送信音と反射音の干渉に基づく距離推定に関する基礎的検討

摘要

音響分野に限らず,対象物までの距離は,基本的なそして非常に重要な情報である.基本的な測距の方法として,送信波と反射波の時間差から距離を推定する方法が一般的に知られている.しかし近距離になると推定が困難になるものがほとんどである.これに対して,マイクロ波レーダの分野では定在波を利用して近距離計測を行う手法が知られている.我々は,この手法を可聴音域に拡張し,距離推定を行うことを提案するとともに,シミュレーションや実際の計測を通じて提案手法の正当性,有効性を示してきた.対象物に向け音を放射すると,送信音と反射音の干渉によって定在波が生じる.よって,この干渉(定在波)には距離の情報が含まれる.提案手法の原理は以下の通りである: 干渉により観測信号のパワースペクトルには,対象物の距離に応じた周期性が現れるので,観測信号のパワースペクトルをもう一度フーリエ変換し距離のスペクトルを求めることで距離を推定する.提案手法とよく似た手法として,パワースペクトルの対数をとって逆フーリエ変換を適用するケプストラム分析や,観測信号の自己相関関数(パワースペクトルの逆フーリエ変換からも求まる)がある.本報告では,可聴音域における定在波を利用した距離推定について,これらの手法との比較を含めた基礎的検討を行う.