JP2863414B2 - 音源位置推定装置 - Google Patents
音源位置推定装置Info
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- JP2863414B2 JP2863414B2 JP11467893A JP11467893A JP2863414B2 JP 2863414 B2 JP2863414 B2 JP 2863414B2 JP 11467893 A JP11467893 A JP 11467893A JP 11467893 A JP11467893 A JP 11467893A JP 2863414 B2 JP2863414 B2 JP 2863414B2
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のセンサで受信し
た信号の到着時刻から、その音の発生源の位置を推定す
る音源位置推定装置に関するものである。
た信号の到着時刻から、その音の発生源の位置を推定す
る音源位置推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 矢野・石原共著”科学技術者のための基礎数学”１３版
（昭４９−１１−１）Ｐ．１６０−１６１ 従来、この種の音源位置推定装置は、前記文献に記載さ
れているような、双曲線の幾何学的性質を利用した方法
を用いている。即ち、前記文献に記載されているよう
に、双曲線は、２つの定点からの距離の差が一定な点全
体を作る図形である。２つの定点をＦ１（−ｃ，０）、
Ｆ２（ｃ，０）とし、その２つの定点Ｆ１，Ｆ２からの
距離の差が２ａ（ｃ＞ａ＞０）であるような任意な点を
Ｐ（ｘ，ｙ）とすると、次式（１）の関係がある。
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 矢野・石原共著”科学技術者のための基礎数学”１３版
（昭４９−１１−１）Ｐ．１６０−１６１ 従来、この種の音源位置推定装置は、前記文献に記載さ
れているような、双曲線の幾何学的性質を利用した方法
を用いている。即ち、前記文献に記載されているよう
に、双曲線は、２つの定点からの距離の差が一定な点全
体を作る図形である。２つの定点をＦ１（−ｃ，０）、
Ｆ２（ｃ，０）とし、その２つの定点Ｆ１，Ｆ２からの
距離の差が２ａ（ｃ＞ａ＞０）であるような任意な点を
Ｐ（ｘ，ｙ）とすると、次式（１）の関係がある。
【０００３】
【数１】
【０００４】音源から発生する音を２つのセンサで受信
した受信信号の到着時刻差をＴとすると、その音源は２
つのセンサからの距離の差がＴ・ｖとなる双曲線上に存
在する。ここで、ｖは音の伝播路の平均音速である。さ
らに、もう１つのセンサで音源から発生する音を受信す
ることにより、前記と同様に別の双曲線が得られる。そ
こで、従来の音源位置推定装置では、この２つの双曲線
の交点として、音源の位置を求めるようにしている。ま
た、同様の原理に基づき、３個よりも多いセンサを用い
て測定誤差を減少させるようにした構成も知られてい
る。
した受信信号の到着時刻差をＴとすると、その音源は２
つのセンサからの距離の差がＴ・ｖとなる双曲線上に存
在する。ここで、ｖは音の伝播路の平均音速である。さ
らに、もう１つのセンサで音源から発生する音を受信す
ることにより、前記と同様に別の双曲線が得られる。そ
こで、従来の音源位置推定装置では、この２つの双曲線
の交点として、音源の位置を求めるようにしている。ま
た、同様の原理に基づき、３個よりも多いセンサを用い
て測定誤差を減少させるようにした構成も知られてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の装置では、音の伝播路が平面であるという前提が必
要であり、音の伝播路が平面でない場合、例えば、伝播
路に山が存在した場合には、音の伝播路が平面である場
合に比べ音の伝播距離が長くなるため、誤った位置を求
めてしまうという問題があり、それを解決することが困
難であった。本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、音の伝播路が平面でない場合に誤った音源位置
を推定するという点について解決した音源位置推定装置
を提供するものである。
成の装置では、音の伝播路が平面であるという前提が必
