WO2018008724A1 - 騒音低減装置および騒音低減システム - Google Patents

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sound
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窪田 憲一
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40Weight reduction

Definitions

  • the present disclosure relates to noise reduction in a seat, and more particularly, to a noise reduction device and a noise reduction system used in an aircraft, a railway vehicle, and the like.
  • the noise in the seat becomes a problem.
  • the use location is a kind of sealed structure, and if there are noise sources inside and outside the use location, it will be difficult for the user.
  • the noise environment will be fixed. For this reason, depending on the level of noise, noise becomes a physical and mental pressure factor on the user, and the convenience of the place of use decreases.
  • a service is provided to a user as a cabin such as an aircraft, if the convenience is lowered, the quality of service work is seriously hindered.
  • a high-density barrier material or the like is used as the barrier material, and a sound absorbing sheet or the like is used as the absorbing material.
  • a material having acoustic absorption generally has a high density, and the high density material is accompanied by an increase in weight. As the weight increases, the flight fuel increases and the cruising range decreases. Therefore, the economical efficiency and function as an aircraft are reduced.
  • deterioration in function in terms of strength such as being easily damaged and design in terms of texture cannot be ignored.
  • a method of reducing noise by the active attenuation means a method of generating a sound wave having a phase opposite to that of the noise has been generally practiced. Yes. By this method, it is possible to reduce the noise level at or near the generation source and prevent it from propagating to an area that requires noise reduction. Examples of specific applications include a microphone that detects sound generated from a noise source, a controller that amplifies the electrical signal input from the microphone and inverts the phase, and converts the electrical signal input from the controller into sound. There has been proposed a noise reduction device including a speaker for transmitting (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 2 is a method for measuring an acoustic transfer function from a speaker to a microphone provided at a control point when a single noise reduction device is installed. There is no description when a noise reduction device is installed. In particular, when a noise reduction device is installed for each seat of an aircraft or the like, there are as many noise reduction devices as the number of seats for which an acoustic transfer function has to be obtained. In such a case, the problem is how to measure the acoustic transfer function of each noise reduction device quickly and accurately without being affected by external noise.
  • the present disclosure solves the above-described problems.
  • the seat of each seat can be actually used, and the acoustic transfer function can be calculated accurately and quickly without being affected by external noise.
  • An object of the present invention is to provide a noise reduction device and a noise reduction system capable of performing a self-inspection of each function of the device. Further, when the seats of each seat are driven from the outside to the actual use state in the aircraft, if there is a person in the seats, there is a risk of causing unsafe problems due to unintended driving.
  • a noise reduction device According to the present disclosure, generates a noise detection unit that detects noise and a control sound signal for reducing noise detected by the noise detection unit at a control center of a control space.
  • Noise control means for controlling, a control sound output means for outputting a control sound based on a control sound signal from the noise control means, and a noise and a control sound output from the control sound output means at the control center are superimposed to produce an error sound.
  • a noise reduction device comprising: an error sound detection means for detecting a seat; and a seat detection means for detecting an actual use state where the seat is in a position where noise reduction is actually used.
  • the noise control means has an identification sound generation means and an identification control means, outputs the identification sound from the control sound output means, and the identification sound is detected as an error sound detection means or a noise detection means.
  • the identification control means is the actual use state of the sheet in which the sheet detection means reduces the noise.
  • an identification sound is generated from the identification sound generating means to identify the acoustic transfer function.
  • the acoustic transfer function can be accurately identified with the seat of the seat in the actual use state.
  • control sound output means, noise detection means, and error sound detection means so that noise reduction works effectively when the passenger lies on the seat in the bed mode position where the seat back is fully flat.
  • the identification operation of the noise reduction device can be started after the seat is driven to enter the bed mode. Therefore, an identification operation for accurately deriving a highly accurate acoustic transfer function for an acoustic space surrounded by seat equipment and wall materials in the seat, where noise reduction is performed by the sound output means and the sound detection means. Is possible.
  • a self-inspection of each function to be configured may be performed prior to the calculation of the acoustic transfer function.
  • sound input / output functions such as a speaker and a microphone need to inspect sound pressure sensitivity and frequency characteristics.
  • the noise reduction device of the present disclosure is connected to a speaker and a microphone attached to a seat, and self-inspects these acoustic functions.
