JP3122211B2 - 音源識別装置 - Google Patents

音源識別装置

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JP3122211B2
JP3122211B2 JP04002109A JP210992A JP3122211B2 JP 3122211 B2 JP3122211 B2 JP 3122211B2 JP 04002109 A JP04002109 A JP 04002109A JP 210992 A JP210992 A JP 210992A JP 3122211 B2 JP3122211 B2 JP 3122211B2
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  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば砲声などの音の
音源に関する例えば種類、位置などの各種情報を識別す
る音源識別装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、音源の位置を探知する場合には、
複数のマイクロホンなどの集音装置で得た信号波形をペ
ンレコーダなどの記録装置で記録し、この記録した信号
波形に基づいて人間が推測する。
【0003】ところがこのような方法であると、音源の
種類を識別することは困難である。また、あくまでも人
間の判断に頼っているために、特にその方位および距離
の認識が非常に不正確である。また記録された信号波形
の読取りや推測は非常に複雑な作業であり、手間がかか
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来は、
人間の判断により音源の識別を行っているため、得られ
る情報は少なく、また得られた情報も不正確である。さ
らに非常に手間がかかる。
【0005】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、簡易、迅速か
つ正確に音源の位置を識別でき、さらには音源の種類を
も識別できる音源識別装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、それぞれ
位置的に離間して配置され、到来する例えば砲声などの
音波を電気信号に変換する少なくとも3つの、例えばマ
イクロホンなどの集音手段と、この集音手段のそれぞれ
で得られた電気信号の周波数分布をそれぞれ検出する例
えば高速フーリエ変換処理部などの周波数分布検出手段
と、この周波数分布検出手段で検出された周波数分布の
うちの所定の特性周波数部分を抽出する特性周波数抽出
手段と、この特性周波数抽出手段で抽出された特性周波
数部分のパターンと予め設定された複数の音源基準パタ
ーンとを照合する特性パターン照合手段と、この特性パ
ターン照合手段での照合結果に基づき、前記到来した音
波の音源(例えば大砲)の種類を識別する音源種類識別
手段と、前記周波数分布検出手段で検出された周波数分
布のうちの最高周波数部分を抽出する最高周波抽出手段
と、この最高周波抽出手段でそれぞれ抽出された最高周
波数部分と前記特性周波数抽出手段で抽出された特性周
波数部分のパターンとに基づいて減衰パターンを検出す
る減衰パターン検出手段と、この減衰パターン検出手段
でそれぞれ検出された減衰パターンと予め設定された複
数の基準減衰パターンとを照合する減衰パターン照合手
段と、この減衰パターン照合手段での照合結果に基づ
き、前記集音手段のそれぞれから前記音源までの距離を
識別する距離識別手段と、前記集音手段のそれぞれでの
前記音波の到達時間差を検出する到達時間差検出手段
と、この到達時間差検出手段の検出結果および前記集音
手段のそれぞれの位置に基づき、所定地点を基準として
前記音源の方位を識別する方位識別手段とを具備して構
成される。
【0007】第2の発明はさらに、前記距離識別手段で
識別された前記集音手段のそれぞれから前記音源までの
距離および前記方位識別手段で識別された前記所定地点
を基準としての前記音源の方位に基づいて、前記所定地
点に対する前記音源の位置座標を識別する位置識別手段
を備えた。
【0008】
【作用】このような手段を講じたことにより、それぞれ
位置的に離間して配置された少なくとも3つの集音手段
のそれぞれで得られた電気信号の周波数分布がそれぞれ
検出される。さらにこの周波数分布のうちの所定の特性
周波数部分および最高周波数部分が抽出される。
【0009】そして、特性周波数部分のパターンと予め
設定された複数の音源基準パターンとを照合し、その照
合結果から音源の種類の識別がなされる。また最高周波
