JP6806123B2 - 故障検出装置、音声入出力モジュール、及び故障検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、故障検出装置、音声入出力モジュール、及び故障検出方法に関する。

従来、緊急時の通報等を行う装置において装置の故障等の異常を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の緊急情報通報装置は、装置が起動する際に、スピーカ等から起動メッセージ等である可聴帯域の所定音信号を発し、ユーザに起動を通知するとともに、放音した所定音信号をマイク等から入力させたループバック信号を検出し、解析することにより、緊急情報通報装置自体の異常診断を行う。
また、このような装置には、二つのマイクが設けられる場合がある。こうすることで、いずれか一方のマイクが故障した場合でも緊急時の通報等を行うことが可能となる。また、二つのマイクをスピーカから等距離に配置すれば、二つのマイクに同等の音圧レベルで入力された音をスピーカから発している音とみなして、その音を除去することにより、ハウリングを抑制することもできる。

特許第３７７５２３３号公報

しかしながら、特許文献１に示す緊急情報通報装置にあっては、起動時にしか異常診断を行わない。このため、起動の際に異常が発見されなくとも、その後、緊急情報通報装置が故障した場合、緊急情報を通報することができない。また、装置に二つのマイクが設けられている場合、いずれか一方が故障しても緊急時の通報等を行うことが可能であるためにその故障が見過ごされてしまう場合がある。しかし、緊急時の通報等を確実に行うためには二つのマイクが共に正常であるかを検出して、マイクが故障している場合には早期に対応できるようにすることが好ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、装置に二つのマイクが設けられている場合に、二つのマイクが共に正常であるかを検出することができる故障検出装置、音声入出力モジュール、及び故障検出方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の故障検出装置は、確認信号を音声出力装置から出力させる出力部と、音声入力装置が備える二つのマイクに入力される入力信号であって、前記音声出力装置から出力された確認信号が回り込んで入力される入力信号を取得する入力部と、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値に基づいて、前記二つのマイクの両方が正常であるか否かを検出する故障検出部と、を備え、前記故障検出部は、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値が、前記入力信号が前記音声入力装置に入力される際の平均の音圧レベルとして予め調整された平均音圧レベルを合算した値である正常な音圧レベルに対応している場合には、前記二つのマイクの両方が正常であると判定する。
また、本発明の故障検出装置は、確認信号を音声出力装置から出力させる出力部と、音声入力装置が備える二つのマイクに入力される入力信号であって、前記音声出力装置から出力された確認信号が回り込んで入力される入力信号を取得する入力部と、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値に基づいて、前記二つのマイクの両方が正常であるか否かを検出する故障検出部と、を備え前記故障検出部は、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値が、前記入力信号が前記音声入力装置に入力される際の平均の音圧レベルとして予め調整された平均音圧レベルを合算した値である正常な音圧レベルに対応していない場合には、前記二つのマイクのうちいずれか一方が正常でないと判定する。

また、本発明の故障検出方法は、出力部が、確認信号を音声出力装置から出力し、入力部が、音声入力装置が備える二つのマイクに入力される入力信号であって、前記音声出力装置から出力された確認信号が回り込んで入力される入力信号を取得し、故障検出部が、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値に基づいて、前記二つのマイクの両方が正常であるか否かを検出する故障検出方法であって、前記故障検出部は、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値が、前記入力信号が前記音声入力装置に入力される際の平均の音圧レベルとして予め調整された平均音圧レベルを合算した値である正常な音圧レベルに対応している場合には、前記二つのマイクの両方が正常であると判定する。