  • the sheet detection unit may detect that there is no person in the sheet. Alternatively, it may be detected that the seat does not become unsafe even if the seat is driven from the outside of the seat, for example, a maintenance without passengers. With such a configuration, it is possible to prevent an unsafe problem that the seat is driven unintentionally by a person inside the seat.
  • the identification control unit may start the identification operation in a state where there is no external noise of the driving sound after detecting that the sheet has been driven by the sheet detection unit.
  • the identification operation may be started after the sound driven by the sound detection means falls below a level that does not cause external noise. With such a configuration, the identification operation can be performed without being influenced by the driving sound of the sheet becoming external noise.
  • the sound driven by the seat may be assumed not only from the seat but also from an adjacent seat.
  • the time for outputting the identification sound from the control sound output unit may be shorter than the time required for the identification operation.
  • the identification sound is emitted for 1 second, and the sound of 1 second input to the error sound detection means is repeatedly used for 10 seconds. Sound is reduced from 10 seconds to 1 second.
  • the identification operation of a large number of noise reduction devices can be performed at the same time without being affected by the identification sound from other noise reduction devices during the identification operation. can do.
  • a noise reduction system of the present disclosure is a noise reduction system including a plurality of noise reduction devices and a system management device that manages that the plurality of noise reduction devices perform an acoustic transfer function identification operation.
  • the management device notifies the seat having the noise reduction device to drive the seat to the actual use state, starts identification of a plurality of noise reduction devices included in the noise reduction system, and executes identification to the system management device It is characterized by registering.
  • the system management apparatus when the system management apparatus is connected to the in-flight system, it may be notified that maintenance is in progress.
  • the system management device may notify the noise reduction device of the coefficient initial value of the acoustic transfer function.
  • the coefficient initial value of the acoustic transfer function is applied to the noise reduction system by collecting data used in another noise reduction system from the noise reduction device to the system management device.
  • the system management apparatus notifies the noise reduction apparatus to collect coefficient data of the acoustic transfer function and actual noise data, and extracts the data.
  • the seat equipment in the seat, the wall material, the sound output means, and the sound detection means may be derived by simulation on a computer by simulating the acoustic space in which the seat is placed.
  • the noise reduction device can derive the acoustic transfer function by converging with high accuracy and in a short time using the more likely coefficient initial value in the identification operation.
  • the execution time of the identification operation of the reduction device can be shortened and completed. Further, even in an adaptive operation for performing noise reduction with respect to ambient noise, a more plausible adaptive filter can be applied, and the noise reduction effect can be further exhibited.
  • the system management device may compress the data of the coefficient initial value of the acoustic transfer function and notify the noise reduction device.
  • the noise reduction apparatus may compress the data of the coefficient initial value of the acoustic transfer function and notify the system management apparatus.
  • the difference data of the coefficient value of the acoustic transfer function of the seat is obtained from the coefficient value of the acoustic transfer function that is the basis for a plurality of adjacent seats. Derived. Rather than transmitting data for each individual seat from multiple noise reduction devices, sharing the base coefficient value and then transmitting only the difference data to each individual seat reduces the data to be transmitted. Data compression can be performed, and the execution time of the identification operation can be shortened as a noise reduction system.
  • data to be transmitted to the system management apparatus can be compressed to reduce the data storage capacity, man-hours for data storage and equipment costs can be reduced.
  • a noise reduction device may be mounted on each seat of the aircraft. (The invention's effect) According to the present disclosure, it is possible to accurately and promptly calculate the acoustic transfer function without being affected by external noise by making the seat seat in actual use, and to perform a self-inspection of each function constituting the system. They can be implemented and can be safely implemented during maintenance. Therefore, it is possible to provide a noise reduction device and a noise reduction system that maximize the noise reduction effect.
  • It is a flowchart for demonstrating the operation example of the apparatus. 12 is a flowchart for explaining an operation example of the noise reduction device according to Embodiment 2 of the present disclosure. It is a figure for demonstrating the seat arrangement
  • FIG. 3 is a structure diagram of a command transmitted between devices of the system.
  • FIGS. 1 to 24 Embodiment 1
  • the noise reduction device according to the embodiment of the present disclosure will be described below with reference to a case where the noise reduction device is mounted on an aircraft.
