(57)【要約】【課題】本発明は、波動信号を生成しまたは観測し、その波動信号が生成されもしくは観測された期間を示す絶対時刻と共に上位装置に配信する波動信号配信装置と、その波動信号配信装置から個別に引き渡された波動信号の瞬時値の列に所定の処理を施す信号処理装置とに関し、複数の異なるサイトで生成されまたは観測された波動信号に所望の多様な処理を精度よく柔軟に施すことを可能とすることを目的とする。【解決手段】波動信号を生成しまたは観測する波動信号取得手段と、前記波動信号が生成されまたは観測された時点もしくは期間を示し、かつ前記波動信号に施されるべき処理の精度の確保が可能である絶対時刻と、前記波動信号の瞬時値の列とを対応づけて網に送出する送出手段とを備える。【選択図】図１
2014110532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波動信号を生成しまたは観測する波動信号取得手段と、
前記波動信号が生成されまたは観測された時点もしくは期間を示し、かつ前記波動信号に施されるべき処理の精度の確保が可能である絶対時刻と、前記波動信号の瞬時値の列とを対応づけ、上位装置に配信する配信手段と
を備えたことを特徴とする波動信号配信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波動信号配信装置において、
前記波動信号は、
前記波動信号配信装置によって観測された音波である
ことを特徴とする波動信号配信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の波動信号配信装置において、
前記絶対時刻は、
衛星航法または無線航法に基づいて求められた時刻である
ことを特徴とする波動信号配信装置。
【請求項４】
物理的または地理的に隔たった複数のサイトから個別に絶対時刻に対応づけられて引き渡された波動信号の瞬時値の列を前記絶対時刻の順にソートするソーティング手段と、
前記複数のサイトから引き渡され、かつ前記絶対時刻の順にソートされた波動信号の瞬時値の列に所定の処理を施す信号処理手段と
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の信号処理装置において、
前記所定の処理は、
ブラインド音源分離、ノイズリダクション、空間ダイバシティー、信号源推定、音響探知、暗号化、記録の全てまたは一部である
ことを特徴とする信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波動信号を生成しまたは観測し、その波動信号が生成されもしくは観測された期間を示す絶対時刻と共に上位装置に配信する波動信号配信装置と、その波動信号配信装置から個別に引き渡された波動信号の瞬時値の列に所定の処理を施す信号処理装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地理的に広範に隔たったサイトに個別に到来した音波や音声の瞬時値の列については、単に同期して通信路や伝送を介して収集されても、時間軸上において観測されたり生成された絶対的な時刻の把握が技術的に困難であったり、コストの制約に阻まれ、下記のような処理を十分な精度で施すことができない場合が多かった。
【０００３】
(1) ブラインド音源分離、ノイズリダクション、空間ダイバシティー
(2) 発生源の推定や探知
(3) 暗号化や記録
【０００４】
なお、本発明に関連性がある先行技術としては、以下に列記する特許文献１および特許文献２があった。
(1) 「入力データ要素の時間及び間隔(TS)スタンピング用のグローバル同期ユニット(GSU)において、前記グローバル時間同期システムは、前記GSU内で生じる各データ・サンプリング瞬間で前記グローバル基準システムに関する前記GSUの時間及び間隔座標の時間及び間隔(TS)スタンプ・データ要素の典型を自動的に生成するために、グローバル基準システム内に象徴的に埋め込まれたGPSシステムに関連した信号元からGPS信号を受信する及び前記受信GPS信号を処理するGPS受信器および関連するアンテナと、前記GPS受信器に操作しやすく接続された中央処理装置と、個々の前記データ・サンプリング瞬間で、データ入力装置および前記中央処理装置に操作可能に接続され、前記データ入力装置から入力データ要素を受信するデータ入力ポートとを有し、前記中央処理装置は、(i)個々の前記データ・サンプリング瞬間にて前記データ入力ポートで受信した入力データ要素を前記サンプリング瞬間で生成されたTSスタンプデータ要素で関連させて、TSスタンプされた入力データ要素を生成し、(ii)メモリに個々の前記TSスタンプされた入力データ要素を格納する」ことにより、「競争者によって使用されるクライアント・マシンによって経験された可変のネットワーク通信待ち時間を補う間に競争者のミリオン中のインターネット上の時間抑制競争を公平に安全に可能にする」点に特徴があるグローバル時間同期システム…特許文献１
