JP4320949B2

JP4320949B2 - 信号入射角推定方法

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Publication number: JP4320949B2
Application number: JP2000327982A
Authority: JP
Inventors: 信也渡邉; 伸治屋内
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: JP2002131409A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソーナー等において、所定の方向から到来する狭帯域の音響信号を３つの音響センサを用いて受信し、その各受信信号間の位相差から、信号源（目標）の方位を求める信号入射角推定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３つの音響センサを使用した信号入射角推定装置としては「特公平１−３８２７０号公報」に開示されるものがあるが、３つの音響センサが同一直線上になければならないという前提条件がある。
【０００３】
以下にこの従来の信号入射角推定装置について説明する。
図２は、従来の３つの音響センサによる信号入射角推定装置の一構成例を示す機能ブロック図であり、第４図は３つの音響センサの説明図である。
第２図の入力端子１４−１は第４図の第１の音響センサＨ₁、第２図の入力端子１４−２は第４図の第２の音響センサＨ₂、第２図の入力端子１４−３は第４図の第３の音響センサＨ₃からの入力端子で、各入力端子は前記音響センサで受信した音響信号をディジタル信号として入力する。
【０００４】
そして、音響センサＨ₁からＨ₃は第４図に示すように同一直線上に配置されており、音響センサＨ₁と音響センサＨ₂の間隔はｄ₁₂で、音響センサＨ₁と音響センサＨ₃の間隔はｄ₁₃である。
この間隔ｄ₁₂，ｄ₁₃はｄ₁₂≦λ／２，ｄ₁₃＞λ／２の関係を満足するように決められ、λは信号の波長で、λ＝ｃ／ｆ（ｃは音速）で与えられる。
この周波数ｆは、間隔ｄ₁₂，ｄ₁₃を固定するために通常入射角を推定しようとする信号の予想される最高周波数をとる。言い換えると信号の予想される最高周波数によって間隔ｄ₁₂，ｄ₁₃が決められる。
１５−１，１５−２は位相差推定器、１６−１，１６−２，２０，２２は乗算器、１７−１，１７−２，２１はレジスタ、１８は加算器、１９は整数化器、２３は加算器、２４は角度換算器、２５は出力端子である。
【０００５】
まず、はじめに３つの音響センサの受信信号の位相差から信号の入射方位を算出する信号入射角推定装置の原理について説明する。
第４図において、音響センサＨ₁からＨ₃に周波数ｆ₀の平面波が入射する場合、前記第１の音響センサＨ₁で受信した信号と前記第２の音響センサＨ₂で受信した信号の時間差τ₁₂は次の式（１）で、前記第１の音響センサＨ₁と前記第３の音響センサＨ₃の時間差τ₁₃は次の式（２）であらわすことができる。
【０００６】
【数１】

【数２】

従って、時間差τ₁₂またはｄ₁₃を求めれば式（１）または式（２）より、信号の入射方位θを算出することができるが、この方式ではアレイ間隔を長くとることで方位誤差が小さくできる理由から式（２）が使用される。
式（２）の時間差ｄ₁₃は、音響センサＨ₁と音響センサＨ₃の間隔ｄ₁₃が信号波長の１／２以上であるため、この２つの音響センサの受信信号の位相差の推定値であるφ₁₃から直接求めることは出来ない。
【０００７】
しかし、前記位相差推定値φ₁₃から求めた時間遅延換算値μと信号周期Ｔ０（Ｔ０＝１／ｆ０）とを用いて次の式（３）で表すことができる。
【数３】

ここで、ｎは周期回転数で整数値をとる。式（３）の周期回転数ｎが求まれば、式（２）と式（３）より信号入射方位θを求めることができる。周期回転数ｎは次の様な関係から求めることができる。
【０００８】
まず、時間差τ₁₃は図２から明らかな様に式（１）および式（２）におけるｃｏｓθが等しいことを利用して、位相差推定値φ１２（但し｜φ１２｜≦π）により次の式（４）で表せる。
すなわち、式（１）および式（２）のｃｏｓθを等しいとおいて、時間差τ₁₃について解く。
【数４】