  • a sound environment in an aircraft that requires installation of a noise reduction device will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating an installation environment of the noise reduction device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the aircraft 100 includes engines 102a and 102b on left and right wings.
  • the engine occupies an important position as a noise source because it involves not only the rotational sound but also the reverberation of the air flow during flight.
  • noise source NS1c has an adverse effect on in-flight information providing services and the like.
  • FIG. 2 is a plan view showing details of the installation environment of the noise reduction device, and shows an enlarged arrangement of seats in a part of the guest room A and the guest room B in FIG.
  • the guest room 100a is divided into a guest room A and a guest room B by a wall.
  • viewing facilities and the like are installed in each seat row, and are connected to a system management device 104 including a switching device, a data management server, and the like via a communication line such as Ethernet (registered trademark).
  • noise sources NS1a and NS1b generated from the engines 102a and 102b and a noise source NS1c which is a wind noise at the front end of the fuselage exist as external noise sources, and a noise source NS2a by an air conditioner or the like.
  • NS2e exists as an internal noise source.
  • the seat 105 has an engine 102a (FIG. 1) attached to a wing outside the window and noise sources NS1a to NS1c that cause airflow noise and It is affected by noise from noise sources NS2a to NS2e that cause air conditioners.
  • the noise from the noise source NS1a by the engine mounted on the left wing is the strongest. Can be expected. Therefore, in order to effectively reduce the noise in each seat, the noise generated from each direction is the largest for the user seated in the seat and the noise that adversely affects the sound environment of the seat. There is a need to focus on it.
  • the seat has a shell structure, and the inside of the shell is for viewing equipment such as a television and radio for enjoying movies and music, and for businessmen.
  • viewing equipment such as a television and radio for enjoying movies and music, and for businessmen.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a basic configuration of an adaptive operation (details will be described later) of the noise reduction device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the noise reduction device 300 includes a noise microphone 320, a noise controller 330, a control speaker 340, and an error microphone 350.
  • a range 360 surrounded by a double line indicates a range of the transfer function.
  • the noise microphone 320 is a microphone that is provided as noise detection means for detecting noise emitted from the noise source 310 and has a function of detecting noise information, converting it into an electrical signal, and outputting it.
  • the noise controller 330 as noise control means includes A / D converters 331 and 335, an adaptive digital filter 332, a filter coefficient calculator 333, and a D / A converter 334, and includes noise information from the noise microphone 320 and Based on the error information of the error microphone 350, the control sound signal is generated so that the detection error is minimized.
  • a control speaker 340 serving as a control sound output unit can convert a control sound signal received from the D / A converter 334 into a sound wave and output the sound, and cancels noise in the vicinity of the ear 301b of the user 301. It has a function to emit.
  • the error microphone 350 is a microphone having a function of detecting a residual sound (error sound) obtained by superimposing a noise emitted from the noise source 310 and a control sound emitted from the control speaker 340, and converting the detected sound into an electric signal.
  • the adaptive digital filter 332 is composed of multi-stage taps, and is an FIR filter that can freely set the filter coefficient of each tap.
  • the detection error signal from the error microphone 350 is input to the filter coefficient calculation unit 333 via the A / D converter 335, and the detection error is minimized. Each filter coefficient of the adaptive digital filter 332 is adjusted.
  • the transfer function correction unit 336 is a multi-tap FIR filter that expresses a transfer function within the transfer function range 360. That is, the output of the adaptive digital filter 332 generates a control sound through the D / A converter 334 and the control speaker 340, and the control sound reaches the filter coefficient calculation unit 333 through the error microphone 350 and the A / D converter 335.
  • the transfer function is expressed.
  • the A / D converter 331 performs A / D conversion on the noise signal from the noise microphone 320 and outputs it to the filter coefficient calculation unit 333 through the adaptive digital filter 332 and the transfer function correction unit 336.
  • the output of the adaptive digital filter 332 takes into account transfer characteristics such as delay and reflection to the error sound signal after A / D conversion input to the filter coefficient calculation unit 333. It is possible to calculate a filter coefficient with high accuracy.
  • the error microphone 350 as the error sound detection means detects the sound after noise reduction as an error, and feeds back the operation result of the noise reduction device 300. Thereby, even if a noise environment etc. change, a noise can always be minimized at a user's ear position.
