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近接 2ch マイクロホンとブラインド信号処理に基づく雑音環境に頑健な音響測距法

研究課題

研究課題/領域番号 17K06473
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関近畿大学

研究代表者

中迫 昇  近畿大学, 生物理工学部, 教授 (90188920)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード音響測距 / 位相干渉 / 距離スペクトル / クロススペクトル / 近接2ch マイクロホン / 環境雑音 / 測定系の影響 / 独立成分分析 / 近接 2ch マイクロホン / セミブラインド信号処理 / 音響測距法 / 近接2chマイクロホン / 雑音環境 / ブラインド信号処理
研究成果の概要

本研究の目的は、介護・福祉用ロボットのように、近距離から遠距離まで広い範囲の距離検出が必要な機器に対し、可聴音を用いて人間までの距離を検知するための測距システムを実現することにある。しかしながら従来法ではスピーカとマイクロホン間の測定系の影響と観測雑音の影響を受け、測定精度が劣化する問題があった。本研究では、(1) 従来の位相干渉に基づく測距法では不可能な高雑音下において測定するための理論の開発、(2) スピーカとマイクロホンとの間の測定系の影響を除去するための理論の開発、(3) 具体的な対象物までの測距法の検討、などを行い総合的な理論を構築した。結果として提案手法の有効性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

可聴音を用いて対象物までの距離を検知するための音響測距法が知られているが、従来法ではスピーカとマイクロホン間の測定系の影響と観測雑音の影響を受け、測定精度が劣化する問題があった。本研究ではその対策法をとして、(1)近接2ch マイクロホンを導入しクロススペクトル法を適用することにより測定系の影響を除去し、(2)その結果、送信音として環境音などを利用することが可能となり、(3)さらにブラインド信号処理の技術を導入することによって観測雑音にも頑健な手法を提案し、実験的にも有効性を確認した。これにより、近距離から遠距離まで広い範囲の距離検出が必要な介護・福祉用ロボットなどへの適用可能性が示唆された。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] クロススペクトル法を用いた位相干渉に基づく音響測距システムの一実現2018

    • 著者名/発表者名
      宋昌隆, 篠原 寿広, 上保 徹志, 中迫 昇
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 138 号: 10 ページ: 1223-1229

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.138.1223

    • NAID

      130007491479

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2018-10-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Implementation of a One-Channel Acoustic Distance Measurement Method Using the Cross-Spectrum of Actual and Pseudo Observations2018

    • 著者名/発表者名
      Changryung Song, Toshihiro Shinohara, Tetsuji Uebo and Noboru Nakasako
    • 雑誌名

      ICIC Express Letters, Part B: Applications

      巻: 9 ページ: 899-906

    • NAID

      40021711619

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Consideration of Acoustic Distance Measurement Using the Hilbert Transform of 2ch Observations with a Linear Chirp Signal for Multiple Targets2018

    • 著者名/発表者名
      Noboru Nakasako, Kohsuke Sakaguchi, Toshihiro Shinohara and Tetsuji Uebo
    • 雑誌名

      ICIC Express Letters, Part B: Applications

      巻: 9 ページ: 737-745

    • NAID

      40021711728

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] リニアチャープ音の2ch 観測信号間のクロススペクトルを用いた音響測距の基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      中迫昇, 本多進哉, 篠原寿広, 上保徹志
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 30 ページ: 339-346

    • NAID

      130006250647

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 音声を音源とした雑音環境下の音源距離推定(実及び疑似観測信号間のクロススペクトルと同期加算の導入2017

    • 著者名/発表者名
      本多 進哉, 篠原 寿広, 上保 徹志, 中山 雅人, 中迫 昇
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 和文論文誌A

      巻: J100-A ページ: 295-298

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「電子回路関連技術」2016

    • 著者名/発表者名
      梶原祐輔、上田芳弘、池岡政輝、木村春彦
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 136 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.136.1

    • NAID

      130005116463

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] パラメトリックスピーカとビームステアリングを用いた音響測距(発表会自体はコロナウィルス感染拡大防止のため中止)2020

    • 著者名/発表者名
      北野 翔子, 篠原 寿広, 上保 徹志, 中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2020年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 2ch マイクロホンを用いた対象物までの距離推定 -音源とマイクロホンでできる線分に対して垂直方向に対象物を設置した場合-(発表会自体はコロナウィルス感染拡大防止のため中止)2020