以上説明したように、本発明によれば、装置に二つのマイクが設けられている場合に、二つのマイクが共に正常であるかを検出することができる。

本発明の実施形態による緊急通報モジュールの構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態による音声入出力モジュールの外観例を示す図である。 故障検出装置の構成例を示す機能ブロック図である。 確認信号を説明するための図である。 入力信号と雑音の関係を説明するための図である。 故障検出信号を説明するための図である。 故障検出装置が行う故障検出処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態による故障検出装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態による故障検出装置を用いた緊急通報モジュールの構成例を示す機能ブロック図である。緊急通報モジュール１００は、例えば、車両等の車室内に搭載され、事故発生等の緊急時に緊急通報を行う。本実施形態において、緊急通報モジュール１００は、通信モジュール９０と音声入出力モジュール８０とを備えている。
通信モジュール９０は、図示しない無線送受信装置を備え、緊急センタ等と無線送受信装置を介して通信を行う。通信モジュール９０は、音声入出力モジュール８０から出力されるユーザからの緊急通報等の送信音信号を入力するとともに、送信音信号を緊急センタ等に送信する。通信モジュール９０は、緊急センタ等から出力される緊急通報に対する応答等の受信音信号を受信するとともに、受信音信号を音声入出力モジュール８０へ出力する。
また、通信モジュール９０は、音声入出力モジュール８０から出力される故障検出信号を入力するとともに、故障検出信号を緊急センタ等に送信する。

音声入出力モジュール８０は、音声出力装置５０と音声入力装置６０とプロセッサ７０とを備えている。音声出力装置５０は、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）と、増幅器（アンプ）と、スピーカとを備えている。音声入力装置６０は、マイク６１および６２と、アンプと、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）とを備えている。プロセッサ７０は、故障検出装置１０と、音声処理部２０と、信号生成部３０と、加算部４０との各々を備えている。
故障検出装置１０、音声処理部２０、信号生成部３０、加算部４０の各々は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、又はこれらを組み合わせたプロセッサ等であり、プログラムメモリに格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらのプログラムで実行される機能の一部または全部は、アナログ制御回路、またはＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Scale Integration）等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働により実現されてもよい。

故障検出装置１０は、制御信号を出力することで、信号生成部３０に可聴帯域以外の周波数で構成される確認信号を生成させる。確認信号は、加算部４０を介し、音声出力装置５０から音として放音（出力）される。また、出力された確認信号は、車室内等の空間を介して音声入力装置６０に回り込み、入力信号として音声入力装置６０に集音（入力）される。
故障検出装置１０は、音声入力装置６０からの入力信号を入力する。また、故障検出装置１０は、確認信号および入力信号に基づいて、音声出力装置５０、および音声入力装置６０が正常であるか否かを検出する。

音声処理部２０は、通信モジュール９０からの受信音信号を入力するとともに、受信音信号を、加算部４０を介して音声出力装置５０へ出力する。音声処理部２０は、音声入力装置６０からの入力信号を入力するとともに、入力信号に音声処理を行い、音声処理後の入力信号（送信音信号）を通信モジュール９０へ出力する。

信号生成部３０は、故障検出装置１０からの制御信号に従い、所定の周波数をもつ信号を生成する。信号生成部３０は、所定の周波数をもつ信号を生成するために、例えば、パルス発生器やＤＴＭＦ（Dual Tone Multi-Frequency）を用いる。ＤＴＭＦを用いる場合、信号生成部３０は、例えば、ＤＴＭＦに６９７〜１６３３［Ｈｚ］の間の所定の８種類の周波数（トーン信号）を生成させるとともに、下記の式（１）および式（２）に示す倍角の公式を利用した信号処理をトーン信号に対して行うことにより、所定の周波数をもつ信号を生成することができる。ここで、ｘは任意の角度を示す。

Ｃｏｓ（２ｘ）＝１−２×｛Ｓｉｎ（ｘ）｝^２ ・・・（１）
Ｓｉｎ（３ｘ）＝３×Ｓｉｎ（ｘ）−４×｛Ｓｉｎ（ｘ）｝^３ ・・・（２）

信号生成部３０は、例えば、上記式（２）に基づき、ＤＴＭＦに６９７［Ｈｚ］のトーン信号を生成させ、トーン信号を３倍した信号から、トーン信号を３乗して４倍した信号を減算させることにより、可聴帯域以外の周波数である２０９１［Ｈｚ］の周波数をもつ信号を生成することができる。

