2021 Fiscal Year Annual Research Report
屋内歩行者ナビゲーションのためのフルウェーブ信号処理によるロバスト音響測位
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19K20305
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
小木曽 里樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (10821738)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 屋内測位 / 音響測位 / 相関関数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までは2次元的な測位、および音響ビーコン間が時刻同期できない前提で測位のためのアルゴリズムを構築していた。本年度は3次元座標を推定するためのアルゴリズム、音響ビーコン間およびマイクロフォン-音響ビーコン間が同期できる場合について提案法の適用を行った。3次元座標の推定については，マイクロホンアレイの位置座標および姿勢を3次元に拡張し、これまで2次元で定式化していた推定式を3次元に置き換えることで同等程度の測位ができることを確認した。
提案法の中核である予測した伝搬時間の相互相関関数の値を用いることは、他の音響測位法にも適用可能な考え方である。このため、ビーコン間およびビーコンとマイクの同期条件について、他の条件でも提案法を定式化し、実験室内における測位精度評価によりその特性を検証した。単一のマイクロフォンのみを用い、ビーコン間のみ同期、およびビーコンとマイクすべてが同期できる条件について約4.5 m x 7mの室内にて実験を行った。音の到来時刻を検出する方法では測位に用いる最小二乗法の損失関数がなめらかであるのに対し、提案法は残響等をすべて尤度関数に反映するため多数の凹凸が見られた。これらは各反射波に対応しており、壁面に近い場合顕著に見られた。従来法では伝搬時間差を誤検出した後はこれを前提にするしかなく、誤差の要因となるが、提案法ではこれらの情報をすべての組み合わせで重畳するため顕著な反射がある場合でも誤差が生じづらいことを確認した。
提案法を歩行者に対して適用するため、歩行者に装着したスマートフォンの加速度・角速度から歩行速度を推定する測位法の利用を試みた。この際、センサ装着方法によって、センサで得られる値が変化し、速度の推定値が異なることが問題となった。そこで、平均速度を推定して歩行者相対測位の推定値を補正する手法を提案し、ミュレーションによって補正の有効性を確認した。
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