2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of a mobile infrasound measurement technique
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17K01351
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
西村 竜一 国立研究開発法人情報通信研究機構, 耐災害ICT研究センター応用領域研究室, 主任研究員 (30323116)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 自然災害 / 音響信号処理 / センサーアレイ / 環境モニタリング / インフラサウンド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，スマートフォンによる超低周波音の観測技術を開発する．津波や火山活動の際に発生する超低周波音は，災害をもたらす自然活動を迅速かつ詳細に把握する上で重要な情報源となる．現在利用可能な装置は，施設として構成しなければならない程に大きいものや高価なものであり，利用できる場面が限られる．スマートフォンは可搬性に優れ，複数の MEMS センサを具備していることから，機動力のある超低周波音観測系の構築が可能であると考えられる．そこで，スマートフォンでの超低周波音観測の可能性について，様々な観点から調査を行うとともに，問題点を解決する信号処理技術を開発する．
本年度は，スマートフォン端末での超低周波音観測の基本性能調査を目的に，OS のバージョンが異なる複数のスマートフォンで，マイクロフォンと気圧センサで信号を同時観測するアプリを製作し，雑音の少ない夜間の長時間に渡る信号観測を通して，超低周波音の周波数帯域の信号取得性能を確認した．その結果，MEMS 気圧センサでの観測は，およそ 0.006 Hz 以下ではほぼ真値になるが，それ以上の帯域では周波数とともにシステム雑音が増加することが判明した．一方，内蔵 MEMS マイクロフォンによる音響信号観測では，およそ 50 Hz 程度以下から徐々に感度が低下することが確認された．この特性は Android 6 では顕著であるが，Android 7 では感度の低下傾向が比較的穏やかであり，1 Hz 程度までであれば適切な補正により信号推定も可能であることが期待できる結果であった．また，上記の検討と並行して屋外での長期モニタリングの可能性についても検討した．日照，風雨の環境下でも利用は可能であるものの，風雑音の影響は大きく，何らかの対策が必要であることが確認された．その結果を踏まえ，風雑音の判別アルゴリズムを考案し，国際会議で発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の平成29年度研究実施計画では，スマートフォンによる超低周波音観測の基本性能を評価するのに加え，複数センサで観測した信号の同時利用による信号分離・推定手法の研究も実施する予定であった．その目的に向けて，複数地点での屋外長期モニタリングを試みたが，バックボーンとなる通信プラットフォームにおける障害により，長期的なデータ観測が安定して行えず，データが得られなかった．スマートフォン1台での取得信号から風雑音を検出するアルゴリズムの開発を行う等により，超低周波音信号発生の有無をある程度の精度で判定するという最低限の目標は達成したものの，複数センサーでのデータを利用した信号処理の研究が行えず理論的な検討に留まっていることから，上記の区分が適当と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度とは異なる通信プラットフォームを利用することで，異なる地点における複数のスマートフォンでの同時観測と，そこで得られたデータの統合信号処理による雑音抑圧や音源到来方向推定アルゴリズムの実現を目指す．また，今年度の調査で明らかになった，マイクロフォンでも気圧センサでも十分な感度での観測が難しい周波数帯域の信号に対する補正および推定手法について検討を行う．
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| Causes of Carryover |
研究成果を発表した国際会議が日本国内での開催であったため，旅費が予定よりも少額に収まった．また，複数センサでの同時観測によるデータ取得ができなかったため，それらのデータの保存および解析に必要な計算機環境の整備に掛かる費用が本年度は不要となり，その分の使用が次年度に繰り越しとなった．
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Research Products
(2 results)