信号生成部３０は、故障検出装置１０からの制御信号に従い、生成した所定の周波数をもつ信号の信号レベルを調整し、確認信号を生成する。

加算部４０は、音声処理部２０からの受信音信号と信号生成部３０からの確認信号を加算し、加算した信号を音声出力装置５０へ出力する。

音声出力装置５０は、加算部４０からのデジタル信号をＤＡＣによりアナログ信号に変換し、アンプ等のバッファを介して、変換したアナログ信号をスピーカ５１へ出力する。スピーカ５１は、アンプからの電気信号を物理振動に変換し、物理振動を外部へ出力する。

音声入力装置６０は、外部音や音声出力装置５０から出力される音の振動振幅をマイク６１および６２によりアナログ電気信号に変換し、変換したアナログ電気信号をＡＤＣによりデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を故障検出装置１０及び音声処理部２０へ出力する。

図２は、音声入出力モジュール８０の外観例を示す図である。図２に示す例では、筐体２００の一主面の中央にスピーカ５１が設置される。また、筐体２００の一主面の隣り合う頂部の一方にマイク６１、他方にマイク６２が、スピーカ５１からの距離が互いに等しくなるように設置されている。このように距離を互いに等しくなるように設置することにより、スピーカ５１から出力された確認信号が、マイク６１および６２に対してほぼ同じ程度の音圧レベルにて入力させることができる。
図２に示す通り、スピーカ５１から出力された確認信号は、マイク６１および６２に回り込み、マイク６１および６２から入力される。故障検出装置１０は、確認信号がマイク６１及び６２に回り込んで入力される際のマイク６１及び６２における音圧が、例えば、平均で７０［ｄＢ ＳＰＬ（Ｓｏｕｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ）］となるように、信号生成部３０に確認信号の信号レベルを調整させる。
このような音声入出力モジュール８０は、例えば、車両の車室内に搭載する場合、運転席と助手席の間であって、天井側のいずれかの位置に取り付けるようにしてもよい。この場合、スピーカ５１から出力された確認信号は、運転手と助手席に搭乗した搭乗員の間にむけて放音されるため、運転手と搭乗員の耳に入りにくくすることができる。
また、音声処理部２０が行う音声処理には、入力信号に含まれるハウリング等を防止する処理が含まれる。ハウリングは、音声出力装置５０から出力された音が、音声入力装置６０に回り込み、外部音とともに音声入力装置６０から入力されることにより生じる。本実施形態においては、マイク６１とマイク６２が、スピーカ５１からの距離が互いに等しくなるように設置されており、確認信号成分を含むスピーカ５１から出力された音がスピーカ５１に回り込んで入力される音は、マイク６１とマイク６２と同等となる。このため、音声処理部２０は、音声入力装置６０のマイク６１からの入力信号、およびマイク６２からの入力信号に対しその一方の入力信号から他方の入力信号を減算することにより、確認信号成分を含む音声出力装置５０から出力された音が音声入力装置６０に回り込んで入力された音を除去し、ハウリングが防止することができる。音声処理部２０が、ハウリングを防止することにより、送信音信号の音声品質低下を抑制することができる。

図３は、故障検出装置１０の構成例を示す図である。故障検出装置１０は、タイマー１１と、出力部１２と、入力部１３と、故障検出部１５とを備える。故障検出装置１０は、例えば、タイマー１１から任意のタイミングで出力される故障検出タイミング信号を受けて故障検出処理を行い、検出結果を故障検出信号として出力する。ここでいう任意のタイミングとは、起動時以降のいずれのタイミングでもよく、例えば、起動時以降に周期的な時間のタイミングであってよい。このように、任意のタイミングで故障検出処理を行うことができるので、起動時以外においても、故障検出処理を行うことができる。

出力部１２は、可聴帯域以外の周波数で構成される確認信号を信号生成部に生成させる。ここで可聴帯域とは、人が鼓膜振動等により音として感じることができる周波数の帯域ことであり、一般に２０[Ｈｚ]〜２０[ｋＨｚ]程度の周波数帯域をいう。もっとも、音として感じるか否かには、個人差や年齢差が大きい。本実施形態において可聴帯域以外の周波数で構成される確認信号とは、一般に人の聴覚に認識されにくい周波数で構成されている信号であり、人の聴覚に認識されにくい程度であれば、確認信号の一部に可聴帯域の周波数で構成される信号が含まれていてもよい。

