When a sound source localization technique is applied to a humanoid robot, it is common to calculate the direction of a sound source with a time difference between microphone channels due to a limitation in calculation load and memory space. When an operating noise is generated inside the robot, the time differences between the pairs of microphones have errors, and the errors of the time differences cause a localization error. In order to solve these problems, there have been studies to select pairs of microphones that are predicted to have a small time difference error. Unlike previous studies in which the criterion for microphone pair selection is determined through trial and error, this study systematically determined the criterion by analyzing the time difference error and the localization error.
First, the relationship between the time difference error and the localization error is formally determined and the worst case study is investigated to obtain the maximum value of the localization error with respect to the given time difference error. The method based on the peak of the cross - correlation function is suitable to apply the above theorem and it is verified experimentally. When a maximum allowable localization error is given, a method of determining the threshold value of a peak satisfying the maximum allowable localization error is proposed and experimentally confirmed. If the allowable localization error is strict, the localization becomes impossible. Therefore, the maximum allowable localization error should be determined in consideration of the characteristics of the environment and the system.
음원 위치 추정 기술을 휴머노이드 로봇에 적용할 때, 계산량과 메모리 공간의 제약이 있어 마이크로폰 채널 사이의 시간 차로 음원의 방향을 계산하는 것이 일반적이다. 로봇의 내부에서 동작 소음이 발생하면, 마이크로폰 쌍의 시간 차가 잘못 추정되고 이 시간 차의 오차는 위치 추정 오차를 유발시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 기존의 연구 중 시간 차 오차가 작을 것이라 예측되는 마이크로폰 쌍을 선택하여 계산하는 연구들이 있다. 마이크로폰 쌍을 선택하는 기준이 시행착오를 통해 결정되는 기존의 연구와는 달리, 본 연구는 시간 차 오차와 위치 추정 오차를 분석함으로 체계적으로 정한다.
먼저 시간 차 오차와 위치 추정 오차의 관계를 수식적으로 규명하고, 이를 최악의 상황에 대해 연구하여 주어진 시간 차 추정 오차에 대한 위치 추정 오차의 최대값을 구하였다. 기존의 마이크로폰 쌍을 선택하는 다양한 방법들을 통계적으로 고찰하여, 상호 상관 함수의 피크를 기준으로 하는 방법론이 위의 정리를 적용하기 적절함을 실험적으로 검증하였다. 최대 허용 위치 추정 오차가 주어졌을 때, 이를 만족하는 피크의 문턱값을 정하는 방법을 제안하고 실험적으로 규명하였다. 허용 위치 추정 오차가 엄격할 경우 위치 추정 자체가 불가능해지므로 최대 허용 위치 추정 오차는 환경 및 시스템의 특성을 고려하여 정해야 한다.
