番号：0632

TEL旨0298−20−6552

荷征；115

@

，ドザ

／まか卵緑
》ノ／！l11 @

「、∫

@

四戒提粕

1／／号／／／／

号至駅
卵生奇ビ1し1F中華最寵配送先72F

COFFEεｩ宅
ライトペン

図4．マップ表示

一31一グF表3ファンクションキーの機能
名

カラーアラウン菅

團、、

称

ム月

アンテナ

ヒヒ

機

ロランC専用

ボタン
表示色

リスト

リスト表示モードへの切換

ルート

ルート表示モードへの切換

マッフ。

マップ表示モードへの切換

次頁

リスト，マップ画面のページ送り

箭頁

リスト，マップ画面のページ戻し

配送済

配送済の記録

留

守

留守の記録

輝

取：消

入力の取消

北

電

システムの電源ON−OFF

黄緑（9インチ〜

ロランC

難提

、

51〔載コンビニータ○、、 ＼騨＿＿o緑

ライトヘン
ツァンクシヨ｝で一〆モリ装i凝1ツ冒？ビデ《ス，疑蓋）○白図5システム構成角榿

い配送先のマップも表示できるようにした。

配送先マヅプの表示例を図4に示す。

2．システムの構成

3．1全体構成源グラム仁一ド等のキーボード操作を不要にしてある。

図5は，デリバリーナビゲーションシステムの構成ブ

3．5

ファンクションキーとライトペン

ロック図を示しており，コンピュータとロランC受信機

カラーCRTの画面上部に押しボタン式のファンクシ機から成る計算処理部，ディスプレイ装置とファンクシ

ョンギー9個を設けた。これらのキーはシステムの電源

ョンキーとライトペンから成る表示操作部，フロッピー

ON−OFF，表示画面の切換，配送情報の処理など，このディスクドライブ装置，及び電源装置（図示していない）

システムの基本操作を行うためのものである。これらのから成る。

キー配列は図6に，また各キーの持つ機能を表3に示し

3．2

た。

：コンピュータ

フロッピーディスク，ロランC受信機等から・のデータ

さらに，配送順序の変更など，より高度の取扱いが必を読み込み，リスト表示，地図表示等の画面表示制御を要な場合，システムとしてその操作性を向上させるため行うもので，ハードウェアは，試作期聞を短縮するために，これらの操作のためにはライトペンを使用するよう

PC−9801にした。

E型コンピュータを利用した。

3．3デせスプレイ装置

以上のように，』日常の一般的な操作は，CRT上のフ

配送先リスト，配送先マップなどの配送情報表示，広ァクションキーだけで済み，より複雑な使い方をする場

域道路地図と自車位置の表示を行うもので，ライトペ

合にはライトペンを用いることで操作性を高めた。

ン，ファンクションキー等を周迦に備える。

3．6

表示部は，9インチの高精細度カラーCRT（640×400

3．6．1画素）を使用し，小型ながら鮮明な日本語（漢字）表示，
・詳細な地図表示を可能とした。

ロランC受信機
ロランCの概要

ロランCは，90〜110kHzの電波を使った電波航法シ
ステムで，米国の沿岸警備隊によって六十されており，

3．4フロッピーディスクドライブ装置

日本を含めた世界各地にサービスエリアをもつ。

フロッピーディスクに記憶したシステムプログラム及デッカなど他の電波航法と比べ（表4参照），測位精

びその日一日分の配送データを読み出すためのもあであ

度が良・く，利用範囲も数km千と広いため船舶や航空機

り，フロッピーディスクは車両の中で使用することかに多く利用されている。

ら，小型で大容量，さらにハードケースに収納されていて取扱いが容易牽あることなどから3．5インチマイク戸「ピル「・電線等の遮へい物による電波の減衰・反射が大きフロッピーディスクを使用することとした。

いため自動車に応用された例は少ないが，これらの問題

また，システムプ官グラムディスクにオートスタごド・機能をもたせ，電源ONだけでシステムが起動し，プロ

しかしながら，陸上では，都市雑音による受信障害やを解決することにより，従来の地磁気センサ，ジャイロなどによ髏яｪ航法特有の累積誤差のない優れた自三位

1電源口．取消口留守目醜測1前頁目次頁llマ・プ日ルート目リス目
図6

ファンクショ』ンキーの配列

一32一

表4各種移動体位置測定システムの比較
方

測

システム名

式

推則
測航法

ドライブガイド
@（目産）

@

（本田）

ロ

ラ

方

法

周波数

有効範囲

測位精度

一

一

走行距離の数％

一

一

同

上

一

一

同

上

地磁気センサと車速センサにより

ｻ在位置を推定ナ ビ コ ン@（トヨタ）
ジャイロケ「タ位

同上ガスレートジャイロと車速センサ
ﾉより現在位置を推定

kH：z90〜110C

パルス変調波の位相差測定

A

同

ロ

ラ

ン

P．85

70
デ

ッ

カ

連続搬送波の位相差測定

オ

メ

ガ

同

上

衛星航法

N

N

S

S

七百km

数

全

MHz

S00

測定

世

界

全世

界

百

m

1〜2km
数

百

m

p

P

S

電波の到達時間を衛星4つについ

A

V

M

主要交差点に設置したサインポス
gから交差点の位置データを送信

サポ

GHz1．5全世

ﾄ測定

20〜30m界

サインポストMHz426

400

ﾌある場所

》500m

パルスの搬送波100kHzの位相の正負を表し，この位相

置検出装置を実現できた。

3．6．2

数百〜数kmkHz

150

衛星からの電波のドヅプラ偏位量G

i現在開発中）

塔g

数百km
kHz

P1．3
P3．6

航

Cス

200〜300m

P．7「

10．2

法

数千km

1．75MHz?D8

上Al1126

波

双曲線航法

電

ン

コーディングにより信号の検出及び主・従局の識別が可

ロランCの測位原理

日本付近のロランCチェーンは，図7に示すように，能となる。

硫黄島にある主局（M）と南鳥島（W），北海道（X），

戸ランCの測位原理は，主局と従局からの距離の差が沖縄（Y）及びヤップ島（X）にある4つの従局とで構一定な点の軌跡は，その2点を焦点とする双曲線になる

成されている。

ことを利用したものである。

図8は，ロランC信号の受信波形を示したもので，各

図7において，主局Xと従局からの電波の到達時間差

局から9ないし8本のパルス群が一定の繰り返し周期（99．7ms）で送信される。図8の＋，一の記号は，各を測定することにより，受信点から主局M及び従局Xまでの距離の差に相当する双曲線TDxが求まる。同様にして，主局Mと従局Yについて双曲線TDYを求め，
TDxとTDYの交点から受信点の現在位置を求めるものである。

99．7mS

甲

r〜ノ

TDY
X

M

X Y

W

ウやロのゆロゆサやややややすコのゆZMW

ウひウややコのやゆウややムロコウ

燗ト冊一寸H七二毎二澗トー欄一

。驚

し一一

＋コーディング

図8

図7ロランCチェーン
一．

R3一

ーコーデイング

ロランC信号受信波形

3・6・3

ロランC受信機の機能らに本システムは，配送センタと車とは，フロッピーデ本システムに爵いて，ロランC受信機は，①ロラン

ィスクというメディアで結ばれているが，ユーザは会社

C信号を受信して自車位置を緯度・経度で算出する。②と車とが無線を使って太く結びつくことを切に期待して受信したロラン。信号のs／1＞比を測定する。③以上のいる。社会ではVAN（付加価値通信網）の自由化に伴データをコンピュータに送信する。という機能を備えてない，オンラインシステムが今まで以上に急速に，そしいる。コンピュータは，．これらの受信データを用いてデて広範囲に拡がろうとしている。こうした申にあって，ィスプレイ装置に現在位置を表示すると共にS／N比の企業の中の車両もこれらのネットワークに組み入れ，一

悪い時は「電波が弱くなっている」

つの端末としての機能が求められることは，極めて自然ことを知らせるメッのことと百えよう。

セージを表示する。

3．⑥4本システムの受信機の特徴

さらに今までは，業務用車両の情報化という観点から論じてきたが，一般用の車両においても同様である。すイップアンテナで受信したロランC信号を8ビットマイ

なわち，社会の情報化は我々の日常生活そのものをも変クロコンピュータで処理して，位置計算を行うものであえようとしている。キャプテンシステムに代表され』驍

は，約1mのホ

本システムに搭載した戸ランC受信機

るが，電波の弱い陸‡で使用できるように主夫を施し

うに，ニューメディアはホームショッピングやホームバ

た。

ンキングなどを可能にし」買物，行楽等欲しい情報をい

一つは，微弱なロランC信号を雑音の中から誤りなくながらにして得られるようになってきた。しかしこれが検出するため，ロランC信号に統計的な信号処理を施す

車に乗った途端に途絶するようでは車の魅力は半減してしまう。身の廻りの情報化が進むにつれ，ヒ車の中での情ようにしたことである。

また，もう一つは，信号が微弱になった時の位相追尾

報への欲求が増大し，それと共に一般図での情報システ

特性を劣化させる原因となる内蔵ク戸ックの誤差を自動ムも充実して来よう。車の中で，宿の予約や交通情報，

補正することにより，高精度で安定した信号追尾性能を

天気予報など欲しい情報がたちどころに得られる時代も・得た。

昏冥と思われる。

我々は，本システムの開発を通し，求められる機能が4．あとがきユーザにより様々に異なることが確認できた。今後はさ本システムは現在，ユーザ評価の途中ではあるが，女らにユーザとも接触を深め，ニーズを適確に捉えたシス性でもすぐに取扱いに馴れ，所期の性能を満足していテムを開発するとともに，業務効率化のためのプラン作
りをも，ユーザと一体となって行えるようにして行きたる。

またこのシステムに関しては，多方面から多くの問合い。

せが寄せられ，商用車における情報システムの需要が想最後に，本シ不テムの開発に多大の御協力をいただい像以上に大きいことを痛感すると同時に，車両への情報

た（株）西武百貨店，日立エンジニアリング（株），クラリシステム導入に各企業共真剣に取組んでいることが明ら

オン（株）をはじめとする関係各位に深く感謝いたしまかになった。こうした動きから，将来自動車にとって，す。

情報システムが必需品になることは疑う余地もない。さ一34一

電波航法Electronic
No．32

Navigation

Review（1986）

Observation

音声認識技術とその動向について
電気通信大学橋
An

Overviewonthe

ResearchandDevelopment

of
Univ．

Speechof本

清Recogni七ion

Electro・Communications

Kiyoshi

HAsHIMoTo

態となるのである。つまり，そこでは今迄とは質的に異1．はじめになった原理の新技術を追加することが必要となる。ま最近VLSI技術の急激な進歩に伴って音声情報処理のた，話者についても同様なことが言える。すなわち，あ技術も大き．＜向上しで来牟1）配7）。この分野での我が国のる特定の話者だけが発声する音声を認識すればそれでよ

研究・開発活動は極めて盛んで，最：近では音声処理技術

いのか，或は誰の声でも認識できなければならないのかの中でも特に音声認識の進展が著しい。音声認識は人間という問題である。この両者の差は実は極めて大きいもと電子装置間のマン・マシーン・インターフェースとしのであって，後者の場合には原理的に異なる手法を採用て現在のキーボードに代わる有力な方式であるから，音する必要があるばかりか，複雑さにおいてもコスト的に声応答などの関連技術と複合した形で，将来自動車や船見ても桁違いに難しくなるのである。しかも，後者すな舶，：或は航空機などの運航関係の分野へも本格的に導入

わち不特定話者認識装置は現在，せいぜい数十語認識するのがやっとであり，これ以上殖やすためには，まだまされてゆくことと予想される。

以下，本稿ではこれらの問題点を中心に，なるべく上だ多くの未解決の問題が残っているのである。さらに，記の船舶や航空機などの運航関係に応用する立場に立っ問題はこれだけに止まらず，いわゆる発声様式の問題がて音声認識技術に関する解説を試みたい。なお，本稿よ控えている。すなわち，認識したい単位ごとに時間的にりも更に詳しい専門的な内容を知りたい方は，参考文献

区切って発声しないと認識できない，いわゆる離散発声の1＞｝4）などを読まれることをお薦めする。また，更音の認識装置は比較的実現が容易であるのに対し，どんに詳しい専門的内容については，日本音響学会研究発表

なに長く連続して発声しても認識できるという装置は，

会講演論文集やIEEEのICASSP誌などを参照された

現在のところまだ極めて実現困難なのである。

さて，自動車や船舶，或は航空機などに音声認識技術

い。

を用いようとする場合，認識しようとする単語，すなわ

2．音声認識技術の概観

ち，認識対象単語は，種類としてはそう多くは必要ない

音声認識技術と一口に言っても，その内容は極めて多であろう口しかし，その代わり認識のスピードと正確さ様である。このことをまず語い数や話者数について説明が要求される。認識のスピードはハードヴ土アなどの製しよう。今迄商品化されている装置はそのほとんどが認品化技術に関係し，電子装置の処理速度の高速化ととも

