CN103119461B

CN103119461B - 声源检测装置

Info

Publication number: CN103119461B
Application number: CN201180024316.9A
Authority: CN
Inventors: 佐藤润; 船山龙士
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: US9632191B2; WO2013042201A1; JP5423883B2; JPWO2013042201A1; EP2759843A1; EP2759843A4; CN103119461A; US20140204714A1; EP2759843B1

Abstract

声源检测装置（1）比较由集音器（13、14、15、16）收集到的声音的信息而检测规定的声源，该声源检测装置（1）将各集音器配置在距移动体内部的杂音源等距离的位置，该声源检测装置（1）具备：对象确定部（22），该对象确定部（22）确定声源的检测对象区域；声源检测部（25），该声源检测部（25）使用对象确定部（22）确定的检测对象区域的声音的信息，检测规定的声源的方位。因而，声源检测部（25）不将在同一时刻输入到集音器（13、14、15、16）中的声音作为检测对象，所以能够预先排除由移动体内部的除声源以外的杂音源产生的影响。

Description

声源检测装置

技术领域

本发明涉及一种根据由多个集音器收集到的声音检测声源的声源检测装置。

背景技术

在声源检测装置中，多个集音器分别收集周围的声音，根据某各声音的到达时间差指定声源（特别是车辆的行驶声音）的位置。在日本实开平5–92767号公报所述的装置中，利用带通滤波器从以规定的间隔配设的多个微音器所输出的电信号中分别去除低频区域和高频区域的频率成分而转换为修正电信号，根据该修正电信号计算车辆的行驶声音的特征出现的规定的频带的功率，在该功率的功率级大于规定值的情况下，判定为有接近车辆，并且根据该修正电信号去除不需要的杂音成分而转换为杂音抑制信号，运算多个微音器的杂音抑制信号间的相互相关，根据相关成为最大的到达时间差运算接近车辆的接近方向。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平5–92767号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在上述那样的技术中，上述装置虽然能够检测接近车辆的方向，但是也能检测例如发动机、冷却风扇等这样的本车辆发出的声音。因此，这些声音成为噪音，所以存在误检测多，不能提高检测精度这样的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种能够减少误检测、提高检测精度的声源检测装置。

用于解决问题的方案

即，本发明的声源检测装置具有：多个集音器，该多个集音器设于移动体；声源检测部，该声源检测部比较由多个集音器收集到的声音的信息而检测规定的声源的方位，该声源检测装置的特征在于，多个集音器分别配置在距移动体内部的杂音源等距离的位置，声源检测部不将在同一时刻输入到多个集音器的各集音器中的声音作为检测对象。

本发明的声源检测装置的各集音器配置在距杂音源等距离的位置，不将在同一时刻输入到多个集音器的各集音器中的声音作为检测对象，只利用在不同时刻输入的声音检测规定的声源的位置。因而，能够将自位于距各集音器等距离的位置的杂音源发出的声音的影响预先排除，所以能够减少误检测，提高检测精度。

另外，本发明的声源检测装置可以是，具有对存在于周围的其他车辆进行检测的其他车辆检测部，声源检测部不将自其他车辆检测部的检测范围输入的声音作为检测对象。在该情况下，声源检测的检测对象区域变得更窄，所以能够进一步提高检测精度，并且能够减轻声源检测处理的处理负担。

另外，本发明的声源检测装置可以是，声源检测部将自其他车辆检测部不能检测的范围输入的声音作为检测对象。在该情况下，能够针对其他车辆检测部不能检测且需要进行声源检测的场所进行声源检测。

另外，本发明的声源检测装置可以是，声源检测部不将从移动体看自前方输入的声音作为检测对象，而将从移动体看自左右方向输入的声音作为检测对象。在该情况下，将不需要进行声源检测的前方从检测对象中排除，并且容易成为死角的左右方向包含在检测对象中，所以能够进行最佳的声源检测处理。

发明的效果

采用本发明，能够提供可减少误检测、提高检测精度的声源检测装置。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的声源检测装置的大概结构图。

