JP2016001774A - 音声報知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行車両に対して有効な特定の音声情報を正確に報知可能な音声報知装置を提供する。【解決手段】走行車両の搭乗者に特定の情報を音声で報知する音声報知装置１０であって、車両の走行位置と、走行速度とを検出する車両状態検出手段（撮像部６，車両状態検出部４）と、車両状態検出手段で検出した車両速度に依存して決まる音声の周波数偏移を所定の演算により求め、求めた周波数偏移に基づき、入力される音声を周波数変換し、変換後の音声を超音波キャリアで変調し、車両状態検出手段が検出した車両位置に向けて放射する制御手段（制御部３）と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、走行車両の搭乗者に特定の情報を音声で報知する用途に用いて好適な、音声報知装置に関する。

車両が道路を走行している場合において、前方に致命的な事故要因が存在する場合がある。例えば、トンネル内での事故や火災、道路の崩落、他の車両の逆走等、緊急状態が発生するケースである。これら緊急事態は、従来、掲示板等により告知されていた。

しかながら、車両に搭乗した走行中の乗員にあっては、掲示板を確認するための時間は一瞬であり、見落としや疑心暗鬼になって直に車両停止等の行動に移れない場合が多い。また、カーナビゲーション装置等による緊急報知では、緊急状態回避の行動に間に合わず、特に、カーナビゲーション装置を使用していなかった場合には有効ではない。

このため、従来、例えば、特許文献１に記載されているように、車両周辺の状況を画像認識により把握し、音声報知を併用して車両に状況を伝達して乗員に注意喚起する方法が知られている。

特開２００７−３２３５７８号公報

しかしながら、音声による報知は、伝達範囲が狭く、また、騒音公害等を発生させる可能性がある。このため、超音波に音声を重畳させる超指向性スピーカを使用して乗員に注意喚起する方法が考えられる。しかしながら、この場合、音源と乗員との相対的な速度により波の周波数が異なって観測されるドップラー効果により、走行中の車両に搭乗している乗員が聞く音声は奇異に聞こえることが多い。この場合、乗員は、一瞬の判断を誤り無視しかねない。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、走行車両に搭乗している乗員に対して有効な特定の音声情報を正確に報知することができる、音声報知装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の音声報知装置は、走行車両の搭乗者に特定の情報を音声で報知する音声報知装置であって、前記車両の走行位置と、走行速度とを検出する車両状態検出手段と、前記車両状態検出手段で検出した前記走行速度に依存して決まる前記音声の周波数偏移を所定の演算により求め、前記求めた周波数偏移に基づき、入力される前記音声を周波数変換し、変換後の音声を超音波キャリアで変調し、前記車両状態検出手段が検出した前記走行位置に向けて放射する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明において、前記車両状態検出手段は、道路上を走行する前記車両の撮影画像を画像認識して前記車両の走行位置と前記車両速度とを検出することを特徴とする。

本発明において、前記制御手段は、以下の演算式（１）にしたがう前記演算を実行して前記周波数偏移を求めることを特徴とする。

本発明において、前記超音波を前記車両位置に向けて放射する放射角が異なる複数の超音波送信器を備え、前記制御手段は、前記周波数変換後の前記音声を抑圧搬送波単側波帯変調により前記超音波に重畳し、前記超音波送信器の一方に前記抑圧搬送波単側波帯変調の上の周波数帯を、前記超音波送信器の他方に前記抑圧搬送波単側波帯変調の下の周波数帯をそれぞれ割り当て、それぞれの前記超音波送信器による前記超音波の送信を同時に実行することを特徴とする。

本発明において、前記超音波を前記車両位置に向けて放射する放射角が異なる複数の超音波送信器を備え、前記制御手段は、前記車両の車種別に基準画像を記憶しており、前記基準画像と前記車両状態検出手段から取得される前記撮影画像とを比較し、特定された車種に最適な放射角を有する前記超音波送信器を選択して前記超音波を放射すること特徴とする。

