JP2002008189A - 車両検出装置および車両検出方法 - Google Patents

車両検出装置および車両検出方法

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JP2002008189A
JP2002008189A JP2000188125A JP2000188125A JP2002008189A JP 2002008189 A JP2002008189 A JP 2002008189A JP 2000188125 A JP2000188125 A JP 2000188125A JP 2000188125 A JP2000188125 A JP 2000188125A JP 2002008189 A JP2002008189 A JP 2002008189A
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lane
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detecting
estimating
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Koichiro Mizushima
考一郎 水島
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/056—Detecting movement of traffic to be counted or controlled with provision for distinguishing direction of travel
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
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  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の車両が同時にある場合や所望の車両以
外のものが発する騒音がある場合にも音源を検出し、車
両進行方向における位置、車線位置、車両通過数を算出
することが可能な車両検出装置および車両検出方法を提
供すること。 【解決手段】 同一平面上にマトリクス状に配置したマ
イクロホンアレイ４０２で、騒音を収音する。その出力
を、雑音成分行列算出部１２２で時間窓を用いて周期的
に切出し、α方向算出部４１０、β方向算出部４１７で
それぞれの時間窓における車両進行方向と車線方向につ
いての音源方向を推定する。車両検出部１２４で、車両
進行方向についての推定方向と走行音テンプレートとの
類似度から車両を検出する。また、車線検出部３１２で
車線方向についての推定方向を車線ごとに計数し、音源
の車線位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロホンアレ
イを用いて所望の車両を検出する車両検出装置および車
両検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波方式やマイクロ波方式によ
って、交通流の状態を車両が発する騒音から検出する装
置が種々提案されており、さらに装置の小型化、低コス
ト化をはかるものもある。この種の検出装置は、図１６
に示すように、収音器７０１、７０２、増幅回路７０
２、７０３、切替回路７０５、周波数分析回路７０６、
周波数分布比較回路７０７、時間差検出回路７０８、時
間差／速度変換回路７０９、タイミング制御回路７１
０、速度表示出力回路７１１を備え、交通流に沿った道
路近傍の２地点で騒音を測定することにより、交通流の
速度を求めていた（特開平５−１１４０９８号公報）。
【０００３】図１６において、第１収音器７０１および
第２収音器７０２は、交通流に沿って一定距離Ｌを隔て
てが設置されており、これらの収音器７０１、７０２で
収音された交通流の騒音Ａ、Ｂは、切替回路７０５で交
互に切替えられて周波数分析回路７０６に入力され、こ
の周波数分析回路７０６により順次周波数分析されて、
周波数スペクトル分布ＳＡ、ＳＢが求められる。
【０００４】次いで、周波数分布比較回路７０７により
周波数スペクトル分布ＳＡと周波数スペクトル分布ＳＢ
の類似性が検出され、略一致する周波数スペクトル分布
ＳＡと周波数スペクトル分布ＳＢとの時間差が、時間差
検出回路７０８により求められる。この時間差／速度変
換回路７０９は、「Ｖ＝Ｌ／ｄｔ」の演算を行って騒音
源（車両）の速度Ｖを求める。この場合、算出された時
間差より車両の進行方向を算出できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の検出装置では、交通流に沿った道路近傍の２地点の
みで騒音を測定し、前述のように略一致する周波数スペ
クトル分布ＳＡと周波数スペクトル分布ＳＢとの時間差
を基に、車両の速度や進行方向を算出するために、複数
の車両が同時にある場合や所望の車両以外のものが発す
る騒音がある場合には、車両の検出精度が劣化するとい
う問題があった。 本発明は、このような問題を解決す
るためになされたもので、複数の車両が同時にある場合
や所望の車両以外のものが発する騒音がある場合にも音
源を検出し、車両進行方向における位置、車線位置、車
両通過数を算出することが可能な車両検出装置および車
両検出方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の車両検出装置
は、道路近傍にあって、複数のマイクロホンからなる収
音手段と、この収音手段からの入力信号を、時間窓を用
いて周期的に切出し、それぞれの時間窓において音源の
方向を推定する方向推定手段と、この方向推定手段によ
る推定結果と、車両走行時の音源方向の時間変化を表す
複数のテンプレートとの類似度を算出する類似度算出手
段とを備えた構成を有している。この構成により、前記
類似度を算出することで車両位置の時間変化を検出し、
車両を検出することとなる。
【０００７】本発明の車両検出装置は、前記収音手段
が、車両進行方向に平行な直線上に配置された複数のマ
イクロホンからなる構成を有している。この構成によ
り、車両進行方向において車両を検出することとなる。
【０００８】本発明の車両検出装置は、前記収音手段
が、車両進行方向に平行な直線上に配置した複数のマイ
クロホンと、車両進行方向に直交する直線上に配置した
複数のマイクロホンとからなる構成を有している。この
構成により、車両進行方向および車線方向において車両
位置を検出することとなる。
【０００９】本発明の車両検出装置は、前記収音手段
が、車両進行方向に平行な直線上に配置した複数のマイ
クロホンと、車両進行方向に直交する直線上に配置した
複数のマイクロホンとからなる構成を有している。この
構成により、車両進行方向および車線方向において車両
位置を検出することとなる。ここで、前記方向推定手段
に、車両進行方向と車線方向のそれぞれについて音源の
方向を推定する推定手段を設けた構成を有している。
【００１０】本発明の車両検出装置は、前記収音手段
が、車両進行方向に平行な直線上に配置した複数のマイ
クロホンと、車両進行方向に直交する直線上に配置した
複数のマイクロホンとからなる構成を有している。この
構成により、車両進行方向および車線方向において車両
位置を検出することとなる。ここで、前記道路が複数の
車線を有する場合、前記方向推定手段による推定結果を
車線ごとに計数するカウンタと、このカウンタの計数値
をもとに音源の車線位置を検出する車線検出手段とを備
えた構成を有している。
【００１１】本発明の車両検出装置は、前記収音手段
が、同一平面上にマトリクス状に配置した複数のマイク
ロホンからなる構成を有している。この構成により、複
数車両が同時に走行していても、マトリクス状配置され
たマイクロホンが確実に音源を捉え、他の騒音による精
度劣化を抑制しつつ、車両進行方向および車線方向にお
いて車両位置を検出することとなる。
【００１２】本発明の車両検出装置は、前記方向推定手
段に、車両進行方向と車線方向のそれぞれについて音源
の２次元方向を推定する推定手段を設けた構成を有して
いる。この構成により、例えばマイクロホンをｘ軸、ｚ
軸上にそれぞれ１列に配置してα方向（車線方向）また
はβ方向（車両進行方向）のみを設定する場合に比べ、
他の騒音による精度劣化をより確実に抑制しつつ、車両
進行方向および車線方向において車両位置を検出するこ
ととなる。
【００１３】本発明の車両検出装置は、前記方向推定手
段に、車両進行方向と車線方向のそれぞれについて音源
の方向を２次元で推定する推定手段を設けた構成を有し
ている。この構成により、例えばマイクロホンをｘ軸、
ｚ軸上にそれぞれ１列に配置してα方向（車線方向）ま
たはβ方向（車両進行方向）のみを設定する場合に比
べ、他の騒音による精度劣化をより確実に抑制しつつ、
車両進行方向および車線方向において車両位置を検出す
ることとなる。ここで、前記方向推定手段に、車線方向
については音源の方向を道路中央に限定し、車両進行方
向についての走査で音源の方向を推定する推定手段を設
けた構成を有している。
【００１４】本発明の車両検出装置は、前記方向推定手
段に、車両進行方向と車線方向のそれぞれについて音源
の方向を２次元で推定する推定手段を設けた構成を有し
ている。この構成により、例えばマイクロホンをｘ軸、
ｚ軸上にそれぞれ１列に配置してα方向（車線方向）ま
たはβ方向（車両進行方向）のみを設定する場合に比
べ、他の騒音による精度劣化をより確実に抑制しつつ、
車両進行方向および車線方向において車両位置を検出す
ることとなる。ここで、前記方向推定手段に、車両進行
方向については音源の方向を限定し、車線方向について
の走査で音源の方向を推定する推定手段を設けた構成を
有している。
【００１５】本発明の車両検出装置は、前記道路が複数
の車線を有する場合、前記方向推定手段による推定結果
を車線ごとに計数する第１カウンタと、このカウンタの
計数値をもとに音源の車線位置を検出する車線位置検出
手段と、この車線位置検出手段による検出結果を車線ご
とに計数する第２カウンタとを備えた構成を有してい
る。この構成により、前記第２カウンタによって車線ご
とに車両通過数を計数することとなる。
【００１６】本発明の車両検出装置は、前記類似度算出
手段に、前記複数のテンプレートと推定結果とを比較す
る比較手段を設けた構成を有している。この構成によ
り、異なる速度におけるテンプレート（複数のテンプレ
ート）を用いることで車両の走行速度を算出することと
なる。
【００１７】本発明の車両検出装置は、前記類似度算出
手段に、前記複数のテンプレートと推定結果とを比較す
る比較手段を設けた構成を有している。この構成によ
り、異なる速度におけるテンプレート（複数のテンプレ
ート）を用いることで車両の走行速度を算出することと
なる。ここで、前記複数のテンプレートは、好ましくは
異なる速度で車両を走行させた時の車両走行音を用いて
作成したものである。
【００１８】本発明の車両検出装置は、前記類似度算出
手段に、前記複数のテンプレートと推定結果とを比較す
る比較手段を設けた構成を有している。この構成によ
り、異なる速度におけるテンプレート（複数のテンプレ
ート）を用いることで車両の走行速度を算出することと
