JPS59111072A - 音源位置検出装置 - Google Patents
音源位置検出装置Info
- Publication number
- JPS59111072A JPS59111072A JP22025882A JP22025882A JPS59111072A JP S59111072 A JPS59111072 A JP S59111072A JP 22025882 A JP22025882 A JP 22025882A JP 22025882 A JP22025882 A JP 22025882A JP S59111072 A JPS59111072 A JP S59111072A
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- sound wave
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、不特定の音源において発生した音波（超音波
を含む）を検知し、音源を特定する装置に係シ、特にド
ツプラー効果を利用して音源を求める音源位置検出装置
に関する。
を含む）を検知し、音源を特定する装置に係シ、特にド
ツプラー効果を利用して音源を求める音源位置検出装置
に関する。
従来、未知の音源の位置を求める方法は、三角法（Ｔｒ
ｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ）が広く用
いられている。これは、三個又はそれ以上の音響検出器
をある距離をおいて配置し、音波が各検出器に到達した
時刻の差に基づき、音源の位置を求める方法である。し
かし、この方法によるときは、少なくとも三個以上の観
測点が必要であり、装置の設置場所に制約がある場合に
は、音源位置を求める計測に適していない。
ｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ）が広く用
いられている。これは、三個又はそれ以上の音響検出器
をある距離をおいて配置し、音波が各検出器に到達した
時刻の差に基づき、音源の位置を求める方法である。し
かし、この方法によるときは、少なくとも三個以上の観
測点が必要であり、装置の設置場所に制約がある場合に
は、音源位置を求める計測に適していない。
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、よシ少ない観測無における音波の観測により
、音源の位置を求めることができる音源位置検出装置を
提供することを目的とする。
たもので、よシ少ない観測無における音波の観測により
、音源の位置を求めることができる音源位置検出装置を
提供することを目的とする。
本発明は、複数の音波検知器を互いに異なる方向に運動
させ、この音波検知器の検知した音波の周波数を求めて
ドツプラー効果を利用し、前記音波検知器の運動と求め
た周波数とから音波の進行方向を求めることにより、２
つの異なる点において求めた音波の進行方向から音源の
位置を求めることができるように構成したものである。
させ、この音波検知器の検知した音波の周波数を求めて
ドツプラー効果を利用し、前記音波検知器の運動と求め
た周波数とから音波の進行方向を求めることにより、２
つの異なる点において求めた音波の進行方向から音源の
位置を求めることができるように構成したものである。
本発明は、複数の音波検知器を互いに異なる方向に運動
させることによシ、ドツプラー効果を利用して音の進行
方向を求めることができることに着目しなされたもので
あυ、第１図を用いて本発明の詳細な説明する。
させることによシ、ドツプラー効果を利用して音の進行
方向を求めることができることに着目しなされたもので
あυ、第１図を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図において２つの音波検知器１０．１２は、中心Ｏ
に対し点対称の位置にあシ、中心Ｏから各音波検知器１
０．１２に到る距離は相等しい。そして各音波検知器１
０．１２は、夫々等しい回転速度をもって中心Ｏの回シ
に、例えば時計方向に等速円運動を行っている。伺、第
１図に示した符号１４．１６は、中心０を原点とする固
定座標軸Ｘと固定座標軸Ｙとを表わしている。
に対し点対称の位置にあシ、中心Ｏから各音波検知器１
０．１２に到る距離は相等しい。そして各音波検知器１
０．１２は、夫々等しい回転速度をもって中心Ｏの回シ
に、例えば時計方向に等速円運動を行っている。伺、第
１図に示した符号１４．１６は、中心０を原点とする固
定座標軸Ｘと固定座標軸Ｙとを表わしている。
今、音波検知器１０．１２が第１図に示すように位置Ａ
２位置Ｂ、即ち固定座標軸１６と直線ＯＡとのなす角が
ψの時に、音波を検知したものとする。この時、音波検
知器１０．１２の移動速度Ｖは、ベクトル１８．２０に
示すように円２２の接線方向、即ち直線ＡＢに直交した
方向を向いている。このベクトル１８の方向は、幾何学
において証明されるように位置Ａを通る固定座標軸１４
に平行した直線２４に対し角ψの傾きを有する。そして
、音波検知器１０が検知した音波は、ベクトル２６’！