【０００５】
(2) 「１以上の航空機の位置を検出する複数のレーダサイトと、航空機位置を前記レーダサイトから受信する情報処理装置を含む管制所と、を通信回線で接続したマルチレーダシステムにおいて、前記レーダサイトは、ＧＰＳ電波又は電波時計用標準電波からクロック信号を受信するクロック受信機と、航空機から反射したレーダエコー信号から前記航空機位置を算出する信号処理プロセッサと、前記レーダエコー信号を受信した時間にタイムスタンプを付与するタイムスタンプ生成部とを備え、前記クロック受信機で受信したクロック信号によって自身のシステムクロックを較正し、前記タイムスタンプは前記自身のシステムクロックの時刻情報に基づいて航空機位置情報に付与するものであり、前記クロック信号、前記航空機位置及び前記タイムスタンプを、前記情報処理装置に送信し、前記情報処理装置は、前記クロック信号に基づいてシステムクロックを定期的に較正し、前記レーダサイトから受信した前記航空機位置及び前記タイムスタンプと前記較正した自己のシステムクロックとにより、現時刻と前記航空機を検出した時刻とを比較し、伝送遅延時間を算出し、航空機の現在位置を決定し、レーダー表示部に表示させる」ことにより、「レーダが航空機を検出した位置に航空機が存在した時刻を正確に取得し、ＧＰＳから得られる絶対時刻を情報処理装置に送出することにより、計算誤差を低減し航空機位置を正確に算出、表示する」点に特徴があるマルチレーダシステム…特許文献２
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５２６８３３号公報
【特許文献２】特表２００４−５０８５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術では、特に、個々のサイトから上記処理を行う装置に至る区間の伝搬遅延時間が異なり、かつ変動する場合には、一般に、その変動を吸収する処理の処理量が膨大であるために、これらのサイトから配信された瞬時値の列に所望の処理を精度よく施すことは困難であった。
【０００８】
また、このような精度の向上と維持とは、上述したサイトが移動体上に設けられている場合には、さらに困難であった。
【０００９】
なお、既述の音声の瞬時値の列は、例えば、ＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)パケットの列として伝送することが可能である。
【００１０】
このような場合には、ＶｏＩＰパケットのtimestampフィールドに配置される時刻は、一般に、上記絶対時刻ではなく、該当するサイトで行われた計時の下で与えられる時刻であるため、既述の所望の処理を精度よく施すためには適用され難かった。
【００１１】
本発明は、複数の異なるサイトで生成されまたは観測された波動信号に所望の多様な処理を精度よく柔軟に施すことを可能とする波動信号配信装置および信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明では、波動信号取得手段は、波動信号を生成しまたは観測する。配信手段は、前記波動信号が生成されまたは観測された時点もしくは期間を示し、かつ前記波動信号に施されるべき処理の精度の確保が可能である絶対時刻と、前記波動信号の瞬時値の列とを対応づけ、上位装置に配信する。
【００１３】
すなわち、本発明に係る波動信号配信装置は、本発明が適用された他の波動信号配信装置と共に、物理的にあるいは地理的に大幅に隔たり、あるいは多様に分散されて配置された場合であっても、生成されたり観測された波動信号を時間軸上で絶対的に占める期間や時点と共に上位装置に配信することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の波動信号配信装置において、前記波動信号は、前記波動信号配信装置によって観測された音波である。
【００１５】
すなわち、上位装置には、本発明が個別に適用された複数の波動信号配信装置にそれぞれ到来した音波の瞬時値の列が引き渡される。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の波動信号配信装置において、前記絶対時刻は、衛星航法または無線航法に基づいて求められた時刻である。