なる。ここで、前記複数のテンプレートは、好ましくは
単一の速度における車両走行音を用いて作成したテンプ
レートの時間軸を伸縮したものであって、前記類似度算
出手段に、前記テンプレートの時間軸を伸縮する時間軸
伸縮手段を設けた構成を有している。
【００１９】本発明の車両検出装置は、前記収音手段
が、「想定される音源の数＋１」以上の複数のマイクロ
ホンからなる構成を有している。この構成により、音源
方向の推定精度が向上し、複数の車両が同時にある場合
や所望の車両以外のものが発する騒音がある場合にも、
車両を検出することとなる。
【００２０】本発明の車両検出方法は、道路の近傍に配
置された複数のマイクロホンで、車両走行によって発生
する騒音を収音する収音工程と、前記複数のマイクロホ
ンからの入力信号を、時間窓を用いて周期的に切出し、
それぞれの時間窓において音源の方向を推定する方向推
定工程と、この方向推定工程による推定結果と、車両走
行時の音源方向の時間変化を表すテンプレートとの類似
度を算出する類似度算出工程とを備えたものである。こ
の方法により、前記類似度を算出することで車両位置の
時間変化を検出し、車両を検出することとなる。
【００２１】本発明の車両検出方法は、道路の近傍で車
両進行方向に平行な直線上に配置された複数のマイクロ
ホンで、車両走行によって発生する騒音を収音する収音
工程と、前記複数のマイクロホンからの入力信号を、時
間窓を用いて周期的に切出し、それぞれの時間窓におい
て音源の方向を推定する方向推定工程と、この方向推定
工程による推定結果と、車両走行時の音源方向の時間変
化を表す複数のテンプレートとの類似度を算出し、算出
結果をもとに車両を検出する車両検出工程とを備えたも
のである。この方法により、前記類似度を算出すること
で、車両進行方向における車両位置の時間変化を検出
し、車両を検出すると共に、異なる速度におけるテンプ
レート（複数のテンプレート）を用いることで車両の走
行速度を算出することとなる。
【００２２】本発明の車両検出方法は、複数車線の道路
近傍で、車両進行方向に平行な直線上に配置した複数の
マイクロホンと、前記車両進行方向に直交する直線上に
配置した複数のマイクロホンとで、車両走行によって発
生する騒音を収音する収音工程と、前記複数のマイクロ
ホンからの入力信号を、時間窓を用いて周期的に切出
し、それぞれの時間窓において、車両進行方向と車線方
向のそれぞれについて音源の方向を推定する方向推定工
程と、この方向推定工程による車両進行方向についての
推定結果と、車両走行時の音源方向の時間変化を表す複
数のテンプレートとの類似度を算出し、算出結果をもと
に車両を検出する車両検出工程と、前記方向推定工程に
よる車線方向についての推定結果を車線ごとに計数し、
計数値をもとに音源の車線位置を検出する車線検出工程
とを備えたものである。この方法により、車両の進行方
向と同時に車線方向についても車両位置を検出すること
となる。
【００２３】本発明の車両検出方法は、複数車線の道路
近傍で同一平面上にマトリクス状に配置した複数のマイ
クロホンで、車両走行によって発生する騒音を収音する
収音工程と、前記複数のマイクロホンからの入力信号
を、時間窓を用いて周期的に切出し、それぞれの時間窓
において、車両進行方向と車線方向のそれぞれについて
音源の２次元方向を推定する方向推定工程と、この方向
推定工程による車両進行方向についての推定結果と、車
両走行時の音源方向の時間変化を表す複数のテンプレー
トとの類似度を算出し、算出結果をもとに車両を検出す
る車両検出工程と、前記方向推定工程による車線方向に
ついての推定結果を車線ごとに計数し、計数値をもとに
音源の車線位置を検出する車線検出工程とを備えたもの
である。この方法により、例えばマイクロホンをｘ軸、
ｚ軸上にそれぞれ１列に配置してα方向（車線方向）ま
たはβ方向（車両進行方向）のみを設定する場合に比
べ、他の騒音による精度劣化をより確実に抑制しつつ、
車両進行方向および車線方向において車両位置を検出す
ることとなる。
【００２４】本発明の車両検出方法は、複数車線の道路
近傍で同一平面上にマトリクス状に配置した複数のマイ
クロホンで、車両走行によって発生する騒音を収音する
収音工程と、前記複数のマイクロホンからの入力信号
を、時間窓を用いて周期的に切出し、それぞれの時間窓
において、車両進行方向と車線方向のそれぞれについて
音源の２次元方向を推定する方向推定工程と、この方向
推定工程による車両進行方向についての推定結果と、車
両走行時の音源方向の時間変化を表す複数のテンプレー
トとの類似度を算出し、算出結果をもとに車両を検出す
る車両検出工程と、前記方向推定工程による車線方向に
ついての推定結果を車線ごとに計数し、計数値をもとに
音源の車線位置を検出する車線検出工程とを備えたもの
である。この方法により、例えばマイクロホンをｘ軸、
ｚ軸上にそれぞれ１列に配置してα方向（車線方向）ま
たはβ方向（車両進行方向）のみを設定する場合に比
べ、他の騒音による精度劣化をより確実に抑制しつつ、
車両進行方向および車線方向において車両位置を検出す
ることとなる。ここで、前記方向推定工程において、車
線方向については音源の方向を道路中央に限定し、車両
進行方向の走査で音源の方向を推定するものである。
【００２５】本発明の車両検出方法は、複数車線の道路
近傍で同一平面上にマトリクス状に配置した複数のマイ
クロホンで、車両走行によって発生する騒音を収音する
収音工程と、前記複数のマイクロホンからの入力信号
を、時間窓を用いて周期的に切出し、それぞれの時間窓
において、車両進行方向と車線方向のそれぞれについて
音源の２次元方向を推定する方向推定工程と、この方向
推定工程による車両進行方向についての推定結果と、車
両走行時の音源方向の時間変化を表す複数のテンプレー
トとの類似度を算出し、算出結果をもとに車両を検出す
る車両検出工程と、前記方向推定工程による車線方向に
ついての推定結果を車線ごとに計数し、計数値をもとに
音源の車線位置を検出する車線検出工程とを備えたもの
である。この方法により、例えばマイクロホンをｘ軸、
ｚ軸上にそれぞれ１列に配置してα方向（車線方向）ま
たはβ方向（車両進行方向）のみを設定する場合に比
べ、他の騒音による精度劣化をより確実に抑制しつつ、
車両進行方向および車線方向において車両位置を検出す
ることとなる。ここで、前記方向推定工程において、車
両進行方向については音源の方向を限定し、車線方向の
走査で音源の方向を推定するものである。
【００２６】本発明の車両検出方法は、複数車線の道路
近傍で同一平面上にマトリクス状に配置した複数のマイ
クロホンで、車両走行によって発生する騒音を収音する
収音工程と、前記複数のマイクロホンからの入力信号
を、時間窓を用いて周期的に切出し、それぞれの時間窓
において、車両進行方向および車線方向についての音源
の２次元方向を推定する方向推定工程と、この方向推定
工程による車線方向についての推定結果を車線ごとに計
数して車両検出を行い、車線ごとに検出車両数を計数す
る車線別車両検出工程とを備えたものである。この方法
により、例えばマイクロホンをｘ軸、ｚ軸上にそれぞれ
１列に配置してα方向（車線方向）またはβ方向（車両
進行方向）のみを設定する場合に比べ、他の騒音による
精度劣化をより確実に抑制しつつ、車線ごとに通過車両
数を計数することとなる。
【００２７】本発明の車両検出方法は、複数車線の道路
近傍で同一平面上にマトリクス状に配置した複数のマイ
クロホンで、車両走行によって発生する騒音を収音する
収音工程と、前記複数のマイクロホンからの入力信号
を、時間窓を用いて周期的に切出し、それぞれの時間窓
において、車両進行方向および車線方向についての音源
の２次元方向を推定する方向推定工程と、この方向推定
工程による車線方向についての推定結果を車線ごとに計
数して車両検出を行い、車線ごとに検出車両数を計数す
る車線別車両検出工程とを備えたものである。この方法
により、例えばマイクロホンをｘ軸、ｚ軸上にそれぞれ
１列に配置してα方向（車線方向）またはβ方向（車両
進行方向）のみを設定する場合に比べ、他の騒音による
精度劣化をより確実に抑制しつつ、車線ごとに通過車両
数を計数することとなる。ここで、前記方向推定工程に
おいて、車両進行方向については音源の方向を限定し、
車線方向の走査で音源の方向を推定するものである。
【００２８】本発明の車両検出方法は、前記車両検出工
程において、異なる速度における車両走行音を用いて作
成したテンプレートと前記推定結果の類似度を算出する
ものである。この方法により、前記類似度を算出するこ
とで、車両進行方向における車両位置の時間変化を検出
し、車両を検出すると共に、異なる速度におけるテンプ
レート（複数のテンプレート）を用いることで車両の走
行速度を算出することとなる。
【００２９】本発明の車両検出方法は、前記車両検出工
程に、単一速度における車両走行音を用いて作成したテ
ンプレートの時間軸を伸縮し、伸縮後のテンプレートと
前記推定結果の類似度を算出して、算出結果に応じ、前
記テンプレートの伸縮率と前記テンプレートの作成に用
いた車両速度とから、検出車両の速度を算出する速度検
出工程をさらに設けたものである。この方法により、前
記類似度を算出することで、車両進行方向における車両
位置の時間変化を検出し、車両を検出すると共に、異な
る速度におけるテンプレート（複数のテンプレート）を
用いることで車両の走行速度を算出することとなる。
【００３０】本発明の車両検出方法は、前記テンプレー
トと推定結果との類似度を算出するために、テンプレー
トマッチングを用いるものである。この方法により、前
記類似度を算出することで車両位置の時間変化を検出
し、車両を検出することとなる。前記類似度を算出する
ことで車両位置の時間変化を検出し、車両進行方向にお
いて車両を検出することとなる。
【００３１】本発明の車両検出方法は、前記テンプレー
トと推定結果との類似度を算出するために、ＤＰマッチ
ングを用いるものである。この方法により、前記類似度
を算出することで車両位置の時間変化を検出し、車両を
検出することとなる。前記類似度を算出することで車両
位置の時間変化を検出し、車両進行方向において車両を
検出することとなる。
【００３２】本発明の車両検出方法は、前記複数のマイ
クロホンの個数が、「想定される音源の数＋１」以上で
あるものである。この方法により、音源方向の推定精度
が向上し、複数の車両が同時にある場合や所望の車両以
外のものが発する騒音がある場合にも、車両を検出する
こととなる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。
【００３４】［第１の実施形態］図１に示すように、本
発明の第１の実施形態における車両検出装置１００は、
装置全体を制御するＣＰＵ４およびメモリ５と、走行車
両の発する雑音を収音する収音装置３と、収音装置３の
駆動（後述のマイクロホンアレイ１０２の回動を含む）
を制御する入力制御部１と、雑音成分算出、雑音源の推
定方向算出、車両検出などのための各種演算を実行する
演算回路１１と、演算回路１１の駆動を制御する演算制
御部８と、検出結果を表示するＣＲＴ９および表示制御
部６と、検出結果を印字するプリンタ１０および印字制
御部７と、時間計測に用いられるタイマ回路２とを備え
る。
【００３５】図２、図３に示すように、前記車両検出装