ｉｌ−もって示したように直線２４に対し角ωの方向に
音速ｖｌもって進行しているものとする。伺、この音速
Ｖは静止した座標軸から見た音速である。
２位置Ｂ、即ち固定座標軸１６と直線ＯＡとのなす角が
ψの時に、音波を検知したものとする。この時、音波検
知器１０．１２の移動速度Ｖは、ベクトル１８．２０に
示すように円２２の接線方向、即ち直線ＡＢに直交した
方向を向いている。このベクトル１８の方向は、幾何学
において証明されるように位置Ａを通る固定座標軸１４
に平行した直線２４に対し角ψの傾きを有する。そして
、音波検知器１０が検知した音波は、ベクトル２６’！
ｉｌ−もって示したように直線２４に対し角ωの方向に
音速ｖｌもって進行しているものとする。伺、この音速
Ｖは静止した座標軸から見た音速である。
上記の条件のもとに音波検知器１０が検知する周波数ｆ
Ａは、静止した座標軸から見た音波の周波数をｆｏとし
、音波検知器１０の移動速度Ｖのベクトル１８と音波の
進行方向ベクトル２６とのなす角をθとすると、次式に
よＱもとめることができる。
Ａは、静止した座標軸から見た音波の周波数をｆｏとし
、音波検知器１０の移動速度Ｖのベクトル１８と音波の
進行方向ベクトル２６とのなす角をθとすると、次式に
よＱもとめることができる。
ｆ人＝ｆｏ（ｌ Ｃ１）Ｓθ）・・・・・・・・・
（１）■ 上記（１）式の第２項（−ｆ ｏ−ｃｏｓθ）は音源と
音波検出器１０との相対運動にもとづくドツプラー効果
によって生ずる周波数の変化分である。そして、ｖｃｏ
ｓθは、音波検知器１０の移動速度Ｖの音波の進行方向
成分である。
（１）■ 上記（１）式の第２項（−ｆ ｏ−ｃｏｓθ）は音源と
音波検出器１０との相対運動にもとづくドツプラー効果
によって生ずる周波数の変化分である。そして、ｖｃｏ
ｓθは、音波検知器１０の移動速度Ｖの音波の進行方向
成分である。
同様にして、位置Ｂにある音波検出器１２において観測
される音波の周波数ｆＢは、音源が充分遠方にある場合
、音波の進行方向がベクトル２６と平行であるところか
ら、次のように表わすことができる。
される音波の周波数ｆＢは、音源が充分遠方にある場合
、音波の進行方向がベクトル２６と平行であるところか
ら、次のように表わすことができる。
ｆ Ｂ ＝’ｆｏ （１＋−ｃｏＳθ）・・・・・・
・・・（２）上（１）および（２）式よ、！１）ｆｏｅ
消去し、θについてもとめると次のごとくなる。
・・・（２）上（１）および（２）式よ、！１）ｆｏｅ
消去し、θについてもとめると次のごとくなる。
この（３）式において、ｆｈ、ｆｎ’ｄ夫々音波検知器
１０．１２の観測値であシ、■は音速であって媒体、温
度等によシ定まシ、■は音波検知器１０゜１２０周速度
であって、いずれも概知の値である。
１０．１２の観測値であシ、■は音速であって媒体、温
度等によシ定まシ、■は音波検知器１０゜１２０周速度
であって、いずれも概知の値である。
従って、（３）式を用いることによりベクトル１８とベ
クトル２６とのなす角θをもとめることができる。角θ
が求まると直線２４とベクトル２６とのなす角ωは、第
１図から明らかなように、ω＝ψ−θ
・・・・・・・・・（４）によ）もとめること
ができる。このようにして異なる二ケ所において音波の
進行方向をもとめることにより、各点においてもとめた
進行方向の延長線上における交点が音波の発生位置であ
シ、音源の位置を定めることができる。
クトル２６とのなす角θをもとめることができる。角θ
が求まると直線２４とベクトル２６とのなす角ωは、第
１図から明らかなように、ω＝ψ−θ
・・・・・・・・・（４）によ）もとめること
ができる。このようにして異なる二ケ所において音波の
進行方向をもとめることにより、各点においてもとめた
進行方向の延長線上における交点が音波の発生位置であ
シ、音源の位置を定めることができる。
以下本発明に係る音源位置検出装置の好ましい実施例を
、図面にもとづいて詳説する。
、図面にもとづいて詳説する。
第２図は、本発明の実施例に係る音源位置検出装置に使
用する音響検出部の実施例の斜視図である。第２図にお
いて図示しない駆動機構によシ回転する円柱状の回転胴
３０の側面には、回転中心軸３２に対し９０度の等間隔
に等しい長さを有するアーム３４，３６，３８．４０が
取り付けである。そして、各アーム３４，３６，３８．
４０の先端には、夫々音響検出器４２，４４，４６゜４
８が設定しである。このように音響検出器を４個設けた
のは、（１）、（２）式から明らかなように一対の音響
検出器、例えば音響検出器４２．４６が音波の進行方向
とほぼ平行になｐｃｏｓθが０に近い値となった場合で
あっても、音響検出器４４．４８により、上記と同様の
方法をもって音源の方位をもとめることができるように
したためである。
用する音響検出部の実施例の斜視図である。第２図にお
いて図示しない駆動機構によシ回転する円柱状の回転胴
３０の側面には、回転中心軸３２に対し９０度の等間隔
に等しい長さを有するアーム３４，３６，３８．４０が
取り付けである。そして、各アーム３４，３６，３８．
４０の先端には、夫々音響検出器４２，４４，４６゜４
８が設定しである。このように音響検出器を４個設けた
