銃声位置特定装置

銃声位置特定システムは一般的に、武器が発射されたという事実を検出するか、武器から発射された弾丸を検出するために、1つ以上のセンシング方式を必要とします。現在までに、音、振動、可視光または赤外線がセンシング技術として有効に利用されています。これらの方式は、静的および動的な条件下での銃声の検出にどちらも適用可能です。警察関連のシステムのほとんどは、センサーが長期間設置されたままになるため、恒久的に設置、マッピング、相関付けを行うことができます。一方、軍隊やSWATの活動は、より動的な環境で行われるため、迅速なセットアップ時間、またはセンサーが移動中でも動作できる能力が求められます。

銃声（「銃声の分類」とも呼ばれる）を、車のバックファイア、花火、上空を通過するヘリコプターの音など、類似の騒音から区別するために、多くの技術が使用できます。音のスペクトル成分、エンベロープ、その他のヒューリスティックの分析も、大きくて突然の音が銃声かどうかを分類するためによく使用される方法です。音源の特定は主観的になる可能性があり、ShotSpotterなどの企業は、警察機関から受け取った情報に基づいて記録を修正するため、自動システムによって最初にヘリコプターのローターのビートとして分類された音が、最初は 3 発、次に 4 発、そして最終的には 5 発の別々の銃声として報告されています。^{[ 3 ] [ 4 ]} その結果、この技術は、法的証拠の目的においては非科学的であるとして、裁判で却下されています。^{[ 5 ]} これは、主要な法的証拠の源ではなく、捜査ツールとして意図されています。^{[ 5 ]}

銃声を分類するもう一つの方法は、開発者が「時間パターン認識」と呼ぶもので、訓練された人工ニューラルネットワークを用いて音響イベントの音の特徴を聞き取ります。他の音響センシングシステムと同様に、基本的には音響学の物理学に基づいていますが、物理的な音響データをニューラルネットワークで分析します。ネットワーク内の情報は、人工「ニューロン」間で伝達される全か無かの（スパイク）イベントのシーケンスの変化、つまり時間パターンとして符号化されます。新しいパターンの記憶形成に関与するニューロンの非線形入出力特性を特定し、それらの非線形特性の数学的モデルを開発することで、特定の種類の音を識別できます。これらのニューラルネットワークは、高ノイズが存在する場合でも、銃声などのターゲット音を「認識する」ように訓練することができます。

銃声を他の衝撃音や赤外線検知から分離するためにどのような方法が用いられたかにかかわらず、銃声が銃声であると認識されれば、標準的な三角測量法を用いて銃声の発生源を特定することができる。

従来、光学的識別は、太陽光の反射による誤警報を除去するために、空間フィルター、スペクトルフィルター、および独自の時間フィルターなどの手法を用いて行われてきた。しかし、以前のセンサーは、太陽光の反射による誤警報を除去するために現在用いられているような、適切な時間フィルターを組み込むのに十分な速度で動作することができなかった。

システムアーキテクチャはそれぞれ異なる機能を持ち、特定の用途に使用されます。一般的に、ローカルマイクロホンアレイを備えたスタンドアロンシステムと、分散型センサーアレイ（「広域音響監視」）の2つのアーキテクチャがあります。前者は、システムの近傍にいる射撃者を即座に検知して警告するために使用されます。このような用途は、兵士、軍用車両、航空機の保護、および小規模なオープンスペース（駐車場、公園など）の保護によく用いられます。後者は、都市、自治体、重要インフラ、交通拠点、軍事作戦基地などの広大なエリアの保護に使用されます。

ほとんどのスタンドアロンシステムは軍事用途向けに設計されており、その目的は人間を標的とした攻撃を即座に警告し、回避行動や無力化行動をとらせることです。このようなシステムは通常、正確な間隔で配置された小型マイクロホンアレイで構成されています。各マイクロホンは、わずかな時間差で銃声を捉え、システムから銃声の発生源までの距離と方位を算出します。軍事システムは通常、銃声の分類を検証し、発生源までの距離を算出するために、銃口の爆風音と弾丸の衝撃波による「パチッ」という音の両方を利用します。

分散型センサーアレイは、単独システムに比べて明確な利点があります。それは、激しい背景雑音や反響の中でも、発射体の「破裂音」の有無にかかわらず、銃声を正確に識別できる点です。このようなシステムは、広大な都市部で銃声を検知できるため、都市部の公共安全において広く採用されています。分散型アレイ方式は、都市部だけでなく、重要インフラ、交通拠点、キャンパスなどの地域保護用途にも適しています。

一般的なデータネットワーク方式を用いることで、放電の警報を指令センター、指揮官、現場要員に伝達することができ、これにより、事態の深刻度を即座に評価し、適切かつ断固とした部隊対応を開始することが可能になります。一部のシステムでは、放電の音声クリップを警報情報とともに記録・送信する機能も備えており、状況とその深刻度に関する貴重な追加情報を提供します。同様に、重要インフラの保護においても、情報は地域の危機対策指揮統制センターにリアルタイムで明確かつ曖昧さなく伝達されるため、警備担当者はしばしば不正確で遅延した報告を排除し、攻撃を阻止し、その後の活動を最小限に抑えるために即座に対応することができます。