該式（４）を前記式（３）に代入し、ｎについて解いて整理すると、周期回転数ｎは次の式（５）で表せる。
【０００９】
【数５】

観測する位相差φ₁₂およびφ₁₃には誤差がふくまれるので、式（５）のｎの値は整数にはならない。
よって、ｎを整数化した値を用いて式（３）により時間差τ₁₃を算出し、式（２）に代入し、θについて解くことにより信号の入射方位θを算出することができる。
【００１０】
次に動作を説明する。
前記位相差推定器１５−１では、前記第１の入力端子１４−１からの出力信号と前記第２の入力端子１４−２からの出力信号の位相差推定値φ₁₂（但し｜φ₁₂｜≦π）を求め、乗算器１６−１に出力する。
前記位相差推定器１５−２でも同様に、前記第１の入力端子１４−１からの出力信号と前記第３の入力端子１４−３からの出力信号の位相差推定値φ₁₃（但し｜φ₁₃｜≦π）を求め、乗算器１６−２に出力する。
前記乗算器１６−１は、前記位相差推定値φ₁₂と、前記レジスタ１７−１からの定数の出力値ｄ₁₃／（ｄ₁₂・２π）とを乗算して式（５）の第１項目の値φ₁₂・｛ｄ₁₃／（ｄ₁₂・２π）｝を算出し、加算器１８へ出力する。
【００１１】
同様に前記乗算器１６−２は、前記位相差推定値φ₁₃と、前記レジスタ１７−２からの定数の出力値｛１／２π｝とを乗算して式（５）の第２項目の値｛φ₁₃／２π｝を算出し、加算器１８および乗算器２０へ出力する。
加算器１８は乗算器１６−１の出力に、乗算器１６−２の出力の符号をマイナス化した値を加算することにより、式（５）のｎの値の計算を行い、その結果を整数化器１９へ出力する。
【００１２】
整数化器１９は加算器からのｎの値に対し、小数点以下を四捨五入する等の整数化を実施し、その結果を乗算器２２に出力する。
一方、前記乗算器２０は乗算器１６−２からの出力値｛φ₁₃／２π｝と、前記レジスタ２１からの出力である信号周期Ｔ₀とを乗算して式（３）で与えられる前記時間遅延換算値μとして加算器２３へ出力する。
ここで、信号周期Ｔ₀は予め到来する音波の周波数がわかっている場合はその逆数値（Ｔ₀＝１／ｆ₀）を事前に前記レジスタ２１に設定しおき、解っていない場合は周波数分析等の手法で到来する音波の周波数推定を行い、その結果の逆数値を逐次前記レジスタ２１に設定する。
【００１３】
乗算器２２は整数化器１９の出力であるｎの値と前記レジスタ２１からの出力である信号周期Ｔ₀とを乗算して式（３）の時間差τ₁₃の計算式の第１行目の第２項目の値の計算を行い、その結果を加算器２３に出力する。
加算器２３は乗算器７からの前記時間遅延換算値μと乗算器２２からの出力を加算することにより式（３）の時間差τ₁₃の計算を行い、その結果を角度換算器２４に出力する。
【００１４】
角度換算器２４は加算器２３からの時間差τ₁₃を用いて式（２）をθについて解いた次の式（６）を用いて信号の入射方位θを算出し、その結果を出力端子２５に出力する。
【数６】

【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記構成の装置を実際の場面で応用する場合、以下のような問題点が発生する。
前記構成の装置の前提条件として図４に示したように３つの音響センサは同一直線上に配列しなければならない。
ところが、例えばこの装置を艦船等の船体側面に配置しようとしても、船体が曲線を描いている場合、音響センサを直線的に配置することは困難である。
このことは、実際の配置に大きな制約を与えてしまう問題となる。
【００１６】
もし、この配置条件を無視して図３の様に３つの音響センサを同一直線上でないような位置に配置し、前記原理を用いて同一直線上にあるとみなして計算したとすると、到来する信号の方位及び周波数によっては前記周期回転数ｎの推定を誤ることとなり、そこから求まる入射角（到来方位）は、大きな誤差を持つという問題が発生するので前記構成装置の発明意義を失うことになる。
【００１７】
また、図３の様に音響センサの配置条件を含めて、前記装置の計算原理を利用して結果を算出すると、以下に示すようなものとなり、前記構成の装置の演算に比べると、大変複雑で処理量がはるかに大きく高速性を重視するシステムには不向きであるという問題が発生する。
【００１８】
図３は、音響センサＨ₁と音響センサＨ₃を直線で結んだ基線に対して音響センサＨ₂が角度αの位置にあり、３つの音響センサが同一直線上にない場合の図である。
この時、式（１）をθについて解いた式は前記角度αの条件を含めて表すと次の式（７）の様に変形できる。
【００１９】
【数７】