のは、（１）、（２）式から明らかなように一対の音響
検出器、例えば音響検出器４２．４６が音波の進行方向
とほぼ平行になｐｃｏｓθが０に近い値となった場合で
あっても、音響検出器４４．４８により、上記と同様の
方法をもって音源の方位をもとめることができるように
したためである。
第３図は、本発明に係る音源位置検出装置のブロック図
である。第３図において、音響検出部５０の複数の音響
検出器４２，４４，４６．４８は、駆動機構５２により
回転胴３０を介して、例えば第２図に示したように時計
方向に一定角速度金もって回転している。音響検出器４
２．．４４゜４６．４８が検出した音波の検出信号は、
処理装置５３の周波数決定部５４に入力され、（１）、
（２）式によシ周波数ｆａ、ｆｎがもとめられる。そし
て、求めた周波数ｆｈ、ｆｎは、ドツプラー効果解析部
５６に入力される。ドツプラー効果解析部５６は、（３
）式にもとづいて音波の進行方向と音響検出器の運動方
向とがなす角θを算出し、音源方位算出部５８に入力す
る。
である。第３図において、音響検出部５０の複数の音響
検出器４２，４４，４６．４８は、駆動機構５２により
回転胴３０を介して、例えば第２図に示したように時計
方向に一定角速度金もって回転している。音響検出器４
２．．４４゜４６．４８が検出した音波の検出信号は、
処理装置５３の周波数決定部５４に入力され、（１）、
（２）式によシ周波数ｆａ、ｆｎがもとめられる。そし
て、求めた周波数ｆｈ、ｆｎは、ドツプラー効果解析部
５６に入力される。ドツプラー効果解析部５６は、（３
）式にもとづいて音波の進行方向と音響検出器の運動方
向とがなす角θを算出し、音源方位算出部５８に入力す
る。
一方、各音響検出器４２，４４，４６．４８の位置を表
わす第１図に示した角ψは、駆動機構５２に接続した検
出器位置決定部６０によりもとめられ、音源方位算出部
５８に入力される。音源方位算出部５８は、前記した（
４）式にもとづき入力された角θ、ψをもちいて音波の
進行方向が固定座標となす角ωを算出し、音源位置算出
部６２に入力する。
わす第１図に示した角ψは、駆動機構５２に接続した検
出器位置決定部６０によりもとめられ、音源方位算出部
５８に入力される。音源方位算出部５８は、前記した（
４）式にもとづき入力された角θ、ψをもちいて音波の
進行方向が固定座標となす角ωを算出し、音源位置算出
部６２に入力する。
同、音響検出部５０を設置した観測点とは異なる観測点
に別の音響検出部６４を設置する。この音響検出部６４
は、音響検出部５０と同様に複数の音響検出器６６が駆
動機構６８によ多回転するようになっている。そして、
音響検出器６６が検知した音波は前記と同様に周波数決
定部７０、ドツプラー効果解析部７２、音源方位算出器
、検出位置決定部７６によシ処理され、音響検出部６４
の設定された位置における音波の進行方向かもとめられ
、音源位置検出部６２に入力される。音源位置算出部６
２は音響検出部５０．６４においてもとめた音波の進行
方向の交点をもとめＣＲＴ表示器、印刷装置等の表示部
７８に音源位置を表示する。
に別の音響検出部６４を設置する。この音響検出部６４
は、音響検出部５０と同様に複数の音響検出器６６が駆
動機構６８によ多回転するようになっている。そして、
音響検出器６６が検知した音波は前記と同様に周波数決
定部７０、ドツプラー効果解析部７２、音源方位算出器
、検出位置決定部７６によシ処理され、音響検出部６４
の設定された位置における音波の進行方向かもとめられ
、音源位置検出部６２に入力される。音源位置算出部６
２は音響検出部５０．６４においてもとめた音波の進行
方向の交点をもとめＣＲＴ表示器、印刷装置等の表示部
７８に音源位置を表示する。
このように、本実施例の音源位置検出装置を用いると、
二つの異なる測定点において音波の進行方向をもとめる
ことによシ、音源位置を検出することができ、従来のよ
うな装置の設置場所における制約を受けることがない。
二つの異なる測定点において音波の進行方向をもとめる
ことによシ、音源位置を検出することができ、従来のよ
うな装置の設置場所における制約を受けることがない。
尚前記実施例においては、音響検出部５０に４つの音響
検出器を設けた場合について説明したが、３つの音響検
出器を１２０度間隔で配置してもよく、又５つ以上の音
響検出器を設けてもよい。又周波数決定部５４，７０、
ドツプラー効果解析部５６．７２等を含む処理装置５３
は、１つの計算機をもって行わせることができることは
勿論である。
検出器を設けた場合について説明したが、３つの音響検
出器を１２０度間隔で配置してもよく、又５つ以上の音
響検出器を設けてもよい。又周波数決定部５４，７０、
ドツプラー効果解析部５６．７２等を含む処理装置５３
は、１つの計算機をもって行わせることができることは
勿論である。
以上説明したように本発明によれば、複数の音波検知器
を互いに異なる方向に運動させ、ドツプラー効果を利用
して音波の進行方向をもとめることにより、従来よシ少
ない観測点をもって音源位置を決定することができる。
を互いに異なる方向に運動させ、ドツプラー効果を利用
して音波の進行方向をもとめることにより、従来よシ少