  • noise generated from the noise source 310 is detected by the noise microphone 320, and signal processing is performed by the noise controller 330, and then from the control speaker 340.
  • the control sound is output, and the noise emitted from the noise source 310 and the sound whose phase is reversed are superimposed and transmitted to the ear 301b of the user 301, thereby reducing the noise. This is called adaptive operation.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a basic configuration for performing the identification operation of the noise reduction device 300 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the noise controller 330 uses a white noise generator 337 as identification sound generating means and an identification control unit 338 for controlling it.
  • the adaptive digital filter 332, the filter coefficient calculation unit 333, the D / A converter 334, the A / D converter 335, the control speaker 340, and the error microphone 350 can be configured with the same components as in FIG.
  • the components in the range 360 are preferably the same as those shown in FIG.
  • the noise controller 330 during the identification operation outputs the output of the white noise generator 337 through the D / A converter 334.
  • the difference between the signal obtained by A / D converting the input from the error microphone 350 and the output of the adaptive digital filter 332 is obtained by a differentiator 3310. This difference is called an identification difference signal, and the identification difference signal and the white noise generator are obtained.
  • the output of 337 is input to the filter coefficient calculation unit 333.
  • the filter coefficient calculation unit 333 calculates the filter coefficient so that the identification difference signal is minimized, and changes the coefficient of the adaptive digital filter 332. With this operation, the FIR filter expressing the transfer function in the transfer function range 360 can be calculated.
  • the noise emitted from the noise source 310 enters the error microphone 350.
  • the noise level entering the error microphone 350 is It is desirable that the output from the white noise control speaker 340 is lower than the level input to the error microphone.
  • the identification control unit 338 determines whether white noise due to the identification operation of the nearby noise reduction device is input to the error microphone based on the A / D converted data input to the error microphone 350.
  • the white noise is generated by controlling the white noise generator 337 and the identification operation is started. Thereby, it can prevent that the precision of the FIR filter of the transfer function correction
  • the adaptive operation of FIG. 3 and the identification operation of FIG. 4 are configured as shown in FIG. 5 with the switches 339a to 339d inserted, the adaptive operation and the identification operation can be realized with the same components by switching the switches. If the switches 339a to 339d are switched as shown in FIG. 6, the same configuration as in FIG. If the switches 339a to 339d are switched as shown in FIG. 7, the configuration is the same as that shown in FIG.
  • FIG. 8 is a plan view showing the main configuration of the noise reduction device installed in the cabin of the aircraft.
  • the noise reduction device is arranged in a cabin A (FIG. 1) of an aircraft and installed in a seat 402 that is a control space for controlling noise.
  • the seat 402 includes a shell part 402a that surrounds the periphery in a shell shape by a wall surface and secures a user-occupied area, and a seat part 402b disposed inside the shell part 402a.
  • the shell portion 402a includes a shelf portion 402aa at a position facing the front of the seat portion 402b, and can function as a desk.
  • the seat portion 402b includes a backrest portion (not shown), a headrest 402bc, and armrest portions 402bd and 402be.
  • the inside of the shell portion 402a shown in FIG. 8 is defined as the control center, with the control space of the seat 402 and the position of the head 401a of the user 401 seated on the seat portion 402b as the center of the control space.
  • the shell portion 402a for example, physical sound insulation is performed around the seat 402 by the shell portion 402a against noise emitted from an external noise source 410.
  • Noise from the noise source 410 enters the inside of the shell portion 402a and reaches the head 401a (control center) of the user 401 seated on the seat portion 402b.
  • a plurality of non-directional noise microphones are arranged in the shell portion 402a (control space) or in the vicinity thereof.
  • FIG. 8 shows, as an example, noise microphones 420a to 420g (corresponding to the noise microphone 320 in FIG. 3) at predetermined positions of the shell portion 402a, control speakers 440a and 440b (corresponding to the control speaker 340 in FIG. 3) in the seat, and An example is shown in which error microphones 450a and 450b (corresponding to error microphone 350 in FIG. 3) are arranged.
  • the identification operation shown in FIG. 4 is performed for each of them.
  • white noise is output from the control speaker 440a
  • filter coefficients are calculated using identification error signals based on signals observed by the error microphones 450a and 450b, and then the white noise is output from the control speaker 440b.