本発明において、前記車両に向かって放射される前記超音波の放射角を調整可能な超音波送信器を備え、前記制御手段は、前記車両の車種別に基準画像と最適照射角とを記憶しており、前記基準画像と前記車両状態検出手段から取得される前記撮影画像とを比較し、特定された車種の前記最適照射角を選択し、前記超音波送信器の放射角を調整して前記超音波を放射すること特徴とする。

本発明によれば、走行車両に搭乗している乗員に対して有効な特定の音声情報を正確に報知することができる音声報知装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る音声報知装置の構成を示すブロック図である。 周波数変調と振幅変調のそれぞれのスペクトラムの模式図である。 抑圧搬送波方式の両側波帯と単側波帯の周波数スペクトラムの模式図である。 本発明の実施の形態に係る音声報知装置の動作を示すフローチャートである。 走行車両の車種と超音波送信器の放射角との関係を示す図である。 走行車両の撮影画像の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、単に、実施形態という）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号または符号を付している。

（実施形態の構成）
図１は、本実施形態に係る音声報知装置１０の構成を示すブロック図である。図１によれば、本実施形態に係る音声報知装置１０は、被変調波発生部１と、警告音声発生部２と、制御部３と、車両状態検出部４と、超音波送信器５（５ａ，５ｂ）と、撮像部６と、により構成される。

被変調波発生部１は、被変調波である超音波キャリアを生成して制御部３へ出力する。警告音声発生部２は、変調波である警告音声を生成して制御部３へ出力する。

車両状態検出部４は、例えば、撮像部６により撮像される走行車両を画像認識することにより、車両の走行位置と走行速度とを検出し、制御部３へ出力する。車両の走行位置と走行速度との検出方法は画像認識に制限されず、任意である。

制御部３は、車両状態検出部４で検出した車両速度に依存して決まる警告音声の周波数偏移ｆλを以下の演算式（１）を計算することにより求める。

そして、演算式（１）で求めた周波数偏移ｆλに基づき、入力される警告音声を周波数変換し、変換後の音声を、超音波キャリアを用いて変調し、超音波送信器５（５ａ，５ｂ）を駆動し、車両状態検出部４が検出した車両位置に向けて放射する。なお、超音波送信器５（５ａ，５ｂ）は、超音波スピーカであり、超音波をキャリアに使用することで強指向性を持ち、音声を遠くまで届けることができる。

このため、制御部３は、周波数変換部３１と、抑圧搬送波単側波帯変調部（ＳＳＢ変調部３２）と、増幅部３３ａ，３３ｂと、車種判定部３４と、を含み構成される。

周波数変換部３１は、警告音声の周波数偏移ｆλを上記した演算式（１）により計算で求め、ここで求めた周波数偏移ｆλに基づき、入力される警告音声を周波数変換してＳＳＢ変調部３２へ出力する。

ＳＳＢ変調部３２は、周波数変換部３１による変換後の警告音声を超音波キャリアに重畳し、増幅部３３ａ，３３ｂに出力する。増幅部３３ａ，３３ｂは、それぞれに対応して設けられた超音波送信器５ａ，５ｂを駆動し、ＳＳＢ変調部３２から出力される超音波で変調された警告音声を車両状態検出部４が検出した車両位置に向けて放射する。

車種判定部３４は、例えば、メモリを内蔵し、そのメモリに、例えば、セダン、クーペ、トラック等、車種別にそれぞれの基準画像を記憶しており、この基準画像と車両状態検出部４から取得される撮影画像とを比較することによって車両の車種判定を行う。ここで判定された車種は、超音波送信器５（５ａ，５ｂ）の選択、あるいは、超音波送信器５の放射角の調整に用いられる。

なお、図１に示す音声報知装置１０によれば、超音波を車両位置に向けて放射する放射角が異なる複数の超音波送信器５ａ，５ｂを用意した。このため、制御部３は、周波数変換後の音声をＳＳＢ変調により超音波キャリアで変調し、超音波送信器５ａに抑圧搬送波単側波帯変調の上の周波数帯（ＵＳＢ）を、超音波送信器５ｂに抑圧搬送波単側波帯変調の下の周波数帯（ＬＳＢ）をそれぞれ割り当て、それぞれの超音波送信器５ａ，５ｂによる超音波の放射を同時に実行する構成とした。

