JP2013068424A

JP2013068424A - 音源検出装置

Info

Publication number: JP2013068424A
Application number: JP2011205108A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Kanemichi; 敏樹金道; Ryuji Funayama; 竜士船山; Jun Sato; 潤佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-18

Abstract

【課題】複数の集音器の配置態様に拘わらず、音源の方向を精度良く検出可能な音源検出装置を提供する。
【解決手段】３個以上の集音器ユニットから選択した２個集音器ユニットに到達する音の到達時間差を、集音器ユニットが同一直線上に配置されていた場合の到達時間差Δτに補正し、この補正後の到達時間差Δτを用いて、音源検出部が音源検出を行う。従って、３個以上の集音器ユニットが同一直線上に配置されていない場合でも、同一直線上に配置されている場合と同等の精度で音源検出が可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の集音器で集音された音に基づいて音源を検出する音源検出装置に関するものである。

音源検出装置では、複数の集音器が周囲の音をそれぞれ集音し、その各音の到達時間差に基づいて音源（特に、車両の走行音）の位置を特定する。実開平５−９２７６７号公報に記載の装置では、所定の間隔で配設された複数のマイクロホンが出力する電気信号から帯域通過フィルタで低周波領域と高周波領域の周波数成分をそれぞれ除去して補正電気信号に変換し、その補正電気信号から車両の走行音の特徴の現れる所定の周波数帯域のパワーを算出し、そのパワーレベルが所定値より大きい場合に接近車両有りと判定するとともに、その補正電気信号により不要な雑音成分を除去して雑音抑制信号に変換し、複数のマイクロホンの雑音抑制信号間の相互相関を演算し、相関が最大となる到達時間差から接近車両の接近方向を演算する。

実開平５−９２７６７号公報

しかしながら、上記のような音源を検出する技術は、音の集音器への到達時間差を利用するものであるため、全ての集音器を同一直線上に配置しなければ音源の方向を精度良く出できず、複数の集音器の配置態様に制限があるという課題があった。

そこで、本発明の課題は、複数の集音器の配置態様に拘わらず、音源の方向を精度良く検出可能な音源検出装置を提供することである。

すなわち、本発明に係る接近車両検出装置は、少なくとも３個以上の集音器で集音された音の到達時間差から所定の音源を検出する音源検出装置であって、３個以上の集音器のうち２個の集音器を選択し、選択した２個の集音器に到達した音の到達時間差を、３個以上の集音器が予め設定された基準直線に沿って配置されていた場合における音の到達時間差に補正する到達時間補正部と、到達時間補正部により補正された到達時間差を用いて所定の音源の方位を検出する音源検出部と、を備える。

本発明に係る音源検出装置は、それぞれの集音器に到達する音の到達時間差を、３個以上の集音器が同一直線上に配置されていた場合の到達時間差に補正し、この補正後の到達時間差を用いて音源検出を行う。従って、３個以上の集音器が同一直線上に配置されていない場合でも、同一直線上に配置されている場合と同等の精度で音源検出が可能となる。このため、集音器の配置態様に拘わらず、音源の方向を精度良く検出することができる。

この音源検出装置において、予め設定された基準直線は、３個以上の集音器のうち２個の集音器を結ぶ直線であってもよい。この場合においても、集音器の配置態様に拘わらず、精度良く音源を検出することができる。

この音源検出装置において、３個以上の集音器は、互いに同一直線上に配置されていない第１集音器、第２集音器及び第３集音器を備え、到達時間補正部は、第１集音器と第２集音器との距離、第２集音器と第３集音器との距離、第１集音器及び第２集音器を結ぶ直線と第２集音器及び第３集音器を結ぶ直線とがなす角度、第１集音器に到達した音と第２集音器に到達した音との到達時間差、並びに音速を用いて、到達時間差を３個の集音器が同一直線上に沿って配置されていた場合における音の到達時間差に補正するようにしてもよい。この場合においても、集音器の配置態様に拘わらず、精度良く音源を検出できる。

本発明によれば、複数の集音器の配置態様に拘わらず、音源の方向を精度良く検出可能な音源検出装置を提供することができる。

本実施形態に係る音源検出装置の概略構成図である。本実施形態に係る音源検出装置を搭載した車両前側部の平面図であって集音器の配置を説明する図である。本実施形態に係る音源検出装置を搭載した車両の正面図であって集音器の配置を説明する図である。本実施形態に係る到達時間差補正処理に用いる各パラメータを説明する図である。本実施形態に係る音源検出装置の音源検出処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る音源検出装置の実施形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る音源検出装置は、車両に搭載され、接近車両の方位を検出するものである。具体的には、本実施形態に係る音源検出装置は、複数の集音器（マイクロホン）で集音された各音に基づいて接近車両を検出し（つまり、周辺車両の走行音の音源の移動方向を特定し）、検出した接近車両の情報を運転支援装置に提供する。