  • a filter coefficient (transfer function) is calculated. Therefore, in this case, four transfer functions are created.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining an operation example of the noise reduction device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the process proceeds from step S001 to step S002.
  • an adaptive mode or an identification mode is selected.
  • the identification mode may be automatically selected at the time of initial activation, or the user may select the adaptive mode or the identification mode with a switch or the like.
  • the adaptive mode refers to an adaptive operation
  • the identification mode refers to an identification operation.
  • step S003 ambient noise is measured in step S003, and the process proceeds to step S004.
  • step S004 it is determined whether the ambient noise is below a threshold with respect to a predetermined noise level.
  • the threshold can be determined by the identification control unit 338 based on the error sound A / D converted by the error microphone 350.
  • step S005 If it is below the threshold, white noise is generated and identification is executed in step S005. When the identification is executed, steps S005 and S007 are repeated until the identification is completed. If the ambient noise is equal to or higher than the threshold in step S004, the process returns to step S004 after waiting for a predetermined time in step S006, and it is determined again whether the ambient noise is equal to or lower than the threshold.
  • the waiting time in step S006 is set to a time during which the noise reduction device generates white noise, for example. By setting the time to generate white noise, other noise reduction devices start identification after the start of identification and before the identification ends, affecting the noise reduction devices that have already started identification. Can be prevented. If the adaptive mode is selected in step S002, the adaptive filter is executed in step S008, the change in the operation mode is monitored in step S009, and the execution of the adaptive filter is repeated while the operation mode does not change.
  • the process returns to step S002 and proceeds to step S003.
  • the execution of the adaptive filter means that the filter coefficient calculation unit 333 calculates an optimum filter coefficient, sets the filter coefficient in the adaptive digital filter 332, and executes the adaptive filter operation.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining an operation example of the noise reduction device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • a plurality of noise reduction devices are mounted on each seat of an aircraft to constitute a noise reduction system.
  • This flowchart describes the operation at each seat in an example in which information between a plurality of seats as shown in FIG. 11 is managed by a server (system management apparatus: not shown).
  • a server system management apparatus: not shown.
  • the seat in the second row, row H is called the 2H seat.
  • step S011 it is determined whether identification is necessary. In this selection method, for example, it may be determined that identification is necessary at the time of initial startup, or it may be determined that identification is necessary in accordance with a periodic server instruction such as once a month. If the identification is unnecessary, the process proceeds to step S013 and the process is terminated.
  • step S012 If identification is necessary, the process proceeds to step S012, and the seat number that needs identification is registered in the server.
  • the priority order is retrieved from the seats determined to be identified in step S014, and if the priority is the first, the identification is started in step S015. For example, in the case of the seat arrangement as shown in FIG. 11, the priority order is assigned to the seat 1A, the priority order No. 1, then the second row and the third row A row seats and priorities are assigned. Next to the C line, the seat with the lowest priority is the 4K seat.
  • step S015 When identification is started in step S015, white noise is output and identification is performed in step S016.
  • step S017 identification is completed, and information that identification is completed is registered in the server in step S018.
  • Step S019 is a wait until the next determination in step S011 whether or not the identification is necessary. For example, all the noise reduction devices registered in the server that require identification are timed to complete one identification. This is the step of making adjustments.
  • step S014 If the priority is other than No. 1 in step S014, the ambient noise is confirmed. If the priority is lower than the threshold, the seat number is registered in the server in step S022, and the process returns to step S014. In step S014, if the priority is the first among the seat numbers below the threshold, identification is started in step S015. The operation after the start of identification is the same as described above.
  • step S021 If it is equal to or greater than the threshold, in step S021, the process returns to step S011 after a waiting time for adjusting the identification time in the same manner as in step S019.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the order of identification according to the flowchart of FIG. In this example, a case where identification is necessary in all seats will be described with respect to an example in which the threshold is equal to or higher than the threshold next to the seat outputting white noise, and otherwise equal to or lower than the threshold.
  • the 1A seat with high priority starts identification and outputs white noise (circle in FIG. 11).
  • the 3A seat with the highest priority starts identification.
  • the circled seat in FIG. 12 is in the state of being identified at the same time.
  • the circles in FIG. 13 identify at approximately the same time.
  • seats that have already been identified are indicated by diamonds.