数部分と特性周波数部分のパターンとに基づいて減衰パ
ターンが検出され、この減衰パターンと予め設定された
複数の基準減衰パターンとの照合結果に基づいて前記集
音手段のそれぞれから前記音源までの距離が識別され
る。
【0010】また、前記集音手段のそれぞれでの前記音
波の到達時間差が検出され、この到達時間差および前記
集音手段のそれぞれの位置に基づいて、所定地点を基準
としての前記音源の方位が識別される。
【0011】さらに、識別された前記集音手段のそれぞ
れから前記音源までの距離および識別された前記所定地
点を基準としての前記音源の方位に基づいて、前記所定
地点に対する前記音源の位置座標が識別される。従っ
て、到来した音波が解析されて、音源の種類や位置など
が自動的に識別される。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き説明する。図1は本実施例に係る音源識別装置を適用
して構成された大砲探知装置の構成を示す機能ブロック
図である。この大砲探知装置は、マイクロホン1a,1
b,1c、A/D変換器2a,2b,2c、砲声到来検
出部3a,3b,3c、メモリ4、到来時刻監視部5
a,5b,5c、高速フーリエ変換処理部(以下、FF
T処理部と称する)6、特性周波数抽出部7、特性パタ
ーン照合部8、特性パターンテーブル9、大砲種類識別
部10、最高周波数抽出部11、減衰パターン検出部1
2、減衰パターン照合部13、減衰パターンテーブル1
4、距離識別部15、時間差検出部16、方位識別部1
7、位置識別部18、表示制御部19および表示部20
からなる。
【0013】次に以上のように構成された大砲探知装置
の動作を説明する。まず、マイクロホン1a〜1cは、
それぞれ位置的に離間して配置されている。なお、これ
らのマイクロホン1a〜1bの配置位置は、予め特定さ
れている。
【0014】このマイクロホン1a〜1cのそれぞれの
出力信号は、A/D変換器2a〜2cのそれぞれでディ
ジタル化(以下、砲声データと称する)されたのち、砲
声到来検出部3a〜3cに入力される。砲声到来検出部
3a〜3cは、所定期間以上に亙って入力信号のレベル
が所定値以上となったことをもって砲声が到来したと判
断する。そして砲声到来検出部3a〜3cは砲声の到来
を検出すると、砲声データをメモリ4に格納する。また
砲声到来検出部3a〜3cは砲声の到来を検出すると、
この旨を到来時刻監視部5a〜5cに通知する。なお、
砲声到来検出部3a〜3cはバッファメモリを有してお
り、砲声の到来を検出するための所定期間分の信号もメ
モリ4に格納できる。
【0015】到来時刻監視部5a〜5cは、それぞれ互
いに同期した時計を有し、砲声到来検出部3a〜3cか
ら砲声の到来が通知された時刻をメモリ4の所定の領域
に格納する。
【0016】メモリ4には、マイクロホン1a〜1cの
それぞれで得られた砲声データを記憶するための領域が
それぞれ設定されている。またこの砲声データを記憶す
るための領域に対応付けて、各領域に記憶された砲声デ
ータの到来時刻を記憶するための領域が設定されてい
る。
【0017】メモリ4に格納された砲声データは、FF
T処理部6によって適宜読出され、高速フーリエ変換処
理がなされたのち、特性周波数抽出部7および最高周波
数抽出部11に与えられる。
【0018】特性周波数抽出部7は、FFT処理部6で
FFT処理がなされたのちの砲声データ中から、低周波
帯の所定周波数部分を特性周波数部分として抽出し、こ
れを特性パターン照合部8および減衰パターン検出部1
2へ与える。特性パターン照合部8は、特性周波数抽出
部7から与えられた特性周波数部分のパターン(特性パ
ターン)と砲声基準パターンテーブル9に記憶されてい
る砲声基準パターンとの照合を行う。ここで砲声基準パ
ターンテーブル9に記憶されている砲声基準パターン
は、砲声(大砲の種類によって異なる)の周波数軸での
固定的な特徴をノーマライズして作成したパターンであ
り、多種類ある大砲のそれぞれについて登録されてい
る。特性パターン照合部8は、特性パターンと砲声基準
パターンとの照合を、砲声基準パターンテーブル9に記
憶されている砲声基準パターンの全てについて順次行
う。そしてその照合結果を、大砲種類識別部10に与え
る。大砲種類識別部10は、特性パターン照合部8での
照合結果に基づき、特性パターンに最も類似する砲声基
準パターンに対応する大砲種類が今回到来した砲声を発
した大砲の種類であると識別し、この識別した大砲種類
を表示制御部19に通知する。
【0019】一方、最高周波数抽出部11は、FFT処
理部6でFFT処理がなされたのちの砲声データ中か
ら、最高周波数部分を抽出し、これを減衰パターン検出
部12へ与える。減衰パターン検出部12は、最高周波