置１００は、収音装置３、ＣＰＵ４、メモリ５、演算回
路１１からなる装置要部に、Ｍ個（Ｍ＞２）のマイクロ
ホンからなるマイクロホンアレイ１０２と、このマイク
ロホンアレイ１０２の出力を入力し、その出力中の雑音
成分を算出するβ方向雑音成分行列算出部１２２と、こ
のβ方向雑音成分行列算出部１２２の出力を入力し、音
源の推定β方向を算出するβ方向算出部１２３と、この
β方向算出部１２３の出力Ｓ3を入力し、道路１０１を
走行する車両を検出する車両検出部１２４とを設けたも
のである。
【００３６】ここで、図３（ａ）に示すように、マイク
ロホンアレイ１０２は、道路１０１の車両進行方向に平
行な直線上に配置され、前記Ｍ個のマイクロホンは前記
直線上に等間隔ｄで配置されたものである。このマイク
ロホンの間隔は、必ずしも等間隔である必要はないが、
β方向算出部１２３で方向制御ベクトルの算出が簡単に
なるため、ここでは等間隔ｄとしている。この間隔ｄ
は、対象とする音源信号の波長の半分よりも短くする必
要があり、その範囲では長いほど音源方向の推定精度が
高くなる。対象とする音源として車両を扱う場合には、
車両によって周波数特性は異なるものの、５００Hzから
３ｋHzの範囲は多くの車種で十分なパワーが出力される
ため、この範囲の音源方向が検出できるように、マイク
ロホンの間隔ｄは５cm〜３４cmであることが望ましい。
特に、間隔ｄを５cm〜１０cmにすると、センサのサイズ
を小さくすることができる。また、マイクロホンの個数
Ｍは、音源方向の推定精度は向上させるため、少なくと
も「想定される音源（車両）の数＋１」以上とすること
が望ましい。特に、単車線の道路ではＭ＝３〜４程度、
複数車線の道路ではＭ＝「車線数＋１」〜「車線数×
２」程度、が適当である。
【００３７】なお、図３（ｂ）に示すように、マイクロ
ホンアレイ１０２は上下方向に回動可能に構成されてお
り、マイクロホンアレイ１０２が配置された平面から下
した垂線とｚ軸のなす角αは、前記垂線が道路中央と交
わるように設定されている。また、図３（ｃ）に示すよ
うに、マイクロホンアレイ１０２は左右方向に回動可能
に構成されており、マイクロホンアレイ１０２が配置さ
れた平面から下した垂線とｘ軸のなす角βによって雑音
（車両）の方向を推定することができる。
【００３８】また、β方向雑音成分行列算出部１２２
は、マイクロホンアレイ１０２に接続されて、マイクロ
ホンアレイ１０２のマイクロホン出力をそれぞれ入力す
るＭ個の増幅器１０３と、このＭ個の増幅器１０３に接
続されて、各増幅器１０３の出力をそれぞれ入力するＭ
個の波形切出器１０４と、このＭ個の波形切出器１０４
に接続されて、各波形切出器１０４の出力をそれぞれ入
力するＭ個の周波数分析器１０５と、このＭ個の周波数
分析器１０５に接続されて、各周波数分析器１０５の出
力（複素振幅行列）Ｓ1を入力する相関行列算出器１０
７と、この相関行列算出器１０７に接続された固有ベク
トル算出器１０８と、この固有ベクトル算出器１０８に
接続された雑音成分行列算出器１０９とを設けたもので
ある。
【００３９】また、β方向算出部１２３は、マイクロホ
ンアレイ１０２を走査する際のβ方向を設定するβ方向
設定器１１１と、このβ方向設定器１１１に接続された
方向ベクトル算出器１１２と、この方向ベクトル算出器
１１２に接続される一方で、β方向雑音成分行列算出部
１２２（雑音成分行列算出器１０９）に接続された方向
別パワー算出器１１０と、この方向別パワー算出器１１
０に接続された周波数平均器１１３と、この周波数平均
器１１３に接続された時間平均器１１４とを設けたもの
である。前記方向別パワー算出器１１０から周波数平均
器１１３および時間平均器１１４を経て、β方向算出部
１２３の出力（推定β方向）Ｓ3が得られる。
【００４０】また、車両検出部１２４は、β方向算出部
１２３に接続された推定方向バッファ１１６と、この推
定方向バッファ１１６に接続される一方で、予め設定さ
れた音源位置テンプレートＳ4を入力する距離算出器１
１７と、この距離算出器１１７に接続される一方で、予
め設定された距離基準値Ｓ5を入力する比較器１１９
と、を設けたものである。この比較器１１９の出力Ｓ6
が、車両検出結果（車両検出部１２４の出力）となる。
【００４１】次に、前記車両検出装置１００による車両
検出方法を説明する。
【００４２】図４に示すように、本実施形態の車両検出
方法は、収音工程（ｓ１００１）、雑音成分算出工程
（ｓ１００２）、推定β方向算出工程（ｓ１００３）、
車両検出工程（ｓ１００４）からなる。
【００４３】収音工程（ｓ１００１）では、前記入力制
御部１の制御でマイクロホンアレイ１０２が道路１０１
上の車両などが発する雑音を収音し、このマイクロホン
アレイ１０２の出力が増幅器１０３で増幅される。
【００４４】雑音成分算出工程（ｓ１００２）では、マ
イクロホンアレイ１０２の出力が増幅器１０３で増幅さ
れた後、まず、波形切出器１０４に入力され、窓長Ｗの
時間窓で周期的に切り出される。
【００４５】ここで、時間窓の形状は矩形でもよいが、
ハニング窓など時間窓の両端部の振幅が小さいものがさ
らに好ましい。また、窓長Ｗは、小さくなるほど方向推
定精度が劣化する一方で、大きくなるほど急な音源の移
動に追従できなくなるため、対象とする音源の移動速度
によって最適な窓長Ｗを選択する必要がある。例えば、
マイクロホンアレイ１０２との距離Ｌ＝１０ｍの位置
を、時速４０km程度で移動する車両の方向を推定する場
合には、時間窓長Ｗは２msから１０msの範囲が適当であ
る。また、時間窓による切出し周期は、Ｗ／２から２Ｗ
の範囲が適当である。
【００４６】こうして波形切出器１０４において切り出
された時間信号に対し、周波数分析器１０５において周
波数ごとの複素振幅を算出する。なお、複素振幅の算出
方法は、公知の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による方法
が適当であるが、算出する周波数の数が少ない場合には
公知の離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）による方法が適当
である。前記周波数は、その波長がマイクロホンアレイ
１０２の間隔ｄの２倍に当たる周波数未満であれば、高
いほど方向推定精度が高くなることから、実用的には波
長がｃ／１０ｄ以上ｃ／２ｄ未満の範囲の周波数が適当
である。但し、ｃは音速である。ある周波数について、
複素振幅行列Ｓ1を算出し、（式１）のように列ベクト
ルＸ[ｍ]として表す。
【数１】 ただし、ｘm（ｍ＝１〜Ｍ）はｍ番目のマイクン入力信
号から算出した、その周波数における複素振幅である。
また、記号Ｔは行列[・]の転置行列を意味する。
【００４７】次いで、相関行列算出器１０７において、
（式２）により、Ｍ個の周波数分析器１０５の出力（複
素振幅行列）Ｓ1から相関行列を算出し、行列Ｒ[ｍ、
ｍ]で表す。
【数２】 ただし、記号Ｈは転置複素共役を意味する。また、ｍ＝
１〜Ｍである。
【００４８】次いで、固有ベクトル算出器１０８におい
て、前記行列Ｒ[ｍ、ｍ]の固有ベクトルｖ1[ｍ]、ｖ
2[ｍ]、ｖM[ｍ] （ｍ＝１〜Ｍ）を算出する。ここで、
前記固有ベクトルの算出方法は、前記行列Ｒがエルミー
ト行列であるため、公知のＨｏｕｓｅｈｏｌｄｅｒ法に
より３重対角行列に変換した後、公知のＱＲ法を用いて
算出する。
【００４９】次いで、雑音成分行列算出器１０９におい
て、Ｋ個の音源がある場合の雑音成分に相当する、行列
Ｒｎ[ｍ、ｍ]を（式３）のように算出する。
【数３】 ただし、音源数Ｋは、「マイクロホンの数Ｍ−１」以下
である必要があり、予め音源数が想定できない場合には
「Ｋ＝Ｍ−１」とする。以上のように算出した雑音成分
行列Ｒｎをβ方向雑音成分行列算出部１２２の出力と
し、β方向算出部１２３への入力とする。以上が雑音成
分算出工程（ｓ１００２）である。
【００５０】推定β方向算出工程（ｓ１００３）では、
β方向算出部１２３のβ方向設定器１１１において、ま
ず、所望のβを設定する。次いで、方向制御ベクトル算
出器１１２において、前記βを用い、方向制御ベクトル
Ｓ2を（式４）のように列ベクトルｄ[ｍ]として表す。
【数４】 ただし、τは（式５）で定義される。
【数５】 ただし、ｃは音速である。
【００５１】次いで、β方向パワー算出器１１０におい
て、β方向雑音成分行列算出部１２２の出力（雑音成分
行列Ｒｎ）と、前記方向制御ベクトルＳ2とを入力し
て、（式６）により、β方向のパワーＰ（β）を算出す
る。
【数６】 （式６）において、β方向を−９０°から＋９０°まで
変化させてそれぞれのβにおけるＰ（β）を算出するこ
とにより、方向別パワーを算出する。さらに、このＰ
（β）が最大になるようなβmaxを求める。以上の処理
により、ある時間窓における、ある周波数を用いた音源
の推定方向が算出できる。
【００５２】次いで、以上の処理を各周波数に関して繰
り返し、周波数平均器１１３において平均することによ
り、前記時間窓における音源の推定方向を算出する。
【００５３】次いで、以上の処理を各時間窓に関して繰
り返し、時間平均器１１４において平均することによ
り、音源の推定β方向Ｓ3を算出する。以上が推定β方
向算出工程（ｓ１００３）であり、前述のように推定し
た音源の推定β方向Ｓ3が、β方向算出部１２３の出力
として車両検出部１２４へ入力される。
【００５４】車両検出工程（ｓ１００４）では、まず、
前記音源の推定β方向Ｓ3が車両検出部１２４の推定方
向バッファ１１６に一定時間蓄積される。ここで、必要
なバッファ蓄積時間は、対象とする車両の速度に依存
し、速度が遅くなるほど多くの蓄積時間が必要になる。
例えば、時速６０km程度の車両を対象とする場合には最
低1ｓ間以上のバッファが必要であり、速度が半分にな
るとその倍のバッファが必要になる。
【００５５】次いで、距離算出器１１７において、推定
方向バッファ１１６に一定時間蓄積された前記音源の推
定β方向Ｓ3と、予め設定された音源位置テンプレート
Ｓ4との距離Ｄを算出する。ここで、推定方向バッファ
１１６の内容をｆ[ｉ] （ｉ＝１〜Ｗ、Ｗはテンプレー
トのサイズ）として表す。また、音源位置テンプレート
Ｓ4の内容をｔ[ｉ]（ｉ＝１〜Ｗ、Ｗはテンプレートの
サイズ）と表すと、テンプレートのサイズで正規化した
距離Ｄは（式７）のように表せる。
【数７】 この距離Ｄは、推定方向バッファ１１６に蓄積された前
記音源の推定β方向Ｓ 3が、音源位置テンプレートＳ4に
類似しているほど０に近づく。音源位置テンプレートＳ
4の作成方法は、周囲に他の車両や騒音源が無い理想的
な条件で、車両を異なる速度で走行させて算出した音源
の推定方向のデータを切出して作成する方法が望ましい
が、そのような方法が不可能な場合には、マイクロホン
アレイ１０２の設置位置から推定される音源方向の変化
から作成する方法でもよい。
【００５６】次いで、比較器１１９において、距離基準
値Ｓ5と前記距離Ｄを比較し、前記距離Ｄの方が小さい
場合は車両を検出したと判断して、前記距離Ｄを車両検
出結果Ｓ6として出力する。この車両検出結果Ｓ6は、Ｃ
ＲＴ９で表示するか、またはプリンタ１０で印字出力す
る。
【００５７】ここで、最適な距離基準値Ｓ5はマイクロ
ホンアレイ１０２の設置場所によって異なるものの、周
囲騒音の比較的少ない場所では２０°〜５０°の範囲が