識可能な語い数が100語以下のもので，そこで用いられに認識技術とは独立に向上させ得る部分が多いと考えらる技術はほぼ固まって来ている。しかし，このような少れるのに対し，認識の高精度化の方は認識の方法の改良

数語いの場合の技術は認識対象の語数がふえて数千，数を必要とするなど，本質的な問題なので，それを達成す

回などに達すると，そのままではもう全く役に立たなくるのが必ずしも容易ではない。認識の正確さ，すなわ

なり，商品化はおろか研究段階においてすら手探りの状

ち，認識率なるものは，認識装置の中で使われている分

一35一

三部の構成，認識の手法，認識対象の語数などにより大個の標準パターンの全てと逐次照合を行い，「番似ていきく異なってくるものである。しかし，一般的に言っる標準パターンを選択する。最後に，認識結果を出力して，対象語数を少なくすればするほど，また発声者を特て認識過程が終了するのである。それではこの照合と選定化すればするほど認識率は向上すると言えよう。した択は実際にはどのように行われているのか，次節でもうがって，本稿では認識率を重視する立場から特定話者が少し詳しく見てみよう。

発声する少数語いを単語ごとに区切って発声する場合，

3．2パターン照合の原理

すなわち，r特定話者用少数語炉離鞍発声音声認識」を．入力パターンと標準パターンとの間の照合は，両パタ重点にして解説してゆくこととする。幽ーンの間の類似度を計量することに他ならない。そこ
で，パターンの間の類似度なる量を数量的に定義するこ

3．特定話者単語音声認識技術とが必要となる。類似度が大きいことと両パターンの間

3．1単語音声認識の原理の距離が短いこととは同義であるから，類似度を定義す

単語音声認識の原理は図1に示すように，言ってみれることはとりも直さず距離を定義することであると言えばあらかじめ幾つかの答を用意しておいて，未知の入力・る。ところで単語のパターンは縦ベクトルを時間的に横がこの答のどれに近いかをあてさせる一種のクイズであに並べたものであったから，2つの単語パターンP，Q

ると考えられる。1この答がペターン認識でいう所の標準間の距離を求めるには図3に示すようにPの中の各ベパターンなのであって，音声の場合その構造は多少複雑

クトルとQの中の各べ：クトルを一つづつ対にして，そとなる。市販の単語認識装置の場合幾つかの帯域フィルの対の距離4（3）1，（11，…，4（P10，910）を定義し，それらのタを用いるものが多いのでそれを例にとって標準パター
図2に示すように単語の長さが例えば1秒だと

する。

（P4

P

Q讐（qユ

q2

2

P

q

P

4

●，■

Pユ。、

）

3・

q4

●・■●

qユO

）

d

フィルタが5個あって0．1秒ごとに各帯域毎にエネル満
胃

⑪

P

︐み

が終了するから，いわば5次元の縦ベクトルを横に10．PDに5個の値を出力し，これを10回繰返して一つの単語︵

月の平均値を出力するものとする。フィルタは0．1秒毎

ぐ

3

如Σ伺

IP＝

ンの構造を説明しよう。

像↓）

図3入力パターンと標準パターン間の距離個並べた構造となる。これがこの場合の単語音声の標準
パターンの例である。標準パターンはその認識装置を使総和を求めればよいことになる。P1，σ1などはすべてベおうとする特定話者ごとに作成する。例えば，その話者

クトルであるから，4（・，・）はベクトル間の距離を意味

が自分の選んだ20個の単語を順々に発声すれば，認識し，例えば単純にベクトルの各要素ごとに対を作り，そ装置は20個の標準パターンを作ることになる。これらの差の平方和などで定義できる。4（・，・）と0（・，・）はとはすべて認識装置内に記憶される。次に，認識段階ではもに距離であるが，前者ほ距離の定義の仕方，即ち距離

発声者の噌回の単語発声音に対して認識装置は1個の入力パタニンを作り出し，すでに装置内に記憶してある20

尺度に直接依存するのに対し，後者はどのような加え方をするかによって変わってくる。』このことは後述する時

間伸縮を考慮する場合に重要となる。以後，本稿ではパくごセヰバタのンラ

匝L｝一響L姿難劉図1ターン間の照合のことをパターン・マッチングと呼ぶことにする。このようにして距離尺度さえ定義しておよば，パターン間の距離はこの例では単にベクトルめ闘の距離の総和であるから，その最小なものを求めることに単語認識の原理

より，入力パターンに最：も近い標準パターンが求まり，

霧＿・

：：

舞か［｝＼｛コ→＝ユ／論旨
L、、
a8
1ぐ一一一一一！
くP5，P28P3，P4．P5

P6

秒一一一一・→→
P7」PgεP93P温0｝

匂μq卸rっ、r引q5刈創q？刈田q訓触の書票を〜醇」塁タ亀●ン

λ．カ，雪ターン

図2音声分析部と単語音声パターン

認識出力が得られる筈である。

ところがここで問題になるのは上で例にあげた単語音

声のパターン20個が実際には縦ベクトルを横に10個並べた構造になるとは限らないことである。つまり，単語の長さが丁度1秒で終るというようなことは実際にはあり得ず，単語の長さには不揃いが生ずる。したがっPて，マッチングを行うときに著しい不都合が生ずる。こ、Q

れを解決するためにはまず，入力パターンと標準パター
ンを時間的に同じ形に揃えてしまうことが考えられる。

一36一

いは時間的にヴ番近いベクトルを運んで短い方の数だけ工伽η解決する。しかし，実際の音声で高い認識率を得るには，ここで述べたマッチング，すなわち，線形伸縮マッ

（a｝

③

一︑．

の対を作って済ませるかのいずれかである。このようにいわば線形的に時間軸伸縮を行うことにより一応問題はo﹂ムー 6 魏に，内挿により各ベクトルを作り変えてしまうか，ある①7︷「

たとえば，比例的に皆等しく10個の横並びになるよう

チングのみではまだ不十分なのである。そこで，：登場するのが非線形伸縮マッチングである。

①飯伽，勃）＝〆伽一1，π）＋4（勿望，π）

実際の音声ではたとえ同一の発声であっても局部的に②ク・（循π）＝ρ伽一1，質一工）＋24伽，切は伸縮の様子が異なるので，線形伸縮のみでは正しいマ③餌（物輔＝〆勉η一D＋ゴ（九π』｝

ッチングが得難い。そこで例えば図4のような非線形的d（倣，冗1二1α嚇一b界1

羅
10

α

図5DPマッチングの原理
53．3特定話者用単語音声認識装置およびLSI

転％︑半導体技術の進歩で，高速かつ低価格なLSIが多量に生産され始めた1970年代初頭，米国で最初の市販音声認識装置が出現した。Threshold

Technology（TTI）社のVP−100と呼ばれる製品で，特定（登録）話者の最大
o

ハ。タ＿ソ

32単語を対象としたものである。音声分析は19チャン

10

5

ネルのフィルタ・バンク方式で，32ビット，16時点のP

情報を用いて98−99％の認識率を達成したという。ただ

図4時間軸の非線形伸縮によるパターンのマッチ

し，これにはDPはまだ使われていない。その後70年

ング

代後半には米国TTI社，

Centigram社，Interstate

Elec・tronics社などから，相次いで数種類の装置が発表され，な時間軸の伸縮を行って4（・，・）の距離がなるべく小さ

認識語数が増大し，且つ価格も低下していった6）。この

いようなマッチングの経路（パス）を選ぶこ

中にはDPを使ったものもある。我が国では1978年3とにする。．

もし全体的に見て最選なマッチングすなわち距離尺度の

月，5単語連続発声を許す本格的な単語音声認識装置

和が最小のパスであれば，そのパスはすべての部分におDP−100が日本電気から発売された。この製品の特徴はいて距離最小なパスとなつ，ている筈である。このことは連続音声を認識できる2段DPマッチング法を用いたこ動的弊習．（ダイ団ミ〜；グ＝とである。2段DPマッチング法は単語レベルの通常のプゴグラミ噛シグ：「DP）法を支

6この原理を用いる

DPマッチングの上に，更に単語列レベルでの上位のDPと部分的に最：小なパスを選夕で喚《ことにより・総当り

マッチングを重ねて，2段構造のDPマッチングを行う

的に全部を計算するより，はるかに少ない計算量で最適なパスが求まるのである。標準的なDPマッチン グの方もので，連続音声が認識できる方法として，まさに画期的な手法であった。1981年にはDP−100の普及版とし法を図5に示す。実際に音声認識に用いられる場合にpスが通り得ない領域はそこを通ることを予め禁止
は，200の認識語数は離散単語で250語以内，連続単語で50するよう．に，．レ・わ掌る整合窓を設けたり，パスの部分的語となっているが，詳しい性能などについては本年度第な傾斜に制限を設けたりすることが多い。以下では，こ2回電波航法研究会で東福寺氏らにより航空管制に用いのような原理を用いたものを中心に特定話者用単語音声た例の申で説明されているので省略する。また，同じ認識装置やLSIの製品を紹介しよう。

頃，日本電気から最大120単語と10数字の離散発声をえている最適憎め原理に他ならないて小型化，低価格化されたDP−200が発売された。

一37一

DP−

認識する特定話者単語認識装置SR−100が5σ万円を切呼ばれ，基礎研究の段階ではあるが，その有効性が実証されている方式なのである9）。このほか2つの優れた考る廉価で発表された。

・その後50単語，10数字，68単音節を認識するSR−えがある。第1は単語データの構造を圧縮して，その単200，60単語を認識するPC−8012−03（9万8000円）が語の多くの発声データを空間に分布させ，その単語のみ

日本電気から，32単語を認識するSRB−32（17万9500を取り出すような識別関数を個々に構成する方法であ円）が三洋電気からそれぞれ発売されている。

る。第2は統計的識別を行うのみでなく，他の方法と併：以上の外マイコンなどに組み込むことの出来るボード用する方式で，ハイブリヅド構造マッチング方式と呼ば形式のものも幾つか発表され，また，それと同時に音声れている。その併用する具体例としては音響特徴のラベ

認識用LSIも数多く発奉されて㍉・う7）g中でもウォルシ

ルを識別する「遷移ネットワーク」の例がある。これら

ユ∵アダマール変換とDPマッチングを用いて62語を二つの方式は次節で述べる市販の装置の中で用いられて認講できる松下電器のMNおり，そこで改めて説明したい。

1263・．ディジタル・フィル

タバンクで分析を行い，犀縮DP法8）により標本数を闘

4．2不特定話者用単語音声認識装置，引；き，記憶量1／3，処理量1／10の条件下で，125語を

現在迄に製品化された不特定話者用認識技術は特定話

認識率98％．で認識できる日本電気のμPD

DP−

者用の場合に用いられて来た技術をそのまま，もしくは200の方式を採用して340語の離散単語と40語の連続精密化した形で踏襲している部分がある。すなわち，標単語を認識率98−99％で認識できる同じく日本電気の準パターンとのマッチングにより，候補の単語を予備的

μDP

Dなどが目立つ。また，松下電器のVRB−1に選択して候補数を削減したり，或は，特定話老用の類とシャープのSVR−4には少語いではあるが，それぞれ似度計算を精密化して複合類似度を定義するなどの例で

7764

7761

D，

零交叉波と定レベル交叉波が用いられている。これらはある。しかし，これだけでは多数話者の多様性に対処し個人差の影響を受け難く，特にSVR−4は不特定話者

切れないので，前節の不特定話者のための特別の工夫が用（ただし認識率90％）となっている。音声認識技術はなされている。また以下に述べる不特定話者の認識装置

今やLSI化の波に乗って発展しており，性能の向上との例では，いずれも電話回線を通じての音声入力を対象として設計されている。一般に，不特定話者用システム

コストの低滅が徐々に進んでいくものと思われる。

さて，次章では不特定話者用の単語音声認識技術につでは認識語数は最大でも100語程度と少なく，また装置が複：雑でコストもそれだけ高いものとなっている。以いて解説しよう。

下，代表的な装置について述べる。

4．不特定話者用単語音声認識拉術

4．2．1SR4000シリーズ（日本電気）
1980年代初頭に発表された＝連の不特定話者用離散

4．1不特定話者の単語音声
特定話者用認識装置の場合には標準パターンとしては

発声単語認識装置で，4単語用のSR−1101，16単語用

その特定の話者のものを用いた。このため，その話者がのSR−1201，128単語用のSR−1301がある。

どんなに異なった声の持ち主であろうとも，その話者のは標準パターンとのマッチング方式，他の2種類はいず

声の中で単語パターンの間に差があれば，それで十分認れも識別関数方式をとっている。SR−1201の場合を例に識ができ問題はなかった。では不特定の話者の場合にとって学習・認識過程を説明しよう。図6にその説明図