图2是表示声源检测装置中的集音器的配置的图。

图3是用于说明对声源的方位进行确定的处理的图。

图4是用于说明用帧（日文：フレ一ム）确定检测区域的方法的图。

图5是表示集音器收集到的声音的到达时间差与其相关的关系的曲线图。

图6是表示利用对象确定部确定的声源检测的检测对象区域的图。

图7是表示第1实施方式的声源检测装置的声源检测处理的流程图。

图8是本发明的第2实施方式和第3实施方式的声源检测装置的大概结构图。

图9是用于说明第2实施方式中的声源检测装置的检测对象区域的确定处理的图。（a）是表示用帧确定检测对象区域的处理的图，（b）是表示检测对象区域的图。

图10是说明用第3实施方式中的声源检测装置确定的检测对象区域的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的声源检测装置的实施方式。另外，对于各图中相同或相当的要素，标注相同的附图标记而省略重复的说明。

本实施方式的声源检测装置装设于车辆，检测接近车辆的方位。详细而言，本实施方式的声源检测装置根据由多个集音器（微音器）收集到的各声音检测接近车辆（即，指定周边车辆的行驶声音的声源的移动方向），将所检测到的接近车辆的信息提供给驾驶支援装置。本实施方式由声源检测装置的各构成要素及其处理方式不同的第1实施方式～第3实施方式构成。

另外，车辆的行驶声音主要例举道路噪音（轮胎表面与路面的摩擦声音）和轮胎花纹杂音（轮胎沟处的空气的漩涡（压缩/释放））。可以利用实验等预先测量该车辆的行驶声音的频率成分的范围。

首先，参照图1说明第1实施方式的声源检测装置1。图1是第1实施方式的声源检测装置的结构图。

声源检测装置1具备4个集音器，由2个集音器（集音器对）构成的集音器单元配置在车宽方向的左侧和右侧。在声源检测装置1中，利用各集音器单元中的2个集音器的间隔检测声源。声源检测装置1包括集音器阵列10（左侧集音器单元11（第1集音器13和第2集音器14）、右侧集音器单元12（第3集音器15和第4集音器16））和ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）20（滤波器21、对象确定部22、相互相关计算部23、相位差分散计算部24和声源检测部25）。

集音器阵列10包括左侧集音器单元11和右侧集音器单元12。另外，左侧集音器单元11包括第1集音器13和第2集音器14。第1集音器13配置在车宽方向的左侧的外侧。第2集音器14与第1集音器13空开规定的间隔而配置在车辆中心侧。右侧集音器单元12包括第3集音器15和第4集音器16。第4集音器16配置在车宽方向的右侧的外侧。第3集音器15与第4集音器16空开规定的间隔而配置在车辆中心侧。为了提高耐噪音性能，各集音器单元11、12内的集音器的间隔配置为狭窄的间隔。

另外，各集音器13、14、15、16具有作为声电转换器的功能，将收集到的声音转换成电信号，将该电信号发送给ECU20。另外，优选各集音器13、14、15、16使用无定向性的集音器。

另外，各集音器13、14、15、16如图2所示，配置在距发动机ENG离开距离d的位置上，该发动机ENG是杂音源且不是声源检测装置1的检测对象。这样，集音器13、14、15、16配置在距发动机ENG等距离的位置上。

ECU20是由CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）、ROM（Read Only Memory，只读存储器）、RAM（Random AccessMemory，随机存取存储器）等构成的电子控制单元，综合控制声源检测装置1。在ECU20中，将存储在ROM中的接近车辆用的应用程序加载给RAM而利用CPU执行该应用程序。ECU20如图1所示，包括滤波器21、对象确定部22、相互相关计算部23、相位差分散计算部24和声源检测部25，这些滤波器21、对象确定部22、相互相关计算部23、相位差分散计算部24和声源检测部25相当于上述各应用程序。

接下来，说明由ECU20产生的声源检测功能的概要。在每个集音器单元11、12中进行由ECU20进行的声源检测。以下，以左侧集音器单元11（第1集音器13和第2集音器14）为例进行说明。ECU20如图3和图4所示，按照时间序列以每称作帧的单位分割与各集音器13、14收集到的声音相对应的电信号，判定分割后的每个帧中电信号的波形是否类似。详细而言，判定与第2集音器14收集到的声音相对应的帧n（n为3以上的整数）的电信号的波形，和与第1集音器13收集到的声音相对应的帧n–1、n–2、……、n–i（i为小于n的整数）的电信号的波形是否类似。

并且，例如在图3所示的情况下，即，在与第2集音器14收集到的声音相对应的帧n的波形和与第1集音器13收集到声音相对应的帧n–2的波形类似的情况下，ECU20检测到声源T存在于与连结第1集音器13和第2集音器14的直线成角度θ的方向。这样，能够检测规定的声源T的方位。