    • 著者名/発表者名
      田井 一, 上保 徹志, 篠原 寿広, 中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2020年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 位相干渉に基づく距離推定法による周期的移動物体の周期検出の試みと幾何学的配置の推定距離への影響(発表会自体はコロナウィルス感染拡大防止のため中止)2020

    • 著者名/発表者名
      中迫 昇, 湊 旬紀, 中川秀夫, 篠原寿広, 上保徹志
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 近接2マイクロホンによる観測信号を用いた位相干渉に基づく移動体の距離と速度の推定2019

    • 著者名/発表者名
      中迫昇, 山崎夏樹, 中川秀夫, 篠原寿広, 上保徹志
    • 学会等名
      第63回 システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 観測音のパワーと位相の両スペクトルを用いた超近距離測定とその実装2019

    • 著者名/発表者名
      中迫 昇, 小池 脩平, 篠原 寿広, 上保 徹志
    • 学会等名
      計測自動制御学会 第36回センシングフォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 近接3chマイクロホンを用いた統計的独立性に基づく音響測距における測定系の影響除去の試み2019

    • 著者名/発表者名
      田井 一, 篠原 寿広, 上保 徹志, 中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2019年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 広帯域スピーカによる超音波成分も利用した音響測距2019

    • 著者名/発表者名
      北野 翔子, 篠原 寿広, 上保 徹志, 中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2019年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 近接3chマイクロホンを用いた環境雑音と測定系の影響に強い音響測距法2019

    • 著者名/発表者名
      田井一, 篠原寿広, 上保徹志, 中迫昇
    • 学会等名
      R01電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 広帯域スピーカによる実および擬似観測信号間のクロススペクトル法を用いた位相干渉に基づく1ch音響測距法2019

    • 著者名/発表者名
      北野翔子, 篠原寿広, 上保徹志, 中迫昇
    • 学会等名
      R01電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高雑音下における近接2ch マイクロホンを用いた位相干渉に基づく対象物までの距離推定 (セミブラインド処理による雑音対策の一試み)2018

    • 著者名/発表者名
      中迫昇,村田真治,篠原寿広,上保徹志
    • 学会等名
      第62回 システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ACOUSTIC DISTANCE USING CROSS-SPECTRUM BETWEEN ADJACENT TWO-CHANNEL OBSERVATIONS BASED ON PHASE INTERFERENCE (DISTANCE MEASUREMENT FOR PARABOLIC TARGET)2018

    • 著者名/発表者名
      Noboru Nakasako, Shinya Honda, Toshihiro Shinohara, Tetsuji Uebo
    • 学会等名
      25th International Congress on Sound and Vibration (ICSV25)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高雑音下の音響測距における統計的独立性に基づく雑音低減の基礎的検討2018

    • 著者名/発表者名
      田井 一,村田 真治,篠原 寿広,上保 徹志,中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2018年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クロススペクトル法を用いた位相干渉に基づく距離推定法による周期的移動物体の周期検出2018

    • 著者名/発表者名
      山崎夏樹,篠原 寿広,上保 徹志,中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2018年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 複素ICAを用いた環境雑音に強い音響測距法の基礎的検討(帯域インパルス送信波の場合)2018

    • 著者名/発表者名
      田井一,篠原寿広,上保徹志,中迫昇
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 呼吸に伴う胸の動きの測定を目指した位相干渉に基づく距離推定法による周期的移動物体の周期検出の試み2018

    • 著者名/発表者名
      山崎夏樹,篠原寿広,上保徹志,中迫昇
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 2ch 観測信号を用いた音響測距における統計的独立性に基づく雑音低減の試み -振幅一定・位相ランダムな送信波の採用-2018

    • 著者名/発表者名
      田井 一,篠原 寿広,上保 徹志,中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2019年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 広帯域スピーカを用いた音響測距における距離分解能の向上2018

    • 著者名/発表者名
      北野 翔子,篠原 寿広,上保 徹志,中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2019年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 位相干渉に基づく音響測距法を用いた等速移動体の距離と速度の測定システムの試作2018

    • 著者名/発表者名
      山崎 夏樹,中川 秀夫,篠原 寿広,上保 徹志,中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2019年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人までの距離測定を目指した定在波に基づく音響測距法の試作小型システムによる一実現2018