は，どのようなことが問題になるであろうか。・当然ま一人の声だけから作ると，他の人の音声と一致せず，認

LPC

」
一

識に誤りが生じ易くなる。そこで，なるべくバラエティ

時

闇

圧

一一

﹁トー1ーー﹂トー〉標準パタ㎝ン

一るならば，むしろそのような各個人の発声から何通りもケプストラ，ム係数
縮（9区闇のみ）この誤りは多少軽滅するであろう。しかし，語数が多くないであろうか。たとえば，個人によって差があるとす

分析

ロに富んだ複：数の人から平均的な標準パターンを作れば，なれば，これにも限度がある。その他に何か良い考えは

未知入力音声

学習用音声

ず，個人差の問題がある。つまり，標準パターンを干る

識別

回数

予備選択

識別関数値計算

標準パターンを用意しておいてはどうであろうか。これならば丁度標準パターンを増加した分だけ，パターン・

学習日寺一一一一

マッチングの手間はかかるが，従来の特定話者の技術が認識時そのまま生かせるのではないだろうか。これは実は正解なのである。現にこの方式はマルチテンプレート方式と一38一

SR−1101

判

定

詰

果

図6SR−1201の学習・認識過程

入力ラベル系列があれば，その入力ラベル系列はそのネを示す。まず，音響分析は後に第5章の5．1節で説明する線形予測（LPC）分析を用いている。分析区間長は16ットワークにより自己と等しいと認識される。このこと

ms一定である。この分析により対数スペクトルのフーリエ係数である「ケプス．トラム係数」と呼ばれるものをを入力系列はそのネヅトワークにより受理されたという。さて1総合判定は複合類以慶潜ある域値より大きい抽出する。この場合1分析あたり10個のケプストラム

ものを侯補単語とし，候補単語ヵミなければ認識不可能，係数を求める。LPC分析は一つの単語当り9個の時点1つであればそれを最終出力とする。もし候補単語が複で行い，これにより・単語当り・9組めケプストラム係数を数個あればそれ渉遷移ネットワークで受理されているか得る。認識のさいには，まず，標準パターンとのマッチ

どうかをチェックし，もし受理されていなければ判定不ングにより予備的に候補単語を選定し，選定された少数

可能，複数個あれば複合類似度の最大なものを最終出力の候補単語についてのみ識別関数により判別を行熔最適とする。この装置の性能は男女各380人の電話音声16の単語を決定する。認識率は1000名の男・女について

語について実験を行ったところ認識率99％であったと95％，認識率の悪い者を除いた800名の話者では98．5％

いう。

さて，以上，主として単語認識を中心に音声認識技術を得ている。

4．2．2TOSVOICE（東芝）の概要を述べて来たが，現在音声認識技術全体の中で本装置も電話入力可能な設計となっているが，その最は，以上に述べた技術以外にどのような研究が進んでい大の特徴はすでに4．1で述べたハイブリッド構造マッチ
ング方式を採用していることである。すなわち，本装置

は標準パターンとのマッチングを行う複合類似度計算機

るか，それらの動向について以下に解説する。

5．

音声認識の基礎研究の進展

構と，単語を音素系列として認識する遷移ネヅトワーク

5．1

機構の二つの部分を用いており，単語認識の最終出力は音声分析については本稿では今迄あまり詳しく説明し音声分析法の進歩

これら二つの部分からの結果を総合的に判定して決定すて来なかった。3章の説明の例は醜く簡単な5チャンネ

る。音響処理部では同じ電話帯域をカバーするのに16

ルのフィルタ・バンクを用いたものであった。認識語い

帯域と4帯域の計2系統のフィルターバンクを用いる。

数が少ない場合にはフィルタ・バンクは5チャンネルでも事足りるが，語い数が多くなるとそれでは無理で，例TOSVOICEの処理の流れを図7に示す。

えばチャンネル数を増加して分析精度を高くするなどの?T蚤4嚇チ←ン昂ルaPF

音声区聞リサンブ，，ング

氈@出

総合判足

音細分桁

出力

λ力音声

ラベリング

ことが必要となる。しかし，或る程度以上にチャンネル
数が多い場合，このようなアナログ的な分析法ではコストも高くなることで庵あり，最近ではこれに代わって高速フーリエ変換（FFT）や線形予測分析￠CP）などを

図7TOSVOICEの処理の流れ・始めとするディジタル信号処理の技術がしばしば用いら

複：合類似度の計算には単語音声を16時間区間に分割れるようになった。従来ディジタル分析は精度は高いがしたときの分割時点に最も近い時点のフィルターバンク

コストも高く，また速度の遅いのも難点とされて来た出力を用いる。これをリサンプリングと呼んでいるqさが，これらの難点は最：近かなり克服されつつあり，今後て，通常の類似度は判る入力ぷタ「ンに対して，それとは，．フィルタ・バンクに代わって全面的に用いられるち

標準パターン1個だけの間の類似度であった。一方，このと予想される。音声への応用を中心として書かれていれに対して複合類似度は一つの入力パターンに対して，

るディジタル信号分析の参考書としては例えば文献・3）

それと標準パターンの属するカテゴリー内のすべてマ）パなどを参照されたい。

タ「ンとの間の類似度を集め，その平均2附和の平方根

さて，ディジタル信号分析で得られる特徴ベクトルにであると定義するのである。この尺度は文字認識においはスペクトル関連のものが多いが，対数スペクトルを更て認識率を向上させる上で有効と認められている。一にスペクトル分析するケプストラム，波形をずらせて掛方，16チャンネルのフィルタ・バンクの出力から類似度け合わせることにより求めれらる自己相関関数准どがあ計算によって音素のラベルを決定し，さらに4チャンネ

る。自己相関関数のフーリエ分析は，ウイナー・ヒンチ

ルのバンクから有声，無声，破裂，無音，摩擦などをはンの定理により電力スベクトルになることはよく知られじめ合計12種類の音響的特徴を抽出し，これらを遷移ているから，自己相関関数は波形とスペクトルの丁度中

ネットワークに入れて単語の判定を行う。幽遷移ネットワ

間にあるといえる。また，音声スペクトルの逆数をフーークとは一種の認識オートマンであって，単語ごとに異リエ展開したものは逆スペクトル係数と名づけられる。

なるネジトワークを持ち，状態遷移の結果出口に達した．この係数・4名；．拙1ゴ2，…，M）を標準パターンとして用

一39．一

x

膏声信号

対数（摂素）＋煙9FτA複素ケブス｝ラムn）一一一一一一一一一一一一一一→陶Xぐz）一一一噛一一一一一一一一ラpxn｝

係数

マッチング法一

2段血P
LB法
C跡DP
OSPP

図8

0ζn｝P戸》

漣続OP

ディジタル信号処理の系統図

図9非線形伸縮マッチング法の種類
いると，入力の自己相関関数との積工が丁度標準パターンとの類似度になることが知られている10）。これがいわとして連続発声のために考案されたものである。詳細な

ゆる最尤法と呼ばれるものであって，音声認識によく用

説明は文献4）を参照されたい。
5．4

いられる。図8にディジタル信号処理の系統図を示す。
5．2

文章や大語い単語認識の研究12）

文章などの連続発声や1000単語以上の大語い単語音

距離尺度の改良

フィルター・バンク方式の認識の場合，チャンネルの声を認識する技術は現在まだ実用化されていない。しか出力は任意に重みづけて用いられたが，ディジタル信号

し，そのための基礎研究は極めて活発である。文章や大処理を用いた音声認識の研究では，線形予測（LPC）

語い単語の認識では，認識のための最小単位を単語とす分析が多く用いられ，その中でも最尤スペクトル距離

ることは著しく不利なのである。それは登録しておくべ（Itakura・Saito距離）10）が多く用いられてきた。しかし，き単語の数が増大し，標準パターン作成に大変な労力を

最近LPC分析を用いた音声認識の研究がすすみ，距離要し，さらに装置的にはコストの上昇を招き，さらに，尺度を変えることにより，認識率を向上させる実験が行

入力単語を標準パターンとマッチングするための計算時われ始めた。その皮切りとなったのがcosh尺度i1）であ間が長くなり過ぎてしま．うからである。この問題を解決る。最：尤距離が対数スペクトル上での誤差δに対して，するには認識のための最小単位を単語とせず，それよりδの小さいときδ2に比例しゴδの大きい時，δの正側も小さい単位に選ぶのがよい。たとえば単音節すなわち

では固，負側ではビδなる非対称性を持つの忙対して，カナ文字の単位で認識すれば，ワープロなどの技術によcosh尺度はδの大きいとき，正信も二二も等しくθ1δ1

り二字に変換するρは比較的容易である7ζの方向で数に比例する対称な距離となっている点に最大の特徴があ

千から一万語の認識をめざして，最近極めて盛和に研究る。その他，対数スペクトルの2乗誤差であるLPCケが行われている。こ『のほか音素（phoneme）など1いわプストラム距離も有力な標準的尺度となって来た。

ばアルファベットに相当する小さい単位が考えられる。

また，最：近新しい尺度としてスペクトルの山の部分の音素は単音節よりも数が少ないから認識単位としては有距離に重みをかけることのできるピーク重みつき距離WLR（重みつき尤度比）尺度が研究されている。スペク利のように見えるが，実は一つの音素には幾つかの異音

トル・ピークにおける距離を重視するのは，スペクトル・

うまく行かないのが現状である。そこで既成概念たる音

ピークの近辺に重要な音声情報が集中しており，ピーク

素から一応離れて，音素分析の結果得られる特徴ベクトに重みをつけることが認識率の向上につながると期待さルの空間上の分布から；統計的手法，例えばクラスタリと呼ばれる変種があり，このため音素の認識はなかなかれるからで，実験の結果でも，このことは実証された。

ングなどにより自動的に200−300程度の細分音種ないしこれらは極く最：近の研究であって，現在，製品化にまで擬音韻なるものを作って，これを用いて単語を認識する

至っていないが今後は徐々に製晶に反映されてゆくもの

方法も考え出されている。これがSP：LIT法と呼ばれると期待される。

方法で，最近有力となりつつある13）。その他VCV（母5．3DPマッチンゲ法の改良

音＋子音＋母音）音節，VCVV音節などを用いた研究

距離尺度の改良にも増してDPマッチング法の改良もがあるが，その数は前記の単音節（カナ文字）に比較しすすんでいる。図4で説明したDPマヅチソグの場合にて多くない。また，前記の音素もしくは細分音種は不特

は両端点は固定されていたが，この拘束は外す方がよい

定多数の話者について標準パターンを作ってもそれほどマヅチングが得られることが確かめられ，端点フリー
DPマッ≠ングとして用いられている。図9に改良され数がふえないので，不特定話者の認識にも有望である。
5．5音声理解システムの研究1）

た種々のDPマッチング法を示すbこの中，圧縮DPに会話音声の理解システムは米国でARPA音声理解プ

ついてはすでに3。3節で述べた。それ以外のDP法は主

ロジェクトの中で提唱された。中でも約1000単語の文

一40一

章を95％で認識するHARPY（カーネギーメロン大学）が有名である。我が国ではNTT武蔵野通研で開発された新幹線予約システムVOICEΩ一Aシステム（認識率（1983）

3）斎藤・中田：音声情報処理の基礎，オーム社（1981）

4）

96．5％）がその典型的なもので，他に京大のLITHAN

古井貞煕：ディジタル音声処理，東海大学出版会（1985）（148語），山梨大の童話理解システム（165語）などが

5）

ある。

pp．984−991 （1983）
6）Wayne， A． L．（ed．）：Trends
nition，6．おわりに

7）小林

以上，単語音声の認識に重点を置いて音声認識技術を概観してきたが音声認識の技術は年々加速度的に進歩し画として約5万語の単語認識が目標とされている。今9）

Recog・

N．J．，1980

勉：音声処理用LSI，情報処理Vol・24・
pp．1001−1010

Rabiner，

lated

word

vocabulary

L．

10）

R．

et

a1．：

recognition，

Processing，

声により操舵するようなシステムが実用化されるかも知

IEEE

for

Trans．

ASSP−24，5，

Speaker−independenta

なお，本稿を終えるに当り，電波航法研究会を通じ

iso．

moderatesize（54

word）

Acoust．

Speech，Signalpp．583−587（1979）

板倉・斎藤：
統計的手法による音声スペクトル密度とホルマント周波数の研究 信学論・53−A・1・

pp．35−42 （昭 45）
Jr．，and A． H・and Marke1・J・Dボ：

DistancemeasuresforTrans．

Acoust．，

Speech，11）Gray，

応用にはますます多くの関心が集まることと思われる。

務教授に感謝申し上げる。

Speech音声認識，昭和56年信学会情報・システム部門全係でも，内陸の指令室もしくは船内の指令室などから音て，筆者に本稿を書く機会を与えて下さった電気通信大

inCliffs，国大会，pp．118（1981．10）の周辺諸技術の進歩とあいまって，ますます向上するこれない。その他のいろいろの分野でも，音声認識とそのEnglwood