式（２）のθは音響センサＨ₁への平面波の入射方位で、この式（７）から求められたθと同一になることから、このθを代入すると次の式（８）で表すことができる。
【００２０】
【数８】

前記構成の装置での計算と同様に、このτ₁₃ を前記式（３）に代入し、ｎについて解いて整理すると、次の（式）９を得る。
【００２１】
【数９】

この式（９）と前記構成の装置での計算式である式（５）を比べると明らかなように、式（９）は大変複雑で処理量がかなり増加することがわかる。このことは、前記角度αの条件を含めて前記装置の計算原理をそのまま利用して計算しても処理量の増加が著しく、特に高速性を重視するシステムへの応用は大変困難で、実現性への大きな問題となることを示している。
【００２２】
本発明は、前記構成の装置の３つの音響センサが同一直線上にない場合に、従来方法では処理量を増大させずに、到来する信号の方位及び周波数によっては前記周期回転数ｎの推定を誤ることから発生する入射角推定誤差を除去出来ない点について解決した信号入射角推定方法を提供するものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成させるために、所定の方向から到来する狭帯域の音響信号を非直線状に配列された３つの音響センサを用いて受信し、受信する音波の最高周波数の１／２波長以下の間隔で配置された配置間隔の短い第１と第２の音響センサで受信した受信信号の第１の位相差と、受信する音波の最高周波数の１／２波長より長い間隔で配置された配置間隔の長い第１と第３の音響センサで受信した受信信号の第２の位相差とから前記第１と第３の音響センサ間の到来時間差のうち前記音響信号の周期の回転数に相当する部分を求め、前記第２の位相差と該周期の回転数とから該到来時間差を求めることにより前記狭帯域の音響信号の到来方位を推定する信号入射角推定方法において、
（ａ）前記音響信号の周波数範囲および想定到来範囲内において、前記３つの音響センサが同一直線上にあるものとして前記第１の位相差と第２の位相差から求めた該周期の第１の回転数と、前記３つの音響センサが非直線である場合の前記第１の位相差と第２の位相差から求めた該周期の第２の回転数との差が最小および最大となる第１の回転数を求め、
（ｂ）前記音響信号の周波数範囲および想定到来範囲内において、第１の音響センサと第２の音響センサの検出時間差の、前記センサが同一直線上に存在する場合と同一直線上に存在しない場合との時間差に対応する周期回転数の差の、最大値および最小値の平均で求められる補正値を計算し、
（ｃ）前記３つの音響センサで受信した信号に対して、前記第１の位相差と第２の位相差から、前記３つの音響センサが同一直線上にあるものとして算出した第１の回転数に該補正値を加算して、第２の回転数を求めた後、整数化処理により前記音響信号の周期の回転数を求めるようにしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図３は、本発明の実施例を説明するための３つの音響センサが同一直線上にないときの音響センサの説明図で、図１は、本発明である同一直線上にない３つの音響センサによる信号入射角推定方法を装置化したときの実施例である。
【００２５】
図３の第１の音響センサＨ₁と第３の音響センサＨ₃を結ぶ直線を基線と呼び、第２の音響センサＨ₂は、この基線から角度αだけ離れた位置に存在し、この音響センサＨ₁，Ｈ₂，Ｈ₃は、それぞれの受信した音響信号をディジタル信号として図１の入力端子１−１，１−２，１−３にそれぞれ出力する。音響センサＨ₁と音響センサＨ₂の間隔はｄ₂₁で、音響センサＨ₁と音響センサＨ₃の間隔はｄ₁₃である。
【００２６】
この間隔ｄ₁₂，ｄ₁₃は
ｄ₁₂≦λ／２，ｄ₁₃＞λ／２
の関係と到来する信号の予想される最高周波数を満足するように決められ、この点は、前記した従来の装置と同一である。
図１の２−１，２−２は位相差推定器、３−１，３−２，８，１０は乗算器、４−１，４−２，５，９はレジスタ、６，１１は加算器、７は整数化器、１２は角度換算器、１３は出力端子である。
【００２７】
（動作）の説明
まず、はじめに同一直線上にない３つの音響センサの受信信号の位相差から狭帯域の音響信号の到来方位を算出する信号入射角推定方法の原理について説明する。
この原理の概要は、本来ならば前記周期回転数ｎの計算は角度αを考慮して計算すべきところを、音響センサＨ₁，Ｈ₂，Ｈ₃が同一直線上にあると仮定して従来の信号入射角推定装置の周期回転数ｎを求める方法に以下に述べるような原理に基づいて角度αによって生じる時間差の差を補正する方法を追加したものである。
図５は３つの音響センサが同一直線上にあると仮定したときの時間差の差を説明する図である。図５のＨ₁，Ｈ₂，Ｈ₃は本来の音響センサの位置を示しており、第２の音響センサＨ₂は基線から角度αだけ離れ、それらの音響センサの間隔はそれぞれｄ₁₂，ｄ₁₃である。音響センサＨ₂’は実際には存在せず、本原理の説明のために設けたもので第２の音響センサＨ₂’が、第１の音響センサＨ₁と第３の音響センサＨ₃を結ぶ直線上（基線上）に音響センサＨ₁から間隔ｄ₁₂だけ離れた位置に存在すると仮定したものである。前記第１の音響センサＨ₁で受信した信号と前記第２の音響センサＨ₂で受信した信号の時間差τ₁₂と、前記第１の音響センサＨ₁で受信した信号と前記仮定した音響センサＨ₂’で受信した信号の時間差τ₁₂’には、この図から明らかなようにΔτだけ時間差の差を生じる。このことは、３つの音響センサが同一直線上にあるとして音響センサＨ₁と音響センサＨ₂の時間差を求めると時間差の差Δτを生じることを意味し、さらに、この時間差の差Δτにより周期回転数の真値からΔｎの差を生じさせる。
【００２８】
この周期回転数の差Δｎは、一般に周波数や到来方位が変化したときに真値の前後に対称的に変化せずバイアスを持って分布する。このため周期回転数ｎはこのバイアス分により整数化器での処理で、１回転多く或は１回転少なく算出され、入射角推定の誤差となる。
【００２９】
従来の信号入射角推定装置の周期回転数ｎを求める方法では、前記式（５）を用いた結果に対して整数化を行っている。そこで、このときに前記時間差の差Δτによって生じる周期回転数の差Δｎが該整数化によって確実に除去できるような補正値を求め、前記式（５）に該補正値を加算して前記バイアス分を除去したのち整数化するが本発明の信号入射角推定方法である。
第１の音響センサＨ₁と第２の音響センサＨ₂から算出される位相差推定値φ₁₂を、第１の音響センサＨ₁と同一直線上にあると仮定した第２の音響センサＨ₂’の位相差と仮定し、この位相差と、第１の音響センサＨ₁と第３の音響センサＨ₃から算出される位相差とを用いて求めた周期回転数を第１の回転数ｎ１とする。また、第１の音響センサＨ₁と同一直線上にない実際の第２の音響センサＨ₂から算出される位相差と、第１の音響センサＨ₁と第３の音響センサＨ₃から算出される位相差とをもとに求めた周期回転数の理論値（真値）を第２の回転数ｎ2とする。さらに、周期回転数の差Δｎは該第２の回転数ｎ2から該第１の回転数ｎ1を引いたものである。
【００３０】
そこで、これらのことから前記時間差の差Δτに対する周期回転数の差Δｎを求めるために、まず前記第１の回転数ｎ1と前記時間差τ₁₂’との関係式を求める。この式は前記式（４）の第１行目の式を前記式（３）に代入して周期回転数ｎについて解き、式中のｎ，τ₁₂をそれぞれｎ1，τ₁₂’に置き換えると次の式（１０）で表せる。
【００３１】
【数１０】