    • 著者名/発表者名
      小池 脩平,宋 晶隆,篠原 寿広,上保 徹志,中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2018年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 指向性雑音下の音響測距における近接2ch 観測信号を用いた瞬時ICA による雑音除去と到達音到来方向の影響2018

    • 著者名/発表者名
      仲岡 佑亮,村田 真治,篠原 寿広,上保 徹志,中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2018年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子群最適化を用いた送信波と反射波の位相干渉に基づく1ch 音響測距法2017

    • 著者名/発表者名
      宋 昌隆、篠原寿広、上保徹志、中迫 昇
    • 学会等名
      電子情報通信学会応用音響研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 位相干渉に基づく距離推定法を用いた周期的移動物体に対する周期検出2017

    • 著者名/発表者名
      山崎夏樹,篠原寿広,上保徹志,中迫昇
    • 学会等名
      29年電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 音声を送信音源としたクロススペクトル法を用いた位相干渉に基づく2ch音響測距法の試作小型システムによる一実現2017

    • 著者名/発表者名
      宋昌隆,篠原寿広,上保徹志,中迫昇
    • 学会等名
      29年電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 雑音下の近接2ch 観測信号の瞬時ICA による分離信号を用いた位相干渉に基づく1ch 音響測距法2017

    • 著者名/発表者名
      村田 真治,篠原 寿広,中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2017年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] リニアチャープを送信音とする2ch 観測信号のヒルベルト変換を用いた複数対象物に対する音響測距の検討2017

    • 著者名/発表者名
      阪口 弘資,本多 進哉,篠原 寿広,上保 徹志,中迫
    • 学会等名
      日本音響学会2017年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 実観測信号と疑似観測信号間のクロススペクトルを用いた1ch 音響測距法の試作システムによる一実現2017

    • 著者名/発表者名
      宋 昌隆,篠原 寿広,上保 徹志,中迫 昇
    • 学会等名
      日本音響学会2017年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 学習同定法を用いた実音場における位相干渉に基づく音響測距法の一雑音対策 (等速移動体の距離および速度の推定)2017

    • 著者名/発表者名
      山崎夏樹, 篠原寿広, 上保徹志, 中迫昇
    • 学会等名
      第34 回センシングフォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] AN ATTEMPT OF DISTANCE MEASUREMENT FOR A HUMAN BASED ON PHASE INTERFERENCE USING BEAM-STEERING AT EACH CHANNEL OF PARAMETRIC ARRAY LOUDSPEAKER2017

    • 著者名/発表者名
      N. Nakasako, T. Nakano, T. Shinohara, M. Nakayama, T. Uebo
    • 学会等名
      24th International Congress on Sound and Vibration (ICSV24)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ACOUSTIC DISTANCE MEASUREMENT BASED ON PHASE INTERFERENCE BETWEEN TRANSMITTED AND REFLECTED WAVES AND POSITION ESTIMATION BY USING KINECT V2'S MICROPHONE ARRAY2017

    • 著者名/発表者名
      R. Oda, T. Shinohara, T. Uebo, N. Nakasako
    • 学会等名
      24th International Congress on Sound and Vibration (ICSV24)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ACOUSTIC DISTANCE MEASUREMENT BASED ON THE INTERFERENCE BETWEEN TRANSMITTED AND REFLECTED WAVES USING CROSS-SPECTRAL METHOD BY INTRODUCING ANALYTIC SIGNAL OF LINEAR CHIRP AND HILBERT TRANSFORM FILTER2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakaguchi, S. Honda, T. Shinohara, T. Uebo, N. Nakasako
    • 学会等名
      24th International Congress on Sound and Vibration (ICSV24)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AN IMPLEMENTATION ON PROTOTYPE COMPACT SYSTEM OF TWO-CHANNEL ACOUSTIC DISTANCE MEASUREMENT METHOD MEASURABLE FROM 0M BASED ON THE STANDING WAVE CONSIDERING DIRECT CURRENT COMPONENT AND PHASE SPECTRUM2017

    • 著者名/発表者名
      C. Song, T. Shinohara, T. Uebo, N. Nakasako
    • 学会等名
      24th International Congress on Sound and Vibration (ICSV24)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 位相干渉に基づく音響測距法を用いた等速移動物体の距離および速度の推定2017

    • 著者名/発表者名
      中迫昇,山崎夏樹,篠原寿広,上保徹志
    • 学会等名
      第61 回 システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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