JP6658542B2 - 位置検出システム、その方法およびそのプログラム - Google Patents
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Description
放送用電波信号と測定対象から発信された測定波形信号とを受信して記録し送信する記録送信手段をそれぞれ備えた第1、第2センサと、
前記第1、第2センサの前記記録送信手段から送信された信号を受信してセンサごとに分離する受信手段と、
前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記放送用電波信号に基づいて、前記第1センサの前記測定波形信号と前記第2センサの前記測定波形信号とのサンプリング周波数のオフセットを推定する推定手段と、
推定した前記サンプリング周波数のオフセットに基づいて、前記第2センサからの前記測定波形信号を補正する補正手段と、
前記第1センサからの前記測定波形信号と、前記第2センサからの前記測定波形信号を前記補正手段で補正した信号と、に基づいて、前記測定対象の位置を検出する位置検出手段と、
を備えた。
測定対象から発信された測定波形信号を第1、第2センサを介して受信し、前記測定対象の位置を検出する位置検出システムであって、
前記第1、第2センサのそれぞれは、前記測定波形信号と放送用電波信号とを受信して記録し送信する記録送信手段を備え、
前記位置検出システムは、
前記放送用電波信号と基準時間信号とを受信する第1受信手段と、
前記第1、第2センサの記録送信手段から送信された信号を受信してセンサごとに分離する第2受信手段と、
前記第2受信手段で受信した信号中に含まれる、前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記放送用電波信号が、前記第1受信手段で受信した前記放送用電波信号に一致するように補正する補正方法を、前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記測定波形信号に適用する補正手段と、
前記第1センサからの前記測定波形信号を前記補正手段で補正した第1補正信号と、前記第2センサからの前記測定波形信号を前記補正手段で補正した第2補正信号と、に基づいて、前記測定対象の位置を検出する位置検出手段と、
を備えた。
測定対象から発信された測定波形信号を第1、第2センサを介して受信し、前記測定対象の位置を検出する位置検出システムであって、
前記第1、第2センサのそれぞれは、前記測定波形信号と放送用電波信号とを受信して記録し送信する記録送信手段を備え、
前記位置検出システムは、
前記第1、第2センサの記録送信手段から送信された信号を受信してセンサごとに分離する受信手段と、
前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記放送用電波信号に基づいて、前記第1センサの前記測定波形信号と前記第2センサの前記測定波形信号とのサンプリング周波数のオフセットを推定する推定手段と、
推定した前記サンプリング周波数のオフセットに基づいて、前記第2センサからの前記測定波形信号を補正する補正手段と、
前記第1センサからの前記測定波形信号と、前記第2センサからの前記測定波形信号を前記補正手段で補正した信号と、に基づいて、前記測定対象の位置を検出する位置検出手段と、
を備えた。
測定対象から発信された測定波形信号を第1、第2センサを介して受信し、前記測定対象の位置を検出する位置検出方法であって、
前記第1、第2センサのそれぞれは、前記測定波形信号と放送用電波信号とを受信して記録し送信する記録送信手段を備え、
前記位置検出方法は、
前記第1、第2センサの記録送信手段から送信された信号を受信してセンサごとに分離する受信ステップと、
前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記放送用電波信号に基づいて、前記第1センサの前記測定波形信号と前記第2センサの前記測定波形信号とのサンプリング周波数のオフセットを推定する推定ステップと、
推定した前記サンプリング周波数のオフセットに基づいて、前記第2センサからの前記測定波形信号を補正する補正ステップと、
前記第1センサからの前記測定波形信号と、前記第2センサからの前記測定波形信号を前記補正ステップで補正した信号と、に基づいて、前記測定対象の位置を検出する位置検出ステップと、
を含む。
測定対象から発信された測定波形信号を第1、第2センサを介して受信し、前記測定対象の位置を検出する位置検出プログラムであって、
