JP6484105B2 - 音響観測装置及び音源方位推定方法 - Google Patents
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Description
図1に示すものは、シャチやイルカなど、鯨類に代表される海棲哺乳類が発する音を水中において観測する海中音響観測装置である。
音源方向の推定原理は、前記特許文献1(特開2006‐194700号公報)の段落0030に示されている。しかし、本実施の形態では、このような原理を用いて音源方位を推定するものではない。
すなわち、前記受信部1の4つの受信器CH1,CH2,CH3,CH4に対して所定の角度で音波が到達する場合、各受信器CH1,CH2,CH3,CH4における到達時間差が生じる。測定部6において、各受信器CH1,CH2,CH3,CH4が受信する受信波を、4チャンネルレコーダ(H6,ZOOMコーポレイション製)でサンプリングする。サンプリング周波数は96kHzであり、解像度は24ビットである。
前記記憶部7は、ある方向から来る音に対し、4つの受信器CH1,CH2,CH3,CH4に到達する時間差を、全方位にわたって予め求めておき、この時間差を理論値時間差データとして記憶しておく部分である。
前記受信部1におけるx−y−z座標系の原点oを中心とする仮想球面Bを描く。この球面座標系で点Pは、P(1,α,β)と表現することができる。1(イチ)は仮想球面の単位半径(単位はメートル(m))である。
前記表4における仰角α=1度、方位角β=3度の場合のCH1を例にとって、表5のデータにつき説明する。
前記表2に示す実測値時間差データは、0,10,4,4(これは、音波がCH1に最初に到達して、その後4サンプリングだけ遅れてCH3とCH4に同時に到達し、最後に10サンプリングだけ遅れてCH2に到達したことを表している。)がエクセル(Excel)表計算の入力値欄に入れられると、前記式(1)に基づき、前記表5に示す理論値時間差データとの最小自乗法による誤差計算される。例えば,仰角α=1度、方位角β=3度の場合、前記式(1)のeの値を計算すると、
{(0-7.2576)^2+(10-7.5253)^2+(4-0)^2+(4-0.0140)^2}^(0.5)=9.6634
となる。
前記式(1)に示すようにeの値が1以下の場合に推定誤差を許容できると考えるのが妥当である。
音源方位推定方法は、受信器CH1,CH2,CH3,CH4がx−y−z座標系の任意の位置に少なくとも4つ配置された受信部1を有し、音源から前記各受信器CH1,CH2,CH3,CH4に到達する時間差を実測値時間差データとして求め、前記座標系の原点を中心とする仮想球面上の任意の点の接平面からの音波が、前記各受信器に到達する時間差を理論値時間差データとして全方位において予め求めておき、該理論値時間差データと前記実測値時間差データとの比較評価により音源の方位を推定する。
6 測定部
7 記憶部
8 推定部
12 GPS
13 3軸デジタルコンパス
15 補正部
CH1〜CH4 受信器
Claims (8)
- 受信器がx−y−z座標系の任意の位置に少なくとも4つ配置された受信部と、
音源から前記各受信器に到達する時間差を実測値時間差データとして求める測定部と、
前記座標系の原点を中心とする仮想球面上の任意の点の接平面からの音波が、前記各受信器に到達する時間差を理論値時間差データとして全方位において予め求めておいた記憶部と、
該記憶部の理論値時間差データと前記測定部の実測値時間差データとの比較評価により音源の方位を推定する推定部とを有する音響観測装置。 - 前記推定部は、前記理論値時間差データと実測値時間差データとを比較してその誤差の総和が最も小さくなる前記点を音源方位と推定する請求項1記載の音響観測装置。
- GPSと3軸デジタルコンパスが設けられ、該GPSと3軸デジタルコンパスにより前記受信部のx−y−z座標系方位を、地球の座標系方位に補正する補正部を有する請求項1または2記載の音響観測装置。
- 前記受信部から離れた位置に2つの受信器を有した第2受信部を設け、該第2受信部と前記受信部とにより得られたデータを基にして、音源までの距離を推定する距離推定部を有する請求項1〜3のいずれか一つに記載の音響観測装置。
- 受信器がx−y−z座標系の任意の位置に少なくとも4つ配置された受信部を有し、音源から前記各受信器に到達する時間差を実測値時間差データとして求め、
前記座標系の原点を中心とする仮想球面上の任意の点の接平面からの音波が、前記各受信器に到達する時間差を理論値時間差データとして全方位において予め求めておき、
該理論値時間差データと前記実測値時間差データとの比較評価により音源の方位を推定する音源方位推定方法。 - 前記比較評価は、前記理論値時間差データと実測値時間差データとを比較してその誤差の総和が最も小さくなる前記点を音源方位と推定する請求項5記載の音源方位推定方法。
- GPSと3軸デジタルコンパスが設けられ、該GPSと3軸デジタルコンパスにより前記推定したx−y−z座標系方位を、地球の座標系方位に補正する請求項5または6記載の音源方位推定方法。
- 前記受信部から離れた位置に2つの受信器を有した第2受信部を設け、該第2受信部と前記受信部とにより得られたデータを基にして、音源までの距離を推定する請求項5〜7のいずれか一つに記載の音源方位推定方法。
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