24・No・8・

8）鶴田七郎他：圧縮DPマッチング法による単語

後，音声認識・理解技術はワープ戸技術や翻訳技術などとと思われる。また，それとともに例えば船舶の運航関Prentice・Ha11，

No．8，ており，1990年までに第5世代コンピュータの研究計

学鈴木

中津：音声認識技術，情報処理VoL

pp．380−391

speechprocessing，

Signal

Processing，

IEEE

ASSP−24，5，（1976）

12） 「文章や大語いを対象とした音声認識の研究が活発化」日経エレクトロニクス，pp．．126−145（1982．1．
18）・

参

考

文

献

13）

菅村・古井：擬音韻標準パターンによる大語い単語音声認識，信学論，65−D，8，pp二1041−1048（1982）

1）新美康永：・音声認識，共立出版（1979）2）小畑秀文：音声認識のはなし，日刊工業新聞社

一41一

電波航法Electronic

Navigation

Review

No．32（1986）

時

間

標

準

の

現

状
アンリツ株式会社

佐分利義和
Present

StatusofTimeStandard
Anritsu

Corporation

Yoshikazu

SABuRIは利用する原子の特性と観測方式の最適な組合せが必要

1．はじめにである。このような条件によって，現在のところ，セシ

一般に時間標準と言うと，時間間隔（又は周波数）標

ウム・ビーム形，水素メーザ形及びルビジウム・ガス・

準と時刻標準の2つの意味が含まれる。前者は秒の定義

セル形の3種のみが実用に供されている。

又は周波数標準，後者は天文時，原子時又は標準時を示（1）セシウム・ビーム形

すことになる。いずれにしても，物理的な基本量として

真空身内でセシウム原子を細いビーム状にして空胴共の性格によって種々の物理測定に不可欠なものである

振器を通過させ，マイクロ波との相互作用によって遷移が，原子時計を用いた独立同期システムの導入によっした原子数を測定して，吸収スペクトルを観測する方式て，電波航法，放送・通信，測位，宇宙科学などの技術である。空胴共振器に入力するマイクロ波の周波数と原分野でもその役割は重要なものとなっている。

子固有の遷移周波数の一致の度合によって原子数が増減するので，スペクトル中心周波数を検出することができ

2．原・予周波数標準器る。本方式は各国標準研究所での研究期間も長く，原子原子（分子）スペクトル周波数（又は波長）を時間（又時計のなかで正確さが最も高いので，1967年に秒の定は長さ）の基準にするという考えはかなり古くからあっ義に採用されている。すなわち，

たようであるが，実際にはマイクロ波技術による原子や「秒はセシウム原子（Cs133）の基底状態における2つの分子のマイクロ波分光学の進歩によって実現の端緒が得

超微細構造準位間の遷移に対応する放射の9192631770られた。すなわち，1949年に初めて米国国立標準局（NBS）で1×1r8の精度を目標とした原子周波数標準

周期の時間間隔とする」

器（原子時計）が試作され，以後今日に至るまで高精度

9192631770Hzとしたのは，それ以前の地球の公転運動となっており，ここでセシウム原子の遷移周波数を化のための研究開発が続けられてきた。1950年代は種を基礎とした暦表時による秒の定義の1秒と一致させる々の方式の開発，1960年代は各方式とも設計改善，1970

ためである。

年代は物理的，技術的難点の解決，さらに1980年代に第1図に各国標準研究所における大形の実験室形及びは従来方式にかわる新方式の提案と基礎実験が始められ

商用の小形封じ切り形の正確さの向上を年代的に示してている。

ある。現在，実験室形のものの測定と研究を続けている研究内容としては，スペクトルの線巾減少，スペクト

標準研究所は米国（NBS），カナダ（NRC），西独（PTB），

ル検出のS／2vの向上，スペクトルへの各種擾乱の軽減

電波研究所（RRL）及び計量研究所（NRLM）であり，が主なものである。アンモニア分子の利用から始まり，

いずれも正確さは1×1（ンー13に達している。しかし，図多くの原子について，吸収スペクトルあるいはメーザ発に見られるように数年で1桁という向上は，やや飽和ぎ

振，ガスセル封入あるいはビーム方式，さらに光ポンピ

みであり，現方式での実用上の限界に近づいたとも考え

ングと光検出などの諸技術の組合せによる種々の観測方られる。商用品については，正確さは1×10噌11，封じ切式が試みられた。しかしながら，例えばQ値を向上させ

りビーム管の寿命は約3年であり，連続運転の容易さかるためのある方法をとると，5／2vの低下又は中心周波数

ら標準時維持のための時計，各種技術分野での独立同期のシフトを伴うなどの欠点を生ずる場合もあり，実際に用の基準発振器などに広く用いられている。最近の研究

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では，原子の準位選択に用いる磁界の代りに，レーザ光互作用が行なわれるので，スペクトルのQ値が109とによる方法によって1×1（戸4以上の年確さの向上が目極めて高いことが特長である。したがって，周波数安定標となっている。．

度は第2図に示すように1（戸5台に達し，原子時計のな（2）

かで最：高の短・中期安定度を実現している。正確さにつ水素メーザ形

水素原子ビームを偏向磁石を通過させて，高準位の原

いては，わずかながら前述のテフロン壁の影響があっ子のみを選択し，これを空胴共振器内に導き，低準位へて，セシウム・ビーム形より劣る。高い周波数安定度をの遷移による電磁波によって自己発振をさせる能動的な必要とする超長基線電波干渉計，宇宙科学などでの基準方式である。空胴共振器内におかれたテフロン壁のバル発振器として利用されている。最近，極低温で動作する

ブ内で原子は約1秒という長時間にわたり電磁波との相方式の研究もなされ，10−16台の安定度が目標となって
いる。

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第1図に示されているように，1956年以前は地球の第1図に示すように，セシウム原子による秒の定義の自転周期を基礎にした世界時（UT：Universal

あと・1971年に国際原子時（TAI：International

Atomic秒の定義であり，同時に時刻標準でもあった。UTは各Time）がTime）が定義された。これは秒の定義に基づく1秒を積

天文台での恒星の位置観測値と天文台の経度とから平均算する時間尺度（時計面）であるが，その原点は1958

太陽時としての世界時（UTO）が求められるが，これに年1月1日0時0分0秒（世界時UT 2）を同年同月同日0時0分0秒（TAI）としたものである。ただし，TAIの1秒遅セシウム原子時計がジオイド（平均海水は極運動によって生ずる各天文台の採用経度の変化によ

面）上にある場合に示す秒ということが規定されておめており，これは平均太陽に対する地球の自転角を示す

り，相対論効果が考慮されている。すなわち，静止してので，現在でも重要な量である。さらに，自転周期変動

いる時計も重力ポテンシャルによる周波数シフトをうけの一つである季節変化を補正して，できるだけ年間を通ているので，地表上の異なる地点にある時計の歩度差

じて一様な時系を作るために世界時（UTる差異が含まれる。したっがて，これに対する補正を行なって観測場所によらない一義的な世界時（UT1）を求2）が以前にはは，それぞれの地点での地球の重力ポテンシャル（自転求められていたが，これにはかなり大きな不規則変動が運動による遠心力も含む）の差に比例することとなる。

残っているし，現在では意味のないものとなっている。

地表近傍では，ジオイド面にある時計に対して，高さ1UT

kmあたり1．1×1（

局ほどのデータを用いても，2〜3ミリ秒の精度を出す

13周波数が高くなる。秒の定義では

1決定の精度は，従来の恒星観測（光学的）では50

各地点での物理計測に必要な固有時が必要なので，相対のに少なくとも数日を必要としていたが，最近では電波論効果について言及する必要がなかったが，TAIのよう星を観測する超長基線電波干渉計（VLBI：Veryに地球上全体といったある座標系に共通な時系を必要とBaseline

Long

Interferometer）の方法によって，例えば，24時する場合には座標時という考えが必要となり，実用的に間の3局観測では0．05ミリ秒という高精度が得られてジオイドを基準面としたものである。

おり，数日とV・つた短期間にUT

実際に国際原子時を維持しているのは，パリ｝にあるることがあるなどが明らかになっている。

国際報時局（BIH）であり，このために2段階の作業が1が1〜2ミリ秒も変自転周期の不規則変動のために，秒の定義は1956年行なわれている。まず最初は世界各地で連続運用していに地球の公転運動に基礎をおく暦表時（ET：Ephemeris

る弍として商用セシウム時計（総数約140台）の種々のTime）に改められたが，実用上は観測精度の低いことか

方法による相互比較値から各時計の安定度が検定され，ら，特に物理計測には利用できぬものであったg最：近でこれに応じた重みづけによって時系が作られる。次に長は天体力学理論及び天体暦に用いる時刻どしそ，太陽系期的に安定なこの時系の歩度がカナダ，西独，米国，日重心を基準とする太陽系力学時（TDB：Barycentric

本などの標準研究所の実験室形セシウム原子時計の測定

namicalDy・Time）及び地球重心を基準とする地球力学時によって適時校正され，歩度の絶対値に偏差が認められ（TDT：Terrestial

る時には2×1（戸4ステヅプの周波数調整がなされて，用いられている。このような天体力学理論に基礎をおく

Dynamical

Time）が暦表時に代、ってTAIの確度を保つようにしている。第3図にTAIから

力学時と量子理論を土台とした原子時との長期比較には見たセシウム原子時計の動きを示してあり，現在のとこ強い関心が持たれている儀ろ，1×10−13の精度は確保されていると考えられるが，年周変化が含まれているようであり，その原因は明らか

5．協定世界時でない。

原子時計の精度は第1図に示されているように1950

一44一

年後半においては天文時の精度を1桁以上こえ，かつそぬよう必要に応じて1秒ステップの時刻調整（うるう秒の測定は極めて短時間に行えるという特長をもっている。このような状況から，標準周波数及び標準時の精度

現在に至っている。このUTCは各国の法定時として使向上をはかるため，標準電波では物理測定に必要な時間用するよう勧告されており，わが国でも時差9時間を進

間隔（周波数）の基準に原子時計を実用することが1961

めたUTC時系を標準時として採用している。標準電波

年より公式に始められた。これは予測される世界時の通報する標準周波数及び時刻もUTC時系であるが・（UT

UTCとUTと呼ばれる）を行う協定世界時が1972年より導入され2）の年平均の歩度を原子時計を基準にして年間一1の差は0・1秒単位でDUT1符号とし定に保つという考えによるもので，実際には年間を通じて同時に放送されているのでUT

1をより精度よく利用て使用する標準時間闘隔（周波数）の原子周波数標準かする分野に便利なようにしてある。第4図に国際原子時らのオフセット値を定め，さらにこれの刻む時刻と実際を基準にした世界時（UT

2あるいはUT

1）の動きとと2との差をできるだけ小さくするために必要に応もに1972年までの旧UTC及びそれ以降のUTCの模じてO．1秒ステップの時刻調整を併用するという方法で様，またUTCでのステップ調整を表に，さらに右上にある。このような時間尺度を協定世界時（UTC：Coor・

地球自転時の変化の模様を図に示した。

のUT

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Universal

Time）と呼び，1971年末まで使用さ6．

れた。しかし，この方法は地球自転周期の変化に応じおわりにて，年毎に標準周波数，すなわち1秒の長さも変りうる

時間標準のごく概要を述べさせて頂いたが，精密同期

ので，物理計測の面では不便なものであり，改訂の必要技術を用いたシステムを利用される方も多くなりつつあ性が論議された。

るので，いささかでも御理解を深めて頂けたら幸であ

この結論として，時間間隔（周波数）はセシウム原子る。なお，例えばLoran・C，

による秒の定義そのものを用いることとし，時刻としてシステムでは，UTCのような1秒ステップ調整は行な

は地球自転角を示す世界時（UT

われていないので御注意頂きたい。

1）との差が1秒をこえ

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ENDOが予想された。しかし，今回の探索では昨年開発したば

1．．はじめにかりの3次元ソナー・その他の探索機器の活躍で，見事

この原稿は昨年9月11日（水）電波航法研究会にて講

その大役を果たすことができた。

演したものを書き下ろしたものである。すでに新聞，テ

海の墓標委員会は戦艦「大和」の確認，遺品の引き揚

レビ等で報道されている通り，昨年7月24日〜8月4

げに成功し，遺族らによる洋上慰霊祭も無事終えること日にかけて戦艦「大和」の探索・引き揚げが実施され「大ができた。戦後40年目の海への鎮魂という極めて意義和」の確認と一部遺晶の収集に成功した。