前記第1、第2センサのそれぞれは、前記測定波形信号と放送用電波信号とを受信して記録し送信する記録送信手段を備え、
前記位置検出プログラムは、
前記第1、第2センサの記録送信手段から送信された信号を受信してセンサごとに分離する受信ステップと、
前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記放送用電波信号に基づいて、前記第1センサの前記測定波形信号と前記第2センサの前記測定波形信号とのサンプリング周波数のオフセットを推定する推定ステップと、
推定した前記サンプリング周波数のオフセットに基づいて、前記第2センサからの前記測定波形信号を補正する補正ステップと、
前記第1センサからの前記測定波形信号と、前記第2センサからの前記測定波形信号を前記補正ステップで補正した信号と、に基づいて、前記測定対象の位置を検出する位置検出ステップと、
をコンピュータに実行させる。
本発明の第1実施形態としての情報処理システム100について、図1を用いて説明する。情報処理システム100は、測定対象120の位置を検出するためのシステムである。
次に本発明の第2実施形態に係る位置検出システムについて、図2以降を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る位置検出システムの使用態様の一例を示す図である。図2において、二人の警備員は各々、音声検知センサ201、202を備えている。いずれの警備員も現場を見ていないものの、それぞれの音声検知センサ201、202で銃声をひろった場合、本実施形態の位置検出装置210で、銃声の位置220やそこからの足音の向かっている方向を求める。警備員は、もちろん、音声検知センサ201、202を装着したまま移動しているため、センサが固定されている場合に比べ、サンプリング周波数のオフセットが顕著になる。したがって、音源位置をできるだけ正確に推定しようとすると、クロックの開始時刻を合わせる補正だけではなく、さらに高精度のクロック補正、つまり、サンプリング周波数のオフセットの補正が必要になる。音源位置を推定する場合、僅かなクロックずれが大きな位置推定誤差をもたらすからである。特に音源とセンサの両方が移動している場合、センサの速度はジャイロ等で推定できるが、音源の移動速度はドップラー効果から推定しなければならない。ドップラー効果とクロックずれは受信信号に現れる現象としては等価であり、同時には推定、補正できない。ドップラー効果を推定するには、逐次正確なサンプリング補正を行わなければならない。
一方、サンプリングオフセット算出部702は、相関関数算出部701が算出した相関関数の最大値(またはその絶対値の最大値)が得られる時間差tos(Off Set Time)を求める(図8参照)。サンプリング周波数のオフセットがなければ、tos=0となる。tosはサンプル点よりさらに細かい時間まで補間により求めてもよい。ここで求まるtosは時間の情報である。基準信号が常に得られる場合には、常にtosを算出し続ければよい。
また、基準信号が常に得られない場合などtosが時々にしか得られない場合に、サンプリングずれ時間差を各サンプル点で算出するのではなく、サンプリング周波数の差として算出することも可能である。例えば、時刻T1でサンプリングずれ時間差tos1、時刻T2でtos2である場合、T1とT2の間におけるサンプリング周波数fosは、基準信号のサンプリング周波数fs0に対して下記の式で求めることができる。
もちろんさらに高度な補間を用いることもできる。
図9は、最近傍のサンプリング点を取得する方法について説明する図である。白抜き楕円がサンプル値を表し、その下の縦線が時間軸と交わる点が、サンプリングを行った時刻を表す。このデータに対して、サンプリングずれの補正のために、ずれた時刻のサンプリングデータを作り出す。下から上向きの矢印が補正としてサンプリングされるべき時刻を表している。サンプリングオフセットを補正したサンプル値として、補正後のサンプリング時刻に最も近いサンプリング時刻のサンプル値をとる。許容できるサンプリングずれ時間差が0.5サンプル間隔以上である場合に使える。サンプリング周波数が十分に高い場合にはこれでよい場合が多い。単純な時間差だけでなく、サンプリング周波数がずれている場合にも、徐々に、信号のデータ数まで補正されていく。
