JP6398689B2 - 信号処理装置、信号処理方法及びプログラム - Google Patents
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また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行うことと、前記フーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算することと、前記ウィンドウサイズごとの重みを設定することと、計算された複数の前記測定値を設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算することと、を含み、前記設定することは、記測定値の計算のために用いられる位相差が得られた周波数における振幅スペクトルの値に応じて、前記ウィンドウサイズ及び前記周波数ごとに前記重みを設定することを含む、信号処理方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行うことと、前記フーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算することと、前記ウィンドウサイズごとの重みを設定することと、計算された複数の前記測定値を設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算することと、を含み、前記計算することは、パーティクルフィルタを用いて前記推定値を計算し、前記パーティクルフィルタにおいて、前記ウィンドウサイズをパーティクルの値とし、振幅スペクトルの値が最も大きい周波数において得られた位相差を用いて計算された前記測定値と当該周波数における前記距離の予測値との誤差から尤度を計算することを含む、信号処理方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う変換部と、前記変換部によるフーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算する測定部と、前記ウィンドウサイズごとの重みを設定する設定部と、前記測定部により計算された複数の前記測定値を前記設定部により設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算する推定部と、
として機能させ、前記設定部は、前記測定値の計算のために用いられる位相差が得られた周波数における振幅スペクトルの値に応じて、前記ウィンドウサイズ及び前記周波数ごとに前記重みを設定する、プログラムが提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う変換部と、前記変換部によるフーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算する測定部と、前記ウィンドウサイズごとの重みを設定する設定部と、前記測定部により計算された複数の前記測定値を前記設定部により設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算する推定部と、として機能させ、前記推定部は、パーティクルフィルタを用いて前記推定値を計算し、前記パーティクルフィルタにおいて、前記ウィンドウサイズをパーティクルの値とし、振幅スペクトルの値が最も大きい周波数において得られた位相差を用いて計算された前記測定値と当該周波数における前記距離の予測値との誤差から尤度を計算する、プログラムが提供される。
まず、図1〜図3を参照して、本実施形態に係る信号処理装置の概要を説明する。
ここでは、再度図1を参照して、本実施形態に係る信号処理装置100の構成例を説明する。図1に示したように、信号処理装置100は、A/Dコンバータ110、前処理部120、変換部130、測定部140、設定部150及び推定部160を含む。
A/Dコンバータ110は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。本実施形態に係るA/Dコンバータ110は、センサ部200から出力されたアナログのビート信号s1及びs2をデジタル信号に変換して、前処理部120へ出力する。
前処理部120は、各種前処理を行う機能を有する。本実施形態に係る前処理部120は、A/Dコンバータ110から出力されたデジタルのビート信号s1及びs2を対象として、例えば周波数フィルタリング、窓関数との演算処理等の前処理を行う。
変換部130は、センサ部200から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う機能を有する。具体的には、変換部130は、前処理部120による前処理後のビート信号s1及びs2の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う。そして、変換部130は、フーリエ変換の結果から、ウィンドウサイズごとにビート信号s1及びs2の周波数スペクトルを計算し、ビート信号s1及びs2の位相差を計算する。変換部130は、ウィンドウサイズごとの計算結果を測定部140へ出力する。
測定部140は、変換部130によるフーリエ変換の結果に基づいて対象物体とセンサ部200との距離の測定値をウィンドウサイズごとに計算する機能を有する。測定値とは、FSK方式を用いて測定部140により測定される対象物体の距離を指す。測定部140は、変換部130によりウィンドウサイズごとに計算されたビート信号s1及びs2の位相差を用いて、ウィンドウサイズごとに対象物体の距離を測定する。つまり、変換部130及び測定部140は、FSK方式を用いた対象物体の距離測定処理を、複数のウィンドウサイズごとに複数通り行う。
設定部150は、ウィンドウサイズごとの重みを設定する機能を有する。設定部150により設定された重みは、推定部160による距離推定に用いられる。設定部150が、位相を精度よく抽出可能なウィンドウサイズに大きい値の重みを設定することができれば、距離の推定精度が向上する。
推定部160は、測定部140により計算された複数の測定値を設定部150により設定された重みに基づいて統合することで、対象物体の距離の推定値を計算する機能を有する。推定値とは、推定部160により推定される対象物体の距離を指し、信号処理装置100の出力値となる。例えば、推定部160は、設定された重みの大きさに応じて複数の測定値から選択した一の測定値を推定値としてもよい。設定された重みが大きい測定値ほど、信頼性が高いと考えられるため、例えば、推定部160は、最も重みが大きい測定値を推定値として選択してもよい。他にも、推定部160は、重みの大きさに応じて複数の測定値を加重平均することで、推定値を計算してもよい。そして、推定部160は、計算した推定値を出力する。
図6は、本実施形態に係る信号処理システム1において実行される距離推定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
本変形例に係る信号処理装置100は、パーティクルフィルタを用いて距離を推定する。詳しくは、信号処理装置100は、ノイズによる誤差の分布を仮定して、パーティクルフィルタを用いて距離を推定する。
以上、図1〜図6を参照して、本発明の一実施形態について詳細に説明した。上記説明したように、信号処理装置100は、センサ部200から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う。次いで、信号処理装置100は、フーリエ変換の結果に基づいて対象物体の距離をウィンドウサイズごとに測定して、その測定値を用いてウィンドウサイズごとの重みを設定する。そして、信号処理装置100は、設定した重みに基づいてウィンドウサイズごとの測定値を統合することで、対象物体の距離を推定する。このように、信号処理装置100は、異なる長さのウィンドウサイズを複数用いることで、速度の大きさや速度変化の大きさに適したウィンドウサイズを重用することが可能となり、距離の推定精度を向上させることができる。
100 信号処理装置
110 A/Dコンバータ
120 前処理部
130 変換部
140 測定部
150 設定部
160 推定部
200 センサ部
Claims (16)
- センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う変換部と、
前記変換部による前記フーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算する測定部と、