ここで、確認信号の周波数について説明する。確認信号は、２０［ｋＨｚ］程度より高い周波数をもつ信号であればよいが、音声出力装置５０から出力可能な周波数であるとともに、音声入力装置６０から入力させることが可能な周波数であることが好ましい。
スピーカ等の出力機器およびマイク等の入力機器は、一般に可聴帯域の音信号を出力および入力させる機器である。このため、２０［ｋＨｚ］程度までの信号を表現できればよく、これらの機器で一般に処理されるサンプリング周波数は、４８［ｋＨｚ］程度か、その逓倍の９６［ｋＨｚ］、又は１９２［ｋＨｚ］程度である場合が多い。
また、周波数が低い（波長が長い）信号ほど回り込み易く、周波数が高い（波長が小さい）信号ほど信号の直進性が高くなるため回り込み難いことが一般に知られている。本実施形態において、確認信号が音声入力装置６０に回り込んで入力されるためには、直進性がさほど高くない周波数（例えば、１００［ｋＨｚ］以下）であることが好ましい。
また、本実施形態において確認信号は、信号歪のない信号であることが望ましい。確認信号に信号歪を生じさせないためには、確認信号がもつ周波数の４倍程度以上のサンプリング周波数で確認信号を生成する処理を行うことが望ましい。音声出力装置５０から出力される確認信号に信号歪を抑制することで、信号歪に起因する可聴帯域の信号が出力されることを低減させることができる。
以上説明したような観点から、汎用的な音声入出力機器で入出力可能であり、適度に回り込み易く、歪の少ない周波数で、確認信号が構成されることが望ましい。本実施形態の故障検出装置において、確認信号は、１６〜２４[ｋＨｚ]の周波数で構成されているものとする。

図４は、確認信号を説明するための図である。図４（ａ）は、確認信号の一例を示す図である。図４（ｂ）は、確認信号の一部を拡大させた図である。図４（ａ）においては、縦軸が信号振幅を示し、横軸が時間を示している。

図４（ａ）に示すように、確認信号は、例えばバースト信号である。確認信号をバースト信号とすることで、確認信号が音声入力装置６０に回り込んで入力される際に、自然界に存在する確認信号を構成する周波数をもつ雑音が混在された場合にも、確認信号の有無を故障検出部１５で区別し易くすることができる。故障検出部１５が行う故障検出処理については、後で詳しく説明する。
図４（ａ）の例では、区間Ａ１と区間Ａ２の長さは等しく、周期（区間Ａ１と区間Ａ２とを合わせた区間Ａ、例えば１秒間）に対する有信号区間（区間Ａ１、例えば０．５秒間）の比（デューティ比）は、５０％程度である。確認信号をバースト信号とする際、バースト周期及びデューティ比は任意であってよい。本実施形態の故障検出装置１０は、確認信号のバースト周期及びデューティ比を人為的に設定することで、確認信号と自然界に存在する雑音とを区別し易くし、故障検出をより正確に行うことができる。
ここで、故障検出装置１０は、音声入力装置６０からの入力信号のデューティ比が、所定の範囲内にある場合に、正常であると判定する。ここでいう所定の範囲は、任意に設定することができるが、例えば、確認信号を生成する際に設定したデューティ比に、自然界に存在し得る雑音が含まれる場合を考慮して設定してもよい。こうすることにより、雑音が混在したことによる誤判定を低減することができる。

また、図４（ａ）では、確認信号は、区間Ａ１の間に確認信号の包絡線が徐々に増加し、区間Ａ２の間に確認信号の包絡線が徐々に減少している。つまり、確認信号は、包絡線の急激な変化を抑制するように調整されて出力されている。包絡線の急激な変化は信号波形を歪ませ、信号の歪による雑音を発生させる要因となり得る。本実施形態の故障検出装置１０は、バースト信号の包絡線が徐々に変化するように、確認信号のパルス幅を調整することにより、有信号区間と無信号区間の切り替わりで生じる信号歪が可聴帯域の雑音を発生させることを抑制することができる。