要であり、音の伝播路が平面でない場合、例えば、伝播
路に山が存在した場合には、音の伝播路が平面である場
合に比べ音の伝播距離が長くなるため、誤った位置を求
めてしまうという問題があり、それを解決することが困
難であった。本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、音の伝播路が平面でない場合に誤った音源位置
を推定するという点について解決した音源位置推定装置
を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、音源から発生
する音を複数のセンサで受信し、その受信信号の到着時
刻から、音の発生した音源位置を推定する音源位置推定
装置に関するものである。そして、本発明は、音の伝播
路付近の標高データを格納してある地形データベースを
有する。また、その地形データベースに基づき、複数の
仮想音源位置において音が発生したと仮定した時の、各
センサに音が到着する時刻である仮定到着時刻を演算
し、この仮定到着時刻から演算された音源位置と、前記
仮想の音源位置との誤差を格納する補正量演算格納手段
を有する。また、複数のセンサで受信した受信信号の到
着時刻から演算された音源位置を、前記補正量演算格納
手段の内容に基づき補正する補正手段を有する。
する音を複数のセンサで受信し、その受信信号の到着時
刻から、音の発生した音源位置を推定する音源位置推定
装置に関するものである。そして、本発明は、音の伝播
路付近の標高データを格納してある地形データベースを
有する。また、その地形データベースに基づき、複数の
仮想音源位置において音が発生したと仮定した時の、各
センサに音が到着する時刻である仮定到着時刻を演算
し、この仮定到着時刻から演算された音源位置と、前記
仮想の音源位置との誤差を格納する補正量演算格納手段
を有する。また、複数のセンサで受信した受信信号の到
着時刻から演算された音源位置を、前記補正量演算格納
手段の内容に基づき補正する補正手段を有する。
【０００７】
【作用】本発明によれば、このように音源位置推定装置
を構成したので、音の伝播路が平面でない場合でも、音
の伝播路が平面でないことにより起因する誤差を反映し
た音源位置の補正手段により、音源位置の推定誤差をよ
り小さくすることが可能となる。
を構成したので、音の伝播路が平面でない場合でも、音
の伝播路が平面でないことにより起因する誤差を反映し
た音源位置の補正手段により、音源位置の推定誤差をよ
り小さくすることが可能となる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の実施例を示す音源位置推定
装置のブロック図である。図１において、１−１、１−
２、１−３は、離間して配置された３つのセンサであ
り、音源からの音を受信し到着時刻を検出する機能を有
し、その出力側に音源位置演算部２が接続されている。
音源位置演算部２は、センサ１−１、１−２、１−３か
ら出力される到着時刻から音源位置を演算する機能を有
し、その出力側に補正部３が接続されている。４は、音
の伝播路付近の標高データが格納されている地形データ
ベースであり、その出力側に補正量演算部５が接続され
ている。補正量演算部５は、地形データベース４の内容
に基づき、補正量を演算する機能を有し、その出力側に
補正量データベース６が接続されている。補正量データ
ベース６は、補正量演算部５の出力の補正量を格納する
機能を有し、その出力側に補正部３が接続されている。
補正部３は、音源位置演算部２の出力の音源位置を補正
量データベース６の出力の補正量に基づき補正する機能
を有し、補正された音源位置を出力する。
装置のブロック図である。図１において、１−１、１−
２、１−３は、離間して配置された３つのセンサであ
り、音源からの音を受信し到着時刻を検出する機能を有
し、その出力側に音源位置演算部２が接続されている。
音源位置演算部２は、センサ１−１、１−２、１−３か
ら出力される到着時刻から音源位置を演算する機能を有
し、その出力側に補正部３が接続されている。４は、音
の伝播路付近の標高データが格納されている地形データ
ベースであり、その出力側に補正量演算部５が接続され
ている。補正量演算部５は、地形データベース４の内容
に基づき、補正量を演算する機能を有し、その出力側に