次に本発明の第3実施形態に係る位置検出システム1200について、図12を用いて説明する。図12は、本実施形態に係る位置検出システムの構成を説明するための図である。本実施形態に係る位置検出システムは、上記第2実施形態と比べると、制御部1210を備え、各センサ1201、1202が切替部1211、1221を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第4実施形態に係る位置検出システム1300について、図13を用いて説明する。図13は、本実施形態に係る位置検出システムの構成を説明するための図である。本実施形態に係る位置検出システム1300は、上記第2実施形態と比べると、制御部1310を備え、各センサ1301、1302がラジオ受信部1312、1322と加算部1311、1321を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第5実施形態に係る位置検出システム1400について、図14を用いて説明する。図14は、本実施形態に係る位置検出システムの構成を説明するための図である。本実施形態に係る位置検出システムは、上記第4実施形態と比べると、制御部1310の代わりに制御用電波信号発生部1410を備えている点で異なる。また、本実施形態に係る位置検出システムは、上記第4実施形態と比べると、各センサ1301、1302のラジオ受信部1312、1322が、制御用電波信号発生部1410からの制御信号を受信する点で異なる。その他の構成および動作は、第4実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第6実施形態に係る位置検出システムについて、図15を用いて説明する。図15は、本実施形態に係る位置検出システムの構成を説明するための図である。本実施形態に係る位置検出システム1500は、上記第2実施形態と比べると、ラジオ受信部1312、1322が、それぞれ異なるラジオ局1532、1531からの放送用電波信号1521、1522を受信する点で大きく異なる。また、位置検出装置1510は、電波時計(またはGlobal Positioning System)を備えたラジオ記録部1511、1512と接続されている点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
Claims (14)
- 放送用電波信号と測定対象から発信された測定波形信号とを受信して記録し送信する記録送信手段をそれぞれ備えた第1、第2センサと、
前記第1、第2センサの前記記録送信手段から送信された信号を受信してセンサごとに分離する受信手段と、
前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記放送用電波信号に基づいて、前記第1センサの前記測定波形信号と前記第2センサの前記測定波形信号とのサンプリング周波数のオフセットを推定する推定手段と、
推定した前記サンプリング周波数のオフセットに基づいて、前記第2センサからの前記測定波形信号を補正する補正手段と、
前記第1センサからの前記測定波形信号と、前記第2センサからの前記測定波形信号を前記補正手段で補正した信号と、に基づいて、前記測定対象の位置を検出する位置検出手段と、
を備えた位置検出システム。 - 前記放送用電波信号は、ラジオ放送波である請求項1に記載の位置検出システム。
- 前記推定手段は、
前記第1、第2センサで受信した前記放送用電波信号の相関関数を算出する算出手段と、
前記第1、第2センサで受信した前記放送用電波信号の前記相関関数の最大値が得られる時間差を算出する時間差算出手段と、
を含む請求項1または2に記載の位置検出システム。 - 前記推定手段は、さらに、
前記放送用電波信号の受信タイミング間において、前記時間差算出手段で算出した時間差を補間する補間手段を、
備えた請求項3に記載の位置検出システム。 - 前記推定手段は、
前記第1、第2センサで受信した前記放送用電波信号の相関関数を算出する算出手段と、
前記第1、第2センサで受信した前記放送用電波信号の前記相関関数の最大値が得られるサンプリング周波数のオフセットを算出する周波数差算出手段と、
を含む請求項1または2に記載の位置検出システム。 - 前記推定手段は、
前記第1、第2センサで受信した前記放送用電波信号の相関関数を算出する算出手段と、
前記第1、第2センサで受信した前記放送用電波信号の前記相関関数の最大値が得られるサンプリング周波数のオフセットをサンプル番号として算出する時間差算出手段と、
を含む請求項1または2に記載の位置検出システム。 - 前記第1、第2センサのそれぞれは、さらに、センサ温度を測定して記録し送信する温度測定手段を備え、
前記推定手段は、さらに、前記第1、第2センサで測定された温度に基づいて、サンプリング周波数のオフセットを推定する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の位置検出システム。 - 前記推定手段は、