望ましい。
【００５８】以上のように、本発明の第１の実施形態の
車両検出装置は、収音装置３に、車両進行方向に平行に
配置されたＭ個のマイクロホンからなるマイクロホンア
レイ１０２を設け、ＣＰＵ４、メモリ５、演算回路１１
などからなる装置要部に、マイクロホンアレイ１０２に
接続された雑音成分行列算出部１２２を設けているの
で、この雑音成分行列算出部１２２において、Ｍ個のマ
イクロホン出力を増幅器１０３で増幅し、波形切出し器
１０４である時間窓を用いて周期的に切出し、周波数分
析器１０５で周波数分析を行い、前記周波数における複
素振幅行列を算出し、相関行列算出器１０７で前記複素
振幅行列を用いて相関行列を算出し、固有ベクトル算出
器１０８で前記相関行列の固有ベクトルを算出し、雑音
成分行列算出器１０９で雑音成分に相当する雑音成分行
列を算出することができる。
【００５９】また、前記装置要部に、雑音成分行列算出
部１２２に接続されたβ方向算出部１２３を設けている
ので、このβ方向算出部１２３において、マイクロホン
アレイ１０２からの見かけの方向βに対応する方向をβ
方向設定器１１１で設定し、方向制御ベクトル算出器１
１２で方向制御ベクトルを算出し、方向別パワー算出器
１１０で前記方向制御ベクトルと前記雑音成分行列を用
いてβ方向パワーを算出し、周波数平均器１１３および
時間平均器１１４で、前記β方向パワーの周波数と時間
窓における平均値を算出し、その結果を推定β方向とし
て出力することができる。
【００６０】また、前記装置要部に、β方向算出部１２
３に接続された車両検出部１２４を設けているので、こ
の車両検出部１２４において、前記推定β方向を推定方
向バッファ１１６に一定期間蓄積した後、距離算出器１
１７で、車両走行時の音源位置の時間変化を示す音源位
置テンプレートと前記推定β方向との距離を逐次算出
し、比較器１１９で、算出された距離と予め設定された
距離基準値とを比較し、前記距離が距離基準値よりも小
さい場合には、車両が検出されたと判定し、車両検出結
果として出力することができる。
【００６１】このように、前記収音装置３に、車両進行
方向に平行に配置されたＭ個のマイクロホンからなるマ
イクロホンアレイ１０２を設け、ＣＰＵ４、メモリ５、
演算回路１１などからなる装置要部に、雑音成分行列算
出部１２２、β方向算出部１２３、車両検出部１２４を
設けることにより、複数の車両が同時にある場合や所望
の車両以外のものが発する騒音がある場合にも、他の車
両や騒音による妨害を抑制して音源（車両）を検出でき
る。
【００６２】［第２の実施形態］図４は、本発明の第２
の実施形態の車両検出装置の要部を示す。なお、車両検
出装置の全体構成、マイクロホンアレイの構成・配置
は、第１の実施形態と概ね同様であるため、図１、図３
を用いると共に、同一構成については同一符号を付与し
て説明を省略する。
【００６３】本実施形態は、第１の実施形態とは、車両
検出部（図２の１２４）に替えて車両・速度検出部２１
４を設け、この車両・速度検出部２１４に時間軸伸縮器
２０８、速度算出器２０９を設けた点が相違している。
この構成によれば、他の車両や騒音による妨害を抑制し
て車両速度を検出するという効果も得られる。
【００６４】車両・速度検出部２１４は、β方向算出部
１２３に接続された推定方向バッファ２０５と、この推
定方向バッファ２０５に接続される一方で、時間軸伸縮
器２０８に接続された距離算出器１１７と、この距離算
出器１１７に接続されると共に、予め設定された距離基
準値Ｓ5を入力する比較器１１９と、前記距離算出器１
１７および速度算出器２０９に接続されると共に、予め
設定された音源位置テンプレートＳ18を入力する時間軸
伸縮器２０８と、この時間軸伸縮器２０８に接続された
速度算出器２０９と、を設けたものである。前記比較器
１１９の出力Ｓ 6が車両検出結果となり、速度算出器２
０９の出力Ｓ7が車両速度となり、これらが車両・速度
検出部２１４の出力となる。
【００６５】次に、前記車両検出装置１００による車両
検出方法を説明する。
【００６６】図６は、本発明の第２の実施形態の車両検
出方法を示す。これは、第１の実施形態とは、車両検出
工程（図４のｓ１００４）に替えて車両・速度検出工程
（ｓ２００４）を設け、車両検出結果および車両速度を
出力する点が相違している。
【００６７】収音工程（ｓ１００１）、雑音成分算出工
程（ｓ１００２）、推定β方向算出工程（ｓ１００３）
については、第１の実施形態と同一である。
【００６８】車両・速度検出工程（ｓ２００４）では、
第１の実施形態と準じて推定した音源の推定β方向Ｓ3
が、β方向算出部１２３の出力として車両・速度検出部
２１４に入力され、まず、推定方向バッファ２０５に一
定時間蓄積される。ここで、必要なバッファ蓄積時間は
対象とする車両の速度に依存し、速度が遅くなるほど多
くの蓄積時間が必要になる。例えば、時速６０km程度の
車両を対象とする場合には最低1ｓ間以上のバッファが
必要であり、速度が半分になるとその倍のバッファが必
要になる。
【００６９】一方、予め設定された音源位置テンプレー
トＳ18が時間軸伸縮器２０８に入力される。ここで、音
源位置テンプレートＳ18の作成方法は、周囲に他の車両
や騒音源が無い理想的な条件で、単一の速度Ｖ0で車両
を走行させて算出した音源の推定方向のデータを切出し
て作成する方法が望ましいが、そのような方法が不可能
な場合には、マイクロホンアレイ１０２の設置位置から
推定される音源方向の変化から作成する方法でもよい。
【００７０】時間伸縮器２０９では、前記音源位置テン
プレートＳ18の時間軸を伸縮し、伸縮後のテンプレート
を出力する。ここで、時間軸の伸縮率ｐは検出する車両
の速度により決定する。例えば、前記音源位置テンプレ
ートＳ18を作成した車両速度Ｖ0のｎ倍の速度を検出す
る場合には、伸縮率ｐを１／ｎとする。なお、伸縮率ｐ
が１より小さい場合には音源位置テンプレートＳ18は縮
小され、伸縮率ｐが１より大きい場合には音源位置テン
プレートＳ18は伸長される。また、音源位置テンプレー
トＳ18の時間軸が離散的に与えられている場合には、音
源位置テンプレートＳ18を連続量で近似した後、伸縮後
のテンプレートを算出する。この伸縮後のテンプレート
は、距離算出器２０６に入力される。
【００７１】次いで、距離算出器２０６において、推定
方向バッファ２０５に蓄積された音源の推定β方向Ｓ3
と前記伸縮後のテンプレートを入力し、音源との距離Ｄ
を算出する。
【００７２】ここで、伸縮後のテンプレートサイズＷｓ
は、Ｗ×ｐとなり、伸縮後のテンプレートをｔｓ[ｉ]
（ｉ＝１〜Ｗｓ）として表し、推定方向バッファ２０５
の内容（音源の推定β方向Ｓ3）をｆ[ｉ] （ｉ＝１〜
Ｗ、Ｗはテンプレートのサイズ）として表すと、テンプ
レートのサイズで正規化した距離Ｄは、（式８）のよう
に算出される。
【数８】 なお、伸縮率ｐを、想定する車両速度の範囲で変更しつ
つ、距離Ｄを算出する。ここで、距離Ｄは、推定方向バ
ッファ２０５が伸縮後のテンプレートｔｓ[ｉ]に類似し
ているほど０に近づく。
【００７３】次いで、比較器２１１において、距離算出
器２０６からの入力（前記距離Ｄ）と予め設定・入力さ
れた距離基準値Ｓ5を比較し、前記距離Ｄの方が小さい
場合には車両を検出したと判断して、前記距離Ｄを車両
検出結果Ｓ6として出力する。なお、最適な距離基準値
Ｓ5は、設置場所によって異なるものの、周囲騒音の比
較的少ない場所では２０°〜５０°の範囲が望ましい。
【００７４】一方、速度算出器２０９において、時間軸
伸縮器２０８からの入力（前記時間軸の伸縮率）に基づ
き、車両速度を算出する。ここで、車両の速度をＶ0と
し、前記距離Ｄが最小になる伸縮率をｐｍとすると、
「ｐｍ×Ｖ0」を車両速度Ｓ7として算出する。この車両
速度Ｓ7は、前述の車両検出結果Ｓ6と共にＣＲＴ９で表
示するか、またはプリンタ１０で印字出力する。
【００７５】以上のように、本発明の第２の実施形態の
車両検出装置は、前記装置要部に、β方向算出部１２３
に接続された車両・速度検出部２１４を設けているの
で、この車両・速度検出部２１４において、時間軸伸縮
器２０８で音源位置テンプレートＳ18の時間軸を伸縮し
た際の伸縮率を用い、速度算出器２０９によって検出車
両の速度Ｓ7を算出することができる。
【００７６】［第３の実施形態］図７、図８は、本発明
の第３の実施形態の車両検出装置の要部を示す。なお、
車両検出装置の全体構成は、第１の実施形態と概ね同様
であるため、図１を用いると共に、同一構成については
同一符号を付与して説明を省略する。
【００７７】本実施形態は、第１の実施形態とは、ｘ軸
方向にＭ個のマイクロホンを配置したマイクロホンアレ
イ（図１の１０２）に替えて、ｘ軸およびｙ軸方向にそ
れぞれＭ1個、Ｍ2個のマイクロホンを配置したマイクロ
ホンアレイ３０２を設けた点が相違している。また、本
実施形態は、第１の実施形態とは、さらにα方向雑音成
分行列算出部３０３を設け、α方向雑音成分行列算出部
３０３に増幅器６０３、波形切出器６０４、周波数分析
器６０５、相関行列算出器６０７、固有ベクトル算出器
６０８、雑音成分行列算出器６０９、を設けた点が相違
している。また、本実施形態は、第１の実施形態とは、
さらにα方向算出部３０５を設け、α方向算出部３０５
にα方向設定器６１１、方向別パワー算出器６１０、周
波数平均器６１３、時間平均器６１４、を設けた点が相
違している。また、本実施形態は、第１の実施形態と
は、さらに車線検出部３１２を設け、車線検出部３１２
に車線１方向カウンタ３０７、車線２方向カウンタ３０
８、通過判定器３０９、３１０、を設けた点が相違して
いる。この構成によれば、複数車線からなる道路上で他
の車両や騒音による妨害を抑制し、検出車両の車線方向
の位置を検出するという効果も得られる。
【００７８】ここで、マイクロホンアレイ３０２は、図
９（ａ）に示すように、道路３０１に対面して設置さ
れ、また、図７に示すように、複数車線（図９に示す車
線１、車線２）の道路３０１の車両進行方向に平行な直
線上に配置したＭ1個のマイクロホンと、車両進行方向
に直交する直線上に配置したＭ2個のマイクロホンとで
構成されている。なお、マイクロホンアレイ３０２を構
成するマイクロホンは、第１の実施形態のマイクロホン
アレイ１０２を構成するマイクロホンと同一である。ま
た、前記マイクロホンの数Ｍ1、Ｍ2は、第１の実施形態
におけるＭ個のマイクロホン数ＭをＭ1、Ｍ2としたもの
であり、本実施形態（複数車線の道路）では、Ｍ1＝Ｍ2
＝「車線数＋１」〜「車線数×２」程度に設定されてい
る。また、各マイクロホンの間隔も、第１の実施形態と
準じて等間隔ｄであり、ｄ＝５cm〜３４cm、好ましくは
ｄ＝５cm〜１０cmに設定されている。
【００７９】また、図９（ｂ）に示すように、マイクロ
ホンアレイ３０２は上下方向に回動可能に構成されてお
り、αは、マイクロホンアレイ３０２が配置された平面
から下した垂線とｚ軸のなす角を示す。図９（ｂ）で
は、前記垂線が複車線の道路中央と交わる場合を示して
いる。また、図９（ｃ）に示すように、マイクロホンア
レイ１０２は左右方向に回動可能に構成されており、マ
イクロホンアレイ３０２が配置された平面から下した垂
線とｘ軸のなす角βによって雑音（車両）の方向を推定
するように構成されている。
【００８０】なお、マイクロホンアレイ３０２のうち、