補正量データベース６が接続されている。補正量データ
ベース６は、補正量演算部５の出力の補正量を格納する
機能を有し、その出力側に補正部３が接続されている。
補正部３は、音源位置演算部２の出力の音源位置を補正
量データベース６の出力の補正量に基づき補正する機能
を有し、補正された音源位置を出力する。
【０００９】この音源位置推定装置は、補正量登録動作
と音源位置推定動作の２つの動作モードを持ち、補正量
登録動作を行った後に音源位置推定動作が実行される。
まず、補正量登録動作を説明する。地形データベース４
には、あらかじめ音の伝播路付近の標高データが格納さ
れている。補正量演算部５は以下の動作を実行する。ま
ず、地形データベース４に格納されている標高データに
基づき、ある仮想の音源位置（Ｘａ，Ｙａ）において音
が発生したと仮定した時に、センサ１−１〜１−３の位
置に音が到着する時刻である仮定到着時刻Ｔａ１〜Ｔａ
３を演算する。この方法を図２を用いて説明する。図２
は、仮想の音源位置とセンサ位置との間の断面図であ
る。図２の直線は、音の伝わる伝播路である。なお、こ
こでは、仮想音源７とセンサ１との間で、見通し外とな
る山の頂点をを用いて折れ線近似し、すなわち高い山と
高い山との間の低い山は無視して、山の頂点を結んだ折
れ線で伝播路を近似した。この伝播路の距離を音速で割
ることにより到着時刻が得られる。次に、この仮定到着
時刻Ｔａ１〜Ｔａ３から後述の双曲線法により音源位置
（Ｘｂ，Ｙｂ）を演算する。ここで用いられる双曲線法
は、次のような方法である。双曲線は、２つの定点から
の距離の差が一定な点全体を作る図形である。２つの定
点をＦ１（−ｃ，０）、Ｆ２（ｃ，０）とし、その２つ
の定点Ｆ１，Ｆ２からの距離の差が２ａ（ｃ＞ａ＞０）
であるような任意な点をＰ（ｘ，ｙ）とすると、前記
（１）式の関係がある。２つのセンサで受信した受信信
号の到着時刻差をＴとすると、その音源は２つのセンサ
からの距離の差がＴ・ｖとなる双曲線上に存在する。こ
こで、ｖは音速である。さらに、もう１つのセンサで音
源から発生する音を受信することにより、前記と同様に
別の双曲線が得られる。この２つの双曲線の交点とし
て、音源の位置が求まる。
と音源位置推定動作の２つの動作モードを持ち、補正量
登録動作を行った後に音源位置推定動作が実行される。
まず、補正量登録動作を説明する。地形データベース４
には、あらかじめ音の伝播路付近の標高データが格納さ
れている。補正量演算部５は以下の動作を実行する。ま
ず、地形データベース４に格納されている標高データに
基づき、ある仮想の音源位置（Ｘａ，Ｙａ）において音
が発生したと仮定した時に、センサ１−１〜１−３の位
置に音が到着する時刻である仮定到着時刻Ｔａ１〜Ｔａ
３を演算する。この方法を図２を用いて説明する。図２
は、仮想の音源位置とセンサ位置との間の断面図であ
る。図２の直線は、音の伝わる伝播路である。なお、こ
こでは、仮想音源７とセンサ１との間で、見通し外とな
る山の頂点をを用いて折れ線近似し、すなわち高い山と
高い山との間の低い山は無視して、山の頂点を結んだ折
れ線で伝播路を近似した。この伝播路の距離を音速で割
ることにより到着時刻が得られる。次に、この仮定到着
時刻Ｔａ１〜Ｔａ３から後述の双曲線法により音源位置
（Ｘｂ，Ｙｂ）を演算する。ここで用いられる双曲線法
は、次のような方法である。双曲線は、２つの定点から
の距離の差が一定な点全体を作る図形である。２つの定
点をＦ１（−ｃ，０）、Ｆ２（ｃ，０）とし、その２つ
の定点Ｆ１，Ｆ２からの距離の差が２ａ（ｃ＞ａ＞０）
であるような任意な点をＰ（ｘ，ｙ）とすると、前記
（１）式の関係がある。２つのセンサで受信した受信信
号の到着時刻差をＴとすると、その音源は２つのセンサ
からの距離の差がＴ・ｖとなる双曲線上に存在する。こ
こで、ｖは音速である。さらに、もう１つのセンサで音
源から発生する音を受信することにより、前記と同様に
別の双曲線が得られる。この２つの双曲線の交点とし
て、音源の位置が求まる。
【００１０】次に、得られた音源位置（Ｘｂ，Ｙｂ）と
仮想の音源位置（Ｘａ，Ｙａ）との誤差（ＥＸ，ＥＹ）
を式（２）により演算し、演算結果を位置（Ｘｂ，Ｙ
ｂ）の補正量として出力する。 （ＥＸ，ＥＹ）＝（Ｘｂ，Ｙｂ）−（Ｘａ，Ｙａ） ・・・（２） 補正量データベース６は、補正量演算部５の出力の（Ｅ