【００１７】
すなわち、本発明が個別に適用された複数の波動信号配信装置から上位装置に引き渡される波動信号は、所望の衛星航法や無線航法に基づいて求められた高い精度の時刻を基準とする時間軸上において整列した状態で所望の処理の対象となる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、ソーティング手段は、物理的または地理的に隔たった複数のサイトから個別に絶対時刻に対応づけられて引き渡された波動信号の瞬時値の列を前記絶対時刻の順にソートする。信号処理手段は、前記複数のサイトから引き渡され、かつ前記絶対時刻の順にソートされた波動信号の瞬時値の列に所定の処理を施す。
【００１９】
すなわち、物理的にあるいは地理的に大幅に隔たり、あるいは多様な配置で設けられた拠点で生成されたり観測された波動信号であっても、時系列の順にした整列した状態で所望の処理を施すことが可能となる。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の信号処理装置において、前記所定の処理は、ブラインド音源分離、ノイズリダクション、空間ダイバシティー、信号源推定、音響探知、暗号化、記録の全てまたは一部である。
【００２１】
すなわち、物理的にあるいは地理的に大幅に隔たり、あるいは多様な配置で設けられた拠点で生成されたり観測された波動信号であっても、時系列の順にした整列した状態で所望の処理を施すことが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、所望の場所で個別にあるいは非同期に観測されあるいは生成された波動信号に対して、これらの波動信号の相関の有無の如何にかかわらず、絶対的な時間軸上で整列した状態で所望の処理を施すことが可能となる。
本発明は、多様な監視系や計測系に柔軟に適用可能である。
本発明が適用された系では、個々の波動信号配信装置に高精度の計時手段が備えられなくても、性能および信頼性が高められ、あつ安定に維持される。
本発明が適用された系では、波動信号の生成や観測が互いに非同期に行われる場合であっても、処理の精度および性能が高められ、かつ安定に維持される。
本発明が適用された系では、波動信号の生成や観測が互いに非同期に行われる場合であっても、所望の処理が精度よく安定に実現される。
したがって、本発明によれば、信頼性、性能および精度が高い分散型の監視系、計測系、信号処理系が従来例より大幅に安価に構築可能となり、多様な分野の可能性が拡大される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、サイト１０-1〜１０-nにはルータ１１-1〜１１-nがそれぞれ配置され、これらのルータ１１-1〜１１-nのWAN端子は、インタネット２０を介してサーバ３０の通信ポートに接続される。
【００２５】
サイト１０-1には、上記ルータ１１-1に併せて、以下の構成要素が配置される。
(1) マイク１２-1
(2) そのマイク１２-1に接続されたアナログポートと、ルータ１１-1の第一のＬＡＮポートに接続された通信ポートとを有するＶｏＩＰユニット１３-1
【００２６】
(3) ＶｏＩＰユニット１３-1のディジタル入力ポートに接続されたＧＰＳ対応部１４-1
(4) ルータ１１-1の第二のＬＡＮポートに接続された通信ポートを有するパソコン（ＰＣ）１５-1
【００２７】
なお、サイト１０-2〜１０-nの構成については、サイト１０-1の構成と同じであるので、対応する構成要素に添え番として「１」に代わる「２」〜「ｎ」がそれぞれ付加された同じ符号を付与することとし、ここでは、その説明を省略する。
また、以下では、サイト１０-1〜１０-nの何れにもあてはまる事項については、添え番号「１」から「ｎ」の何れにも該当し得ることを意味する添え文字「ｃ」を各構成要素の符号に付加して記載する。
【００２８】
図２は、本実施形態の動作を説明する図である。
以下、図１および図２を参照して本実施形態の動作を説明する。
サイト１０-cに備えられた各構成要素は、サイト１０-1〜１０-nの何れとも非同期に以下の通りに連係する。
【００２９】
(1) ＶｏＩＰユニット１３-cは、マイク１２-cに到来した音声信号を示すオーディオ信号を符号化し、そのオーディオ信号の瞬時値の列を所定の形式で含むＶｏＩＰパケットの列を生成する（図２(1))。
【００３０】