車両進行方向に平行な直線上に配置したＭ1個のマイク
ロホンの出力はβ方向雑音成分行列算出部（雑音成分行
列算出部）１２２に入力され、車両進行方向に直交する
直線上に配置したＭ2個のマイクロホンの出力はα方向
雑音成分行列算出部３０３に入力される。
【００８１】α方向雑音成分行列算出部３０３は、マイ
クロホンアレイ３０２のＭ2個のマイクロホンにそれぞ
れ接続されたＭ2個の増幅器６０３と、このＭ2個の増幅
器６０３にそれぞれ接続されたＭ2個の波形切出器６０
４と、このＭ2個の波形切出器６０４にそれぞれ接続さ
れたＭ2個の周波数分析器６０５と、このＭ2個の周波数
分析器６０５に接続された相関行列算出器６０７と、こ
の相関行列算出器６０７に接続された固有ベクトル算出
器６０８と、この固有ベクトル算出器６０８に接続され
た雑音成分行列算出器６０９と、を設けたものである。
【００８２】また、α方向算出部３０５は、マイクロホ
ンアレイ３０２の上下の走査方向（α方向）を設定する
α方向設定器６１１と、このα方向設定器６１１に接続
された方向制御ベクトル算出器６１２と、この方向制御
ベクトル算出器６１２に接続されると共に、α方向雑音
成分行列算出部３０３の出力を入力する方向別パワー算
出器６１０と、この方向別パワー算出器６１０に接続さ
れた周波数平均器６１３と、この周波数平均器６１３に
接続された時間平均器６１４と、を設けたものである。
前記方向別パワー算出器６１０から周波数平均器６１３
と時間平均器６１４を経てα方向算出部３０５の出力
（推定α方向）Ｓ17が出力される。
【００８３】なお、β方向雑音成分行列算出部（雑音成
分行列算出部）１２２およびβ方向算出部１２３は、第
１の実施形態におけるマイクロホンアレイのマイクロホ
ン数ＭをＭ1としたものである。また、α方向雑音成分
行列算出部３０３およびβ方向算出部３０５は、第１の
実施形態におけるマイクロホンアレイのマイクロホン数
ＭをＭ2とし、変数βをαに置き換えたものである。
【００８４】車線検出部３１２は、α方向算出部３０５
に接続された車線１方向カウンタ３０７および車線２方
向カウンタ３０８と、この車線１方向カウンタ３０７お
よび車線２方向カウンタ３０８にそれぞれ接続されると
共に、予め設定された通過判定閾値Ｓ8を入力する通過
判定器３０９、３１０と、を設けたものである。この通
過判定器３０９、３１０の出力Ｓ9、Ｓ10が車両検出部
３１２の出力（車線１検出結果、車線２検出結果）とな
る。
【００８５】次に、前記車両検出装置１００による車両
検出方法を説明する。
【００８６】図１０は、本発明の第３の実施形態の車両
検出方法を示す。これは、第１の実施形態とは、収音工
程（ｓ３００１）、αβ方向の雑音成分算出工程（ｓ３
００２）、推定αβ方向算出工程（ｓ３００３）、車両
・車線検出工程（ｓ３００４）を設けた点が相違してい
る。この方法によれば、車両進行方向の位置と車線方向
の位置とを検出するという効果も得られる。
【００８７】収音工程（ｓ３００１）では、前記入力制
御部１の制御でマイクロホンアレイ３０２が車線１、車
線２の複車線からなる道路３０１上の車両などが発する
騒音を収音し、このマイクロホンアレイ３０２で、車両
進行方向に平行な直線上に配置したＭ1個のマイクロホ
ンの出力が、β方向雑音成分行列算出部１２２の増幅器
１０３に入力されて増幅され、車両進行方向に直交する
直線上に配置したＭ2個のマイクロホンの出力が、α方
向雑音成分行列算出部３０３の増幅器６０３に入力され
て増幅される。
【００８８】αβ方向の雑音成分算出工程（ｓ３００
２）では、前記マイクロホンアレイ３０２のＭ1個のマ
イクロホン出力が増幅器１０３で増幅され、Ｍ2個のマ
イクロホン出力が増幅器６０３で増幅された後、それぞ
れ波形切出器１０４、６０４に入力され、窓長Ｗの時間
窓で周期的に切り出される。なお、時間窓の形状、窓長
Ｗ、時間窓による切出し周期の設定については、第１の
実施形態に準ずる。
【００８９】こうして波形切出器１０４、６０４におい
て切り出された時間信号に対し、周波数分析器１０５、
６０５において周波数ごとの複素振幅Ｓ1、Ｓ15を算出
する。なお、複素振幅の算出方法については、第１の実
施形態に準ずる。
【００９０】次いで、相関行列算出器１０７、６０７に
おいて、前記（式２）により、Ｍ1個の周波数分析器１
０５の出力（複素振幅行列）Ｓ1、Ｍ2個の周波数分析器
６０５の出力（複素振幅行列）Ｓ15からそれぞれ相関行
列を算出し、行列Ｒ[ｍ、ｍ]で表す。
【００９１】次いで、固有ベクトル算出器１０８、６０
８において、それぞれの行列Ｒ[ｍ、ｍ]の固有ベクトル
ｖ１[ｍ]、ｖ２[ｍ]、ｖＭ[ｍ] （ｍ＝１〜Ｍ1および１
〜Ｍ2）を算出する。なお、前記固有ベクトルの算出方
法は、第１の実施形態に準ずる。
【００９２】次いで、雑音成分行列算出器１０９、６０
９において、前記（式３）により、Ｋ個の音源がある場
合のα方向、β方向の雑音成分に相当する、行列Ｒｎ
[ｍ、ｍ]を算出する。ここで、予め音源数Ｋが想定でき
ない場合には、第１の実施形態に準じて「Ｋ＝Ｍ−１」
とする。以上のように算出したα方向、β方向の雑音成
分行列をそれぞれα方向雑音成分行列算出部３０３、β
方向雑音成分行列算出部１２２の出力とし、α方向算出
部３０５、β方向算出部１２３への入力とする。
【００９３】推定αβ方向算出工程（ｓ３００３）で
は、まず、α方向算出部３０５のα方向設定器６１１に
おいて、αを設定し、方向制御ベクトル算出器６１２に
おいて、前記αを入力し、前記（式４）および（式５）
を用いて方向制御ベクトルＳ16を算出する。一方、β方
向算出部１２３のβ方向設定器１１１において、第１の
実施形態に準じてβを設定し、方向制御ベクトル算出器
１１２において、前記βを入力し、前記（式４）および
（式５）を用いて方向制御ベクトルＳ16を算出する。
【００９４】次いで、方向別パワー算出器６１０におい
て、α方向雑音成分行列算出部３０３の出力（雑音成分
行列Ｒｎ）と、前記方向制御ベクトルＳ16とを入力し、
前記（式６）により、α方向のパワーＰ（α）を算出す
る。ここで、α方向を−９０°から＋９０°まで変化さ
せてそれぞれのαにおけるＰ（α）を算出し、このＰ
（α）が最大になるαmaxを求める。以上の処理によ
り、ある時間窓における、ある周波数を用いた音源の推
定方向を算出する（α方向算出処理）。一方、方向別パ
ワー算出器１１０において、β方向雑音成分行列算出部
１２２の出力（雑音成分行列Ｒｎ）と、前記方向制御ベ
クトルＳ2とを入力して、前記（式６）により、第１の
実施形態に準じてβ方向のパワーＰ（β）を算出し、こ
のＰ（β）が最大になるβmaxを求めることにより、あ
る時間窓における、ある周波数を用いた音源の推定β方
向を算出する（β方向算出処理）。
【００９５】次いで、前記α方向算出処理を各周波数に
関して繰り返し、周波数平均器６１３において平均する
ことにより、前記時間窓における音源の推定α方向を算
出する。一方、前記β方向算出処理を各周波数に関して
繰り返し、周波数平均器１１３において平均することに
より、前記時間窓における音源の推定β方向を算出す
る。
【００９６】次いで、前記α方向算出処理を各時間窓に
関して繰り返し、時間平均器６１４において平均するこ
とにより、音源の推定α方向Ｓ17を算出する。一方、前
記β方向算出処理を各時間窓に関して繰り返し、時間平
均器１１４において平均することにより、音源の推定β
方向Ｓ3を算出する。
【００９７】以上が推定αβ方向算出工程（ｓ３００
３）であり、前述のように推定した音源の推定α方向Ｓ
17がα方向算出部３０５の出力として車線検出部３１２
に入力され、音源の推定β方向Ｓ3がβ方向算出部１２
３の出力として車両検出部１２４に入力される。
【００９８】車両・車線検出工程（ｓ３００４）では、
車線検出部３１２の車線１方向カウンタ３０７におい
て、α方向算出部３０５の出力α（音源の推定α方向Ｓ
17）を入力すると一定期間バッファに保持し、保持され
た出力αのうち、予め設定しておいた車線１の方向の下
限（α1Ｌ）と上限（α1Ｈ）の間となるものの個数を出
力する。
【００９９】また、車線２方向カウンタ３０８におい
て、α方向算出部３０５の出力α（音源の推定α方向Ｓ
17）を入力すると一定期間バッファに保持し、保持され
た出力αのうち、予め設定しておいた車線２の方向の下
限（α2Ｌ）と上限（α2Ｈ）の間となるものの個数を出
力する。
【０１００】ここで、車線１方向カウンタ３０７および
車線２方向カウンタ３０８で必要なバッファ蓄積時間
は、対象とする車両の速度に依存し、その速度が遅くな
るほど多くの蓄積時間が必要になる。例えば、時速６０
km程度の車両を対象とする場合には最低１ｓ間以上のバ
ッファが必要であり、速度が半分になるとその倍のバッ
ファが必要になる。
【０１０１】次いで、通過判定器３０９において、車線
１方向カウンタ３０７の出力と、予め設定された通過判
定閾値Ｓ8とを入力し、車線１方向カウンタ３０７の出
力が通過判定閾値Ｓ8以上の場合には、車線１方向カウ
ンタ３０７の出力を車線１検出結果Ｓ9として出力す
る。ここで、通過判定閾値Ｓ8として設定する値は、車
線１方向のバッファ長における全方向検出数の１／５〜
１／２程度が適当である。
【０１０２】また、車線２通過判定器３１０において、
車線２方向カウンタ３０８の出力と、予め設定された通
過判定閾値Ｓ8とを入力し、車線２方向カウンタ３０８
の出力が通過判定閾値Ｓ8以上の場合には、車線２方向
カウンタ３０８の出力を車線２検出結果Ｓ10として出力
する。
【０１０３】一方、車両検出部１２４において、第１の
実施形態に準じ、β方向算出部１２３の出力（音源の推
定β方向Ｓ3）を入力して、推定方向バッファ１１６に
一定時間蓄積し、次いで、距離算出器１１７において、
前記音源の推定β方向Ｓ3と、予め設定された音源位置
テンプレートＳ4とを入力し、距離Ｄを算出した後、比
較器１１９において、距離基準値Ｓ5と前記距離Ｄを比
較し、前記距離Ｄの方が小さい場合は車両検出結果Ｓ6
として出力する。
【０１０４】以上のように、本発明の第３の実施形態の
車両検出装置は、収音装置３に、車両進行方向に平行に
配置されたＭ1個のマイクロホンと、車両進行方向に直
交して配置されたＭ2個のマイクロホンとからなるマイ
クロホンアレイ３０２を設け、ＣＰＵ４、メモリ５、演
算回路１１などからなる装置要部に、マイクロホンアレ
イ３０２の前記Ｍ2個のマイクロホンに接続されたα方
向雑音成分行列算出部３０３を設けているので、このα
方向雑音成分行列算出部３０３において、車両進行方向
に直交して配置されたＭ2個のマイクロホン出力を増幅
器６０３で増幅し、波形切出し器６０４である時間窓を
用いて周期的に切出し、周波数分析器６０５で周波数分
析を行い、前記周波数における複素振幅行列を算出し、
相関行列算出器６０７で前記複素振幅行列を用いて相関
行列を算出し、固有ベクトル算出器６０８で前記相関行
列の固有ベクトルを算出し、雑音成分行列算出器６０９
で、前記Ｍ2個のマイクロホン出力の雑音成分に相当す
る雑音成分行列を算出することができる。
【０１０５】また、前記装置要部に、α方向雑音成分行
列算出部３０３に接続されたα方向算出部３０５を設け
ているので、このα方向算出部３０５において、マイク
ロホンアレイ３０２からの見かけの方向αに対応する方
向をα方向設定器６１１で設定し、方向制御ベクトル算