  • the circles in FIG. 14 indicate the seats to be identified at the same time, and the identification is performed simultaneously in the order of the circles in FIG. 15 and the circles in FIG. 16, and the identification of all seats is completed (FIG. 17). .
  • the waiting time of steps S019 and S021 is set to the shortest 5 minutes and 10 seconds from the start time with the highest priority. do it.
  • the relationship between the control speaker and the error microphone is usually constant in each seat, for example, if the 3A seat where the influence of the white noise of the 1A seat outputs the white noise below the threshold, the white noise of the 3A seat is 1A. It will not be more than the seat threshold and will have little impact.
  • the threshold value is set to 23 dB or the like. It may be designed to have a margin. Further, when the relationship between the control speaker and the error microphone is greatly different in each seat, white noise in other seats may be affected after the identification is started. In that case, when the other seat starts white noise after the identification starts, the threshold at the own seat is re-measured, and if the own seat exceeds the threshold, the other seat It may be configured to cancel the identification. Even when the identification is canceled, the same waiting time as that in step S019 or step S021 may be set until the next determination is made (step S011).
  • identification sound used for identification has been described as an example of white noise here, the identification sound is not limited to white noise, and may be pink noise, for example. Further, identification may be performed by generating an identification sound with a limited frequency band shifted in time. In this case, only a sound having the same frequency band as that of the identification sound output from the user's own seat can be determined to obtain a threshold.
  • the noise microphone will collect in-flight noise such as NS1a to NS1c and NS2a to NS1c and the control sound generated by the control speaker during adaptive operation. Only the in-flight noise can be separated and passed to the A / D converter 331, and the adverse effect of noise reduction due to the control sound entering the noise microphone can be eliminated. Note that the transfer function range 360 and range 370 may be identified simultaneously.
  • the ambient noise level is detected by the error microphone and compared with the threshold. It is also possible to detect the level. Conversely, when identifying the transfer function between the control speaker and the noise microphone, the ambient noise level may be detected by the error microphone and compared with the threshold.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating a basic configuration for performing the identification operation of the noise reduction device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the system management device 501 When the identification operation is performed on each noise reduction device, the system management device 501 first notifies the seat driver 581 so that the seat in each seat is in an actual use state in which noise reduction effectively acts. For example, when the full flat bed mode in which the seat reclining is leveled during sleep is an actual use state for noise reduction, the seat driver 581 drives the seat to enter the bed mode.
  • the identification control unit 538 detects that the seat is in an actual use state for noise reduction by the sheet detector 582 and then starts the identification operation.
  • the sheet detector 582 may detect with a sensor that the sheet is reclining and is in the bed mode position, may detect that the driving sound of the sheet has stopped, The sheet position may be inquired.
  • the identification operation is the same as in the first and second embodiments. That is, the identification control unit 538 can be configured by having the same function as the identification control unit 338 of FIG. 4 in the noise controller 530 during the identification operation. Further, the white noise generator 337 as the identification sound generating means can be composed of the same components as in FIG.
  • the adaptive digital filter 332, filter coefficient calculation unit 333, D / A converter 334, A / D converter 335, control sound generator (control speaker) 340, and error detector (error microphone) 350 are the same components as in FIG. Can be configured.
  • the identification operation in order to obtain the transfer function of the range 360, it is desirable that the components in the range 360 are particularly the same as those in FIG.
  • the noise controller 530 during the identification operation outputs the output of the white noise generator 337 through the D / A converter 334 as the identification sound.
  • the difference between the signal obtained by A / D converting the input from the error microphone 350 and the output of the adaptive digital filter 332 is obtained by a differentiator 3310. This difference is called an identification difference signal, and the identification difference signal and the white noise generator are obtained.
  • the output of 337 is input to the filter coefficient calculation unit 333.
  • the filter coefficient calculation unit 333 calculates the filter coefficient so as to minimize the identification difference signal, and changes the coefficient of the adaptive digital filter 332.
  • the FIR filter expressing the transfer function in the transfer function range 360 in the actual use state of noise reduction can be calculated.
  • the sheet detector 582 may detect that there is no person in the sheet. If the seat is driven unintentionally when there is a person on the seat, an unsafe problem occurs in which the person is caught in the seat or the posture is changed.
  • the seat detector 582 that detects the reclining state of the seat and ambient sounds can simultaneously determine the absence of a person by its function or by using other camera images.