前記対象物体の速度変化に応じて前記ウィンドウサイズごとの重みを設定する設定部と、
前記測定部により計算された複数の前記測定値を前記設定部により設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算する推定部と、
を備え、
前記設定部は、前記ウィンドウサイズごとの前記距離の予測値と前記測定値との誤差を前記速度変化として用いて、前記重みを設定する、信号処理装置。 - 前記予測値は、過去の前記測定値の時間変化に基づいて計算される、請求項1に記載の信号処理装置。
- 前記予測値は、過去の前記推定値に基づいて計算される、請求項2に記載の信号処理装置。
- センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う変換部と、
前記変換部による前記フーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算する測定部と、
前記ウィンドウサイズごとの重みを設定する設定部と、
前記測定部により計算された複数の前記測定値を前記設定部により設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算する推定部と、
を備え、
前記設定部は、前記測定値の計算のために用いられる位相差が得られた周波数における振幅スペクトルの値に応じて、前記ウィンドウサイズ及び前記周波数ごとに前記重みを設定する、信号処理装置。 - 前記変換部は、前記振幅スペクトルの値が閾値以上である前記周波数を対象として前記フーリエ変換を行う、請求項4に記載の信号処理装置。
- 前記変換部は、前記ウィンドウサイズの長さより短い周期をもつ前記周波数を対象として前記フーリエ変換を行う、請求項1〜5のいずれか一項に記載の信号処理装置。
- 前記推定部は、前記重みの大きさに応じて複数の前記測定値から選択した一の前記測定値を前記推定値とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の信号処理装置。
- 前記推定部は、前記重みの大きさに応じて複数の前記測定値を加重平均することで前記推定値を計算する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の信号処理装置。
- センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う変換部と、
前記変換部による前記フーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算する測定部と、
前記ウィンドウサイズごとの重みを設定する設定部と、
前記測定部により計算された複数の前記測定値を前記設定部により設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算する推定部と、
を備え、
前記推定部は、パーティクルフィルタを用いて前記推定値を計算し、前記パーティクルフィルタにおいて、前記ウィンドウサイズをパーティクルの値とし、振幅スペクトルの値が最も大きい周波数において得られた位相差を用いて計算された前記測定値と当該周波数における前記距離の予測値との誤差から尤度を計算する、信号処理装置。 - 前記対象物体は人である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の信号処理装置。
- センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行うことと、
前記フーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算することと、
前記対象物体の速度変化に応じて前記ウィンドウサイズごとの重みを設定することと、
計算された複数の前記測定値を設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算することと、
を含み、
前記設定することは、前記ウィンドウサイズごとの前記距離の予測値と前記測定値との誤差を前記速度変化として用いて、前記重みを設定することを含む、信号処理方法。 - センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行うことと、
前記フーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算することと、
前記ウィンドウサイズごとの重みを設定することと、
計算された複数の前記測定値を設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算することと、
を含み、
前記設定することは、記測定値の計算のために用いられる位相差が得られた周波数における振幅スペクトルの値に応じて、前記ウィンドウサイズ及び前記周波数ごとに前記重みを設定することを含む、信号処理方法。 - センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行うことと、
前記フーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算することと、
前記ウィンドウサイズごとの重みを設定することと、
計算された複数の前記測定値を設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算することと、
を含み、
前記計算することは、パーティクルフィルタを用いて前記推定値を計算し、前記パーティクルフィルタにおいて、前記ウィンドウサイズをパーティクルの値とし、振幅スペクトルの値が最も大きい周波数において得られた位相差を用いて計算された前記測定値と当該周波数における前記距離の予測値との誤差から尤度を計算することを含む、信号処理方法。 - コンピュータを、
センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う変換部と、
前記変換部によるフーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算する測定部と、
前記対象物体の速度変化に応じて前記ウィンドウサイズごとの重みを設定する設定部と、
前記測定部により計算された複数の前記測定値を前記設定部により設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算する推定部と、
として機能させ、
前記設定部は、前記ウィンドウサイズごとの前記距離の予測値と前記測定値との誤差を前記速度変化として用いて、前記重みを設定する、プログラム。 - コンピュータを、
センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う変換部と、
前記変換部によるフーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算する測定部と、
前記ウィンドウサイズごとの重みを設定する設定部と、
前記測定部により計算された複数の前記測定値を前記設定部により設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算する推定部と、
として機能させ、
前記設定部は、前記測定値の計算のために用いられる位相差が得られた周波数における振幅スペクトルの値に応じて、前記ウィンドウサイズ及び前記周波数ごとに前記重みを設定する、プログラム。 - コンピュータを、
センサ部から対象物体へ送信される周波数が異なる複数の送信波により得られたビート信号の各々について、ウィンドウサイズを異ならせたフーリエ変換を複数通り行う変換部と、
前記変換部によるフーリエ変換の結果に基づいて前記対象物体と前記センサ部との距離の測定値を前記ウィンドウサイズごとに計算する測定部と、
前記ウィンドウサイズごとの重みを設定する設定部と、
前記測定部により計算された複数の前記測定値を前記設定部により設定された前記重みに基づいて統合することで前記距離の推定値を計算する推定部と、
として機能させ、
前記推定部は、パーティクルフィルタを用いて前記推定値を計算し、前記パーティクルフィルタにおいて、前記ウィンドウサイズをパーティクルの値とし、振幅スペクトルの値が最も大きい周波数において得られた位相差を用いて計算された前記測定値と当該周波数における前記距離の予測値との誤差から尤度を計算する、プログラム。
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