なお、車両の走行音としては、主として、ロードノイズ（タイヤ表面と路面との摩擦音）とパターンノイズ（タイヤ溝における空気の渦（圧縮／開放））が挙げられる。この車両の走行音の周波数成分の範囲は、実験等によって予め測定しておいてもよい。

まずは、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る音源検出装置１について説明する。図１は、本実施形態に係る音源検出装置の構成図である。図２及び図３は集音器ユニットの配置を説明するための図である。音源検出装置１は、集音器アレイ１０（集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒ）及びＥＣＵ２０［Electronic Control Unit］（到達時間補正部２１、音源検出部２２）とを備えている。

集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒのそれぞれは、少なくとも１つ以上の集音器を用いて構成されている。集音器アレイ１０は、３個の集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒを備え、図２に示すように、集音器ユニット１１Ｌ（第１集音器）は車幅方向の左側前部、集音器ユニット１１Ｃ（第２集音器）は車両の前端中央部、集音器ユニット１１Ｒ（第３集音器）は車幅方向の右側前部、にそれぞれ設けられる。

また、図３に示すように、集音器ユニット１１Ｌと集音器ユニット１１Ｒの高さ位置は同一であるが、集音器ユニット１１Ｃは、集音器ユニット１１Ｒ及び集音器ユニット１１Ｌよりも若干下方に設けられている。集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒを構成する集音器は、音響電気変換器としての機能を有し、集音した音を電気信号に変換し、ＥＣＵ２０に送信する。なお、集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒを構成する集音器は、好適には、無指向性の集音器である。

ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ［CentralProcessing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］等からなる電子制御ユニットであり、音源検出装置１を統括制御する。ＥＣＵ２０では、ＲＯＭに記憶されている接近車両用のアプリケーションをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行する。ＥＣＵ２０は、図１に示すように、到達時間補正部２１及び音源検出部２２を有し、これらの到達時間補正部２１及び音源検出部２２は、上記の各アプリケーションに相当する。

到達時間補正部２１は、３個以上の集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒのうち任意の２個の集音器ユニット（例えば、集音器ユニット１１Ｌと集音器ユニット１１Ｃ）を選択し、この選択した２個の集音器ユニットに到達した音の到達時間差を、３個の集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒが予め定めた基準直線に沿って配置されていた場合における音の到達時間差に補正する機能を有する。

到達時間補正部２１は、図４に示すように、例えば集音器ユニット１１Ｌと集音器ユニット１１Ｃとの距離ｄ０、集音器ユニット１１Ｃと集音器ユニット１１Ｒとの距離ｄ、並びに集音器ユニット１１Ｌ及び集音器ユニット１１Ｃと結ぶ直線Ｌと集音器ユニット１１Ｃ及び集音器ユニット１１Ｒを結ぶ直線ｌとのなす角度θ、集音器ユニット１１Ｌに到達した音と集音器ユニット１１Ｃに到達した音の到達時間差Δτ（θ）、並びに音速ｖ_sを用いて、下記の式（１）により、到達時間差Δτ（θ）を３個の集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒが同一直線上に沿って配置されていた場合における到達時間差Δτに補正する。

音源検出部２２は、到達時間補正部２１により補正された到達時間差Δτを用いて、例えば接近車両等、所定の音源の方位を検出する。具体的には、音源検出部２２は、到達時間差Δτを用いて音源方向分布データを生成し、この音源方向分布データのピークの状況やばらつきから、音源の方位の検出を行う。この音源の検出方法としては、既知の方法を採用することができ、例えばＣＳＰ（Cross-power Spectrum Phase Analysis）法が用いられる。

また、図１に示す運転支援装置３０は、運転者に対して各種運転支援する装置である。特に、運転支援装置３０は、音源検出装置１から接近車両情報を受信し、このとき接近車両に関する運転支援を実施する。例えば、自車両への接近車両が存在する場合、自車両に対する接近車両の衝突の可能性を判定し、衝突の可能性があると判定したときには運転者に対して警報を出力したり、接近車両の情報を提供し、さらに、衝突の可能性が高まった場合には自動ブレーキ等の車両制御を行う。

次に、図４及び図５を参照して、音源検出装置１の動作について説明する。図４は、到達時間補正部２１が到達時間差を補正する処理を説明するための説明図であり、図５は、音源検出装置１のＥＣＵ２０における処理の流れを示すフローチャートである。図５のフローチャートに示される一連の処理は、ＥＣＵ２０によって予め定められた周期で繰り返し実行される。この一連の処理は、集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒのそれぞれに対して行われる。なお、集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒによる車外の音の集音、その電気信号への変換、電気信号のＥＣＵ２０への送信、及び集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒ間の音の到達時間差の算出は、図５のフローチャートの一連の処理とは別に行われており、各集音器ユニット間の距離（例えば、集音器ユニット１１Ｌと集音器ユニット１１Ｃとの距離ｄ０、集音器ユニット１１Ｃと集音器ユニット１１Ｒとの距離ｄ）等の情報は予めＥＣＵ２０のメモリ（ＲＯＭ又はＲＡＭ）に格納されている。