本実施形態に係る音声報知装置１０による超音波送信器５（５ａ，５ｂ）の駆動方法は、上記構成に制限されることなく、例えば、制御部３（車種判定部３４）が、内蔵メモリに車種別の基準画像を記憶しておき、当該基準画像と、車両状態検出部４から取得される撮影画像とを比較し、特定された車種に最適な放射角を有する超音波送信器５ａまたは５ｂを選択して超音波を放射する構成にしてもよい。

また、車両に向かって放射される超音波の放射角を調整可能な超音波送信器５を唯一個だけ備え、かつ、制御部３が、図示省略したメモリに車両の車種別に基準画像と最適照射角とを記憶しており、メモリに記憶された基準画像と、車両状態検出部４から取得される撮影画像とを比較して特定される車種の最適照射角を選択し、超音波送信器５の放射角を調整して超音波を放射する構成にしてもよい。

このため、車両状態検出部４は、撮像部６と協働して動作することにより、「道路上を走行する前記車両の撮影画像を画像認識して前記車両の走行位置と前記車両速度とを検出する」車両状態検出手段として機能する。また、周波数変換部３１と、ＳＳＢ変調部３２と、増幅部３３ａ，３３ｂと、車種判定部３４とを含み構成される制御部３と、超音波送信器５（５ａ，５ｂ）とが協働して動作することにより、「車両速度に依存して決まる前記音声の周波数偏移を所定の演算により求め、前記求めた周波数偏移に基づき、入力される前記音声を周波数変換し、変換後の音声を超音波キャリアで変調し、前記車両状態検出手段が検出した前記車両位置に向けて放射する」制御手段として機能する。

ところで、車両は、鉄板とガラスで覆われ遮音性が高くなっているため、空間で復調された音声が有効に聞こえる範囲は狭くなる。超音波の透過性により、車外からの通常の音声と聞こえ方が異なることが確認されている。また、走行中、車内ではロードノイズやエンジン音等のノイズが聞こえているため、超音波送信器５（５ａ，５ｂ）による警告音声を高い確度で伝達するためには、可能な限り大音量で聞こえるように制御する必要がある。超音波から空間の歪みを利用して音声が復調されるが、このとき、（１）できる限り大きな音量で復調されるようにすることと、（２）超音波の透過性を考慮してガラス面にできるだけ直角に近い形で超音波が放射されるように工夫する必要がある。

前者の（１）によれは能率の高い変調方式を選ぶことになる。超音波に音声を重畳する場合、ＦＭ変調、ＡＭ変調、ＤＳＢ変調、ＳＳＢ変調等の使用が考えられるが、ここでは、最も伝送効率が高いＳＳＢ変調を用いることとした。図２に、ＡＭ変調とＦＭ変調における被変調波の周波数スペクトルの模式図が、図３に、ＤＳＢ変調とＳＳＢ変調の被変調波の周波数スペクトラムの模式図がそれぞれ示されている。

図２（ａ）から明らかなように、ＦＭ変調の被変調波のスペクトラムは、被変調周波数Ｆ０を中心にその上下に発生し、その周波数は変調信号の整数倍である。また、図２（ｂ）、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）から明らかなように、ＡＭ変調のスペクトラムは、被変調周波数をＦ０とすれば、音声変調（音声で変調）した振幅周波数を周波数軸上で見たスペクトル搬送周波数の上下にそれぞれ、上側波帯（ＵＳＢ）と下側波帯（ＬＳＢ）ができる。

後者の（２）によれば、波動は密度の高い物質に入る時、物理インピーダンスが変化して反射が発生すると考えられる。このため、反射は避けられないが、可能な限り車両のガラス面に直角になるように超音波を放射することにより反射を少なくする配慮が必要である。一般的に、車両は、空力特性を考慮して、フロントガラスを傾けたタイプと、積載容量拡大のためフロントガラスを垂直に近い角度にした車種に大別できる。