さらに、図４（ａ）において、信号振幅に対ししきい値が設定されている。図４（ａ）では、確認信号のバースト周期に相当する区間Ａに対し、予め定めたしきい値以上の振幅をもつ区間が、区間Ｃであることを示している。

図３に戻り、入力部１３は、音声入力装置６０からの入力信号を入力するとともに、入力信号を故障検出部１５へ出力する。入力信号には、音声入力装置６０に回り込んだ確認信号が含まれる。入力部１３は、入力信号にバンドパスフィルタを通過させ、バンドパスフィルタを通過させた後の信号を故障検出部１５へ出力してもよい。この場合、バンドパスフィルタは確認信号がもつ周波数とは異なる周波数をもつ信号を遮断するような特性を有する。故障検出装置１０は、信号生成部３０に信号を生成させる際に、確認信号の周波数を指定するため、入力信号に対し、確認信号がもつ周波数の信号を取り出すバンドパスフィルタ処理を行うことができる。故障検出処理に、バンドパスフィルタを通過させた入力信号を用いることにより、故障検出装置１０は、より正確に故障検出をすることができる。

故障検出部１５は、確認信号と入力信号に基づいて、音声出力装置５０と音声入力装置６０の少なくともいずれか一方が正常であるか否かを検出する。故障検出部１５は、振幅比較部１７と判定部１６とを備える。
振幅比較部１７は、入力信号の振幅と予め定めた所定のしきい値とを比較する。振幅比較部１７は、比較結果を判定部１６へ通知する。
判定部１６は、振幅比較部１７から比較結果を受け取るとともに、一定時間内の比較結果を保持し、バースト周期に対する入力信号がしきい値以上である時間の比（図４（ａ）における、区間Ａに対する区間Ｃの比、以下、区間比とする）を求める。
判定部１６は、求めた区間比に基づいて、区間比が予め定めた所定の範囲内である場合に、音声出力装置５０と音声入力装置６０とが正常であると判定する。また、判定部１６は、区間比が予め定めた所定の範囲外である場合に、音声出力装置５０と音声入力装置６０とのいずれか正常ではないと判定する。
判定部１６は、判定結果を、故障検出信号として出力する。

故障検出部１５は、音声入力装置６０のマイク６１と６２との双方から入力される信号を合算した入力信号について故障検出を行ってよいし、マイク６１と６２との各々から入力される信号についてそれぞれ故障検出を行っても良い。
合算した入力信号について故障検出を行う場合、例えば、故障検出部１５は、合算した入力信号の信号振幅がしきい値以上であって、正常に音声入力装置６０から入力信号が入力され合算された入力信号の信号振幅の値に対応している場合には、マイク６１と６２との双方から入力信号が入力されているものとして判定することができる。一方、合算した入力信号の信号振幅がしきい値以上であるが、正常にマイク６１と６２から入力信号が入力され合算された入力信号の信号振幅の値に対応していない場合には、マイク６１と６２とのうちいずれか一方から入力信号が正常に入力され、他方からは正常に入力されていないものとして判定することができる。
それぞれ故障検出を行う場合、例えば、故障検出部１５は、まず、入力部１３にマイク６１からの信号を入力させ故障検出を行う。次に、故障検出部１５は、入力部１３にマイク６２からの信号を入力させ故障検出を行う。こうすることで、故障検出部１５は、マイク６１と６２との各々について正常であるか否かを検出することができる。例えば、マイク６１または６２のいずれか一方が正常でない場合に軽故障であると判定し、マイク６１と６２の両方が正常でない場合に重故障であると判定し、軽故障または重故障であることを表す情報を含む故障検出信号を出力するようにしてもよい。