(2) ＧＰＳ対応部１４-cは、図示されないＧＰＳ衛星からサイト１０-cに到来した無線信号に既定の衛星航法を適用することによって、絶対時刻を算出する（図２(2))。なお、このようにして算出される絶対時刻については、上記ＶｏＩＰパケットが生成される最大の頻度で、個々のＶｏＩＰパケットが生成された時刻を十分な精度で示すものとし、そのために行われる演算の対象および手順については、如何なるものであってもよい。
【００３１】
(3) ＶｏＩＰユニット１３-cは、既述のＶｏＩＰパケットの列に含まれる個々のＶｏＩＰパケットの所定のフィールドに、上記絶対時刻を配置する（図２(3))。なお、以下では、このような絶対時刻が配置されたＶｏＩＰパケットについては、以下、「〔ＶｏＩＰパケット〕」と表記する。
【００３２】
(4) ＶｏＩＰユニット１３-cは、ルータ１１-cおよびインタネット２０を介してサーバ３０宛に、上記その〔ＶｏＩＰパケット〕の列（図２(4))を送信する。
なお、パソコン１５-cは、ルータ１１-cおよびインタネット２０を介してサーバ３０その他の通信装置やサーバに適宜アクセスする機能を有し、例えば、サイト１０-cの保守や運用にかかわる所定の機能を果たす。
【００３３】
一方、サーバ３０は、サイト１０-1〜１０-nからインタネット２０を介して転送された個々の〔ＶｏＩＰパケット〕の列を取り込み、それぞれの送信元のサイト（サイト１０-1〜１０-nの何れか）毎に、かつ既述の所定のフィールドに配置された絶対時刻の順にソーティングすることによって、データベースを構築して、所定の記憶領域（主記憶上ではなく、外部記憶装置上に配置されてもよい。）に格納する（図２(5))。
【００３４】
このようなデータベースには、マイク１２-cに到来した音声信号の瞬時値の列が、その音声信号が到来した絶対時刻に対応付けられることによって時間軸上で整列し、かつ送信元のサイト毎に対応づけられて統合される。
【００３５】
しかも、これらの瞬時値は、サイト１０-1〜１０-nが地理的に大幅に隔たった地点に配置された場合であっても、上記衛星航法に基づいて高い精度で得られた絶対時刻の順に安定に得られる。
【００３６】
したがって、サーバ３０では、サイト１０-1〜１０-nが地理的に広範に分散して配置され、あるいは辺鄙な地点に配置された場合であっても、従来例では達成されない高い精度、応答性および安定性で、以下の多様な処理を実時間で行う（図２(6))ことが可能となる。
【００３７】
(1) マイク１２-cに所在が未知である複数の異なる音源から未知の異なる伝搬路を介して到来した複数の音波を個別に分離する「ブラインド音源分離」
(2) マイク１２-cに到来した雑音混じりの音波から、上記「ブラインド音源分離」を用いて分離された雑音を減じることによって達成される「ノイズリダクション」
【００３８】
(3) マイク１２-1〜１２-nの間隔が到来する（し得る）音波の波長の半値以上に設定されることにより、これらのマイク１２-1〜１２-nに到来する音波の相関性が十分に低く設定されると共に、以下の何れかの方式に基づいて実現される「ダイバーシチ」
【００３９】
(3-1) サイト１０-1〜１０-nの内、複数のサイトが該当する音波の計測に適用される「スペースダイバーシチ」
【００４０】
(3-2) サイト１０-1〜１０-nの内、該当する音波のレベルが最大である（所定の閾値を上回る）特定のサイトがその音波の計測に適用される「選択ダイバーシチ」
【００４１】
(3-3) サイト１０-1〜１０-nの内、該当する音波のレベルが所定の閾値を上回る複数のサイトに到来した音波の位相が揃えられて合成される「最大比合成」
【００４２】
(4) サイト１０-1〜１０-n（マイク１２-1〜１２-n）に個別に到来した音波に複素空間上で乗じられる係数が所定のアルゴリズムに基づいて可変されることによって、これらのマイク１２-1〜１２-nによる総合的な指向性（利得や干渉軽減を実現する。）を所望の形態で実現する「ビームフォーミング」または「ヌルフォーミング」
【００４３】
(5) 広域に配置され、または多数配置されたマイク１２-1〜１２-nによって観測された音波の発生源の推定や探知
【００４４】
(6) 広域に配置され、または多数配置されたマイク１２-1〜１２-nによって観測された音波の解析に好適な形態および形式による記録
【００４５】
なお、本実施形態では、「絶対時刻」は、ＧＰＳ対応部１４-cにＧＰＳ衛星から到来して無線信号に基づいて単にリアルタイムに求められる時刻に限定されず、例えば、ＶｏＩＰユニットによってＶｏＩＰパケットに組み込まれる音声信号がマイク１２-cによって捉えられた時刻であってもよい。