深いものであった。

戦艦「大和」は昭和20年4月7日，3333名の乗員を

2．探索用電子機器

乗せ日本の最後の連合艦隊として，沖縄への水上特攻に出撃し，撃沈された。沈没後，救助された乗員は，わず

今回使用した探索用電子機器は，船の位置を測定する

か1割にもみたない260数名であった。

電波航法関連機器が10機種，大和の艦影を捉える超音

今回の探索行は沁め墓標委員会（委員長
氏，副委員長

阿川弘之氏

辺見じゅん

内田貢氏，事務局長

春樹氏）（鎮魂委員長戦艦大和会会長

波関連機器が6亜種の合計16機種。

角川

探索行に先立ち，探索機器は海洋調査三新日丸（424石田恒夫氏）がトン）に蟻装工事を行なった。ドックスケジュール変更中心≧なつ．て琴施されたもρであるが，、「大和の探索とのため3日間連日の突貫工事で，特に超音波機器のセン引き揚げ」、に当だってはジNHk・読売新聞社等の報道
関係琴はじめ民間企業各社が全面的に協力することにな

サーは全て船底に取り付けなければならず，また装備は彼設である為，船底には穴をあけずに舷側パイプを通しり・二野電気もこれに協賛し探索装置9提供と技術協力てケーブルを引き上げる大がかりなものとなったが，丁を行なった。

寧なドック工事のおかげで機器の性能も十二分に発揮す「大和」の探索はこれまで，戦艦大和会を中心としてることができた。装備した探索用電子機器は，・次のとお

昭和与3年以来3回にわた：つて洋上探索が行なわれた。

りである。

我社は昭和57年の第3回目の探索に初めて参加し，そ●船位測定用電波航法機器

れまで発見できなかっ．た「大和」らしき大きな沈船を発

11）2GRIロランC受信機』（LC−600型）

見することができたが，残念ながら「大和」であるとい3）

虐ラ詫A受信機『（LA−200型）

う確証がないまま今回に致つた。

3）

仁ランC航法装置〈LC−70型）×2台

4）Fラン。／A演算装置・（LAC−3000型）

今回の探索目的遂行の為我社の果たすべき役割は，前回の探索で得られた沈船位置に探索メンバーを誘導し，

5）衛星航法受信装置（FSN−70型）

超音波探票機器を使って沈船ρ発見と形状・沸摩状況及・

6＞

び付近海底地形等本探索時の潜水艇による作業が安全か

7＞航跡記録器（FP−170型）

つ効率的に行なおれるための情報収集作業であった。前8）回の探索で「大和」と思われる沈船位置が一応確認され

9）船位信号収録用データレコーダ（MT−100型）ているとはいえ，洋上の真つただ中，しかも水深340m

10）に眠る「大和」を確実に捉えることは，技術的な困難さ●海中探索用超音波機器

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カラービデオプロッタ・（GD−170型）

データ印字用プリンタ（FP−70型）

ジャイロ信号変換用A−Dコンバータ（AD−10型）

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3次元ソナー（海底探索装置H：S−100型）

器やその他の超音波機器は右舷側と後部に二段重ねで取サイドルッキングソナー（SL−27型）

付けた。

カラービデオプロヅタはロランC，ロランA，衛星航カラー魚群探知機i（FCV−320型）

法，オメガ，デッカ等あらゆる電波航法装置に接続で記録式ディジタル魚群探知機（FE−88ユII型）

データ収録用映像再生装置（MT−12型）

き，カラーブラウン管上に自航跡表示することができ，

カラー潮流観測装置（CI−30型）

今回の探索を効率よく進める上でなくてはならない装置

これらの探索用機器は，新日丸ブリッジに設けられたであった。航跡表示以外に目的地マーク等各種表示マー特設テーブルにところ狭しと並べられた。3次元ソナー

クが入力でき，画面の拡大・縮小・移動は自由に行なうは操船のしゃすさを考慮して操舵機左側に設置，航法機ことができる。また，航跡記録器は記録紙上に緯度・経

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ブリッジ右舷後方に装備された電波航法機器と海中探索機器

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図3大和探索用機器システム構成

賦度線，航跡等を残すことが℃き，縮尺も自在に選択することができる。

3次元ソナーは開発したばかりの装置で，図4のように船底に装備した送受波器により，図5のような送波ビ

ームは船の左右に120。幅，前後方向に1。幅という左右に広く前後に狭い形となり，一方受波ビームは船の左右が1。幅，前後方向に60。幅という左右に狭く前後に広い形となる。ここで受波ビームを左右120。幅の範囲を電子走査すると，送受で合成される左右120。，前後1。幅の探知ができ，分解能1。x1。の高分解能に下船の左右120。幅の各方向の水深を計測し，各方位の水深とジャイロ，航法装置，潮流観測装置等から得られる方

図63次元ソナーの4画面併記

位，位置，船速データをコンピュータで処理することに（左上：等深線表示，右上：三次元表示左下：縦断面表示，右下：横断面表示）

よって海底地形あるいは沈船等を立体的にブラウン管上にカラー表示することができる。表示画面の種類は海底地形を深度によって色を変え3次元・等深線・横断面・
縦断面（航跡下垂直断面）等であり，それらを各々単独
あるいは併記することができる。

サイドルッキングソナーは図7のように水平面に狭

…1蟹
図7

図4

サイドルッキングソナー原理図

3次元ソナー船底装備概略図
く，垂直面に広い送受波ビームを有する送受波器を両舷に装備し，これから水平に超音波を発射し，．受信記録す

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れば海底の状況や海底に沈んだ船の影を広範囲に捉えるぼことができる。

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今回の探索は前後2回に分けて実施，初回の先行調査！！

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戦艦「大和」の探索

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は7月24日〜27日置潜水艇を使って遺品の引揚げを含む本探索は7月29日〜8月4日に行なわれた。

3．1先行調査

電子スキャンニング

7月23日，フルノ探索スタッフ笹倉，岡本，葉室，遠藤の4名は大阪から空路奄美大島へ向かった。容赦な／く照りつける夏のひざしはさすが南国奄美であった。夕

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刻入港した新日丸に乗り込む。24日17時，探索船新日丸は奄美大島名瀬港を出港。乗員は新日丸クルー，事務局員，フルノスタッフ、のほかNHK，読売新聞記者の総勢24名が乗り込んでいる。
前回の探索で確認した大和沈没の海域は，男女群島の南約175km「北緯30度43．17分，東経128度04．00
分（世界測地系WGS−72）」で長崎から300

漁5クロスファンビームによる探索状況

から312kmの遠距離にある。

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図9探索海域ロランCサービスエリア
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虚位測定は主システムにロランC（GRI−5970）を使用し

図8探索海域ているが，そのバックアップとして別のチェーン（（ミRI−

17時に出港し，現場へは翌朝7時頃の到着予定であ

9970日置チェーン）も受信できる態勢をとっている。こる。名瀬出港と同時にフルノスタッフは各機器の点検，

れは韓国チェーンが欠射した場合の対策である。またロ

調整を行ない，すべての機器は順調に作動を続けてい

ランCのいずれもが使用ができない場合を想定して，ロランAや衛星航法システムが使えるようそれぞれの受信る。

悪夢測定にはロランC，ロランA及び衛星航法（NNSS）

装置を準備し，万全の測位システムを搭載してある。

を使用したが，主にロランCで船位測定を行なった。そ21時，トカラ群島を左右に見ながら，ナギの東シナ

れも韓国チェーン（GRI−5970）で行う。ロランの信号強海を航行，さすがに東経128度ともなれば夜の暮れるの度は強く，妨害波もない極めて安心した状態であった。

も遅く，まだまだ島影がハッキリと望める。潮の影響も受信しているロランCの韓国チェーンは韓国東岸に位置なく船は設定コース上を一直線で進んで行く快適な航海する浦項に主局があり，同西岸の光州と沖縄にある従局であった。

の3局からの電波を受信しながら船位を測定するシステ

7月25日，午前6時，目的地はすでに間近にせまっムである。船手は緯度・経度値を自動的に表示する仕組ている。ポイント0まであと12マイル，約1時間で到みになっており，場所によって数十mから100坦前後

着だ。コースはNNW，船卸12ノット，水深340の精度で三位を求めるこどができる。本船の航行海域は

平坦な海底が続いている。

午前7時，現場到着，目的地ポイント0の手前をその位置線（LOP）の交角条件もよく，測位精度も高かっまま走り，N30042・08

た。

E128。03．80

で転針，コースる。

右舷側に大和ポイントをみながら北上しているが，サ直線に航行中の様子がよくわかる。ブラウン島上には自128。04．00，

を真北にとる。船速5ノット，いよいよ探索開始であロランCで測定した船位は刻々とカラービデオプ冒ッ
タに自航跡となって表示され，大和探索海域へ向けて一船位置から大和の目的地ポイント0（N30043．17ノ，mのイドルヅキングソナーに沈船反応は現れてこない。ポイE）へのゴr一スと距離方位値が順次，計算表示

ント0まで200mしかなく，接近しすぎたかもしれな
い。前回（昭和57年）の大和探索では，このサイドルされている。

カラービデオプロッタには海図まで入っており，奄美ッキングソナンが大きな艦影をキャッチし，その長さと大島，屋久島，種子島から九州南岸がくっきりと映し出

高さを割り出し大和に間違いないという確証を得ていされ，トカラ群島や男女群島などの小島も点々と現われる。今回も，まずサイドルヅキングソナーで捉えようとており，本船の現在位置との重畳表示によってどの方向いう作戦だ。

に航行しているのかが一目でわかる仕組である。今回の一49一

ポイント0を右手にそのまま北上する。N30。44．00

図10サイドルッキングソナーが捉えた大和の艦影

図12

カラー魚群探知機が捉えた大和の反応付近で90。転舵，東進してさらに面舵をとり，サイド

上にさしかかろうとしている。隆起した構造物は海底以ルッキングソナーで艦影を捉えやすいコースで進む。
ヤマト！，本船の右舷上の強い反応を示している。その高さは17mもある。
通常，カラー魚群探知機での沈船反応は鋭く尖った細い側800m付近に東西に横たわった直線状の長い構造物

映像として現われるが，この大和の反応はラグビーボーが映し出されている。その長さは二二から計算して170ルをねかせたような，ゆるやかな丸みをもっており，相mもある。時計は午前7時46分を指している。探索を開始してわずか46分で，大和は再び我々の前にその艦魚群の反応も見られる。

E128。04・00ノに接近，「出た！

当大きな沈船であることは間違いない。沈船反応の上にカラー魚群探知機とともに3次元ソナー画面にも大和影を現わしてきた。

ブリッジ内はクルーやNHK，読売の人達でいっぱいの艦影をキャッチしている。3次元ソナーの画面表示になり，「早くも見つかったの〜」「さすがですね」と声は，深度によって色を変えて海底地形を3次元，等深線がかかる。大和発見の自信は十分あったものの，不安が図，左右断面及び航跡下の断面を表示することができ，あったのも事実だが，その不安をいっきょにかき消すか

今，大和の艦影を3次元画面で大和の形状を捉えていのような大歓声が船内に響いた。

る。3次元ソナーで捉えた大和の画面から大和の長さ，午前8時25分，ポイント0上にさしかかる。カラー
魚群探知機に水深340mの平らな海底が急に大きな盛高さ，幅はもちろん，その形状，軍卒状況のすべてが表り上がりを捉えた。大和である。今，まさしく大和の真

440mまで斜度約10度の大きなくぼみとなっており，現される。その結果，大和の沈座している北側は水深

大和は丁度，水深340mの平地の北端にひっかかった
格好で沈んでいる様子がわかる。

北緯30度43．17分，東経128度04．00分，我々は何度もポイント0付近を縦横に走行し，3次元ソナーであらゆる角度から大和を確認し続けた。

大和は大きく二つに分かれ，東西方向に横たわっている。長い方の沈船反応は170m，その幅は35〜45mもある。大きい反応の南側中央部はくびれており，ここに何かがあることがうかがえる。聞くところによると，大和は左舷側に多くの魚雷攻撃を受けながら沈んでいったという。爆発による船体の変形がここに現われているのであろうか。また3次元ソナーで見る限り，西方が細くなっており，甲板のような平らな直線反応が見られる。

図11

カラービデオプロッタに映し出された探索の航跡（画面中央上がポイント0）

左舷側の爆発，艦首部の直線的な反応から判断して，大和は艦首を西に向けて沈んでいると推測できる。しかも

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船体・全長263m・吃水線上の長さ256m・吃水線の最大幅36m・吃水下バルジ最大幅38．9m・深さ18．915m・排水量（公試状態）69，100トン・排水量（満載状態）72，800トン・速力27．46ノット・航続力（16ノットにて）7，200海里