同様に理論値である前記第２の回転数ｎ2と前記時間差τ₁₂との関係式を求めると次の式（１１）で表せる。
【００３２】
【数１１】

周期回転数の差Δｎは、（式）１０から式（１１）を引くことで求まり、前記時間差τ₁₂’と前記時間差τ₁₂の差は前記時間差の差Δτであることから、前記時間差の差Δτに対する周期回転数の差Δｎの関係式は次の式（１２）で表せる。
【００３３】
【数１２】

また、前記時間差の差Δτは図５より明らかなように次の式（１３）でも表せる。
【数１３】

この式（１３）を前記式（１２）に代入すると次の式（１４）で表せる。
【数１４】

ここで、ｆ₀は各音響センサに入射する狭帯域の平面波の周波数（ｆ₀＝１／Ｔ₀）で、あらかじめその周波数範囲はその装置によって決められる。θは求めるべき入射方位であるが、その入射可能な方位の範囲は装置の音響センサの配置等の条件により限定されることが多い。もし、この方位が限定されなければ該θの値は０〜３６０度の全周となる。
【００３４】
そこで、この式（１３）に実際に使用する装置の運用条件を考慮したｆ₀，ｃ，θ，αの各値をパラメータとして計算を行い、このパラメータの範囲内における周期回転数の差Δｎの最大値をΔｎmx、最小値をΔｎmnとし、それぞれの値を含む前記第１の回転数を、それぞ最大の回転数ｎ1mx、最小の回転数ｎ1mnとする。前記第２の回転数ｎ2は理論値なので整数値となることから、前記第１の最大の回転数ｎ1mx及び最小の回転数ｎ1mnが整数化処理により、理論値である第２の回転数ｎ2（整数値）になるような補正値Ofsを求めるものとする。それぞれの関係を表すと、
【００３５】
第２の回転数ｎ2に整数化される許容範囲の上限値
≧最大の回転数ｎ1mx＋補正値Ofs
≧最小の回転数ｎ1mn＋補正値Ofs
≧第２の回転数ｎ2に整数化される許容範囲の下限値
のようになる。
【００３６】
この補正値Ofsの求め方の１例を以下に示す。
前記周期回転数の差の最大値Δｎmxと最小値Δｎmnから補正値Ofsは次の式（１５）で表すものとする。
【００３７】
【数１５】

前記第１の回転数ｎ1に該補正値Ofsを加算して求まる整数化する前の周期回転数ｎ’は、３つの音響センサが同一直線上にあると仮定していることから前記式（５）に該補正値Ofsを加算することで求められ次の式（１６）で表せる。
【００３８】
【数１６】

前記式（１６）で求められるｎ’を整数化することで、理論値である第２の回転数ｎ2になることから最終的に前記時間差の差Δτを削除できる。
また、前記補正値Ofsはあらかじめ前記原理に基づいて計算機等により計算しておくものである。
【００３９】
次に図１により前記補正値Ofsを使用した動作を説明する。
前記位相差推定器２−１では、前記第１の入力端子１−１からの出力信号と前記第２の入力端子１−２からの出力信号の位相差推定値φ₁₂（但し｜φ₁₂｜≦π）を求め、乗算器３−１に出力する。前記位相差推定器２−２でも同様に、前記第１の入力端子１−１からの出力信号と前記第３の入力端子１−３からの出力信号の位相差推定値φ₁₃（但し｜φ₁₃｜≦π）を求め、乗算器３−２に出力する。
前記乗算器３−１は、前記位相差推定値φ₁₂と、前記レジスタ４−１からの定数の出力値ｄ₁₃／（ｄ₁₂・２π）とを乗算して式（１６）の第１項目の値φ₁₂・｛ｄ₁₃／（ｄ₁₂・２π）｝を算出し、加算器６へ出力する。同様に前記乗算器３−２は、前記位相差推定値φ₁₃と、前記レジスタ４−２からの定数の出力値｛１／２π｝とを乗算して式（１６）の第２項目の値｛φ₁₃／２π｝を算出し、加算器６および乗算器８へ出力する。
【００４０】
加算器６は乗算器３−１の出力に、乗算器３−２の出力の符号をマイナス化した値と、前記レジスタ５からの定数の出力値である前記原理により予め計算機等で計算された補正値Ofsを加算することにより、式（１６）のｎ’の値の計算を行い、その結果を整数化器７へ出力する。