前記第1センサから受信した前記放送用電波信号を遅延させる遅延手段と、
前記第2センサから受信した前記放送用電波信号を入力するための適応フィルタと、
を備え、
前記遅延手段の出力と前記適応フィルタの出力との差分が小さくなるように前記適応フィルタの係数を逐次制御し、
前記補正手段は、
逐次制御された前記適応フィルタの係数を用いて、前記第2センサからの前記測定波形信号を補正する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の位置検出システム。 - 前記第1、第2センサは、前記測定波形信号と前記放送用電波信号とを切り替えて時分割記録する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の位置検出システム。
- 前記第1、第2センサは、前記測定波形信号と前記放送用電波信号とを重畳記録する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の位置検出システム。
- 前記第1、第2センサは、前記放送用電波信号に含まれる特徴的な信号に基づいて重畳記録のタイミングを制御する請求項10に記載の位置検出システム。
- 測定対象から発信された測定波形信号を第1、第2センサを介して受信し、前記測定対象の位置を検出する位置検出システムであって、
前記第1、第2センサのそれぞれは、前記測定波形信号と放送用電波信号とを受信して記録し送信する記録送信手段を備え、
前記位置検出システムは、
前記第1、第2センサの記録送信手段から送信された信号を受信してセンサごとに分離する受信手段と、
前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記放送用電波信号に基づいて、前記第1センサの前記測定波形信号と前記第2センサの前記測定波形信号とのサンプリング周波数のオフセットを推定する推定手段と、
推定した前記サンプリング周波数のオフセットに基づいて、前記第2センサからの前記測定波形信号を補正する補正手段と、
前記第1センサからの前記測定波形信号と、前記第2センサからの前記測定波形信号を前記補正手段で補正した信号と、に基づいて、前記測定対象の位置を検出する位置検出手段と、
を備えた位置検出システム。 - 測定対象から発信された測定波形信号を第1、第2センサを介して受信し、前記測定対象の位置を検出する位置検出方法であって、
前記第1、第2センサのそれぞれは、前記測定波形信号と放送用電波信号とを受信して記録し送信する記録送信手段を備え、
前記位置検出方法は、
前記第1、第2センサの記録送信手段から送信された信号を受信してセンサごとに分離する受信ステップと、
前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記放送用電波信号に基づいて、前記第1センサの前記測定波形信号と前記第2センサの前記測定波形信号とのサンプリング周波数のオフセットを推定する推定ステップと、
推定した前記サンプリング周波数のオフセットに基づいて、前記第2センサからの前記測定波形信号を補正する補正ステップと、
前記第1センサからの前記測定波形信号と、前記第2センサからの前記測定波形信号を前記補正ステップで補正した信号と、に基づいて、前記測定対象の位置を検出する位置検出ステップと、
を含む位置検出方法。 - 測定対象から発信された測定波形信号を第1、第2センサを介して受信し、前記測定対象の位置を検出する位置検出プログラムであって、
前記第1、第2センサのそれぞれは、前記測定波形信号と放送用電波信号とを受信して記録し送信する記録送信手段を備え、
前記位置検出プログラムは、
前記第1、第2センサの記録送信手段から送信された信号を受信してセンサごとに分離する受信ステップと、
前記第1、第2センサのそれぞれで受信した前記放送用電波信号に基づいて、前記第1センサの前記測定波形信号と前記第2センサの前記測定波形信号とのサンプリング周波数のオフセットを推定する推定ステップと、
推定した前記サンプリング周波数のオフセットに基づいて、前記第2センサからの前記測定波形信号を補正する補正ステップと、
前記第1センサからの前記測定波形信号と、前記第2センサからの前記測定波形信号を前記補正ステップで補正した信号と、に基づいて、前記測定対象の位置を検出する位置検出ステップと、
をコンピュータに実行させる位置検出プログラム。
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