図５は、入力信号と雑音の関係を説明するための図である。図５（ａ）は、環境に存在する雑音であって、確認信号を構成する周波数と近い周波数をもつ雑音の波形の一例を示す図である。例えば、金属製のキーホルダー等の金属の物体が他の金属の物体に当たった場合に発生する雑音の波形である。図５（ｂ）は、入力信号の波形の一例を示す図である。故障検出処理に、バンドパスフィルタを通過させた入力信号を用いる場合であっても、確認信号を構成する周波数と近い周波数をもつ雑音を取り除くことはできない。このため、入力信号に確認信号と雑音とが混在する場合がある。このような場合であっても、確認信号のバースト周期を雑音の発生継続時間と判別可能に設定する（例えば、雑音の発生継続時間よりバースト周期を長く設定する）ことで、入力信号に含まれる確認信号の有無をより正確に判定することができる。

図６は、故障検出信号を説明するための図である。図６において縦軸は信号レベル、横軸は時間を示している。図６の上側には故障検出信号の出力波形、図６の２段目には故障検出処理が行われた時間、をそれぞれ示している。図６の例では、故障検出処理が、周期Ｔで周期的に行われている場合を表している。故障検出部１５は、周期Ｔで故障検出を行い、音声出力装置５０および音声入力装置６０がともに正常であると判定した場合、故障検出信号を反転させる。図６の例では、時刻ＴＳ１〜ＴＳ３の各々の時刻において故障検出処理が行われ、時刻Ｔ１〜Ｔ３の各々の時刻において、音声出力装置５０および音声入力装置６０がともに正常であると判定されている。そして、時刻Ｔ１〜Ｔ３の各々の時刻において、故障検出信号が、ローレベルからハイレベル、またはハイレベルからローレベルに反転されて出力されている。

また、図６の例では、時刻ＴＳ４において故障検出処理が行われたが、時刻Ｔ４において、音声出力装置５０または音声入力装置６０の少なくともいずれかが正常ではないと判定されたため、故障検出信号は、時刻Ｔ３における故障検出信号（ハイレベル）が反転されることなく、ハイレベルのまま出力される。
このように、この実施形態においては、音声入出力モジュール８０が正常の動作をしていない場合、故障検出信号を反転させないようにした。すなわち、故障検出信号が反転（変化）していることによって、少なくとも故障検出装置１０を含む音声入出力モジュール８０が正常に動作していることを示すことができる。また、本実施形態の故障検出装置１０が、故障検出信号をトグル信号として出力させることで、音声出力装置５０および音声入力装置６０が正常であるか否かだけでなく、プロセッサ７０自身が正常であるか否かを通信モジュール９０に通知することができる。

また、故障検出信号は複数の通信経路を利用して出力するようにしてもよい。これにより、一部の通信経路が通信できない場合であっても、他の通信経路によって故障検出信号を、通信モジュール９０に通知することができ、堅牢な構成とすることができる。例えば、通信経路は、複数の物理的な信号源を用いるようにしてもよい。また、通信経路は、故障検出装置１０から故障検出信号を出力する通信経路と、故障検出装置１０から音声処理部２０に故障検出の結果を出力し、音声処理部２０から通信モジュール９０に通知される送信音信号を出力する信号線の全部又は一部の信号線を用いてもよい。そして、音声処理部２０から通信モジュール９０に通知される通信経路と、故障検出装置１０から故障検出信号を出力する通信経路とを併用して故障検出結果を出力させてもよい。送信音信号を出力する信号線から故障検出結果を出力させる場合、音声出力装置５０等が正常でない場合にのみ故障検出信号を通知する構成とすれば、信号線を増やすことなく、より確実に通信モジュール９０に装置の故障を通知することができる。

