JPH06324139A - 音源位置推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 音の伝播路の音速変動に基づく音源位置の推
定誤差を軽減する。 【構成】 既知の位置で故意に発生させた音を、前記複
数のセンサ１ー１〜１ー３で受信し、音源位置演算部２
で受信信号の到着時刻から音源位置を演算し、補正量演
算部４と補正量データベース５において、演算された音
源位置と既知の位置との誤差を求めて格納し、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、補正量データベース５のの内容に基づき補正す
る。補正手段とを有する。このように測定した音速と音
の伝播路の平均音速との間の誤差を反映して音源位置を
求めているため、音源位置の推定誤差をより小さくする
ことできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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、音の伝播路の平均音速を測定する必要が
あり、音の伝播路の一部の音速しか測定できない場合、
測定した音速と音の伝播路の平均音速との間に誤差があ
ると、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、音の伝播路の一部の音速
しか測定できないとき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、前記課題を解
決するために、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。
本発明は、既知の位置で故意に発生させた音を、前記複
数のセンサで受信し、その受信信号の到着時刻から音源
位置を演算し、その演算された音源位置と既知の位置と
の誤差を格納する補正量演算格納手段と、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、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、音の伝播路の一部の音速しか測定でき
ないため、測定した音速と音の伝播路の平均音速との間
に誤差がある場合でも、測定した音速と音の伝播路の平
均音速との間の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、その出力側に補正量演算部４および補正部６が接続
されている。３は、既知の音源位置を入力する既知音源
位置入力端子であり、補正量演算部４に接続されてい
る。補正量演算部４は、音源位置演算部２の出力の音源
位置および既知音源位置入力端子４からの入力の既知の
音源位置から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５が接続されている。補正量デー
タベース５は、補正量演算部４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６が接続されてい
る。補正部６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５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。センサ１−１、１−
２、１−３は、既知の音源位置（Ｘ０，Ｙ０）で発生し
た音を受信し、それぞれ到着時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を検
出、出力する。音源位置演算部２は、到着時刻Ｔ１、Ｔ
２、Ｔ３から後述する双曲線法により音源位置（Ｘ，
Ｙ）を演算する。音源位置演算部２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は音速の観測値である。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。補正量演算部４は、
既知音源位置入力端子から入力される既知の音源位置
（Ｘ０，Ｙ０）と音源位置演算部２の出力の音源位置
（Ｘ，Ｙ）の誤差（ＥＸ，ＥＹ）を式（２）により演算
し、演算結果を補正量として出力する。 （ＥＸ，ＥＹ）＝（Ｘ，Ｙ）−（Ｘ０，Ｙ０） ・・・（２） 補正量データベース５は、補正量演算部４の出力の補正
量（ＥＸ，ＥＹ）を格納する。以上で、補正量登録動作
は終了する。

【００１０】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６は、（３）式に従い、音源位置演算部２の
出力の音源位置（Ｘｍ，Ｙｍ）を補正量データベース５
に格納されている補正量（ＥＸ，ＥＹ）に基づき補正
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、
既知の音源位置の推定に基づき音源位置推定誤差の生じ
方を観測し、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、音速の観測誤差等の
一方向的な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。

【００１１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、既知の音源位置の推定に基づき音源位置推定誤差
の生じ方を観測し、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、音の伝播路の一部の音速しか測
定できないことにより測定した音速と音の伝播路の平均
音速との間に誤差がある場合でも、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図

【符号の説明】

１−１〜１−３ センサ ２ 音源位置演算部 ３ 既知音源位置入力端子 ４ 補正量演算部 ５ 補正量データベース ６ 補正部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、 既知の位置で故意に発生させた音を、前記複数のセンサ
   で受信し、その受信信号の到着時刻から音源位置を演算
   し、その演算された音源位置と前記既知の位置との誤差
   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。