機関・主機関タービン4基・軸馬力前進4軸153，550馬力、後進2軸45．000馬力

防御？防御甲板MNC厚200mm・舷側甲鉄VH鋼厚410mm
砲装・主砲46cm

45口径、3連装砲塔3基9門・副砲15．5cm

60口径、3連装砲塔4基12門・高角砲12．7cm

40口径、連装砲6基12門・機銃25mm24挺13m8挺
飛行機・施箇箇2基・水上機6機
その他の装備・・電波甲信機5組・水中聴音機1組・探信機ソナー1組・測距儀15m4基、10m1基
乗組員・乗組員2，500名・沖縄特攻時3，333名

図蔓12戦艦「大和」要目
中央付近は壊滅的な攻撃を受けているものと思われる。

これはおそらく艦橋もしくは艦の一部ではないだろうか

もう一つの反応は大きい反応から南へ70mのところにみられる。その長さは東西へ70m，高さ15mである。

後の小さな物体が散乱して沈んでいる。小物体は3〜4ということであった。この他にも，東の方に高さ5m前
つほどあり，水深340〜350mの広範囲に及んでいる。
このように，3次元ソナーの活用によって海底に眠る大和は我々の前に，その全容を現わし出した。海面下の大和をここまで詳細に解析することは極めて難作業である。なお，同地点において探索メンバーにより洋上慰霊祭を行なった。

10時45分，もう一つのポイント，大和の随行艦「矢矧」の探索に向う。某放送局の入手資料によると，矢矧
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図16探索機器データ，その他情報をもとに旧いた戦艦「大和」の反応分布図

図153次元ソナーで捉えた戦艦「大和」（等深線
図モード，画面上が北）一51噛一

はN30。41，

E128。03に沈んでいるらしい。大和沈没位置から南々西約71㎜の位置である。矢矧は大和の随行艦のうちの一隻で排水量7710トン，随行艦の中でもっとも大きな巡洋艦である。しかし，そこには反応は全くなかった。11時46分，N30。41．64，，

E128。03．39

でサイドルッキングソナーが沈船反応をキャッチ，東西に70mの細長い物体が横たわっている。矢矧かどうかは不明であった。

15時00分，再び大和海域へもどり大和位置を確認，後日の潜水艇による本調査のために3次元ソナーによる探索データからトランスポンダを大和沈没位置の近くに

図18投入し，着底位置を確認後，探索目程を繰り上げ現場を

戦艦「大和」艦首部の菊の紋章

離れ枕崎に向かった。

7月26日早朝，新日丸枕崎入港，翌日，潜水艇パイセスH（732m潜水可能，12トン）搭載船第36正栄丸（680トン）と合流枕崎沖合にて潜水テストを実施した
後，鹿児島谷山港へ回航する。谷山港で大和関係者を搬送する海洋調査船フィエスタ（300トン）と合流。

3．2本探

索

7月29日，台風一過の晴天のもと，新日丸，第36正栄丸，フィエスタの3隻は谷山港を出港，本探索のために一路大和海域へ向う。古野電気からは1名が指揮船新日丸に乗船，機器操作にあたる。翌30日，午前8時30分，大和海域到着。即座に3次元ソナー，サイドルヅキ
ングソナー，カラー魚群探知機で大和艦影を確認し，ブ図19引き揚げられた遺品

イ投標，パイセス■が第1回潜水を開始した。大和の艦尾付近に到着した。

スクリュウ付シャフト3本，シャフトのみ1本を発見。大和のスクリュウは4本であるが，無残にも1本は月3日まで計7回行なわれ，今回の探索作業を終了し，夕刻，現場海域を離れ一路鹿児島へ向け帰港の途についた。

ひきちぎられ，スクリュウも大きくねじれていた。46cm主砲弾，木甲板，艦橋発見，艦首部菊のご紋章確認

4．あとがき等，大和の確信を得た。潜水調査は一部遺品の収集等8

今回の探索の模様はテレビや新聞紙上で報道されたので，御記憶の方も多いと思う。前回の探索では大和の確証が得られないままで終ったが，撃沈後40年，ようや
くその姿を確証することができた。大和の生存者，遺族の方々にとって，やっと終戦が迎えられたという思いで一杯ではないかと思う。

我々，探索スタヅフは大和についてあまり知識もな
く，海中探索用機器の技術的興味から今回の探索に参加したが，大和発見の瞬間はタイムスリップした思いであった。探索に用いた3次元ソナーをはじめ，現在の舶用電子機器の発展には目を見張るものがあり，大和探索の過程においても，それらが実証された。

最後に，大和探索行に参加でき，大役を果たせたこと

図17

潜水艇パイセスH（イギリス）

を関係各位に感謝致します。

一52一

電波航法Electronic

Navigation

Review

No．32（1986）

水路部における天文時刻観測
海上保安庁水路部航法測地課

佐々木Astronomical
by

the

Time

Observations

Hydrographic

稔

Conducted

Depar七ment
Hydrographic Department， MSA
Geodesy and Geophysics Division

MinoruSASAKI

2．水路部の行っている天体位置観測

1．はじめに2．1星食観測

水路部では天文航法に供するために，天測暦，天測略

星食とは，恒星や惑星が月のうしろに隠される現象を

暦等の天体の位置を表わした航海暦と，天測計算表，簡易天測表等の高度方位計算表を刊行している。また，航いう。これは，

海暦の根拠となる太陽，月，惑星及び恒星の正確な位置て1周していることによるもので，星は月の二丁に潜入

月が星野上を西から東に27．3日かかっ

は，天体位置表として別に刊行し，学術目的，精密測し，西縁から出現する。星食観測とは，この潜入あるい地，宇宙開発等に用いられるところとなっている。

は出現の時刻を正確に測定することで，一般には，望遠

こうした精密天体暦計算に用いるデータを得るため

鏡を通して恒星の潜入または出現を目で確認してこの時に，海上保安庁の水路観測所のうち地磁気観測を主たる

刻を何らかの方法で記録する。この観測は，時刻記録の業務としている八丈水路観測所（三管）を除く，白浜水

正確さを保つことに留意すればアマチュアにもでき，世路観測所（三管），下里水路観測所（五管），美星水路観

界各国で年間1万件以上の観測が行われており，これら測所（六五）と，築地（本庁）において，天体の位置観のデータが水路部へ送られている。

測を行っている。水路部航法測地課内には，天文学研究

水路部では，これらアマチュアのデータの基準とするの国際学術組織である国際天文学連合の勧告に基づきイと共に，さらに正確な観測値を得るために，3水路観測

ギリスのグリニジ天文台から業務を引き継いだ国際星食所と本庁において，口径30cm〜60

中央局が設置されており，世界中の星食観測データがこ

子増倍管を取り付け星像を小孔を通して導いて，潜入あcmの望遠鏡に光電るいは出現に伴う光量の変化を時刻信号と共にペンオシこに送られてきている。

水路部φ行う天文観測及び各国から水路部にデータが：ログラフ1こ記録させている。眼視観測の時刻記録精度は送られてきている天文観測は，すべて現象の起った時刻

せいぜい0．1〜0．2秒であるが，この方法では100分のを，できるだけ正確に測定することに主眼がおかれてい

1秒，さらに，光量の変化波形をA／D（アナログ／デジタ

る。得られた時刻データは，天体力学及び従来の各種観・ル）変換して高分解能でマイクロコンピューターに記録

測値に基づいて作成された天体位置表の予測する予報時することによって1000分の1秒の精度を得ている。観

刻データと比較され，天体位置表の正確さの検証に用い1

測条件に応じて眼視観測も行っているが，水路部の年間られるとともに，この差が有意な場合は，天体位置表のの観測数は，光電観測が600，眼視観測渉400程度であ改良に用いられる。こうした過程において，天文現象をる。図1に光電子増倍管炉らの信号をみ1P変換する装記述するための基本的な天文時（暦表時と呼ぶ，詳しく

置のブロックダイヤグラムを，図2にその記録波形例，は後述）が求められることになる。

表1にペンオシ巨とAD変換による観測の比較を掲げ

本稿では，水路部の行っている天体位置観測，データ

る。

潜入または出現の過渡時間は，一般には恒星の大きさ

解析及びこの結果求められる天文時三等について紹介すが無視できるほど小さいので，図2からわかるような，ることとしたい。

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表1ペン書き及びAD変換による観測の比較

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十〇．001

月縁へ潜入（出現）する星の回折効果（平行光線が一枚

波高の4分の1に達した時刻とされる。現象星が大きさの無限長の板で回折した場合の無限前方における回折パを持つ場合は，『この回折パターンが異なるのでこれからﾄのフレネル回折）による現象時前後の光量現象星の視直径が，また，ゆらぎの周期から月面上の現ぎが認められる。この場合の現象時刻は理論的に象を起している部分の斜面の傾斜角が推定できる。な

ターンと．し

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お，月には輝面部と暗部があり，月の縁も回縁と暗縁が球上につくり，この影が月と地球の運動により地球表面

あるが，星食は一般には星が暗縁部で潜入すると明縁で上を走り抜けてゆくと考えるとわかりやすい。この考え出現し，明縁部で潜入すると暗縁で出現する。明縁での方からわかるように，月の影の通る幅3000kmほどの太潜入，出現は観測が困難であり，通常，白白での現象をい道筋の中の地点では星食が起り，外側では星が月に隠されないから星食は起らないが，この面食は丁度，この観測する。

月は地球からのみかけ上恒星に対して，時間の1秒間

月の影の道筋の境界線上で起るものである。月の影は，にほぼ角度の0ぞ5（秒）動くので，原理的には1000分

西から東へ走り抜けるが，この道筋の北側の縁を北限界の1秒の時刻測定精度で0ぞ0005の位置推定ができる計線，南側を南限界線という。したがって，北限界線上の算になるが，実際には，月縁の地形（月の山）の補正の接食はみかけ上月の上（北）側，南限界線上では月の下精度が，0ぞ1〜0ぞ2程度であり，時刻測定の精度では月（南）側で起る。このように接食は，現象の起る地点がの位置測定は行えていない。また，1回毎の星食観測で限られており，通常，小型望遠鏡をこの限界線上に移動は，原理的に月の位置を決定できないが，多数の星食観して観測を行うので，眼視で点滅時刻の測定を行う。お測に月の運動理論を組み合わせると月の実際の軌道がかよそ2年に1回ずつ程度は，各水路観測所でも三食観測なり正しく推定できる。現代では，地球の自転は，時刻に成功し，条件がよければ光電記録が得られることもあ

基準としては精度が不十分であることが判明しているる。

が，月の公転は擾乱の要因がなく，地球上で観測できる

接食観測からは，月の位置の南北成分（赤緯または黄天体のうち見かけ上最も速く運動しており，一様な時刻

緯）に関する情報が得られる。観測の時刻精度は眼視観の表現として最：も適していると考えられている。天球上測で0．1〜0．2秒，赤緯に換算して，0ぞ01〜0ぞ05またはの月の移動の速さと向きは一定ではないが，月の運動理

さらに小さくなるが，この場合も星食観測と同様に月の論を介して，星食観測から得られる推定軌道と一様な天山の補正が重要な意味を持ってきて，個々の観測につい

文時刻が結びつけられる。これが暦表時と呼ばれる天文ては，月の山の補正の精度が月の赤緯または黄緯の決定

時刻で，星食観測から暦表時が決定されることになる。

の限界になっている。図4に，実際の観測値とWattsのすなわち，星食観測は，個々の観測には月の山の補正等

作った一品図から求めた月の山を示す。ただし実際は，の問題はあるが，観測数も多く，平均的には天体の公転

星の進み方は直線的に，月の縁は円弧で描かれるべきで運動を記述する一様な時刻系の観測に最も有効なものとあるが，縮尺と月二二の表し易さから，星は曲線に，平いえるのである。

均の月の縁は直線で表わされている。なお，この二食観

2．2躍食観測測の成果として，月の赤（黄）緯成分に偏差があること

接食とは，星食観測の特別な場合で，星が月の縁をかが認められている。

すめていくことであり，接食観測は，この接触時刻を図
1979．12．20御殿場接食5．2等星
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（1個の星を異った場所で見る。〉

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＝〜︑ ︑ ●﹁︑る星から発して月に届く平行光線が月による丸い影を地

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定から求めることである。星食も，この斎食も，隠され

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3のように，月の山に見え隠れする恒星の点滅時刻の測

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位置

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月の進行方向・…… @ワヅツの月三図
ゆ→噂・

ﾏ測時刻と実際の月の山

図4
2．3

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・点靱・点地

＿＿
球

B点

図3

個食観測例とワッツの月の山

小惑星食観測小惑星は火星軌道の外側にある大小の岩で，約2000個についてはその軌道が決められている。中でも最大のものは，直径約1000kmのセレスで，大きさについてはパラス，ベスタ，ジュノーと続く。小惑星食は，（1）小惑星が月の縁に隠されることをいう場合と，

接食観測法（2）小惑星が恒星を隠す場合があり，いずれの小惑星観

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ベスタ食（1984．！0．21）の光度曲線（5点重みつき移動平均）

