ドローン聴覚による実時間被災者探査実現に向けた地表の三次元空間音響センシング

利用无人机听觉对地面进行三维空间声学传感，用于实时灾难受害者探索

• 批准号: 22K14218
• 负责人: 干場 功太郎
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14218/
• 关键词: ドローン聴覚; マイクロホンアレイ; 音響センシング; ロボット聴覚; 音響計測; 音響信号処理

初年度はドローン聴覚による地表の音響センシング実現に向けた，初期検討を行った．・音響センシングアルゴリズムの開発：ドローン搭載スピーカー・マイクロホンアレイを用いた地表の音響センシングのための基本となるアルゴリズムを開発した．本手法では，音源定位手法として用いられているMUSIC (multiple signal classification)法を応用した手法であり，ドローン搭載のスピーカーから照射された音響信号が地表の各所で反射し，その反射波の伝搬時間と方向を得ることによりセンシングを行う．・スピーカー・マイクロホンアレイシステムの開発：センシングのためのスピーカー・マイクロホンアレイセンサを構築した．高出力・軽量なスピーカーと，16ch同期収録可能な小型マイクロホンを用いた．また，高精度・広範囲の計測のための最適なパラメータについても検討を行った．・雑音耐性の強化，リアルタイム性の強化：上記のアルゴリズムについて，ドローン自身の大きな雑音が存在する状況であっても実時間でセンシングを行うことができるよう，処理コストの低い雑音除去手法の開発を行った．本手法では，統計情報を用い，得られる情報の中から雑音によるものと目的音によるものを区別し，目的音のみを抽出することで雑音の影響を除去し，SNR (signal-to-noise ratio)が低い状況でも高精度に反射波の伝搬時間・方向を得ることができる．上記を屋外実環境でドローンを飛行させ，評価を行った．その結果，高度5mでの飛行中に，約2m四方の範囲の地面を数十cmの精度でセンシングすることができた．また，SNRが低い状況であっても，実時間で雑音除去の処理を行うことができ，本手法の有用性を確認できた．

Early annual は ド ロ ー ン hearing に よ る surface の sound セ ン シ ン グ be am に to け た, early 検 line for を っ た. , sound セ ン シ ン グ ア ル ゴ リ ズ ム の open 発 : ド ロ ー ン carry ス ピ ー カ ー · マ イ ク ロ ホ ン ア レ イ を with い た surface の sound セ ン シ ン グ の た め の basic と な る ア ル ゴ リ ズ ム を open 発 し た. This technique で は, sound source localization technique と し て in い ら れ て い る MUSIC (multiple signal classification) method を 応 with し た gimmick で あ り, ド ロ ー ン carry の ス ピ ー カ ー か ら irradiation さ れ た sound signal が surface の で reflection し by each, そ の reflection wave の 伝 move time と direction を る こ と に よ り セ ン シ ン グ う を line. · ス ピ ー カ ー · マ イ ク ロ ホ ン ア レ イ シ ス テ ム の open 発 : セ ン シ ン グ の た め の ス ピ ー カ ー · マ イ ク ロ ホ ン ア レ イ セ ン サ を build し た. Output: 軽 quantity: なスピ カ カ と と, 16ch concurrent publication: な small-scale, ロホ ロホ, ロホ を use 軽 た. ま た, high precision, hiroo van 囲 の measuring の た め の optimum な パ ラ メ ー タ に つ い て も 検 line for を っ た. · 雑 patience の aggrandizement, リ ア ル タ イ ム sex の reinforcement: written の ア ル ゴ リ ズ ム に つ い て, ド ロ ー ン itself の big き な 雑 が exists す る condition で あ っ て も be time で セ ン シ ン グ を line う こ と が で き る よ う, 処 Richard コ ス ト の low い 雑 sound removal technique の open 発 を line っ た. This technique で は, statistical information を い, too ら れ る intelligence の か ら 雑 sound に よ る も の と purpose sound に よ る も の を distinction し, objective sound の み を spare す る こ と で 雑 の influence を remove し, SNR (signal - to - noise thewire) low が い condition で も high-precision に reflection wave の 伝 move time, direction を る こ と が で き る. The above is recorded as を outdoor environment でドロ を を を flight させ, and evaluation 価を profession った. そ の as a result, the height of 5 m で の に in flight, about 2 m square の van 囲 の ground を dozens of cm の precision で セ ン シ ン グ す る こ と が で き た. ま た, low SNR が い condition で あ っ て も, be time で 雑 sound to remove の 処 Richard を line う こ と が で き, this technique の usefulness を confirm で き た.

项目成果

ドローン聴覚による地表のアクティブ音響センシングに関する基礎検討

利用无人机听觉进行地面主动声学传感的基础研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 干場 功太郎;岩附信行
• 通讯作者: 岩附信行

ドローン聴覚におけるヒストグラム情報と周波数情報を用いた音源定位性能向上の検討

无人机听觉中利用直方图信息和频率信息提高声源定位性能的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 小松崎和泉;干場 功太郎;岩附 信行
• 通讯作者: 岩附 信行

ヒストグラム情報を用いた時刻変化の著しい雑音に対する耐性の高い音源定位手法の提案

提出一种使用直方图信息的声源定位方法，该方法对具有显着时间变化的噪声具有很强的抵抗力

• 发表时间: 2022
• 作者: 小松崎和泉;干場功太郎;武田行生;菅原雄介
• 通讯作者: 菅原雄介