音響ビーコンで自己位置を推定する屋内移動ロボットシステム

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本研究は音響ビーコンによる測位手法の確立を目的とた。本年度は(i)移動体を測位した際のドップラシフトによる影響評価の手法及び(ii)反射・回折が無視できない場合における測位手法を提案した。(i)本研究で対象とするマイクアレイ素子間の相関関数は、理想的には音波の到来角度に相当する時刻のみにピークが現れる。しかしながら、ドップラシフト等の影響が発生すると、上記時刻以外にも複数のピークが発生する。この変化を相関波形の振幅対平均電力比によって評価することを提案し、ドップラシフトによる影響が無視できず本来のピークよりも他のピークが大きくなる速度域を定量的に評価可能であることを示した[1]。(ii)また、反射等によってマイクアレイ素子間の相関波形に影響が出ることは避けられず、相関波形のピーク時刻のみを以て音波の到来角度の推定値とする従来の手法は反射等による到来角度の誤検出が課題であった。これを解決するため、到来角度から位置を推定する従来法に対し、新たに測位候補位置の尤度を相関波形の高さで評価し、尤度の高い候補位置を測位結果とする手法を提案した。以上により、反射等の影響によって相関波形のピークが本来の時刻以外に発生する条件でも、本来の時刻に相関があれば測位を可能とする手法を示した。[1]Ogiso et al.:"Evaluation of Time-Difference-of-Arrival Error of Acoustic Beacons Caused by Velocity of Microphone Array," Proceedings of Regional Conference on Acoustics and Vibrations 2017, RB1032 (6-pages) (28 November, 2017).