整数化器７は加算器からのｎ’の値に対し、小数点以下を四捨五入する等の整数化を実施し、その結果を乗算器１０に出力する。
【００４１】
一方、前記乗算器８は乗算器３−２からの出力値｛φ₁₃／２π｝と、前記レジスタ９からの出力である信号周期Ｔ₀とを乗算して式（３）のｎをｎ’に置き換えた式で与えられる前記時間遅延換算値μとして加算器１１へ出力する。ここで、信号周期Ｔ₀は予め到来する音波の周波数がわかっている場合はその逆数値（Ｔ₀＝１／ｆ₀）を事前に前記レジスタ９に設定しおき、解っていない場合は周波数分析等の手法で到来する音波の周波数推定を行い、その結果の逆数値を逐次前記レジスタ９に設定する。
【００４２】
乗算器１０は整数化器７の出力であるｎ’の値と前記レジスタ９からの出力である信号周期Ｔ₀とを乗算して式（３）の時間差τ₁₃の計算式の第１行目の第２項目のｎをｎ’に置き換えた値の計算を行い、その結果を加算器１１に出力する。
加算器１１は乗算器８からの前記時間遅延換算値μと乗算器１０からの出力を加算することにより式（３）のｎをｎ’に置き換えて時間差τ₁₃の計算を行い、その結果を角度換算器１２に出力する。
【００４３】
角度換算器１２は加算器１１からの時間差τ₁₃を前記式（６）に用いて信号の入射方位θを算出し、その結果を出力端子１３に出力する。
さらに、本発明は以下のような利用形態を有することができる。
（a）第１の実施例では、補正値Ofsは前記周期回転数の差の最大値Δｎmxと前記周期回転数の差の最小値Δｎmnから平均をとることで求めたが、この部分を前記第２の回転数ｎ2に整数化される許容範囲内に、前記第１の最大の回転数ｎ1mx及び最小の回転数ｎ1mnが入るような補正値を求める方法であればどのような方法でもよい。
（b）第１の実施例での周期回転数を求めるときに使用する整数化器の処理方法は、四捨五入，切り上げ，切り捨て或はこれに準じる方法であればどのような方法でもよい。ただし、方法に応じて前記周期回転数の差Δｎが除去されるように補正値は決定される。
（c）本発明を実現するにあたってのデータ形式及びその処理形式はアナログ形式であってもディジタル形式でもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように実施例によれば、以下の様な効果が期待できる。
第２の音響センサＨ2が基線から角度αだけ離れたような３つの音響センサが同一直線上にないときの周期回転数の計算において、周期回転数の真値との差をなくすには、本来、前記式（９）の様な原理を用いて計算装置を構築しなければいけない。これに対して本発明は、想定した周波数及び到来方位を変化させたときに周期回転数の真値との差は真値の前後に対称的に変化せずバイアスを持つ場合が多いことを利用して、最大の回転数ｎ1mxと最小の回転数ｎ1mnの差が１未満であるとき、これらの差を整数化されると切り捨てされる範囲内に入れることのできる適当な補正値を周期回転数の計算時に加えることで、周期回転数ｎの値を誤ることによって生ずる入射角推定誤差を除去できる。また、この補正値を周期回転数の計算時に加えることを、レジスタ５からの定数の出力値である補正値Ofsを用いるという簡単な方法で実現しているため、処理量は殆ど増加しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の信号入射角推定装置
【図２】従来の信号入射角推定装置
【図３】３個の音響センサが同一直線上にない場合の説明図
【図４】３個の音響センサが同一直線上にある場合の説明図
【図５】３個の音響センサが同一直線上にあると仮定したときの時間差の差
【符号の説明】
１−１，１−２，１−３入力端子
２−１，２−２位相差推定器
３−１，３−２、８，１０乗算器
４−１，４−２、５、９レジスタ
６、１１加算器
７整数化器
１２角度換算器
１３出力端子
H₁，H₂，H₃ 音響センサ