另外，如图4所示，在ECU20中能够适当地决定进行哪个帧与哪个帧的波形比较，特别是在第1实施方式中，ECU20具有不在同一编号的帧间进行波形比较的特征。即，在图3所示的情况下，与第1集音器13收集到的声音相对应的帧k（k为2以上的整数）的电信号、和与第2集音器14收集到的声音相对应的帧k的电信号不是比较对象。换言之，例如如图5所示，不进行在各集音器13、14之间到达了各集音器13、14的声音的时间差接近0的波形S1彼此的比较，进行该时间差偏离0的波形（例如波形S2）彼此的比较。

这样，通过不在同一编号的帧间进行波形比较，如图6所示，从声源检测的检测对象区域中排除距第1集音器13的距离和距第2集音器14的距离大致相等的区域A。该区域A中包含上述的作为杂音源的发动机ENG。另外，在第3集音器15与第4集音器16之间，也和第1集音器13与第2集音器14之间同样地进行检测对象区域的确定处理。下面，以此为前提说明ECU20中的各个构成要素。

滤波器21从自各集音器13、14、15、16获得的电信号中去除规定的频带。在滤波器21中，每当自各集音器13、14、15、16输入电信号，都从输入的电信号中去除比充分地包含车辆的行驶声音的频带的频带高的高频带和比其低的低频带。利用该滤波处理，只输出能良好地表现车辆的行驶声音的特征的频带的电信号。

对象确定部22以如下方式确定将哪个帧和哪个帧作为比较对象，即，在每个各集音器对（左侧集音器单元11和右侧集音器单元12）中进行由滤波器21滤波处理了的2个集音器的电信号的帧分割，并且进行例如除同一编号的帧间以外的帧间的波形比较。只有由该对象确定部22确定的帧的波形是后述的相互相关计算部23、相位差分散计算部24和声源检测部25的处理对象，不将在同一时刻输入到集音器13、14、15、16中的声音作为检测对象。

在相互相关计算器23中，针对每个各集音器对（左侧集音器单元11和右侧集音器单元12）计算由对象确定部22确定为比较对象的2个集音器的电信号间的相互相关值。详细而言，对表示集音器对的电信号以何种程度类似（波形相近）的相关值进行计算。这里，计算左侧集音器单元11的第1集音器13的电信号与第2集音器14的电信号之间的相互相关值、和右侧集音器单元12的第3集音器15的电信号与第4集音器16的电信号之间的相互相关值。

在相位差分散计算部24中，当各集音器单元11、12的每个集音器对利用相互相关计算部23计算相互相关值时，计算2个集音器的电信号间的相位差。此外，在相位差分散计算部24中，用每隔一定时间计算的相位差计算相位差的分散（不均）。

另外，在计算相互相关值、相位差的情况下，例如使用能利用相互相关函数、傅里叶变换得到的频率信息来进行计算。

声源检测部25具有检测接近车辆等的规定的声源的方位的功能。在声源检测部25中，针对各集音器单元11、12的集音器对，基于相互相关值和相位差的分散，检测持续存在的声源。这里，判定相互相关值是否为阈值（相互相关判定用）以上，判定由集音器对分别收集到的声音是否为相似声音。该阈值（相互相关判定用）是用于根据相互相关值判定电信号的波形是否类似的阈值，通过实验等预先设定该阈值。另外，判定相位差的分散是否为阈值（相位差分散判定用）以下，判定由集音器对分别收集到的声音是否持续存在于某一位置。该阈值（相位差分散判定用）是用于根据相位差分散判定声源是否持续存在于某一位置的阈值，通过实验等预先设定该阈值。并且，在相互相关值为阈值（相互相关值判定用）以上且相位差分散为阈值（相位差分散判定用）以下的情况下，判定为声源持续存在，在不满足该条件的情况下，判定为不存在声源。

另外，驾驶支援装置30是对驾驶员进行各种驾驶支援的装置。特别是，驾驶支援装置30从声源检测装置1接收接近车辆信息，此时实施与接近车辆相关的驾驶支援。例如在存在向本车辆接近的接近车辆的情况下，判定接近车辆与本车辆碰撞的可能性，在判定有碰撞的可能性时，向驾驶员输出警报或提供接近车辆的信息，此外在碰撞的可能性提高了的情况下，进行自动制动等车辆控制。