  • the seat detector 582 may notify the seat driver 581 to drive the seat. Since there is a possibility that all devices can be controlled by IP communication in an in-flight network such as Ethernet, RS485 communication, which is a connection communication closed in the seat, or secure Ethernet communication such as a local network in the seat is used. Therefore, it is important to perform sheet driving.
  • IP communication in an in-flight network such as Ethernet, RS485 communication, which is a connection communication closed in the seat, or secure Ethernet communication such as a local network in the seat is used. Therefore, it is important to perform sheet driving.
  • the seat detector 582 may detect that the passenger is in maintenance, not during normal service in which the passenger gets on the seat or sits on the seat. Therefore, it is possible to reliably prevent an unsafe problem that the seat is unintentionally driven during normal service.
  • FIG. 20 shows an example of the configuration of an apparatus when the noise reduction system according to the embodiment of the present disclosure performs an identification operation.
  • a maintenance CT (Crew Terminal) 591 includes a monitor, an input operation function such as a touch panel and a microphone, and a processing device such as a CPU. In normal CT, cabin attendants and maintenance service engineers use the CT to perform in-flight broadcasting, in-flight system operation, and the like.
  • the maintenance CT 591 can perform operation control on the cabin or seat in which no passenger is riding.
  • the maintenance CT 591 may be the same as the CT installed in the machine, or a PC that an engineer brings in at the time of maintenance and connects to the system in the machine to control the operation.
  • the maintenance CT 591 is a user interface to the operator of the system management apparatus 501 and takes all or part of the functions of the system management apparatus 501.
  • the NC (Network Controller) 592 includes a CPU processing device, Ethernet Switch, a data storage device, and the like. The NC 592 provides and controls a communication network between in-flight seats and devices. The NC 592 may take part of the function of the system management apparatus 501.
  • SEB (Seat Electronics Box) 593 includes a processing device such as a CPU, various input / output devices, a data storage device, and the like.
  • the SEB 593 is arranged for each seat or for each unit of a plurality of adjacent seats, and controls and manages a device such as a seat monitor mounted in each seat or a plurality of seat units.
  • the SEB 593 controls communication data between devices and converts a communication protocol.
  • the SEB 593 may bear a part of the function of the system management apparatus 501.
  • SPM (Seat Power Module) 594 includes a power supply device and supplies power to each device.
  • One SPM 594 is arranged for one SEB 593.
  • the SPM 594 can also mediate communication.
  • the ECU (Electronic Control Unit) 595 includes a processing device such as a CPU and various input / output devices.
  • One ECU 595 is arranged for one SEB593.
  • the ECU 595 controls and manages various functions of the seat, such as reclining and footrest of the seat, raising and lowering the seat illumination, lighting and dimming.
  • the ECU 595 controls the driving of the seat state to the bed mode, the upright mode in which the backrest is raised, and the like, and has the function of the seat driver 581.
  • the seat actuator 596 is disposed on each seat, and drives the seat as controlled by the ECU 595.
  • An ANC (Active Noise Control) controller 597 functions as the noise controller 530.
  • One ANC controller 597 is arranged for one SEB593.
  • the speaker 598 functions as the control speaker 340.
  • the microphone 599 functions as a noise microphone 320 and an error microphone 350.
  • the maintenance CT591 is connected to the NC592, the normal CT is provided with a port through which an engineer can connect a maintenance PC. Therefore, the maintenance CT591 may be connected to the normal CT. .
  • the maintenance CT 591 may be directly connected to the SEB 593, the ANC controller 597, and the like. In this case, in addition to local communication within the seat, operation control is performed to the outside of the seat by Ethernet secure IP communication. Further, the maintenance CT 591 may notify the one or more sheet detectors 582 that it is during maintenance when connected to the in-flight system.
  • the notification is intermittently performed every 10 seconds, and the ANC controller 597 or the noise reduction system performs the identification operation including the seat drive only during the period in which the reception of this maintenance notification is confirmed.
  • the noise reduction system stops the identification operation.
  • FIG. 21 is a flowchart illustrating an operation example of the noise reduction device according to the embodiment of the present disclosure. Hereinafter, each step will be described.
  • the process proceeds from step S101 to initialization processing in step S102.