公共の安全と法執行において、銃声位置特定システムは、犯罪多発地域で、通信指令センターに迅速な警報と認識を伝達するためによく使用され、警報は、銃撃現場に最初の対応者を誘導するために使用され、逮捕率の向上、警察官の安全性の向上、目撃者と証拠の確保、捜査の強化、そして長期的には銃犯罪、銃撃、特に「祝砲」（楽しみのために空に向かって銃を撃つ行為）の抑止につながります。広範囲の音響監視と永続的な事件データストレージを組み合わせた銃声位置特定システムは、都市部での銃撃の報告（9-1-1への通報による）が25%程度と低い場合があるため、指令のみの用途を超えています^{[ 6 ]。}これは、法執行機関とその犯罪アナリストが、実際の活動レベルとパターンに関する不完全なデータしか持っていないことを意味します。広範囲の音響監視に基づくアプローチと、銃撃活動の永続的なリポジトリ（つまりデータベース）を組み合わせることで、警察機関は、パターンや傾向を分析して、重点的なパトロールや情報主導型の警察活動を推進できる、ほぼ100%の活動データを取得できます。その他の利点としては、捜査官が犯罪解決のための法医学的証拠をより多く見つけ、検察官に提供して裁判を強化し、有罪判決率を高めることができる点が挙げられます。銃声位置特定システムの精度と特定の住所への地理参照機能により、市民が911に銃撃事件を報告する際に通常見られる情報不足とは異なり、警察機関は、仮釈放中や保護観察中の人物を含む既知の犯罪者の場所と比較することで、銃撃犯を推測することもできます。また、捜査官は、標的となった被害者を推測し、報復を予測して防止することもできます。

銃声位置特定システムは、1990年代半ば以降、国内の都市部で広く使用されており、暴力犯罪対策の重要なツールとして銃声位置特定システムを採用する都市や自治体が増えている。連邦政府機関や国土安全保障機関も銃声位置特定システムとその利点を活用しており、特にFBIは2003年から2004年にかけて発生したオハイオ州高速道路での狙撃事件において、フランクリン郡保安官事務所と協力してShotSpotter銃声位置特定システムを効果的に使用した。

この技術は、1996年4月にカリフォルニア州レッドウッドシティのレッドウッドビレッジ地区で試験的に導入された。2007年まで、製造元はこの装置の利点を宣伝していたが、地元当局者の間ではその有効性について意見が分かれていた。無差別発砲を減らす効果はある。司法省のために実施された調査では、この装置は「行動しているという認識」を与えるという点で最も効果的であることが示された。

ワシントン DCに設置された ShotSpotter システムは、カバーエリア内の銃声の位置特定に成功裏に利用されてきた。ワシントン DC 警察は2008 年に、このシステムが暴力犯罪の被害者 62 人の発見と 9 人の逮捕に貢献したと報告した。暴行に加えて、このシステムは大量の「無差別」銃撃も検知し、2007 年には合計で週 50 発の銃声を検知した。システムの成功に基づき、警察はプログラムを市のほぼ 4 分の 1 に拡大することを決定した。^{[ 7 ]}

2016 年現在、検出システムはメリーランド州ボルチモア、イリノイ州ベルウッド、アラバマ州バーミングハム、ボストン、オハイオ州カントン、マサチューセッツ州ケンブリッジ、シカゴ、ハートフォード、[ 8 ]カンザスシティ、ロサンゼルス、ミルウォーキー、^{ミネアポリス、マサチューセッツ}州ニューベッドフォード、オークランド、オマハ、サンフランシスコ、マサチューセッツ州スプリングフィールド、[ 9 ^{]ワシントンDC}、ノースカロライナ州ウィルミントン、^{[ 10 ]}ニューヨーク市、^{[ 11 ]}など多数の都市に展開されています。銃声が検出された際にその方向を向くカメラとの統合も実装されています。^{[ 9 ]} 2014 年現在、米国の公益事業施設では 110 のシステムが使用されています。^{[ 12 ]}テキサス州サンアントニオ市は、 50万ドルを投じたショットスポッターサービスを中止した。15か月の運用期間中に逮捕者が4人^{[ 13 ] 、押収された武器が7丁にとどまったことが判明したためである。 [ 14 ]}

2017年8月、アメリカ合衆国シークレットサービスは、ホワイトハウスとアメリカ海軍天文台を保護するために銃声探知技術の使用のテストを開始しました。^{[ 13 ] [ 15 ]}

音による銃声の発生源特定は第一次世界大戦以前に考案され、同大戦で初めて実戦で使用された。初期の音ベースのシステムは主に大型兵器に使用された。武器探知・位置特定システムや対狙撃システムは、米国国防総省だけでなく他国の軍隊にも配備されている。^{[ 16 ]}

音響脅威検知システムには、陸軍研究所が開発した無人過渡音響MASINTセンサー（ UTAMS）、Serenityペイロード、FireFlyなどがある。^{[ 17 ]}

南アフリカのクルーガー国立公園では、サイの密猟を防ぐために銃声探知機が使用されている。^{[ 18 ] [ 19 ]}