本実施形態に係る音声報知装置１０では、超音波の放射角が異なる超音波送信器を２系統（５ａ，５ｂ）用意した。しかしながら、同時に２タイプの車両が併走している場合も考えられるため、２系統の超音波送信器５ａ，５ｂから同時に超音波を発生させることとした。このとき、ＳＳＢ変調の特性を利用し、超音波送信器５ａからはＵＳＢ（またはＬＳＢ）、超音波送信器５ｂからはＬＳＢ（ＵＳＢ）を送出することで、仮に、乗員に両方の音声が聞こえた場合でも、図３（ｂ）（ｃ）のＳＳＢの被変調波の周波数スペクトラムに示すように、ＬＳＢ＋ＵＳＢ＝ＵＳＢとなり、音声が聞き取りにくくなる現象を緩和することができる。

（実施形態の動作）
以下、図４のフローチャートを参照しながら図１に示す本実施形態に係る音声報知装置１０の動作について詳細に説明する。

図４によれば、本実施形態に係る音声報知装置１０は、まず、車両状態検出部４が、撮像部６から撮影画像を取得する（ステップＳ１０１）。次に、車両状態検出部４が、画像処理により、撮影された車両の走行位置と走行速度を検出する（ステップＳ１０２）。例えば、図６に撮影画像の一例を示すように、道路上に仮想のラインを設定し、車両がこの位置を通過したことを道路上に設置されたセンサ等で検知するとともに、その時点の走行速度を演算により算出することができる。これら検出の仕方は、例えば、先行技術文献で示した特許公報等により周知である。

次に、制御部３は、周波数変換部３１が、車両状態検出部４で検出された車両速度に依存して決まる音声の周波数偏移ｆλについて、上記した演算式（１）を計算することにより求めて、ＳＳＢ変調部３２へ出力する（ステップＳ１０３）。ここで、警告音声発生部２により出力される警告音声の入力が検出されると（ステップＳ１０４“ＹＥＳ”）、周波数変換部３１により先に計算された周波数偏移ｆλによる周波数変化が実行され、変換後の音声信号がＳＳＢ変調部３２へ供給される（ステップＳ１０５）。

すなわち、制御部３は、走行速度に依存して決まる周波数偏移ｆλを予め演算し、信号処理により周波数シフトした警告音声を出力することで、ドップラー効果を経て乗員に聴取される警告音声を、ドップラー効果に影響されない通常の警告音声に動的に変換している。ＳＳＢ変調部３２へは、他に、被変調波発生部１から超音波キャリアが供給されている。

このため、ＳＳＢ変調部３２は、周波数偏移ｆλによる周波数変換後の警告音声をＳＳＢ変調により超音波キャリアに重畳し、超音波送信器５ａに抑圧搬送波単側波帯変調の上の周波数帯（ＵＳＢ）を、超音波送信器５ｂに抑圧搬送波単側波帯変調の下の周波数帯（ＬＳＢ）をそれぞれ割り当て、増幅部３３ａ，３３ｂに出力する。そして、増幅部３３ａ，３３ｂは、それぞれに対応して設けられた超音波送信器５ａ，５ｂを同時に駆動し、車両状態検出部４が検出した車両位置に向けて放射する。

なお、超音波送信器５ａ，５ｂによる超音波の放射に先立ち、制御部３は、撮像部６から取得された撮影画像を画像認識することにより、走行車両の車種を特定する。具体的に、車種判定部３４は、内蔵メモリに車種別の基準画像を格納しており、この車種別の基準画像と、車両状態検出部４から取得した撮影画像とを比較する。ここで、普通車両（車種１）であると判定されると（ステップＳ１０６“ＹＥＳ”）、例えば、図５（ａ）に示すように、普通車両１００ａ用に最適な放射角で設置された超音波送信器５ａ（ＳＰ１）を駆動して車両状態検出部４で検出された車両位置に向かって放射し（ステップＳ１０７）、トラックであると判定されると（ステップＳ１０６“ＮＯ”）、トラック１００ｂ用に最適な放射角で設置された超音波送信器５ｂ（ＳＰ２）を駆動し、車両状態検出部４で検出された車両位置に向かって放射する（ステップＳ１０８）。