出器６１２で方向制御ベクトルを算出し、方向別パワー
算出器６１０で前記方向制御ベクトルと前記雑音成分行
列を用いてα方向パワーを算出し、周波数平均器６１３
および時間平均器６１４で、前記α方向パワーの周波数
と時間窓における平均値を算出し、その結果を推定α方
向として出力することができる。
【０１０６】また、前記装置要部に、α方向算出部３０
５に接続された車線検出部３１２を設けているので、こ
の車線検出部３１２において、α方向算出部３０５の出
力αを車線１方向カウンタ３０７および車線１方向カウ
ンタ３０８に入力してそれぞれ一定期間保持し、保持さ
れた出力αのうち、予め設定しておいた車線１および車
線２のα方向の上下限値間にあるものの個数を車線１検
出結果、車線２検出結果として、それぞれ出力すること
ができる。
【０１０７】なお、前記装置要部に、第１の実施形態に
準じて、β方向雑音成分行列算出部１２２、β方向算出
部１２３、車両検出部１２４を設けているので、Ｍ1個
のマイクロホン出力から車両進行方向の車両位置を検出
することができる。
【０１０８】このように、車両検出部１２４で走行車両
が検出されて車両検出結果Ｓ6が出力された場合、前記
車線１検出結果Ｓ9と車線２検出結果Ｓ10を参照するこ
とによって、検出された車両がどちらの車線を走行して
いるかがわかる。すなわち、複数の車両が同時にある場
合や所望の車両以外のものが発する騒音がある場合に
も、他の車両や騒音による妨害を抑制し、車両進行方向
の位置と車線方向の位置とを検出することが可能であ
る。
【０１０９】［第４の実施形態］図１１は、本発明の第
４の実施形態の車両検出装置の要部を示す。なお、車両
検出装置の全体構成は、第１の実施形態と概ね同様であ
るため、図１を用いると共に、同一構成については同一
符号を付与して説明を省略する。
【０１１０】本実施形態は、第１の実施形態とは、ｘ軸
方向にＭ個のマイクロホンを配置したマイクロホンアレ
イ（図１の１０２）に替えて、平面上にＭ個のマイクロ
ホンをマトリクス状に配置したマイクロホンアレイ４０
２を設けた点が相違している。また、本実施形態は、第
１の実施形態とは、さらにα方向算出部４１０を設け、
α方向算出部４１０にα方向設定器４０６、β方向設定
器４０７、方向制御ベクトル算出器４０５、方向別パワ
ー算出器４０４、時間平均器４０８、を設けた点が相違
している。また、本実施形態は、第１の実施形態とは、
β方向算出部１２３に替えてβ方向算出部４１７を設
け、β方向算出部４１７にα方向設定器４１３、β方向
設定器４１４、方向制御ベクトル算出器４１２、方向別
パワー算出器４１１、時間平均器４１５、を設けた点が
相違している。また、本実施形態は、第１の実施形態と
は、さらに車線検出部３１２を設け（第３の実施形
態）、この車線検出部３１２に車線１方向カウンタ３０
７、車線２方向カウンタ３０８、通過判定器３０９、３
１０、を設けた点が相違している。この構成によれば、
複数車線からなる道路上で他の車両や騒音による妨害を
抑制し、検出車両の車線方向の位置を検出するという効
果も得られる。
【０１１１】ここで、マイクロホンアレイ４０２は、図
１１、図１２（ａ）に示すように、車線１、車線２から
なる道路４０１に対面して設置され、Ｍ個のマイクロホ
ンがマトリクス状に配置されたものである。なお、マイ
クロホンアレイ４０２を構成するマイクロホンは、第１
の実施形態のマイクロホンアレイ１０２を構成するマイ
クロホンと同一である。また、マイクロホン数について
は、複数車線の道路４０１で用いるため、Ｍ＝「車線数
＋１」〜「車線数×２」程度に設定する。また、各マイ
クロホンの間隔は、第１の実施形態に準じて等間隔ｄと
し、ｄ＝５cm〜３４cm、好ましくはｄ＝５cm〜１０cmに
設定する。
【０１１２】また、図１２（ｂ）に示すように、マイク
ロホンアレイ４０２は上下方向に回動可能に構成されて
おり、αは、マイクロホンアレイ４０２が配置された平
面から下した垂線とｚ軸のなす角を示す。図１２（ｂ）
では、前記垂線が複車線の道路中央と交わる場合を示し
ている。また、図１２（ｃ）に示すように、マイクロホ
ンアレイ４０２は左右方向に回動可能に構成されてお
り、マイクロホンアレイ４０２が配置された平面から下
した垂線とｘ軸のなす角βによって音源（車両）の方向
を推定するように構成されている。なお、マイクロホン
アレイ４０２の出力は、雑音成分行列算出部１２２に入
力される。
【０１１３】また、α方向算出部４１０は、マイクロホ
ンアレイ４０２の上下の走査方向（α方向）を設定する
α方向設定器４０６と、マイクロホンアレイ４０２の左
右の走査方向（β方向）を設定するβ方向設定器４０７
と、α方向設定器４０６およびβ方向設定器４０７に接
続された方向制御ベクトル算出器４０５と、この方向制
御ベクトル算出器４０５に接続されると共に、雑音成分
行列算出部１２２の出力を入力する方向別パワー算出器
４０４と、この方向別パワー算出器４０４に接続された
時間平均器４０８とを設けたものである。前記方向別パ
ワー算出器４０４から時間平均器４０８を経てα方向算
出部４１０の出力（推定α方向）Ｓ13が出力される。
【０１１４】また、β方向算出部４１７は、マイクロホ
ンアレイ４０２の上下の走査方向（α方向）を設定する
α方向設定器４１３と、マイクロホンアレイ４０２の左
右の走査方向（β方向）を設定するβ方向設定器４１４
と、α方向設定器４１３およびβ方向設定器４１４に接
続された方向制御ベクトル算出器４１２と、この方向制
御ベクトル算出器４１２に接続されると共に、雑音成分
行列算出部１２２の出力を入力する方向別パワー算出器
４１１と、この方向別パワー算出器４１１に接続された
時間平均器４１５とを設けたものである。前記方向別パ
ワー算出器４１１から時間平均器４１５を経てβ方向算
出部４１７の出力（推定β方向）Ｓ14が出力される。
【０１１５】次に、前記車両検出装置１００による車両
検出方法を説明する。
【０１１６】図１３は、本発明の第４の実施形態の車両
検出方法を示す。これは、第１の実施形態とは、収音工
程（図４のｓ１００１）に替えて収音工程（ｓ４００
１）を設け、推定β方向算出工程（図４のｓ１００３）
に替えて推定αβ方向算出工程（ｓ４００３）を設け、
車両検出工程（図４のｓ１００４）に替えて車両・車線
検出工程（ｓ３００４）を設けた点が相違している。こ
の方法によれば、検出車両の車線方向の位置を検出する
という効果も得られる。
【０１１７】収音工程（ｓ４００１）では、平面にＭ個
のマイクロホンがマトリクス状に配置されたマイクロホ
ンアレイ４０２が、前記入力制御部１の制御で車線１、
車線２からなる道路４０１上の車両などが発する音を収
音し、前記Ｍ個のマイクロホンの出力が、雑音成分行列
算出部１２２の増幅器１０３に入力されて増幅される。
【０１１８】雑音成分算出工程（ｓ１００２）では、第
１の実施形態と準じて、前記マイクロホンアレイ４０２
の出力が増幅器１０３で増幅された後、雑音成分行列Ｒ
ｎ[ｍ、ｍ]を算出して、雑音成分行列算出部１２２の出
力とする。この雑音成分行列算出部１２２の出力は、α
方向算出部４１０およびβ方向算出部４１７へ入力され
る。
【０１１９】推定αβ方向算出工程（ｓ４００３）で
は、α方向算出部４１０において、α方向設定器４０６
は車線方向の車両が走行する範囲の角度αを走査する。
また、β方向設定器４０７はβ（固定値）を設定する。
この固定値は、マイクロホンアレイ４０２の正面に当た
るβ＝90°が最適である。
【０１２０】次いで、方向制御ベクトル４０４は、α方
向設定器４０６およびβ方向設定器４０７の出力を入力
し、（式９）を用いて方向制御ベクトルｄ［ｍ］を算出
する。
【数９】 ただし、τ[ｍ]は式（１０）により定義される。
【数１０】 ただし、ｃは音速である。また、Δ[ｍ]は経路差を表
し、マイクロホンの座標（ｘ[ｍ]、ｙ[ｍ]、ｚ[ｍ]）、
方向（α、β）、音源とマイクロホン間の距離Ｌを用い
て（式１１）のように表せる。なお、経路差は音源とマ
イクロホン間の距離を基準に算出している。
【数１１】 このとき、距離Ｌを十分大きく（例えば、１０００ｍ以
上）とると平面波入射の条件となる。車両検出のために
実用的な値としては、マイクロホンと道路中央の間の距
離を設定すると適当である。このように算出した方向制
御ベクトルＳ11は、方向制御ベクトル算出器４０５の出
力として方向別パワー算出器４０４に入力される。
【０１２１】次いで、方向別パワー算出器４０４におい
て、方向制御ベクトルＳ11を入力し、第１の実施形態に
準じて方向別パワーを算出する。この方向別パワーは、
時間平均器１１４に入力される。なお、方向別パワー算
出器４０４は、図２に示した方向別パワー算出器１１０
に相当する。
【０１２２】以上の方向別パワー算出処理を各時間窓に
関して繰り返し、時間平均器１１４において平均するこ
とにより、推定α方向Ｓ13を出力する。なお、時間平均
器４０８は、図２に示した時間平均器１１４に相当す
る。このように、βを固定した条件でαを走査すること
により推定α方向Ｓ13が算出できる。
【０１２３】一方、β方向算出部４１７において、α方
向設定器４１３はα（固定値）を設定する。この固定値
は道路中央の方向が最適である。また、β方向設定器４
１４は、車両進行方向の車両が走行する範囲の角度βを
走査する。
【０１２４】次いで、方向制御ベクトル算出器４１２に
おいて、α方向設定器４１３およびβ方向設定器４１４
の出力を入力し、前述のように（式９）〜（式１１）に
よって方向制御ベクトルｄ［ｍ］を算出する。このよう
に算出した方向制御ベクトルは、方向制御ベクトル算出
器４１２の出力Ｓ12として方向別パワー算出器４１１に
入力される。
【０１２５】次いで、方向別パワー算出器４１１におい
て、方向制御ベクトル算出器４１２の出力（方向制御ベ
クトル）Ｓ12を入力し、この方向制御ベクトルＳ12を用
いて方向別パワーを算出する。なお、方向別パワー算出
器４１１は、図２に示した方向別パワー算出器１１０と
同一である。
【０１２６】次いで、時間平均器４１５において、方向
別パワー算出器４１１の出力（方向別パワー）を入力
し、第１の実施形態に準じて推定β方向Ｓ14を出力す
る。なお、時間平均器４１５は、図２に示した時間平均
器１１４と同一である。このように、αを固定した条件
でβを走査することにより推定β方向Ｓ14が算出でき
る。
【０１２７】車両・車線検出工程（ｓ３００４）では、
車線検出部３１２において、α方向算出部４１０の出力
Ｓ13を入力し、第３の実施形態に準じて車線１検出結果
Ｓ9および車線２検出結果Ｓ10を出力する。
【０１２８】一方、車両検出部１２４において、β方向
算出部４１７の出力Ｓ14を推定方向バッファ１１６に入
力し、第１の実施形態に準じて車両検出結果Ｓ6を出力
する。ここで、車両検出部１２４により走行車両が検出
されて車両検出結果Ｓ6が出力された場合、前記車線１
検出結果Ｓ9と車線２検出結果Ｓ10を参照することによ
って、検出された車両がどちらの車線を走行しているか
がわかる。
【０１２９】以上のように、本発明の第３の実施形態の
車両検出装置は、収音装置３に、平面にＭ個のマイクロ
ホンがマトリクス状に配置されたマイクロホンアレイ４
０２を設け、ＣＰＵ４、メモリ５、演算回路１１などか
らなる装置要部に、マイクロホンアレイ４０２の前記Ｍ
個のマイクロホンに接続された雑音成分行列算出部１２