このフローチャートの制御処理は、例えば車両のイグニッションオンによって開始され、まずステップＳ１０（以下、「Ｓ１０」という。他のステップにおいても同様とする。）にて、到達時間補正部２１により、３個の集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒを同一直線上に配置させるための直線である基準線ｌの設定を行う。ここでは、図４に示すように、集音器ユニット１１Ｃ及び集音器ユニット１１Ｒを結ぶ直線を基準線ｌとして説明する。

そして、Ｓ１２において、到達時間補正部２１により、３個の集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒのうちから任意の２個の集音器ユニットが選択される。ここでは、集音器ユニット１１Ｌ及び集音器ユニット１１Ｃが選択されるものとする。その後、Ｓ１４において上記選択した２個の集音器ユニットを結ぶ直線Ｌが設定され、更にＳ１６において、基準線ｌと直線Ｌとがなす角度θが算出される。

そして、Ｓ１８において、到達時間補正部２１により、距離ｄ０、集音器ユニット１１Ｃと集音器ユニット１１Ｒとの距離ｄ、並びにＳ１６において算出した角度θ、並びに音速ｖ_sを用いて、上述した式（１）により、ＥＣＵ２０のメモリに格納されている集音器ユニット１１Ｌに到達した音と集音器ユニット１１Ｃに到達した音の到達時間差Δτ（θ）が３個の集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒが基準線ｌ上に沿って配置されていた場合における到達時間差Δτに補正される。その後、Ｓ２０において、音源検出部２２により、Ｓ１８において補正された到達時間差Δτを用いて、例えば接近車両等、所定の音源の方位が検出されて一連の処理が終了する。

以上のように、本実施形態における音源検出装置１においては、それぞれの集音器ユニットに到達する音の到達時間差を、集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒが同一直線上に配置されていた場合の到達時間差Δτに補正し、この補正後の到達時間差Δτを用いて、音源検出部２２が音源検出を行う。従って、集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒが同一直線上に配置されていない場合でも、同一直線上に配置されている場合と同等の精度で音源検出が可能となる。このため、集音器ユニットの配置態様に拘わらず、音源の方向を精度良く検出することができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、様々な変形が可能である。

例えば、本実施形態では、到達時間差の補正処理として式（１）を用いた例について説明したが、必ずしも式（１）を用いなければならないわけではなく、任意の選択した２個の集音器ユニットに到達した音の到達時間差を、集音器ユニットが同一直線上に配置された場合における到達時間差に補正できるものであれば、別の処理によって到達時間差を補正してもよい。

また、本実施形態では、車両に搭載され、検出した接近車両情報を運転支援装置３０に提供する音源検出装置１に適用したが、音源検出装置１の構成としては他の構成でもよく、運転支援装置の中に音源検出装置として組み込まれるものでもよいし、音源検出装置の中に警報機能等を有するものでもよい。また、車両以外の音源を検出する音源検出装置に適用してもよく、更に、ロボット等車両以外の移動体に搭載される音源検出装置に適用してもよい。

また、本実施形態では、自車両の前方に車幅方向に３個並ぶように集音器ユニット１１Ｌ，１１Ｃ，１１Ｒが配置される構成について説明したが、自車両の後方に集音器ユニットを並べる構成としてもよい。また、集音器ユニットが４個以上設けられていてもよい。

１…音源検出装置、１０…集音器アレイ、１１Ｌ…集音器ユニット（第１集音器）、１１Ｃ…集音器ユニット（第２集音器）、１１Ｒ…集音器ユニット（第３集音器）、２０…ＥＣＵ、２１…到達時間補正部、２２…音源検出部、３０…運転支援装置。

Claims

少なくとも３個以上の集音器で集音された音の到達時間差から所定の音源を検出する音源検出装置であって、
前記３個以上の集音器のうち２個の集音器を選択し、前記選択した２個の集音器に到達した音の到達時間差を、前記３個以上の集音器が予め設定された基準直線に沿って配置されていた場合における音の到達時間差に補正する到達時間補正部と、
前記到達時間補正部により補正された到達時間差を用いて前記所定の音源の方位を検出する音源検出部と、
を備えることを特徴とする音源検出装置。
前記予め設定された基準直線は、前記３個以上の集音器のうち２個の集音器を結ぶ直線である、
請求項１に記載の音源検出装置。
前記３個以上の集音器は、同一直線上に配置されていない第１集音器、第２集音器及び第３集音器からなり、
前記到達時間補正部は、前記第１集音器と前記第２集音器との距離、前記第２集音器と前記第３集音器との距離、前記第１集音器及び前記第２集音器を結ぶ直線と前記第２集音器及び前記第３集音器を結ぶ直線とがなす角度、前記第１集音器に到達した音と前記第２集音器に到達した音との到達時間差、並びに音速、を用いて、該到達時間差を前記３個の集音器が同一直線上に沿って配置されていた場合における音の到達時間差に補正する、
請求項１又は２に記載の音源検出装置。