（実施形態の効果）
以上説明のように、本実施形態に係る音声報知装置１０によれば、制御部３は、車両位置を特定することにより有効なタイミングで警告音声を送出するとともに、車両速度からドップラー効果による周波数偏移ｆλの影響を演算により事前に補正して警告音声をより聞き易い状態に変換して超音波送信器５（５ａ，５ｂ）に放射する。このため、走行車両に搭乗している乗員に対して有効な特定の音声情報を正確に報知することができる。

なお、上記した本実施形態に係る音声報知装置１０によれば、周波数変換された警告音声を超音波キャリアで変調する際に、ＵＳＢ、ＬＳＢのそれぞれに割り当てられた警告音声を超音波送信器５ａ，５ｂで同時に放射する構成について説明したが、同じく、傾斜角が異なる２系統の超音波送信器５ａ，５ｂを用い、車種に応じて一方の超音波送信器５ａ，または５ｂを駆動する構成としてもよい。また、放射角を調整可能な超音波送信器５を１系統のみ用意し、走行車両の車種に応じて放射角を調整してもよい。

また、上記した本実施形態に係る音声報知装置１０によれば、車種判定は制御部３（車種判定部３４）が行うこととしたが、車両状態検出部４が行ってもよい。この場合、制御部３は演算負荷が軽減される。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またそのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１…被変調波発生部、２…警告音声発生部、３…制御部、４…車両状態検出部、５（５ａ，５ｂ）…超音波送信器、６…撮像部、１０…音声報知装置、３１…周波数変換部、３２…抑圧搬送波単側波帯変調部（ＳＳＢ変調部）、３３ａ，３３ｂ…増幅部、３４…車種判定部

Claims (6)

1. 走行車両の搭乗者に特定の情報を音声で報知する音声報知装置であって、
   前記車両の走行位置と、走行速度とを検出する車両状態検出手段と、
   前記車両状態検出手段で検出した前記走行速度に依存して決まる前記音声の周波数偏移を所定の演算により求め、前記求めた周波数偏移に基づき、入力される前記音声を周波数変換し、変換後の音声を超音波キャリアで変調し、前記車両状態検出手段が検出した前記走行位置に向けて放射する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする音声報知装置。
2. 前記車両状態検出手段は、
   道路上を走行する前記車両の撮影画像を画像認識して前記車両の走行位置と前記走行速度とを検出することを特徴とする請求項１記載の音声報知装置。
3. 前記制御手段は、
   以下の演算式（１）にしたがう前記演算を実行して前記周波数偏移を求めることを特徴とする請求項１記載の音声報知装置。
   
4. 超音波を前記車両位置に向けて放射する、放射角が異なる複数の超音波送信器を備え、
   前記制御手段は、
   前記周波数変換後の前記音声を抑圧搬送波単側波帯変調により前記超音波に重畳し、前記超音波送信器の一方に前記抑圧搬送波単側波帯変調の上の周波数帯を、前記超音波送信器の他方に前記抑圧搬送波単側波帯変調の下の周波数帯をそれぞれ割り当て、それぞれの前記超音波送信器による前記超音波の送信を同時に実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の音声報知装置。
5. 前記超音波を前記車両位置に向けて放射する、放射角が異なる複数の超音波送信器を備え、
   前記制御手段は、
   前記車両の車種別に基準画像を記憶しており、前記基準画像と前記車両状態検出手段から取得される前記撮影画像とを比較し、特定された車種に最適な放射角を有する前記超音波送信器を選択して前記超音波を放射すること特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の音声報知装置。
6. 前記車両に向かって放射される前記超音波の放射角を調整可能な超音波送信器を備え
   前記制御手段は、
   前記車両の車種別に基準画像と最適照射角とを記憶しており、前記基準画像と前記車両状態検出手段から取得される前記撮影画像とを比較し、特定された車種の前記最適照射角を選択し、前記超音波送信器の放射角を調整して前記超音波を放射すること特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の音声報知装置。