接下来，参照图7说明声源检测装置1的动作。图7是表示第1实施方式的声源检测装置1的ECU20中的处理的流程的流程图。图7的流程图所示的一系列的处理由ECU20在预先设定的周期内反复执行。这一系列的处理在每个集音器单元11、12中进行，详细而言，利用第1集音器13收集到的声音与第2集音器14收集到的声音的比较、和第3集音器15收集到的声音与第4集音器16收集到的声音的比较，检测规定的声源的方位。下面，对利用第1集音器13收集到的声音与第2集音器14收集到的声音的比较进行声源检测的动作进行说明。另外，除了该流程图的一系列的处理以外，在各集音器13、14、15、16中收集车外的声音，将其收集到的声音转换成电信号而发送给ECU20。

例如通过车辆的点火启动而开始该流程图的控制处理，首先在步骤S10（以下称作“S10”，其他步骤也同样）中，在ECU20中输入来自各集音器13、14、15、16的电信号。然后，在S12中利用滤波器21进行滤波处理，此时从该电信号中去除高频带的成分和低频带的成分。

然后，在S14中利用对象确定部22对第1集音器13收集到的声音的电信号（以下称作第1信号）和第2集音器14收集到的声音的电信号（以下称作第2信号）分别进行帧分割，确定将第1信号的哪个帧和第2信号的哪个帧作为比较对象，即，确定声源的检测对象区域。

接着，在S16中，利用相互相关计算部23计算从利用对象确定部22确定的检测对象区域得到的声音中的相互相关值，在S18中，利用相位差分散计算部24计算从第1信号和第2信号的检测对象区域得到的声音中的电信号间的相位差分散。然后，在S20中，利用声源检测部25，使用第1信号和第2信号的电信号间的相互相关值及相位差分散的值，判定是否存在声源以及声源的方位，结束一系列的处理。

如上所述，在第1实施方式中的声源检测装置1内，集音器13、14配置在距发动机ENG等距离的位置上，不进行在各集音器13、14之间到达了各集音器13、14的声音的时间差接近0的电信号的比较。即，声源检测部25不将在同一时刻输入到各集音器13、14中的声音作为检测对象，从声源检测的检测对象中排除自作为杂音源的发动机ENG发出的声音。因此，能够排除杂音的影响，所以能够提高接近车辆等车外的检测对象的声音的检测精度，减少误检测，提高检测性能。另外，杂音源并不限定于上述发动机ENG，例如也可以是冷却风扇等。

接下来，说明第2实施方式中的声源检测装置51。第2实施方式如图8所示，还具有检测其他车辆的其他车辆检测部40，声源检测装置51的特征在于，从声源的检测对象中排除其他车辆检测部40的检测范围。

这里，其他车辆检测部40是能够识别周围的环境的装置，例如可以使用照相机、激光测距仪。其他车辆检测部40检测在本车辆的周围是否存在其他车辆，将其检测的结果作为检测信号输出到ECU20中。这里，其他车辆检测部40的检测范围（例如照相机的视场角）是在图9的（b）所示的区域A的基础上包含区域B和区域C的范围。

另外，对象确定部22以如下方式确定声源检测的检测对象区域，即，不仅不在同一编号的帧间进行波形比较，而且例如如图9的（a）所示，不判定与第1集音器13收集到的声音相对应的帧m（m为3以上的整数）的电信号、和与第2集音器14收集到的声音相对应的帧m及m–1的信号的波形是否类似。这样，不仅不在同一编号的帧间进行波形比较，而且也不在同一编号的帧的前后的编号的帧间进行波形比较，从而如图9的（b）所示，从声源检测对象区域中不仅排除区域A，而且还将位于区域A的左右的区域B和区域C排除。

如上所述，在第2实施方式中，将作为杂音源的发动机ENG从声源检测对象中排除，并且也不将其他车辆检测部40的检测范围作为检测对象。因而，能够进一步减少误检测，进一步提高检测精度。另外，也能减轻由ECU20进行的声源检测处理的负担。

另外，下面参照图10说明第3实施方式中的声源检测装置。第3实施方式与第2实施方式的声源检测装置51为相同结构，特征在于将其他车辆检测部40不能检测的区域作为声源检测的检测对象。