図5

月による小惑星食観測例（ベスタ8．2等星）

測も，現象の時刻が測られる。小惑星は，数10〜1000

デ，カリストと呼ばれているが，・これらはいずれも円軌

kmの直径をもち，（1），〈2）いずれの場合も，食は瞬間

道に近く，軌道面はほぼ木星の赤道面内にある。また，的には起らない。（1）の場合で0．2〜2秒程度，（2）で木星赤道面と木星軌道面の角が約30，木星軌道面と黄0・5〜10秒程度の時間を要するのが一般的でありラこれ

道面の角が約1．3。とどちらも小さいためプ衛星が木星

らの測定によって求められる小惑星の位置の精度は，概の後や影に入るほか，衛星が他の衛星に隠されるかまた

ね0ぞ1〜0ぞ5である。図5には，1984年10月31日に美は衛星の影に入る，衛星同士の食が起こる。これを木星

星水路観測所で測定された月によるべスタの食の光電記の衛星の相互食といい，木星の赤道面内に太陽が来る時録を示す。この測定から得られたベスタの直径は，円形（木星の公転周期11．86年に2回ある）の前後に観測さと仮定して440km±20％で，位置の誤差は，0ぞ2±0ぞ2

れ，この食の生じた時刻は，衛星の軌道決定に重要な役であった。

割を果たす。また，かつては，この食の時刻と地球・木』・2．4

木星の衛星の相互食観測

星間の距離の変化から，光速度が始めて求められたこと

木星は太陽系最大の惑星で，見かけ上の直径は40

に

もあった。

もなり恒星に比べて大きく，また，明るいため写真観測

水路部では，木星及び四大衛星の位置を求めるため，による位置測定の精度は，必ずしも高くない。木星の重1985年3月から約1年間に，5〜600回生じる木星の衛心の位置は，む「しろ木星本体でなくガリレイ衛星と呼ば星の相互食のうち，条件の良いものの光電時刻観測を行れる木星の四大衛星の位置測定とこれらの衛星の軌道のっている。衛星相互の見かけ上の動きはゆっくりで，通常数分から数10分間にわたる現象となり，観測精度は，衛星は，木星に近い方から，イオ，エウロバ，ガ隅田

3秒程度，相対位置は，0ぞ01程度である。図6に，1985

25⁝：：：：：：・

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図6木星の衛星の相互食観測例（ガニメデの影にエウロバが入る）
・・一・

T6一

Uτ（m丘h，》

年8月・13日置起ったガニメデの影にエウロバが完全に縁から太陽の光球と彩層がわずかに見える事になる。こ入り，エウ戸パの光量が大きく減少した時の光電記録のれは，いわゆるダイヤモンドリングと呼ばれる現象であ例を示す。美星水路観測で得られたもので，こ次式近似

るが，この光を同図右側のように波長毎のスペクトル分法による現象の中心時刻の決定値は，14時4分37．6秒

解すると，内側の光球から発する連続光と外側の彩層か±2．5秒となり，予報時刻との差（観測第一予報値）は，らの輝線の消滅，または出現の時刻が異なる。そこで，

一59．2秒であった。これらの観測を集めて四大衛星のスペクトル分解写真を時刻表示と共に16ミリフィルムに撮影し，後に各コマ毎の連続光部分の強度変化のみを軌道と木星の重心の位置の改良が行おれる。

2．5日食観測

濃度計で読み取り，これから，光球の月の山の間への消水路部の行っている日食観測は，月と太陽の相対位置

滅，または，出現時刻を算出する。この方法により観測測定を目的としており，日食による光量の変化から現象

時刻精度0・03秒，位置精度に換算して，0ぞ01程度の測の時刻を求めるものである。表2に，水路部が1948年

定が可能である。

以来実施してきた日食観測の一覧を示す。7近年は，月が

この方法及び上に述べてきた回縁を用いるいずれの食

太陽を隠す時刻のうち，特に月が完全に太陽を隠し終る現象も同様であるが，月の山の及ぼす影響は大きく，こ瞬間の時刻（第2接触）及び太陽の一部が月から出現しの月の山による回縁高の補正の精度が，月の中心または始める瞬間の時刻（第3接触）を測定している。これ

恒星等の位置算出の限界となっている。月の山の高さ

は，これらの接触時刻が次のようなスペクトル分光法には，月の観測点方向への首振りの縦及び横方向の角度毎より正確に測られるためである。

に，ほぼ全周について読み取れる図として，Wattsが刊

即ち，太陽から放射される光は，固体球の部分から発行しているが，この図による補正の精度は，0ぞ1〜0ぞ2

する連続光と，周辺のコロナや彩層と呼ばれる気体部分といわれている。Wattsの図から読み取ったある方向かから発する一定の波長を持った輝線ベクトルの合成であら見た月三図を，月の周辺に誇張して表わして，図8にるが，第2あるいは第3接触時には，図7のように，月

示す。

表2
年

月

面

日

測

1948．

5．

9

r

礼文島

1955．

6．20

t

ベトナム

1958．4．19
1958．10．12
1962。

N

水路部が実施した日食観測一覧

2．

5

地

点

r 青ケ島，宝島，奄美大島
t スワロフ（北クック諸島）
t ラエ（ニューギニア）

1963．7．20

t

網走

1965．

5．30

t

マヌアエ（クック諸島）

1970．3．7

t

メキシコ

1973．

t

モーリタニア

6．30

1976．10．23
1980．

2．16

1983．

6．11

t オーストラリアt ケニヤ
t インドネシア

図8

連続光

ケニヤ日食の月面図（N：天の北極，L：月の北極）

r：金環食，t：皆既食

光球の縁

L

門

データの解析と天文時

3．1天文時及び他の時刻系の種類，名称と意味

輝線

日常，日本において一般に使われている時刻系は，日位置角

本標準時（Japan

Standard

Time：JST）と呼ばれ，これから正確に9時間引いた協定世界時（Coordinatedversa1

Uni・

Time：UTC）と共に，その歩度は国際原子時（lnternational

AtomicTime：TAI）が基になっている。

1

TAIは，厳密には，回転している地球ジオイド上の電一一一一一ｨ

図7g長日食時のスペクトル分光による時刻観測法

磁力の影響のない場において，セシウム133

原子の基底状態の2つの超微細構造準位間の遷移における放射の一57一

9192631770周期の継続時間を，1SI（国際単位系）秒とその瞬間の太陽平均黄経の速度をもって，一定の速さで定義したとき，この1SI秒を積算して作る原子時系と黄道上を運動する仮想太陽の黄経で定義され，その時間され，元期は，1958年1月1日Oh UT 2においてTAI
2と一致させたものである。実際には，各間隔は1900年1月0日12時の世界時間隔に極めて近の時刻をUTい。実際には，ETは，星食観測等から求める月の黄経

国で保有するセシウム原子時計の積算値を，フランスのによって決められる。これは，かつて月，太陽の暦を定

国際報時局（BIH）が加重平均して発表しているもので，めた時，月の暦を表わす時刻引数と太陽の平均黄経を表現在，実用上最も信頼されている時刻系である。すなわ

わす時刻引数とは同じものとされており，また，太陽のち，TAIは，元期の取り方は別としてSI秒をその定義

黄経はその輝度と大きさから精密な観測が難しく，むしにできるだけ忠実に具現化した原子時の積算値の平均値

ろ，地球からの見かけ上最も速く動く月の運動からの方ということになり，地球の自転運動とは瞬ぐ別のものでが高い精度で暦表時が求められるからである。天体暦ある。

（日本では天体位置表）の太陽，月，惑星の位置は，こ一方，時刻は古くから天文現象を用いて決められてきのETを時刻引数として記述されてきた。また，暦表時ている。1日，1月，1年の長さの定義のほか，時刻そのあとに定められたSI秒の定義は，星食観測から求めのものについても，地球の自転角を基準としたものがあられた暦表時の1秒が，その基礎になっている。

る。恒星の位置を基準とし，恒星の観測から天球上の春ニュートンの運動方程式における時間変数は，空間と分点に対する瞬時の地球自転角として定義したグリニジ

は独立に流れるもの，環境とは無関係に連続的に一様に

平均i三星時（Greenwich

Time：GMST）

流れるものと考えられている。ところが，最近の計測技と，この地球の自転角を恒星に対してではなく，恒星にMean

術の精度向上に伴い，天体力学の分野においても宇宙空

対して年に1回回転している太陽の平均運動を基準とし間が一般相対性理論の示す時空から成り立つと考えないて記述した世界時（Un三versal

Sidereal

Time：UT）である。こと，観測事実を説明できなくなってきた。この理論によの世界時には，地上の観測所から恒星の位置観測を行っれば，時間と空間とは分離することができず，空間がて直接求めたUTOと，このUTOに地球の自転軸が質量の存在によってゆがみ，時間も場所によって進み方

地球の南北極において直径20m程の略円を描いて約14が異なり，絶対的に一様な時間というものは存在しな

カ月の周期で移動する（極運動という）効果を補正しい。この理論に基づく天体暦作成のため，天体暦の時刻て，太陽の平均運動に対する瞬時の地球自転角に直した

引数として2種の太陽系力学時（Barycentric

UT

Time：TDB）と地球力学時（Terrestrial

1，さらにUT

1に平均的な季節変動項を補正してより一様な値としたUT

Dyna面calDynamicalTime：2がある。しかしながら，地球

TDT）を導入することとした。理念的には一般相対性理の自転速度は厳密には一定でなく，長年的には減速しつ論の運動方程式の独立変数として太陽系重心座標系におつあり，季節変動以外に予知できない不規則変化がある

いて用いるTDBを考え，これが地球のジオイド上の時ことがわかってきて，一様な時刻系とはいえなくなって刻系としてのTDTと，最大振幅2msecの年周平等を介して結合されるものであるカミ，TDTがTAIと同様いる。

旧来からの，地球における太陽の位置を基準とした天
文時刻と，より一様な時刻系である原子時を組み合わせたのが前述の協定世界時（UTC）である。

のSI秒の時間間隔を持ち，1977年の1月1日0時TAI
において，1977年1月1日0時0分32．184秒となるよ

UTCは，歩う定められ，実用上，TAIより，32．184秒大きい値を

度はTAIと同じSI秒であって1972年1月1目の持つ時刻系と考えてもよいこととなった。水路部では，

UTC

O時において，

UTC＝TAI−10秒とし，以後UTCとUT1の差が±0．7秒を超えるようになると，原則

1985年版から天体位置表の時刻引数としてこのTDTを用いている。

として12月31日または6月30日の最後の秒に1秒を追加するか，最後の秒を削除して，TAIと整数秒だけ異るがUT

この項で述べた時刻の呼称と記号，意味等をまとめて表3に掲げる。

1に近い時刻系として，原子時と地球自転時3．2星食観測データの解析と暦表時を組み合わせたものである。

水路部では，前述のとおり年間約600個口光電観測を

地球の自転運動は一様な時刻系としての標準にはなら含む1000個程度の星食観測を行い，また，国際星食中なくなったが，より一様と考えられる天体の運動とし央局業務として，アメリカ，東欧，オーストラリアを始て，地球や月の公転運動が考えられる。この公転運動をめとする世界各国から年間約1万件の星食観測データを基準にした時刻系が暦表時（Ephemeris

受領している。これらのデータは，月の暦の改良と暦表

Time：ET）・である。1900年1月0日（前月31日）12時ETに，瞬時時（ET）の決定に用いられる。

の平均春分点に対する黄経279。41／48ぞ04となり，以後，

一58一

この手順は，まず，星食現象の起った観測時刻をTAI

表3時刻系の呼び方と意味

又UT

世界時一般名

UTO

天文観測に基づく世界時（補正なし）

UTl

UTOに極運動を補正したもの（平均太陽に4（r＝尼一R中心

対する瞬時の地球自転軸の回転角）

UT

2

UT 1に平均的な季節変動項を補正したもの（地球自転から求めた時刻系のうち最も一

、タ

月の運動
良：月の半径様と考えられるもの）

UTC

協定世界時（各国で使用している時刻系の基準，TAIと整数秒異なる）

ζ一㌔的の月の位醐の＿出》

DUT UT 1−UTCの0．1秒単位の予報値
4UT 『UT 1＿UTC
JST
GMT

恒星の位置

日本標準時（UTC十9h）
グリニヅジ平時（世界時のことをいうが，上図9星食現象時の暦による月の位置と恒星の位置関係

記の区別が正確でないので時刻表示には用い

βを月の黄緯，Tを暦表時として

ない）

GMST

グリニッジ平均恒星時（春分点に対する瞬時、畠｝醗舞B−4・または舞丁儲48−4・の地球自転軸の回転角）

TAI

国際原子時（SI単位系，各国の時刻維持機なる観測方程式をすべての観測値についてつくり，最小関のもつセシウム原子時計の加重平均時刻）ET

2乗法を用いて，∠L，4T，∠Bを求める。1984年の水路

天体暦の引数に使う天体暦時（天体運動の公部の星食観測データから得た暦表時と黄経の差の値は，転を基にした時刻系）

ET（ノ＝2）一TAI＝30§70±0§04（m．e．）

TD

新に導入された天体暦時（正確にいうとTDTとTDBとの区別が必要）
TDT 地球力学時（地球上において理念的に一様と4B＝一〇を30±0ぞ04（m．e．）である。ただし，ブ＝2はETの最新の定義を意味する。