数抽出部11から与えられた最高周波数部分のパターン
と特性周波数抽出部7から与えられた特性周波数のパタ
ーンとを比較し、砲声の減衰パターンを検出する。これ
は、音には伝搬距離による減衰が周波数によって異なる
という特性があり、この特性を利用して最高周波数部分
のパターンと特性パターンとの関係をパターン化して減
衰状態を示す。そして減衰パターン検出部12は検出し
た減衰パターンを減衰パターン照合部13に与える。減
衰パターン照合部13は、減衰パターン検出部12から
与えられた減衰パターンと基準減衰パターンテーブル1
4に記憶されている基準減衰パターンとの照合を行う。
ここで基準減衰パターンテーブル14に記憶されている
基準減衰パターンは、予め求めた、距離ごとの減衰パタ
ーンである。減衰パターン照合部13は、減衰パターン
と基準減衰パターンとの照合を、基準減衰パターンテー
ブル14に記憶されている基準減衰パターンの全てにつ
いて順次行う。そしてその照合結果を、距離識別部15
に与える。距離識別部15は、減衰パターン照合部13
での照合結果に基づき、減衰パターンに最も類似する基
準減衰パターンに対応する距離が今回到来した砲声を発
した大砲までの距離(対応するマイクロホンからの距
離)であると識別し、この識別した距離を位置識別部1
8および表示制御部19に通知する。
【0020】ところでメモリ4に格納された到来時刻
は、時間差検出部16によって適宜読出される。時間差
検出部16は、メモリ4から読出した到来時刻に基づ
き、各マイクロホン1a〜1cへの砲声の到達時刻の時
間差を計算し、これを方位識別部17へ与える。方位識
別部17は、時間差検出部16から通知された時間差と
各マイクロホン1a〜1cの配置位置とに基づいて、あ
る基準点に対する砲声の到来方位、すなわち大砲のある
方位を識別し、これを位置識別部18に通知する。
【0021】位置識別部18は、距離識別部15から通
知された、各マイクロホン1a〜1cから大砲までの距
離および方位識別部17から通知された、基準点に対す
る大砲の方位に基づいて、大砲の位置座標を求める。ま
たこの位置座標と基準点の位置とから基準点から大砲ま
での距離を求める。そして求めた位置座標および距離を
表示制御部19へ通知する。
【0022】表示制御部19は、大砲種類識別部10か
ら通知された種類、方位識別部17から通知された方位
および位置識別部18から通知された位置座標,距離を
蓄積しておき(上述の処理は1つの大砲の探知に関する
処理であり、上述の処理を繰り返して他の大砲の探知も
行う)、これらを一覧表として表示部20に表示させ
る。あるいは予め設定された地図上に各情報をシンボル
化して合成した画像を表示部20に表示させる。
【0023】以上のように本実施例によれば、マイクロ
ホン1a〜1cで砲声を捉え、マイクロホン1a〜1c
のそれぞれから出力された信号を解析し、予め設定され
た基本パターンとの比較に基づいて大砲の種類、方位、
距離、位置を自動的に識別するため、大砲を正確に探知
することができる。また識別した情報を表示器20に表
示するため、人間は表示器20の表示を見るだけで容易
に大砲の種類、方位、距離、位置を知ることができる。
【0024】さらに大砲の位置が比較的正確に識別で
き、また大砲の種類をも識別できるために、大砲の配置
状況を適確に把握することができ、敵部隊の種類や規模
を容易に推定することが可能となる。
【0025】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば上記実施例では、本発明の音源識別装
置を大砲探知装置に適用しているが、音源は大砲には限
定されず、他の音源を識別するような装置にも本発明の
適用が可能である。
【0026】また上記実施例では、3つのマイクロホン
1a〜1cで得た信号を解析しているが、マイクロホン
は4つ以上設けても良く、マイクロホンの数を増やすこ
とにより、音源位置の識別をより適確に行うことが可能
となる。また集音手段はマイクロホンには限定されな
い。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変形実施が可能である。
【0027】
【発明の効果】第1の発明は、それぞれ位置的に離間し
て配置され、到来する例えば砲声などの音波を電気信号
に変換する少なくとも3つの、例えばマイクロホンなど
の集音手段と、この集音手段のそれぞれで得られた電気
信号の周波数分布をそれぞれ検出する例えば高速フーリ
エ変換処理部などの周波数分布検出手段と、この周波数
分布検出手段で検出された周波数分布のうちの所定の特
性周波数部分を抽出する特性周波数抽出手段と、この特
性周波数抽出手段で抽出された特性周波数部分のパター