Ｘ，ＥＹ）を位置（Ｘｂ，Ｙｂ）の補正量として格納す
る。上記動作を、仮想の音源位置（Ｘａ，Ｙａ）を変え
繰り返すことにより、複数の補正量（ＥＸ，ＥＹ）と位
置（Ｘｂ，Ｙｂ）の組を補正量データベース６に格納す
る。以上で、補正量登録動作は終了する。
仮想の音源位置（Ｘａ，Ｙａ）との誤差（ＥＸ，ＥＹ）
を式（２）により演算し、演算結果を位置（Ｘｂ，Ｙ
ｂ）の補正量として出力する。 （ＥＸ，ＥＹ）＝（Ｘｂ，Ｙｂ）−（Ｘａ，Ｙａ） ・・・（２） 補正量データベース６は、補正量演算部５の出力の（Ｅ
Ｘ，ＥＹ）を位置（Ｘｂ，Ｙｂ）の補正量として格納す
る。上記動作を、仮想の音源位置（Ｘａ，Ｙａ）を変え
繰り返すことにより、複数の補正量（ＥＸ，ＥＹ）と位
置（Ｘｂ，Ｙｂ）の組を補正量データベース６に格納す
る。以上で、補正量登録動作は終了する。
【００１１】次に、音源位置推定動作を説明する。セン
サ１−１、１−２、１−３は、未知の音源位置で発生し
た音を受信し、到着時刻を検出、出力する。音源位置演
算部２は、これらの到着時刻から音源位置（Ｘｍ，Ｙ
ｍ）を演算する。音源位置演算部２の動作は、補正量登
録動作モードでの音源位置演算部２の動作と同じであ
る。補正部３は、補正量データベース６の内容に従い、
音源位置演算部２の出力の（Ｘｍ，Ｙｍ）を補正し、補
正後の音源位置（Ｘｐ，Ｙｐ）を演算、出力する。例え
ば、補正量データベース６に格納されている位置（Ｘ
ｂ，Ｙｂ）の中で、音源位置演算部２の出力の（Ｘｍ，
Ｙｍ）に最も近い位置を検索し、それに対応する補正量
（ＥＸ，ＥＹ）から、（３）式に従い、音源位置演算部
２の出力の音源位置（Ｘｍ，Ｙｍ）を補正し、補正後の
音源位置（Ｘｐ，Ｙｐ）を演算、出力する。 （Ｘｐ，Ｙｐ）＝（Ｘｍ，Ｙｍ）−（ＥＸ，ＥＹ） ・・・（３） このように、本実施例では、補正量登録動作において、
地形データベースに基づき、地形の影響による音源位置
推定誤差の生じ方を演算し、補正量（ＥＸ，ＥＹ）を記
憶する。音源位置推定動作時には、この補正量（ＥＸ，
ＥＹ）に従い、推定位置の補正を行う。このため、地形
の影響による誤差を打ち消す能力があり、推定位置の精
度を向上させることができる。
サ１−１、１−２、１−３は、未知の音源位置で発生し
た音を受信し、到着時刻を検出、出力する。音源位置演
算部２は、これらの到着時刻から音源位置（Ｘｍ，Ｙ
ｍ）を演算する。音源位置演算部２の動作は、補正量登
録動作モードでの音源位置演算部２の動作と同じであ
る。補正部３は、補正量データベース６の内容に従い、
音源位置演算部２の出力の（Ｘｍ，Ｙｍ）を補正し、補
正後の音源位置（Ｘｐ，Ｙｐ）を演算、出力する。例え
ば、補正量データベース６に格納されている位置（Ｘ
ｂ，Ｙｂ）の中で、音源位置演算部２の出力の（Ｘｍ，
Ｙｍ）に最も近い位置を検索し、それに対応する補正量
（ＥＸ，ＥＹ）から、（３）式に従い、音源位置演算部
２の出力の音源位置（Ｘｍ，Ｙｍ）を補正し、補正後の
音源位置（Ｘｐ，Ｙｐ）を演算、出力する。 （Ｘｐ，Ｙｐ）＝（Ｘｍ，Ｙｍ）−（ＥＸ，ＥＹ） ・・・（３） このように、本実施例では、補正量登録動作において、
地形データベースに基づき、地形の影響による音源位置
推定誤差の生じ方を演算し、補正量（ＥＸ，ＥＹ）を記
憶する。音源位置推定動作時には、この補正量（ＥＸ，
ＥＹ）に従い、推定位置の補正を行う。このため、地形
の影響による誤差を打ち消す能力があり、推定位置の精
度を向上させることができる。
【００１２】なお、前述の実施例においては、比較的多
数の仮想の音源位置に関して補正量を求めているが、計
測システムを移動させて利用する場合などでは、音源位
置演算部の出力に基づいて比較的小さなエリアを指定
し、そのエリア内の比較的少数の仮想音源位置について
補正量を求めて格納し、それに基づいて音源推定位置を
補正するようにすると、全体としての演算量を少なくす
ることができる。
数の仮想の音源位置に関して補正量を求めているが、計
測システムを移動させて利用する場合などでは、音源位
置演算部の出力に基づいて比較的小さなエリアを指定
し、そのエリア内の比較的少数の仮想音源位置について
補正量を求めて格納し、それに基づいて音源推定位置を
補正するようにすると、全体としての演算量を少なくす
ることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、地形のデータベースに基づき、地形の影響による
音源位置推定誤差の生じ方を演算し、この誤差の生じ方
を音源位置の推定に反映させているため、音の伝播路が
平面でない場合でも、音源位置の推定誤差をより小さく
することが可能となる。
れば、地形のデータベースに基づき、地形の影響による
音源位置推定誤差の生じ方を演算し、この誤差の生じ方
を音源位置の推定に反映させているため、音の伝播路が
平面でない場合でも、音源位置の推定誤差をより小さく
することが可能となる。
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図
【図２】この発明の実施例の説明図
１−１〜１−３ センサ ２ 音源位置演算部 ３ 補正部 ４ 地形データベース ５ 補正量演算部 ６ 補正量データベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−324139（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−45439（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 5/18 - 5/30
Claims (1)
- 【請求項１】 音源から発生する音を複数のセンサで受
信し、その受信信号の到着時刻から、前記音の発生した
音源位置を推定する音源位置推定装置において、 前記音の伝播路付近の標高データを格納してある地形デ
ータベースと、 前記地形データベースに基づき、複数のの仮想音源位置
において音が発生したと仮定した時の、前記各センサに
音が到着する時刻である仮定到着時刻を演算し、この仮
定到着時刻から演算された音源位置と、前記仮想の音源
位置との誤差を格納する補正量演算格納手段と、 前記複数のセンサで受信した受信信号の到着時刻から演
算された音源位置を、前記補正量演算格納手段の内容に
基づき補正する補正手段と、を設けたことを特徴とする
音源位置推定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11467893A JP2863414B2 (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 音源位置推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11467893A JP2863414B2 (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 音源位置推定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06324140A JPH06324140A (ja) | 1994-11-25 |
| JP2863414B2 true JP2863414B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=14643898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11467893A Expired - Lifetime JP2863414B2 (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 音源位置推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2863414B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006194627A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 音源位置推定方法及び装置並びにソーナー |
-
1993
- 1993-05-17 JP JP11467893A patent/JP2863414B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06324140A (ja) | 1994-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981117 |