信号源定位のためのディジタル信号処理

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550344
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 鈴木 正清 北見工業大学, 工学部, 教授 (60192621)
• Keywords: 音源定位 / ディジタル信号処理 / ロボット船 / サケ自動追跡 / 超音波

Research Abstract

本研究代表者がサケ追跡のために開発した音源定位装置では,環境雑音のため,AD変換を行う前までのアナログ回路の処理における受信信号のゲインコントロールに問題がある.発信器信号の受信レベルをコントロールする部分を含め,処理の大半をディジタル信号処理に置き換えることにより,雑音対策を強固にする.
音源定位装置を「信号検出部」と「方位推定部」に分ける.「信号検出部」は,これまで使用してきた低いサンプリング周波数(約20kHz)のAD変換器を用い,4つのセンサが受信する信号の信号継続時間をカバーするタイミングスロットを粗く検出すると同時に,受信レベルのコントロールおよび,検出時刻に基づく距離推定を行なう.「方位推定部」は,購入した1MHzサンプリングのAD変換器を用い,各センサにおける受信信号の復調処理,詳細なタイミングの計測,方位推定を行なう.当初「方位推定部」は,ディジタルシグナルプロセッサ上に実装する予定であったが,予算と開発時間の節約,処理の融通性,フィールド実験のための可搬性の確保のために,ノートパソコン+PCI拡張装置+メモリ内蔵AD変換ボードの組み合わせで,実装することとした.
このような処理の分割を施したため,「信号検出部」はリアルタイム処理が可能になり,処理の遅延が回避できるほかに,AD変換器のサンプリング周期の精度で計れる信号受信時刻を距離推定に利用することにより距離測定の精度向上が見込まれる.「信号検出部」では,これまでよりの雑音を除去し易くなり,高精度な方位推定が可能になる.
「信号検出部」プログラムおよび「方位推定部」の方位推定プログラムは完成し,現在「方位推定部」のAD変換器回りを開発中である.また,平成14年度はサケ追跡装置の音源定位装置以外の部分を完成させた.

Research Products

• [Publications] Masakiyo Suzuki: "An Efficient Algorithm for Bearing Estimation Based on Newton's Method Using a Uniform Linear Array"The 2002 International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications. 3. 1807-1810 (2002)
• [Publications] 鈴木正清, 和田雅昭, 烏野慶一, 上田 宏: "サケの母川回帰行動解明のためのサケ自動追跡ロボット船"第17回ディジタル信号処理シンポジウム講演論文集CD-ROM. B6-4(8) (2002)
• [Publications] 鈴木正清: "サケ自動追跡システムにおける危険回避経路探索に関する一検討"電子情報通信学会 技術研究報告. 102・716. 87-92 (2003)