2022 Fiscal Year Annual Research Report
Search for victims in rubble using rotating magnetic and acoustic dipoles
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20K21051
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
奈良 高明 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (80353423)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 圭介 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 講師 (20733108)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 逆問題 / レスキュー / 瓦礫埋没者 / 双極子音源 / 震災訓練場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，スマートフォンを用いた瓦礫埋没者探索法を開発することである．本年度は，昨年度開発した双極子音源を用いた探索法に関して，数値実験により音の反射の影響を検証するとともに，実際に多数の瓦礫がある中で実機を用いて検証実験を行った．
双極子音源とは，x軸上(およびy軸上)に微小距離だけ離して2個のスピーカーを配置し，単一周波数，逆相で駆動した音源である．音源から見た方位角φの方向の音圧はcosφ(およびsinφ）に比例するため，スマホのマイクで角周波数成分を計測し比を取ることで方位角を推定することができる．ただし実際の探索環境では反射物の存在が定位精度に影響を与える．そこで瓦礫を模擬した反射物の影響を数値計算で調査した．双極子音源と単一の反射物を配置し有限要素法で音場を計算し提案手法で各点における方位角推定誤差を計算した．この結果，音源と反射物の間に直接音と反射音による定在波が，また反射物の裏側に両側から回り込んだ音の重ね合わせによる定在波が発生し，その節の位置においては音圧が小さくなり推定誤差が生じることがわかった．ただしその位置は空間的に局在化されており，探索者が音源をもって移動し，反射物との相対位置関係を変化させることで局所領域から抜け出すことができ，推定対象に接近できることも示した．
この探索が多数の瓦礫が存在する環境でも実行可能なことを検証するため，千葉県消防学校の震災訓練場において探索実験を行った．多数の瓦礫が山積された場合，および倒壊家屋の内部にスマホを置いた場合について検証した．探索の途中で局所的に誤差が大きく探索対象の方向から外れたとしても，1mなど適切なステップ幅で移動することで再び精確な推定を行うことができ，20m程度離れた位置からでもスマホに接近可能であることを示した．スマホで計算した方位角をBluetooth low energyで探索者に通知するシステムも実装した．
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