2018 Fiscal Year Research-status Report
Study of Ultrasonic Speaker Technology for Visually Impaired People Acquiring Echolocation-Technique
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18K12166
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| Research Institution | Kure National College of Technology |
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Principal Investigator |
横沼 実雄 呉工業高等専門学校, 電気情報工学分野, 准教授 (00280446)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超音波スピーカ / 視覚障碍者支援 / エコーロケーション / 材質判別 / ＡＭ変調超音波 / 変調波 / 搬送波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波スピーカから出力するＡＭ変調超音波を試験用の各種板材に照射し，その反射波中の可聴音成分の違いを明確化するため，方形波変調のデータを基に板材により変化しやすい成分を強調した変調波信号を作成して実験を行った。これにより反射波中の可聴音成分において，板材による変化が方形波変調の場合より強調型変調の場合の方が大きかった。これにより視覚障碍者が超音波スピーカを使い，離れた場所から物体の材質を判別できる可能性が高まったが，この時点では板材に対する変化が反射音の聞き分けを実現するには十分でなかった。この結果については，平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会にて口頭発表「超音波スピーカを応用した視覚障害者用歩行支援機器の開発」を行った。
現在，強調型変調の研究を継続すると共に，新たに変化の見られる周波数成分のみを抜粋して作成した成分選択型の変調波を作成，これにより，材質の違いによる反射音変化の聞き分けで邪魔になる（変化の乏しい）周波数成分を除去し，聞き分けを実現できると考えて研究を進めている。また，超音波スピーカの出力アンプ用電源の改善により，インパルス状波形の出力が大きくでき，超音波スピーカを使ったインパルス応答の研究も始めている。
また，並行して超音波スピーカの出力アンプ効率を上げるため，ＰＷＭインバータによる出力アンプを検討している。現在は，搬送波40kHzの高速でもＡＭ変調可能な，インバータ用ゲート信号発生回路をＦＰＧＡにより開発し，小出力の試作インバータで搬送波40kHz正弦波，任意波形変調信号でのＡＭ変調とＰＷＭインバータ動作を確認した。今後は出力増加に向けた開発を行うが，回生動作による更なる高効率化も期待しており，効果が明確に出れば超音波スピーカに実装していく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
測定系および計測ソフトウェアを更新したことにより，結果の校正や信号処理操作の習熟等に時間を要したことが大きな原因。また，測定系更新により過去と異なる可聴音成分の振る舞いも観測されたことも校正を妨げた。ただし，この問題については改善してきており，校正については終了し，残りの問題も実験を進めながら洗い出しを行っている。こちらも目処が付けられ，超音波スピーカの出力アンプ増強により改善できると考えている。
その他については，計画通り進んでおり，一部前倒し（ＦＰＧＡ開発）で行っている部分もある。
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| Strategy for Future Research Activity |
測定系の問題もほぼ解決したため，今年度中は方針変更はせずに研究を推進する。ＦＰＧＡによるＰＷＭインバータ方式アンプについては前倒しで進行させ，超音波スピーカの回生作用と効果について回路シミュレーションによる検証を開始する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額発生の理由は大きく２つで，前期に出張ができず９月以降に集中したため，そしてＦＰＧＡ開発環境で必要であったＰＣを含む機材を私物ＰＣと旧機材で代用したためである。前者は西日本豪雨災害もあり移動手段が長期に確保できず，相談先の事情もあったためでもある。
次年度使用額については，主に前倒し推進を計画しているＰＷＭインバータ方式アンプの研究のため，ＦＰＧＡ開発環境を整えるために使用する。昨年度の使用機材では習熟期間をおかずに済んだものの，各工程で時間がかかりすぎるため，今年度は新規機材で進行中である。また，有効な知見も得られているため，学会報告も増やしていく予定である。
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Research Products
(1 results)