２を設けているので、この雑音成分行列算出部１２２に
おいて、前記Ｍ個のマイクロホン出力を増幅器１０３で
増幅し、波形切出し器１０４である時間窓を用いて周期
的に切出し、周波数分析器１０５で周波数分析を行い、
前記周波数における複素振幅行列を算出し、相関行列算
出器１０７で前記複素振幅行列を用いて相関行列を算出
し、固有ベクトル算出器１０８で前記相関行列の固有ベ
クトルを算出し、雑音成分行列算出器１０９で、前記Ｍ
個のマイクロホン出力の雑音成分に相当する雑音成分行
列を算出することができる。
【０１３０】また、前記装置要部に、雑音成分行列算出
部１２２に接続されたα方向算出部４１０を設けている
ので、このα方向算出部４１０において、マイクロホン
アレイ４０２からの見かけの方向αに対応する方向をα
方向設定器４０６で設定し、マイクロホンアレイ４０２
からの見かけの方向βに対応する方向をβ方向設定器４
０７で設定し、方向制御ベクトル算出器４０５で方向制
御ベクトルを算出し、方向別パワー算出器４０４で前記
方向制御ベクトルと前記雑音成分行列を用いてα方向パ
ワーを算出し、時間平均器４０８で、前記α方向パワー
の時間窓における平均値を算出し、その結果を推定α方
向として出力することができる。
【０１３１】また、前記装置要部に、雑音成分行列算出
部１２２に接続されたβ方向算出部４１７を設けている
ので、このβ方向算出部４１７において、マイクロホン
アレイ４０２からの見かけの方向αに対応する方向をα
方向設定器４１３で設定し、マイクロホンアレイ４０２
からの見かけの方向βに対応する方向をβ方向設定器４
１４で設定し、方向制御ベクトル算出器４１２で方向制
御ベクトルを算出し、方向別パワー算出器４１１で前記
方向制御ベクトルと前記雑音成分行列を用いてβ方向パ
ワーを算出し、時間平均器４１５で、前記β方向パワー
の時間窓における平均値を算出し、その結果を推定β方
向として出力することができる。
【０１３２】なお、前記装置要部に、第３の実施形態に
準じて、α方向算出部４１０に接続された車線検出部３
１２を設けているので、この車線検出部３１２におい
て、α方向算出部４１０の出力αを車線１方向カウンタ
３０７および車線１方向カウンタ３０８に入力してそれ
ぞれ一定期間保持し、保持された出力αのうち、予め設
定しておいた車線１および車線２のα方向の上下限値間
にあるものの個数を車線１検出結果、車線２検出結果と
して、それぞれ出力することができる。また、前記装置
要部に、第１の実施形態に準じて、β方向算出部４１７
に接続された車両検出部１２４を設けているので、Ｍ個
のマイクロホン出力から車両進行方向の車両位置を検出
することができる。
【０１３３】このように、平面にＭ個のマイクロホンが
マトリクス状に配置されたマイクロホンアレイ４０２を
設けることにより、車両進行方向の位置と車線方向の位
置とを検出することが可能である。
【０１３４】［第５の実施形態］図１４は、本発明の第
５の実施形態の車両検出装置の要部を示す。なお、車両
検出装置の全体構成は、第１の実施形態と概ね同様であ
るため、図１を用いると共に、同一構成については同一
符号を付与して説明を省略する。
【０１３５】本実施形態は、第１の実施形態とは、ｘ軸
方向にＭ個のマイクロホンを配置したマイクロホンアレ
イ（図２の１０２）に替えて、平面上にＭ個のマイクロ
ホンをマトリクス状に配置したマイクロホンアレイ４０
２を設けた点が相違している（第４の実施形態）。ま
た、本実施形態は、第１の実施形態とは、β方向算出部
（図２の１２３）に替えてα方向算出部４１０を設け
（第３の実施形態）、α方向算出部４１０にα方向設定
器４０６、β方向設定器４０７、方向制御ベクトル算出
器４０５、方向別パワー算出器４０４、時間平均器４０
８、を設けた点が相違している。また、本実施形態は、
第１の実施形態とは、車両検出部（図２の１２４）に替
えて車線検出部３１２を設け（第３の実施形態）、この
車線検出部３１２に車線１方向カウンタ３０７、車線２
方向カウンタ３０８、通過判定器３０９、３１０、を設
けた点が相違している。また、本実施形態は、第３の実
施形態とは、さらに車線検出部３１２に接続された車線
１カウンタ５０８、車線２カウンタ５０９を設けた点が
相違している。この構成によれば、車線ごとに通過車両
数を計数できるという効果も得られる。
【０１３６】次に、前記車両検出装置１００による車両
検出方法を説明する。
【０１３７】図１５は、本発明の第５の実施形態の車両
検出方法を示す。これは、第１の実施形態とは、収音工
程（図４のｓ１００１）および雑音成分算出工程（図４
のｓ１００２）に替えて、第４の実施形態の収音工程
（ｓ４００１）および雑音成分算出工程（ｓ４００２）
を設け、推定β方向算出工程（図４のｓ１００３）に替
えて推定α方向算出工程（ｓ５００３）を設け、車両検
出工程（図４のｓ１００４）に替えて車線別車両検出工
程（ｓ５００４）を設けた点が相違している。この方法
によれば、車線別車両検出工程（ｓ５００４）において
車線ごとに通過車両数を計数できるという効果も得られ
る。
【０１３８】収音工程（ｓ４００１）では、第４の実施
形態に準じ、前記入力制御部１の制御で、平面上にＭ個
のマイクロホンをマトリクス状に配置したマイクロホン
アレイ４０２が、車線１、車線２からなる道路上の車両
などが発する騒音を収音し、前記Ｍ個のマイクロホンの
出力が雑音成分行列算出部１２２の増幅器１０３に入力
されて増幅される。
【０１３９】雑音成分算出工程（ｓ４００２）では、マ
イクロホンアレイ４０２の出力が増幅器１０３で増幅さ
れた後、雑音成分行列算出部１２２において、第１、第
４の実施形態に準じて雑音成分行列Ｒｎ[ｍ、ｍ]を算出
し、出力する。この雑音成分行列算出部１２２の出力
は、α方向算出部４１０に入力される。
【０１４０】推定α方向算出工程（ｓ５００３）では、
α方向算出部４１０において、第４の実施形態と準じ、
方向制御ベクトル算出器４０５は、α方向設定器４０６
による設定値αとβ方向設定器４０７による設定値β
（固定値）とを入力して方向制御ベクトルＳ11を出力
し、方向別パワー算出器４１１は、前記方向制御ベクト
ルＳ11と雑音成分行列算出部１２２の出力とを入力して
方向別パワーを算出し、時間平均器４１５は、方向別パ
ワー算出器４１１の出力（方向別パワー）を入力して、
推定α方向Ｓ13を出力する。このように、βを固定した
条件でαを走査することにより推定α方向Ｓ13を算出で
きる。
【０１４１】車線別車両検出工程（ｓ５００４）では、
車線検出部３１２において、α方向算出部４１０の出力
（推定α方向）Ｓ13を入力し、第４の実施形態に準じ
て、車線１検出結果Ｓ9および車線２検出結果Ｓ10を出
力する。
【０１４２】次いで、車線１カウンタ５０８において、
車線検出部３１２の出力（車線１検出結果）Ｓ9を入力
し、カウントする。また、車線２カウンタ５０９におい
て、車線検出部３１２の出力（車線２検出結果）Ｓ10を
入力し、カウントする。
【０１４３】以上のように、本発明の第５の実施形態の
車両検出装置は、前記装置要部に、車線検出部３１２に
接続された車線１カウンタ５０８および車線２カウンタ
５０９を設けているので、この車線１カウンタ５０８お
よび車線２カウンタ５０９において、車線検出部３１２
で検出された車両の車線位置を入力し、車線ごとの通過
車両数（検出車両数）を計数することができる。
【０１４４】なお、上記各実施形態では、距離算出器１
１７、２０６における距離算出方法として、テンプレー
トマッチングによる方法を採用した場合について説明し
たが、本発明はテンプレートマッチングによる方法のほ
かに、公知のＤＰ（DynamicProgram）マッチングによる
方法などを用いても同様の効果が得られるものである。
【０１４５】前記マイクロホンアレイ１０２、３０２、
４０２を含む収音装置３が前記収音手段を構成し、雑音
成分行列算出部（α方向雑音成分行列算出部）１２２、
α方向雑音成分行列算出部３０３、α方向算出部３０
５、４１０、β方向算出部１２３、４１７を含むＣＰＵ
４、メモリ５、演算回路１１などが前記方向推定手段を
構成し、車両検出部１２４、車両・速度検出部２１４、
車線検出部３１２を含むＣＰＵ４、メモリ５、演算回路
１１などが前記類似度算出手段を構成し、α方向算出部
３０５、４１０、β方向算出部１２３、４１７を含むＣ
ＰＵ４、メモリ５、演算回路１１などが前記推定手段を
構成し、車線１方向カウンタ３０７および車線２方向カ
ウンタ３０８が前記カウンタ、第１カウンタを構成し、
車線１カウンタ５０８および車線２カウンタ５０９が前
記第２カウンタを構成し、通過判定器３０９、３１０が
前記車両位置検出手段を構成し、推定方向バッファ１１
６、２０５、距離算出器１１７、２０６が前記比較手段
を構成し、時間軸伸縮器２０８が前記時間軸伸縮手段を
構成する。また、雑音成分算出工程（ｓ１００２）、α
β方向の雑音成分算出工程（ｓ３００２）、推定β方向
算出工程（ｓ１００３）、推定αβ方向算出工程（ｓ３
００３、ｓ４００３）、推定α方向算出工程（ｓ５００
３）が前記方向推定工程に含まれる。
【０１４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、道路近
傍にあって、複数のマイクロホンからなる収音手段から
の入力信号を、時間窓を用いて周期的に切出し、それぞ
れの時間窓において音源の方向を推定し、その推定結果
と、車両走行時の音源方向の時間変化を表す複数のテン
プレートとの類似度を算出することにより、複数の車両
が同時にある場合や所望の車両以外のものが発する騒音
がある場合にも音源を検出し、車両進行方向における位
置、車線位置、車両通過数を算出するというすぐれた効
果を有する車両検出装置および車両検出方法を提供する
ことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の車両検出装置を示
すブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態の車両検出装置要部
を示すブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態のマイクロホンアレ
イの配置を示す図
【図４】本発明の第１の実施の形態の車両検出方法を示
すフローチャート
【図５】本発明の第２の実施の形態の車両検出装置要部
を示すブロック図
【図６】本発明の第２の実施の形態の車両検出方法を示
すフローチャート
【図７】本発明の第３の実施の形態の車両検出装置要部
を示すブロック図
【図８】本発明の第３の実施の形態の車両検出装置要部
（α方向雑音成分算出部、α方向算出部）を示すブロッ
ク図
【図９】本発明の第３の実施の形態のマイクロホンアレ
イの配置を示す図
【図１０】本発明の第３の実施の形態の車両検出方法を
示すフローチャート
【図１１】本発明の第４の実施の形態の車両検出装置要
部を示すブロック図
【図１２】本発明の第４の実施の形態のマイクロホンア
レイの配置を示す図
【図１３】本発明の第４の実施の形態の車両検出方法を
示すフローチャート
【図１４】本発明の第５の実施の形態の車両検出装置要
部を示すブロック図
【図１５】本発明の第５の実施の形態の車両検出方法を
示すフローチャート
【図１６】従来の車両検出装置要部を示すブロック図
【符号の説明】