ない観測点をもって音源位置を決定することができる。
第１図は本発明の詳細な説明する図、第２図は本発明に
係る音源位置検出装置に用いる音響検出部の実施例の斜
視図、第３図は本発明に係る音源位置検出装置の実施例
のブロック図である。 １０．１２・・・音波検知器、４２，４４，４６゜４８
．６６・・・音響検出器、５４．７０・・・周波数決定
部、５６．７２・・・ドツプラー効果解析部、５８゜７
４・・・音源方位算出部、６２・・・音源位置算出部、
・粘／図 范２日
係る音源位置検出装置に用いる音響検出部の実施例の斜
視図、第３図は本発明に係る音源位置検出装置の実施例
のブロック図である。 １０．１２・・・音波検知器、４２，４４，４６゜４８
．６６・・・音響検出器、５４．７０・・・周波数決定
部、５６．７２・・・ドツプラー効果解析部、５８゜７
４・・・音源方位算出部、６２・・・音源位置算出部、
・粘／図 范２日
Claims (1)
- １、不特定音源において発生した音波を検知して音源の
位置を求める音源位置検出装置において、互いに異なる
方向に運動する複数の音波検知器と、この音波検知器の
検知した音波の周波数を求める周波数検出装置と、前記
音波検知器の運動と前記周波数検出装置が求めた周波数
とから前記音波の進行方向を求める演算器とからなるこ
とを特徴とする音源位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22025882A JPS59111072A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 音源位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22025882A JPS59111072A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 音源位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59111072A true JPS59111072A (ja) | 1984-06-27 |
Family
ID=16748360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22025882A Pending JPS59111072A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 音源位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59111072A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01136081A (ja) * | 1987-11-21 | 1989-05-29 | Nec Corp | パッシブソナー装置 |
| KR100430255B1 (ko) * | 2001-08-20 | 2004-05-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 신호원 방향 탐지방법 |
| CN103941223A (zh) * | 2013-01-23 | 2014-07-23 | Abb技术有限公司 | 声源定位系统及其方法 |
-
1982
- 1982-12-17 JP JP22025882A patent/JPS59111072A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01136081A (ja) * | 1987-11-21 | 1989-05-29 | Nec Corp | パッシブソナー装置 |
| JPH0627799B2 (ja) * | 1987-11-21 | 1994-04-13 | 日本電気株式会社 | パッシブソナー装置 |
| KR100430255B1 (ko) * | 2001-08-20 | 2004-05-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 신호원 방향 탐지방법 |
| CN103941223A (zh) * | 2013-01-23 | 2014-07-23 | Abb技术有限公司 | 声源定位系统及其方法 |
| WO2014114364A1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-07-31 | Abb Technology Ltd | A system for localizing sound source and the method therefor |
| US9743202B2 (en) | 2013-01-23 | 2017-08-22 | Abb Schweiz Ag | System for localizing sound source and the method therefor |
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