【００４６】
また、「絶対時刻」は、ＶｏＩＰパケット毎に逐一含まれなくてもよく、一連のＶｏＩＰパケットに施されるべき所望の信号処理の精度や応答性が確保されるならば、所定の数のＶｏＩＰパケットの列毎に、適宜対応付けられてサーバ３０に引き渡されてもよい。
【００４７】
さらに、このような「絶対時刻」は、必ずしもＶｏＩＰパケット上に配置されなくてもよく、例えば、ＶｏＩＰパケットとは別のパケットとしてサーバ３０に引き渡されてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、サイト１０-1〜１０-nは、地理的に広範に分散されて配置されているが、本発明は、これらのサイト１０-1〜１０-nが同一の建物やフロア上に位置する場合にも同様に適用可能である。
【００４９】
さらに、本実施形態では、サイト１０-1〜１０-nとサーバ３０との間における〔ＶｏＩＰパケット〕の列の引き渡しが、インタネット２０を介して行われている。
しかし、このような引き渡しは、コンピュータネットワークに限定されず、如何なる通信方式や伝送方式に基づいて行われてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、既述の処理は、「ブラインド音源分離」、「ノイズリダクション」、「ダイバーシチ」、「スペースダイバーシチ」、「選択ダイバーシチ」、「最大比合成」、「ビームフォーミング」、「ヌルフォーミング」、音波の発生源の推定や探知、音波の解析に好適な形態および形式による記録に限定されず、音声以外の多様な波動信号に対して施すこと可能である到来方向の推定、その他の如何なる処理であってもよい。
【００５１】
さらに、本実施形態では、マイク１２-cに到来した音波の瞬時値の列は、ＶｏＩＰパケットの列としてではなく、例えば、ＷＡＶ形式、ＭＰ３形式、ＷＭＡ形式等の所定の形式の音声ファイルとしてサーバ３０に引き渡されてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、ＶｏＩＰパケットの列がＲＴＰ(Real-time Transport Protocol)に基づいて伝送されているが、マイク１２-cに到来した音波の瞬時値の列を所望の精度および実時間性で伝送可能であるならば、その伝送は如何なる通信手順に基づいて行われてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態では、「絶対時刻」は、ＧＰＳ衛星から到来した無線信号に施される衛星航法に基づいて求められなくてもよく、所望の精度が確保されるならば、ＧＰＳ衛星以外の航行衛星に適応した衛星航法あるいは標準電波の利用により得られる時刻と、サイト１０-cに個別に備えられた原子時計によって与えられる時刻との何れで代替されてもよい。
【００５４】
また、本発明は、地理的にあるいは物理的に大きく隔たった複数のサイトに到来する波動信号を時系列の順にソーティングすることにより、一括して所望の信号処理を施すことを可能とするので、例えば、このような信号処理の対象から除外されるべき雑音が少ない所（地球上の地点に限定されず、静止軌道上あるいは惑星や衛星上であってもよい）に好適なサイトが設置されることにより、その信号処理の精度や信頼性を高めることも可能である。
【００５５】
さらに、本発明は、複数のサイトが物理的に大幅に隔たった位置に設置されることにより、電波望遠鏡と同様に、これらのサイトとサーバ３０との間における伝送の容量、リアルタイム性、信頼性等の限界の範囲で局限まで高い分解能による信号処理の実現が可能である。
【００５６】
また、本実施形態では、インタネット２０を介してサーバ３０に引き渡されるＶｏＩＰパケットの列には、マイク１２-cに到来した音声信号の瞬時値が配置されている。
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、例えば、上記音声信号の瞬時値に代えて、マイク１２-cに代わる発振器等によって生成された波動信号の瞬時値の列がＶｏＩＰパケットに配置されてもよい。
【００５７】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０  サイト
１１  ルータ
１２  マイク
１３  ＶｏＩＰユニット
１４  ＧＰＳ対応部
１５  パソコン（ＰＣ）
２０  インタネット
３０  サーバ
【図１】
2014110532.tif 000003
【図２】
2014110532.tif 000004