考えられる時刻系，実用上レまこの理念の実現

図10には1960年以降水路部の星食観測から求めた暦に最も近いと考えられるTAIに，32・184秒

表時とTAIの関係を，図11には月の年平均の黄経の置加えてこの値とすることにしている）

TDB

太陽系力学時（一般相対性理論に基づく太陽系重心座標系における時刻，地球力学時とは暦からのズレを示す。これにより，概ね，暦表時の決まり方は±0．2秒程度であること，また，月の暦の赤経の年平均の精度が±0ぞ1程度であり，一方，赤緯は，一〇ぞ2

年周章をもつ）

4T

ET−UT

1またはTDT−UTの偏位があって，年平均の精度が±0ぞ1程度である，と1の推定が成り立つと解釈することも可能であろう。

に換算し，TAIとETの差としてあるf直を仮定し，こ細かい議論は別の機会に譲るとして，TAIの定義におれから求まるETを引数として天体位置表から月の申心

いて，1SI秒とセシウム原子から発する周波数の関係をの位置を求め，この点と星食の起った星の位置の距離を定めた際の関係は，当時の星食観測から求めた1暦表秒

求めて，これからその時刻の月の視半径を引き，これをを基準にしてあった訳で，図10のETとTAIの関係∠σとする（図9）。この4σについて，Lを月の黄経，が平行であると考えられるようであれば，この時の定義

ET（」＝2）一TAI
31亨0

1

30。0

1960

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

171

72

73

74

75

76

77

78

79

．80

81

82

83

1s（暦表時）←》of549（黄経）図10星食観測から求めた暦表時

一59一

84

△B

。o望1

0

馳。．1

．0．2

●o．ヨ

●o．4

196

61

62

6コ

640

65

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6a

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72

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7｛b

75

77

76

78

79

80

8聾

62

83

gら

図11星食観測から求めた月の年平均黄緯はほぼ正確であったことになる。ET−TAIについては，

質量，長さ，重力場，才差，章動等にも新しい定数と理

ここ25年の平均値は，概ね30．6〜30．8秒と読み取れ論を適用することとした。

る。赤緯の偏差については，月の形状の中心と重心とのこれらの改良は，天体暦の精度を向上させ，星食観測ズレが存在するものと解釈されており，このほか，暦計の解析から得られていた月の暦の観測値からの偏差やバ算の使用天文定数系や運動理論の不整合も考慮されるべ

ラツキ，そして暦表時の決まり方の変動を，小さくする
ことが期待されている。特に月の位置についての新しいきであろう。

3．3新たな力学時の導入とその検証

暦と古い暦の比較によると，やや大きな，月の公転周期

前に述べたように，1985年版の天体位星表からは，と同じ周期をもつ差と一定の偏差が認められ，今回の改精度向上のため一般相対性理論に基づく運動方程式を基良によって新暦による星食観測の解析の黄経，黄緯の残礎とし，時刻系も力学時を導入したが，同時に，天体の差は，小さいであろうと見込まれていた。

浸λ

0

05

∠β

一→一一工Aり％

一6一一一期u％

一向・…IAり6千・…△ら…jAU砕

一〇、

04・

̀＼＼

@
@
@
@
@

・03

ノー11

コ＜

M一↑

一〇．2

一〇3

，

@
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@

@
@

f

02
1979

δ0

8ノ

82

33

δ4・

9ワ9

80

rδ

δ」2

図12星食観測から求めた旧暦と新暦による月の経度・緯度の変動

一60一

83

3δ4・

TAIの比較，

しかしながら，現在までの予備的な結果は，必ずしもTAIの運用上の長期的な評価等の役割を

このようにはなっていない。1979年から1984年までの果している。太陽，月，惑星，小惑星に対しての新しい

水路部の行った星食観測を新しい暦を基準として解析

天体暦の評価も，こうした観測を長期間行って，より正し，月の黄経（∠λ）と黄緯（∠β）についてその年平均の残しく行われることになる。また，天体位置表は，太陽系差を旧暦についての値とともに示したのが，図12であ天体公転運動時刻系で表わされるが，航海用の天測暦，る。図中，IAU

天測略暦の天体の位置は，地球自転時刻系（厳密には76と記したものが新しい暦，

IAU

64と

したのが，古い暦を用いた時の残差である。これらからUT言えることは，暦表時の決定に相当する月の黄経は，残た観測を含む天体の位置観測から正しく行われる必要が1）で表わされていて，この間の時刻変換も，こうし差のバラツキが大きくなり，今のところ力学時，すなわ

ある。水路部の天文時刻観測は，他の天文観測と同様，

ちTAIと定数差を持つ独立変数として記述した新しい

国際的な役割を果たしつつ，さらに高精度化する天体暦

暦が，そのシステムまたは星食観測の解析法に何らかのの改良や未知の問題点の解明に向けて，今後とも引き続問題点をもっている可能性があること，黄緯のバラツキき行われてゆくものである。

は小さくなり，偏差も小さくなったこと等である。詳細

参は今後の検討とより長期間の星食観測データの解析の結

考

文

献

果を待つ必要がある。

1）海上保安庁

4．おわりに水路部観測報告天文測地編第20号，1986年
2） 海上保安庁 刊：天体位置表1986年版，1985年
3）金沢輝雄：ケニア日食，水路部二二第1号，1983

水路部では，上に述べてきだような星食観測，湯翻観

刊：Occultation

Observations

in

1984・

年

測，小惑星観測，木星の衛星の相互食観測，日食観測等

4）佐々木稔，松本邦雄，奥村雅之：ADコンバータの天文食現象の時刻観測を実施し，これを天体位置表にとマイク戸コンピュータを用いた星食のディジタル
記録，水路部回報第2号，1984年

記載したそれぞれの天体の位置と比較している。これらの観測によって，月，太陽，・惑星，小惑星の位置の改良

5）

仙石新，監物邦男：ベスタ食（1984）の解析，

水がなされるほか，月の暦については，さらに月の形状の路部研究報告第21号，1986年
6）山崎 昭，久保良雄：暦の科学，講談社，1984年

中心と重心との偏差の量の測定，月の山の補正量の評

7）Watts，

C．

B．：Astronomical

Ephemer玉s，価，太陽系天体公転運動時刻系（暦表時及び力学時）と

US

Naval

A5判

編集

Paper

of

Observatory，1963

クロス装上製 函入

上巻2，200円

311ページ

下巻

2，800円

313ページ

電波標識編集委員会

各種の電波航行援助システムについて，実際的なデータにより，簡潔にわかりやすく説明してあります。航海者や学生の方々に最適の解説書です。
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レ購入申し込み方法
一般書店では扱っておりませんので，

鶴巻書房

右記に直接お申し込み下さい。

TLE

一61一

（代表川俣貞子）

O473−37−0268

American電波航法Electronic

Navigation

Review

No．32（1986）

Record

電波航法研究会

昭和59年度事業報告
電波航法研究会事務局

Record
for

of

the

Radio

Work
Aids

CarriedtoOut

Navigation

by

the

Japanese

During：Fiscal
Secretariat

総会

Committee

Year

1984

Of丘ce

of

the

JACRAN

鈴木務氏，荒井郁男氏の「中波ラジオによる海上情報

昭和59年度総会は昭和59年5月21日14時から，海聴取について」，東京商船大学

飯島幸人氏の「海上上保安庁第一会議室で開催された。出席者33名，委任における音声の伝播実験について」と題する講演が行

状提出者47名で当会規約第10条第4項により本総会は

われた。

成立した。

出席者は50名であった。

各議題の審議結果は次のとおりであった。

3．第3回研究会は，昭和59年9丹13日，海上保安庁

1・昭和58年度事業報告が事務局により行われ，承認

第一会議室において開催され，東京水産大学

された。

氏の「レーダの使用状況について」，東京商船大学

2・昭和58年度会計報告が会計幹事より行われ，会計

鈴木裕

林尚吾氏の「ヒーダの反射強度について」，沖電気工監査，森川卓氏，倉繁貴志子氏の監査報告（書面）が業株式会社

あって承認された。

提供レーダについて」と題する講演が行われた。

3．昭和59年度会長，副会長の選出は満場一致で会長に鈴本裕氏が，副会長には木村小一氏（再），飯島幸人

小野沢和雄氏の「因島大橋における情報

出席者は45名であった。

4．第4回研究会は，昭和59年12月3日，海上保安庁

氏が選出された。また，各幹事の委嘱については原案

第一会議室において開催され目本無線株式会社

どおり了承された。

幹男氏のrGPS受信機の評価実験について」，横河北4・昭和59年度予算案及び事業計画案について，会計

辰電機株式会社

幹事より説明が行われ，原案どおり承認された。
研

究

濱路和明氏の「FGMD

SSについて」と題する講演が行われた。

1．昭和59年度第1回研究会は，昭和59年5月21日，
海上保安庁第一会議室で総会に引続いて開催され，東京商船大学

木村小一氏の「航行衛星の動向について」，運輸省海上技術安全局会

中村

出席者は110名であった。

5．第5回研究会は，昭和60年1月23日，海上保安庁

庄司和民氏の「研究生活をかえりみて」

第一会議室において開催され，東京商船大学名誉教授と題する講演が行われた。また，映画「航空衛星シス

庄司和民氏の「IMO・NAV．小委員会における最近のテム」及び「技術開発そして実用へ（国内通信衛星）」

動向について」，ソニー株式会社が上映された。

受信機について」，日本鋼管株式会社

出席者は40名であった。

藤井彌

出席者は48名であった。

6。第6回研究会は，昭和60年3月19日，海上保安庁

平氏の「世界の船舶交通管理システムについて」，東京

湾海上交通センター

松沢正夫氏の「帆装商船について」と題する講演が行われた。

2．第2回研究会は，昭和59年7月23日，海上保安庁
第一会議室において開催され電子航法研究所

伊賀章氏の「GPS奥山隆士氏の「東京湾海上交通センターにおける業務概要について」，電気通信大学

一62一

第一会議室において開催され，電気通信大学

鈴木務

氏の「クラッタ及び雑音除去について（イントロダクション）」，千葉工業大学

土屋清氏の「リモートセン

2．由定肉波数レーダビニゴシ受信装置に関する専門部

シングにおける雑音の除去と信号検出について」，電気通信大学

荒井郁男氏の「地中・水中レーダにおけ会

昭和57年度，専門部会（部会長

るクラヅタ抑圧と信号検出について」，東京工業大学
関根松夫氏の「ドップラーレーダによるクラッタ抑圧

飯島幸人氏以下9名）を設置し，検討を進めており，昭和59年6月とターゲット検出について」と題する講演が行われ13日及び9月18目専門部会を開催，検討の結果，電た。

波航法会誌の特集号（レーダビーコンの現状及び動向について）を発行するための専門部会とすることが了

出席者は45名であった。

承され，検討を進めることとした。

特別研究会

幹

昭和59年度見学会，特別研究会は，昭和59年11月

事

会

企画及び編集幹事会は，合同で昭和59年4月23日，16日，宇宙開発事業団勝浦追跡管制所及び通信放送衛
君津衛星管制センターにおいて開催され各施

5月21日，7月23日，9月13日，12月3日，昭和60

設についての説明を受け，引き続いて同所の見学を実

年1月23日及び3月19日に開催され，予算案，事業計施した。

画，研究テーマ，専門部会の運営，行事計画及び会誌

星機構「電波航法」の編集刊行等について審議が行われた。

参加者は29名であった。

会誌発行

専門部会

会誌「電波航法」第30号の配付及び第31号を作成中

1．船舶用衝突防止装置の技術基準に関する専門部会

IMOで決議された衝突予防援助装置性能基準に対である。

応ずる研究を行うことを目的とし，昭和56年度，専

会

員

数

昭和60年3月31日現在

門部会を設置し，検討を進めており，昭和58年度は，4月13日および6月1日検討会を開催して利用者の

正会員

41社

96口

ための「マニアル」を作成することとなった。現在各

個人会員

21人

13口

社の製品の取扱説明書を取り寄せ専門部会（部会長

推薦会員

13人

木村小一氏以下9名）において原案を作成中である。

特別会員

39人

ELECTRONIC

電波航法

集行

編

印発

昭和61年3月10日
昭和61年3月15日

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1986

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運輸省9階海上保安庁燈台部電波標識課気付

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波航法

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会

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c／oRadio Navigation Aids Divisionof Maritime Safety Agency

印

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Japan

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典4

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