详细而言，如图10所示，例如在第1集音器13和第2集音器14的前方存在障碍物X、Y，利用其他车辆检测部40不能检测到位于该障碍物X、Y的前方的其他车辆的情况下，对象确定部22以如下方式确定检测对象区域，即，从声源的检测对象区域中将作为能利用其他车辆检测部40检测的范围的区域B’、C’排除，将作为被障碍物X、Y遮挡而不能用其他车辆检测部40检测的范围的区域B”、C”包含在声源的检测对象区域内。

如上所述，在第3实施方式中，与第2实施方式同样也不将其他车辆检测部40的检测范围作为检测对象，但却将其他车辆检测部40不能检测的范围作为声源检测对象。因此，能够排除发动机ENG等杂音源的影响，提高声源的检测精度，并且能够将由于障碍物X、Y等的存在而不能利用其他车辆检测部40检测的区域作为声源检测的对象，能够可靠地进行所需的声源检测。

以上，说明了本发明的第1实施方式～第3实施方式，但本发明并不限定于第1实施方式～第3实施方式，可以进行各种变形。

例如在上述实施方式中说明了如下例子：距作为杂音源的发动机ENG等距离地配置集音器13、14、15、16，从检测对象区域中排除距集音器13、14、15、16等距离的区域，从而排除自发动机ENG发出的声音的影响。但是，本发明并不限定于该例，例如也可以将自车辆看去的前方从检测对象区域中排除，并且将车辆的左右方向的区域包含在检测对象内。由此，自进入到驾驶员的视野内且不必进行声源检测的区域发出的声音被从检测对象中排除，且不易进入到驾驶员的视野内的左右方向的区域的声音包含在检测对象中，所以能够进行最佳的声源检测处理。

另外，在上述实施方式中，说明了对2个集音器收集到的声音进行帧分割，确定将哪个帧和哪个帧作为比较对象，从而确定声源的检测对象区域的处理，但本发明并不限定于此，也可以不利用帧分割而确定声源的检测对象区域。

此外，在上述实施方式中，说明了不进行同一编号的帧间的波形比较，不将在同一时刻输入到各集音器中的声音作为检测对象的例子，但是该“同一时刻”并不限定于与同一编号的帧间相对应的时间，例如可以不进行相邻的编号的帧间的波形比较等，进行适当变更。

另外，在上述实施方式中，在装设于车辆且将检测到的接近车辆信息提供给驾驶支援装置30的声源检测装置1、51中应用了本发明，但声源检测装置1、51也可以是其他结构。例如，可以作为接近车辆检测功能而装入在驾驶支援装置中，也可以在声源检测装置中具有警报功能等，还可以装入在除车辆以外的移动体中。

另外，在上述实施方式中，说明了左侧集音器单元11和右侧集音器单元12分别具有各为2个的集音器的结构，但是集音器的个数、配置各集音器的位置可以应用其他各种变化。

附图标记说明

1、51、声源检测装置；10、集音器阵列；11、左侧集音器单元；12、右侧集音器单元；13、第1集音器；14、第2集音器；15、第3集音器；16、第4集音器；20、ECU；21、滤波器；22、对象确定部；23、相互相关计算部；24、相位差分散计算部；25、声源检测部；30、驾驶支援装置；40、其他车辆检测部；ENG、发动机（杂音源）。

Claims

1.一种声源检测装置，该声源检测装置具有：

多个集音器，该多个集音器设于移动体；

声源检测部，该声源检测部比较由所述多个集音器收集到的声音的信息而检测规定的声源的方位，

该声源检测装置的特征在于，

所述多个集音器分别配置在距所述移动体内部的杂音源等距离的位置；

所述声源检测部不将在同一时刻分别输入到所述多个集音器中的声音作为检测对象。

2.根据权利要求1所述的声源检测装置，其特征在于，

该声源检测装置具有对存在于周围的其他车辆进行检测的其他车辆检测部；

所述声源检测部不将自所述其他车辆检测部的检测范围输入的声音作为检测对象。

3.根据权利要求2所述的声源检测装置，其特征在于，

所述声源检测部将自所述其他车辆检测部不能检测的范围输入的声音作为检测对象。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的声源检测装置，其特征在于，

所述声源检测部不将从所述移动体看自前方输入的声音作为检测对象，而将从所述移动体看自左右方向输入的声音作为检测对象。