図７は、故障検出処理の一例を示すフローチャートである。図７に示すように、故障検出部１５は、タイマー１１からの故障検出タイミング信号が入力されると、信号生成部３０に制御信号を出力し、確認信号を出力させる（ステップＳ１）。確認信号は、加算部４０を介し音声出力装置５０から出力されるとともに、マイク６１および６２に回り込み、音声入力装置６０から入力される。故障検出部１５は、音声入力装置６０からの入力信号を入力させる（ステップＳ２）。故障検出部１５は、入力された入力信号のうち、確認信号のバースト周期に基づいて区間を特定し、その所定区間内の入力信号に対し、入力信号の振幅と予め定めた所定のしきい値とを比較する（ステップＳ３）。故障検出部１５は、特定された所定区間の中において、所定区間と予め定めた所定のしきい値以上の振幅を持つ区間との比（区間比）を求め、区間比が所定の範囲内か否かを判定する（ステップＳ４）。故障検出部１５は、区間比が所定の範囲内であれば、音声出力装置５０および音声入力装置６０は正常であると判定する（ステップＳ５）。故障検出部１５は、正常である旨を判定した場合に、故障検出信号の信号レベルを反転させる（ステップＳ６）。一方、故障検出部１５は、区間比が所定の範囲外である場合にあれば、音声出力装置５０と音声入力装置６０とのうち少なくともいずれかが正常ではないと判定する（ステップＳ７）。故障検出部１５は、正常ではない旨を判定した場合、故障検出信号の信号レベルを反転させない。こうすることで、故障検出信号は、ハイレベル又はローレベル信号となる（ステップＳ８）。

以上、説明したように、本実施形態の故障検出装置１０は、可聴帯域以外の周波数で構成される確認信号を音声出力装置５０より出力させる出力部１２と、音声入力装置６０からの入力信号を受け取る入力部１３と、確認信号と入力信号に基づいて、音声出力装置５０と音声入力装置６０のいずれもが正常であるか否かを検出する故障検出部１５と、を備えることにより、故障検出の際に可聴帯域の周波数をもつ音を発することなく故障検出を行うことができる。

本実施形態の故障検出装置１０においては、これまで説明した構成に限定されることなく、故障検出をより正確に行うために、例えば、確認信号を構成する周波数を変更可能な構成としてもよい。
本実施形態において確認信号を構成する周波数は、少なくとも確認信号の持つ周波数が可聴帯域以外で構成されていればよく、例えば、故障検出装置１０は、確認信号の周波数を、１９［ｋＨｚ］、２０［ｋＨｚ］、２１［ｋＨｚ］の順に、一定の区間出力させるように時間の経過に応じて周波数を変えるようにした確認信号を出力させてもよい。

この場合、故障検出装置１０の入力部１３において、各々の周波数以外を遮断させる３種類のバンドパスフィルタを介して故障検出を行う。まず、故障検出部１５は、１９［ｋＨｚ］を通すバンドパスフィルタを介した入力信号の区間比が所定の範囲内となる信号が検出されるとともに、２０［ｋＨｚ］及び２１［ｋＨｚ］を通すバンドパスフィルタを介した入力信号の区間比は所定の範囲内とならない信号が検出されるか否かを判定する。次に、故障検出部１５は、２０［ｋＨｚ］を通すバンドパスフィルタを介した入力信号の区間比が所定の範囲内となる信号が検出されるとともに、１９［ｋＨｚ］及び２１［ｋＨｚ］を通すバンドパスフィルタを介した入力信号の区間比は所定の範囲内とならない信号が検出されるか否かを判定する。さらに、故障検出部１５は、２１［ｋＨｚ］を通すバンドパスフィルタを介した入力信号の区間比が所定の範囲内となる信号が検出されるとともに、１９［ｋＨｚ］及び２０［ｋＨｚ］を通すバンドパスフィルタを介した入力信号の区間比は所定の範囲内とならない信号が検出されるか否かを判定する。そして、入力信号から、区間比が所定の範囲内となる信号が１９［ｋＨｚ］、２０［ｋＨｚ］、２１［ｋＨｚ］の順に、検出された場合、故障検出部１５は、正常であると判定してもよい。このように、確認信号の周波数を変化させることにより、より正確に故障検出を行うことができる。