ンと予め設定された複数の音源基準パターンとを照合す
る特性パターン照合手段と、この特性パターン照合手段
での照合結果に基づき、前記到来した音波の音源(例え
ば大砲)の種類を識別する音源種類識別手段と、前記周
波数分布検出手段で検出された周波数分布のうちの最高
周波数部分を抽出する最高周波抽出手段と、この最高周
波抽出手段でそれぞれ抽出された最高周波数部分と前記
特性周波数抽出手段で抽出された特性周波数部分のパタ
ーンとに基づいて減衰パターンを検出する減衰パターン
検出手段と、この減衰パターン検出手段でそれぞれ検出
された減衰パターンと予め設定された複数の基準減衰パ
ターンとを照合する減衰パターン照合手段と、この減衰
パターン照合手段での照合結果に基づき、前記集音手段
のそれぞれから前記音源までの距離を識別する距離識別
手段と、前記集音手段のそれぞれでの前記音波の到達時
間差を検出する到達時間差検出手段と、この到達時間差
検出手段の検出結果および前記集音手段のそれぞれの位
置に基づき、所定地点を基準として前記音源の方位を識
別する方位識別手段とを具備して構成される。
【0028】第2の発明はさらに、前記距離識別手段で
識別された前記集音手段のそれぞれから前記音源までの
距離および前記方位識別手段で識別された前記所定地点
を基準としての前記音源の方位に基づいて、前記所定地
点に対する前記音源の位置座標を識別する位置識別手段
を備えた。これらにより、簡易、迅速かつ正確に音源の
位置を識別でき、さらには音源の種類をも識別できる音
源識別装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る音源識別装置を適用
して構成された大砲探知装置の構成を示す機能ブロック
図。
【符号の説明】
1a,1b,1c…マイクロホン、2a,2b,2c…
A/D変換器、3a,3b,3c…砲声到来検出部、4
…メモリ、5a,5b,5c…到来時刻監視部、6高…
速フーリエ変換処理部(FFT処理部)、7…特性周波
数抽出部、8…特性パターン照合部、9…特性パターン
テーブル、10…大砲種類識別部、11…最高周波数抽
出部、12…減衰パターン検出部、13…減衰パターン
照合部、14…減衰パターンテーブル、15…距離識別
部、16…時間差検出部、17…方位識別部、18…位
置識別部、19…表示制御部、20…表示部。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ位置的に離間して配置され、到
    来する音波を電気信号に変換する少なくとも3つの集音
    手段と、 この集音手段のそれぞれで得られた電気信号の周波数分
    布をそれぞれ検出する周波数分布検出手段と、 この周波数分布検出手段で検出された周波数分布のうち
    の所定の特性周波数部分を抽出する特性周波数抽出手段
    と、 この特性周波数抽出手段で抽出された特性周波数部分の
    パターンと予め設定された複数の音源基準パターンとを
    照合する特性パターン照合手段と、 この特性パターン照合手段での照合結果に基づき、前記
    到来した音波の音源の種類を識別する音源種類識別手段
    と、 前記周波数分布検出手段で検出された周波数分布のうち
    の最高周波数部分を抽出する最高周波抽出手段と、 この最高周波抽出手段でそれぞれ抽出された最高周波数
    部分と前記特性周波数抽出手段で抽出された特性周波数
    部分のパターンとに基づいて減衰パターンを検出する減
    衰パターン検出手段と、 この減衰パターン検出手段でそれぞれ検出された減衰パ
    ターンと予め設定された複数の基準減衰パターンとを照
    合する減衰パターン照合手段と、 この減衰パターン照合手段での照合結果に基づき、前記
    集音手段のそれぞれから前記音源までの距離を識別する
    距離識別手段と、 前記集音手段のそれぞれでの前記音波の到達時間差を検
    出する到達時間差検出手段と、 この到達時間差検出手段の検出結果および前記集音手段
    のそれぞれの位置に基づき、所定地点を基準として前記
    音源の方位を識別する方位識別手段とを具備したことを
    特徴とする音源識別装置。
  2. 【請求項2】 距離識別手段で識別された集音手段のそ
    れぞれから音源までの距離および方位識別手段で識別さ
    れた所定地点を基準としての前記音源の方位に基づい
    て、前記所定地点に対する前記音源の位置座標を識別す
    る位置識別手段を有することを特徴とする請求項1に記
    載の音源識別装置。
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