１ 入力制御部 ２ タイマ回路 ３ 収音装値 ４ ＣＰＵ ５ メモリ ６ 表示制御部 ７ 印字制御部 ８ 演算制御部 ９ ＣＲＴ １０ プリンタ １１ 演算回路 １００ 車両検出装置 １０２、３０２、４０２ マイクロホンアレイ １０３、６０３ 増幅器 １０４、６０４ 波形切出器 １０５、６０５ 周波数分析器 １０７、６０７ 相関行列算出器 １０８、６０８ 固有ベクトル算出器 １０９、６０９ 雑音成分行列算出器 １１０、４０４、４１１、６１０ 方向別パワー算出器 １１１、４０７ β方向設定器 １１２、４０６、４１２、６１２ 方向制御ベクトル算
出器 １１３、６１３ 周波数平均器 １１４、４０８、４１５、６１４ 時間平均器 １１６、２０５ 推定方向バッファ １１７、２０６ 距離算出器 １１９、２１１ 比較器 １２２ 雑音成分行列算出部（β方向雑音成分行列算出
部） １２３ β方向算出部 １２４ 車両検出部 ２０８ 時間軸伸縮器 ２０９ 速度算出器 ２１４ 車両・速度検出部 ３０３ α方向雑音成分行列算出部 ３０５ α方向算出部 ３０７ 車線１方向カウンタ ３０８ 車線２方向カウンタ ３０９、３１０ 通過判定器 ４０６、４１３、６１１ α方向設定器 ７０１ 第１収音器 ７０２ 第２収音器 ７０３、７０４ 増幅回路 ７０５ 切替回路 ７０６ 周波数分析回路 ７０７ 周波数分布比較回路 ７０８ 時間差検出回路 ７０９ 時間差／速度変換回路 ７１０ タイミング制御回路 ７１１ 速度表示出力回路

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 道路近傍にあって、複数のマイクロホン
    からなる収音手段と、この収音手段からの入力信号を、
    時間窓を用いて周期的に切出し、それぞれの時間窓にお
    いて音源の方向を推定する方向推定手段と、この方向推
    定手段による推定結果と、車両走行時の音源方向の時間
    変化を表す複数のテンプレートとの類似度を算出する類
    似度算出手段とを備えたことを特徴とする車両検出装
    置。
  2. 【請求項２】 前記収音手段が、車両進行方向に平行な
    直線上に配置された複数のマイクロホンからなることを
    特徴とする請求項１記載の車両検出装置。
  3. 【請求項３】 前記収音手段が、車両進行方向に平行な
    直線上に配置した複数のマイクロホンと、車両進行方向
    に直交する直線上に配置した複数のマイクロホンとから
    なることを特徴とする請求項１記載の車両検出装置。
  4. 【請求項４】 前記方向推定手段に、車両進行方向と車
    線方向のそれぞれについて音源の方向を推定する推定手
    段を設けたことを特徴とする請求項３記載の車両検出装
    置。
  5. 【請求項５】 前記道路が複数の車線を有する場合、前
    記方向推定手段による推定結果を車線ごとに計数するカ
    ウンタと、このカウンタの計数値をもとに音源の車線位
    置を検出する車線検出手段とを備えたことを特徴とする
    請求項４記載の車両検出装置。
  6. 【請求項６】 前記収音手段が、同一平面上にマトリク
    ス状に配置した複数のマイクロホンからなることを特徴
    とする請求項１記載の車両検出装置。
  7. 【請求項７】 前記方向推定手段に、車両進行方向と車
    線方向のそれぞれについて音源の方向を２次元で推定す
    る推定手段を設けたことを特徴とする請求項６記載の車
    両検出装置。
  8. 【請求項８】 前記方向推定手段に、車線方向について
    は音源の方向を道路中央に限定し、車両進行方向につい
    ての走査で音源の方向を推定する推定手段を設けたこと
    を特徴とする請求項７記載の車両検出装置。
  9. 【請求項９】 前記方向推定手段に、車両進行方向につ
    いては音源の方向を限定し、車線方向についての走査で
    音源の方向を推定する推定手段を設けたことを特徴とす
    る請求項７記載の車両検出装置。
  10. 【請求項１０】 前記道路が複数の車線を有する場合、
    前記方向推定手段による推定結果を車線ごとに計数する
    第１カウンタと、このカウンタの計数値をもとに音源の
    車線位置を検出する車線位置検出手段と、この車線位置
    検出手段による検出結果を車線ごとに計数する第２カウ
    ンタとを備えたことを特徴とする請求項７記載の車両検
    出装置。
  11. 【請求項１１】 前記類似度算出手段に、前記複数のテ
    ンプレートと推定結果とを比較する比較手段を設けたこ
    とを特徴とする請求項１〜１０記載の車両検出装置。
  12. 【請求項１２】 前記複数のテンプレートは、異なる速
    度で車両を走行させた時の車両走行音を用いて作成した
    ものであることを特徴とする請求項１１記載の車両検出
    装置。
  13. 【請求項１３】 前記複数のテンプレートは、単一の速
    度における車両走行音を用いて作成したテンプレートの
    時間軸を伸縮したものであって、前記類似度算出手段
    に、前記テンプレートの時間軸を伸縮する時間軸伸縮手
    段を設けたことを特徴とする請求項１１記載の車両検出
    装置。
  14. 【請求項１４】 前記収音手段が、「想定される音源の
    数＋１」以上の複数のマイクロホンからなることを特徴
    とする請求項１〜１３記載の車両検出装置。
  15. 【請求項１５】 道路の近傍に配置された複数のマイク
    ロホンで、車両走行によって発生する騒音を収音する収
    音工程と、前記複数のマイクロホンからの入力信号を、
    時間窓を用いて周期的に切出し、それぞれの時間窓にお
    いて音源の方向を推定する方向推定工程と、この方向推
    定工程による推定結果と、車両走行時の音源方向の時間
    変化を表すテンプレートとの類似度を算出する類似度算
    出工程とを備えたことを特徴とする車両検出方法。
  16. 【請求項１６】 道路の近傍で車両進行方向に平行な直
    線上に配置された複数のマイクロホンで、車両走行によ
    って発生する騒音を収音する収音工程と、前記複数のマ
    イクロホンからの入力信号を、時間窓を用いて周期的に
    切出し、それぞれの時間窓において音源の方向を推定す
    る方向推定工程と、この方向推定工程による推定結果
    と、車両走行時の音源方向の時間変化を表す複数のテン
    プレートとの類似度を算出し、算出結果をもとに車両を
    検出する車両検出工程とを備えたことを特徴とする車両
    検出方法。
  17. 【請求項１７】 複数車線の道路近傍で、車両進行方向
    に平行な直線上に配置した複数のマイクロホンと、前記
    車両進行方向に直交する直線上に配置した複数のマイク
    ロホンとで、車両走行によって発生する騒音を収音する
    収音工程と、前記複数のマイクロホンからの入力信号
    を、時間窓を用いて周期的に切出し、それぞれの時間窓
    において、車両進行方向と車線方向のそれぞれについて
    音源の方向を推定する方向推定工程と、この方向推定工
    程による車両進行方向についての推定結果と、車両走行
    時の音源方向の時間変化を表す複数のテンプレートとの
    類似度を算出し、算出結果をもとに車両を検出する車両
    検出工程と、前記方向推定工程による車線方向について
    の推定結果を車線ごとに計数し、計数値をもとに音源の
    車線位置を検出する車線検出工程とを備えたことを特徴
    とする車両検出方法。
  18. 【請求項１８】 複数車線の道路近傍で同一平面上にマ
    トリクス状に配置した複数のマイクロホンで、車両走行
    によって発生する騒音を収音する収音工程と、前記複数
    のマイクロホンからの入力信号を、時間窓を用いて周期
    的に切出し、それぞれの時間窓において、車両進行方向
    と車線方向のそれぞれについて音源の方向を推定する方
    向推定工程と、この方向推定工程による車両進行方向に
    ついての推定結果と、車両走行時の音源方向の時間変化
    を表す複数のテンプレートとの類似度を算出し、算出結
    果をもとに車両を検出する車両検出工程と、前記方向推
    定工程による車線方向についての推定結果を車線ごとに
    計数し、計数値をもとに音源の車線位置を検出する車線
    検出工程とを備えたことを特徴とする車両検出方法。
  19. 【請求項１９】 前記方向推定工程において、車線方向
    については音源の方向を道路中央に限定し、車両進行方
    向の走査で音源の方向を推定することを特徴とする請求
    項１８記載の車両検出方法。
  20. 【請求項２０】 前記方向推定工程において、車両進行
    方向については音源の方向を限定し、車線方向の走査で
    音源の方向を推定することを特徴とする請求項１８記載
    の車両検出方法。
  21. 【請求項２１】 複数車線の道路近傍で同一平面上にマ
    トリクス状に配置した複数のマイクロホンで、車両走行
    によって発生する騒音を収音する収音工程と、前記複数
    のマイクロホンからの入力信号を、時間窓を用いて周期
    的に切出し、それぞれの時間窓において、車両進行方向
    および車線方向についての音源の方向を推定する方向推
    定工程と、この方向推定工程による車線方向についての
    推定結果を車線ごとに計数して車両検出を行い、車線ご
    とに検出車両数を計数する車線別車両検出工程とを備え
    たことを特徴とする車両検出方法。
  22. 【請求項２２】 前記方向推定工程において、車両進行
    方向については音源の方向を限定し、車線方向の走査で
    音源の方向を推定することを特徴とする請求項２０記載
    の車両検出方法。
  23. 【請求項２３】 前記車両検出工程において、異なる速
    度における車両走行音を用いて作成したテンプレートと
    前記推定結果の類似度を算出することを特徴とする請求
    項１５〜２２記載の車両検出方法。
  24. 【請求項２４】 前記車両検出工程に、単一速度におけ
    る車両走行音を用いて作成したテンプレートの時間軸を
    伸縮し、伸縮後のテンプレートと前記推定結果の類似度
    を算出して、算出結果に応じ、前記テンプレートの伸縮
    率と前記テンプレートの作成に用いた車両速度とから、
    検出車両の速度を算出する速度検出工程をさらに設けた
    ことを特徴とする請求項１５〜２２記載の車両検出方
    法。
  25. 【請求項２５】 前記テンプレートと推定結果との類似
    度を算出するために、テンプレートマッチングを用いる
    ことを特徴とする請求項１５〜２４記載の車両検出方
    法。
  26. 【請求項２６】 前記テンプレートと推定結果との類似
    度を算出するために、ＤＰマッチングを用いることを特
    徴とする請求項１５〜２４記載の車両検出方法。
  27. 【請求項２７】 前記複数のマイクロホンの個数が、
    「想定される音源の数＋１」以上であることを特徴とす
    る請求項１５〜２６記載の車両検出方法。
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