さらに、本実施形態では、確認信号の出力レベルを一定としているが、これに限定されない。例えば、確認信号の出力レベルを、大中小の３レベルで出力させるようなパターンを繰り返してもよい。故障検出部１５は、例えば、入力信号と複数のしきい値（ここでは、しきい値１と、しきい値１より小さいしきい値２と、しきい値２より小さいしきい値３との３つのしきい値があるとする）とを比較する。
この場合、まず、故障検出部１５は、しきい値１より大きい信号の区間比が所定の範囲内となる信号が検出されることを確認する。次に、故障検出部１５は、しきい値１より大きい信号の区間比が所定の範囲内とならない信号が検出されるとともに、しきい値２より大きい信号の区間比が所定の範囲内となる信号が検出されることを確認する。さらに、故障検出部１５は、しきい値２より大きい信号の区間比が所定の範囲内とならない信号が検出されるとともに、しきい値１より大きい信号の区間比が所定の範囲内となる信号が検出されることを確認する。以上述べた順に信号が検出された場合、故障検出部１５は、正常であると判定してもよい。

また、故障検出部は、故障検出を行う前の雑音に含まれる周波数等を検出してもよい。故障検出を行う前の雑音の状態を検出することで、より正確に故障検出を行うことができる。例えば、故障検出で用いる確認信号の周波数と同じ周波数が一定レベル以上含まれている場合には、雑音に含まれる故障検出で用いる確認信号の周波数と同じ周波数のレベルが下がるまで故障検出を行わない、又は、確認信号の周波数を変更し雑音に含まれる周波数と確認信号の周波数とが重ならないようにしてもよい。

１０ 故障検出装置
２０ 音声処理部
３０ 信号生成部
４０ 加算部
５０ 音声出力装置
５１ スピーカ
６０ 音声入力装置
６１，６２ マイク
７０ プロセッサ
８０ 音声入出力モジュール
９０ 通信モジュール
１００ 緊急通報モジュール
２００ 筐体

Claims (7)

1. 確認信号を音声出力装置から出力させる出力部と、
   音声入力装置が備える二つのマイクに入力される入力信号であって、前記音声出力装置から出力された確認信号が回り込んで入力される入力信号を取得する入力部と、
   前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値に基づいて、前記二つのマイクの両方が正常であるか否かを検出する故障検出部と、
   を備え、
   前記故障検出部は、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値が、前記入力信号が前記音声入力装置に入力される際の平均の音圧レベルとして予め調整された平均音圧レベルを合算した値である正常な音圧レベルに対応している場合には、前記二つのマイクの両方が正常であると判定する、
   故障検出装置。
2. 確認信号を音声出力装置から出力させる出力部と、
   音声入力装置が備える二つのマイクに入力される入力信号であって、前記音声出力装置から出力された確認信号が回り込んで入力される入力信号を取得する入力部と、
   前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値に基づいて、前記二つのマイクの両方が正常であるか否かを検出する故障検出部と、
   を備え、
   前記故障検出部は、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値が、前記入力信号が前記音声入力装置に入力される際の平均の音圧レベルとして予め調整された平均音圧レベルを合算した値である正常な音圧レベルに対応していない場合には、前記二つのマイクのうちいずれか一方が正常でないと判定する、
   故障検出装置。
3. 前記確認信号は、可聴帯域以外の周波数で構成される信号である、
   請求項１又は請求項２に記載の故障検出装置。
4. 前記確認信号は、バースト信号である、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の故障検出装置。
5. 前記二つのマイクは、前記音声出力装置が備えるスピーカからの距離が互いに等しくなるように設置される、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の故障検出装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の故障検出装置と、
   前記音声出力装置と、
   前記音声入力装置と、
   を備える音声入出力モジュール。
7. 出力部が、確認信号を音声出力装置から出力し、
   入力部が、音声入力装置が備える二つのマイクに入力される入力信号であって、前記音声出力装置から出力された確認信号が回り込んで入力される入力信号を取得し、
   故障検出部が、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値に基づいて、前記二つのマイクの両方が正常であるか否かを検出する、
   故障検出方法であって、
   前記故障検出部は、前記二つのマイクに入力された前記入力信号の振幅を合算した値が、前記入力信号が前記音声入力装置に入力される際の平均の音圧レベルとして予め調整された平均音圧レベルを合算した値である正常な音圧レベルに対応している場合には、前記二つのマイクの両方が正常であると判定する、
   故障検出方法。

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