Claims

所定の方向から到来する狭帯域の音響信号を非直線状に配列された３つの音響センサを用いて受信し、受信する音波の最高周波数の１／２波長以下の間隔で配置された配置間隔の短い第１と第２の音響センサで受信した受信信号の第１の位相差と、受信する音波の最高周波数の１／２波長より長い間隔で配置された配置間隔の長い第１と第３の音響センサで受信した受信信号の第２の位相差とから前記第１と第３の音響センサ間の到来時間差のうち前記音響信号の周期の回転数に相当する部分を求め、前記第２の位相差と該周期の回転数とから該到来時間差を求めることにより前記狭帯域の音響信号の到来方位を推定する信号入射角推定方法において、
（ａ）前記音響信号の周波数範囲および想定到来範囲内において、前記３つの音響センサが同一直線上にあるものとして前記第１の位相差と第２の位相差から求めた該周期の第１の回転数と、前記３つの音響センサが非直線である場合の前記第１の位相差と第２の位相差から求めた該周期の第２の回転数との差が最小および最大となる第１の回転数を求め、
（ｂ）前記音響信号の周波数範囲および想定到来範囲内において、第１の音響センサと第２の音響センサの検出時間差の、前記センサが同一直線上に存在する場合と同一直線上に存在しない場合との時間差に対応する周期回転数の差の、最大値および最小値の平均で求められる補正値を計算し、
（ｃ）前記３つの音響センサで受信した信号に対して、前記第１の位相差と第２の位相差から、前記３つの音響センサが同一直線上にあるものとして算出した第１の回転数に該補正値を加算して、第２の回転数を求めた後、整数化処理により前記音響信号の周期の回転数を求めることを特徴とする信号入射角推定方法。