  • step S102 power supply to the device in the apparatus, initial setting, loading and updating of the operation program, startup completion notification to the management apparatus, and the like are performed.
  • step S103 the adaptive mode or the identification mode is selected. If the adaptive mode is selected in step S103, the adaptive filter is executed in step S108, the change in the operation mode is monitored in step S109, and the execution of the adaptive filter is repeated while the operation mode does not change. When the operation mode is changed to the identification mode, the process returns to step S103.
  • the identification mode is selected. If the identification mode is selected, in step S104, the sheet detector 582 detects whether the sheet is in an actual use state.
  • the space area where the noise reduction is effective effectively requires an open space surrounded by the speaker 598 and a space with a small amount of equipment for shielding the control sound.
  • seat seats in airplanes are designed with seat shapes, skins and wall materials so that passengers can spend comfortably, and are required to have various functions, weight reduction and durability. For this reason, various devices are efficiently and densely attached. Therefore, when the speaker 598 and the microphone 599 of the noise reduction device are mounted in the seat, the seat does not necessarily have a space where the noise reduction effect can be maximized.
  • step S104 the sheet position sensor detects that the sheet has been driven. Alternatively, it may be detected by the microphone 599 that the sound driven by the seat has become a level that does not become external noise.
  • the identification operation can be performed without being influenced by the driving sound of the sheet becoming external noise.
  • the sound driven by the seat may be assumed not only from the seat but also from an adjacent seat. If the sheet is in an actual use state, the process proceeds to step S105 of the identification operation. If it is not in the actual use state in step S104, the process enters step S106 which is a waiting state.
  • the waiting time in step S106 is set to, for example, the time for the noise reduction device to output the identification sound.
  • step S105 an identification sound such as white noise is generated to perform the identification operation, and steps S105 and S107 are repeated until the identification operation is completed.
  • the time for outputting the identification sound from the speaker 598 may be shorter than the time required for the identification operation.
  • the identification sound is emitted for 1 second, for example, and the sound of 1 second input to the microphone 599 is repeatedly used for 10 seconds. Is reduced from 10 seconds to 1 second.
  • FIG. 22 is a sequence diagram illustrating an operation example of the noise reduction system according to the embodiment of the present disclosure.
  • the maintenance CT 591 notifies all or part of the seats in the aircraft to start the identification operation of the noise reduction system. More specifically, maintenance CT591 notifies identification operation start with respect to SEB593 connected.
  • the notification may be performed only to the SEB 593 corresponding to the seat on which the ANC controller 597 is mounted. Further, the notification does not have to be a specific instruction content notification as an initial setting process when various devices are installed in the aircraft.
  • the SEB 593 that manages the device mounted on the seat receives the notification of the start of the identification operation from the maintenance CT 591 and sends an activation command to the ECU 595 and the ANC controller 597.
  • ECU 595 and ANC controller 597 notify SEB 593 of the completion of activation.
  • the SEB 593 then sends a command to the ECU 595 to set the seat to the bed mode.
  • the ECU 595 When the ECU 595 receives the command, it drives the seat actuator 596 to put the seat into the bed mode.
  • “Bed Position” is specified by a “Seat Functions” command defined by the standard for aircraft on RS485 communication.
  • the ECU 595 When the transition to the bed mode is completed, the ECU 595 notifies the SEB 593 of the transition completion. Thereafter, information on the aircraft environment (including time and place) is sent from the SEB 593 to the ANC controller 597 to inform the implementation environment of the identification operation.
  • a command is sent from the SEB 593 to the ANC controller 597 to execute the identification operation.
  • This command may be a command for starting a general-purpose test BITE (Built In Test Equipment), or may be a command “start identification operation” that explicitly indicates an identification operation.
  • the ANC controller 597 notifies the SEB 593 of the completion of the identification operation.
  • FIG. 23 is a sequence diagram illustrating another operation example of the noise reduction system according to the embodiment of the present disclosure.
  • the maintenance CT 591 collects, from the ANC controller 597, the acoustic transfer function determined by the identification operation, the coefficient data of the adaptive filter, and the like.
  • the maintenance CT 591 can generate an initial value of the identification operation based on the collected data and can set it for other ANC controllers 597.
  • the maintenance CT 591 notifies the start of data collection to the SEB 593 corresponding to all or some of the seats in the aircraft.
  • the SEB 593 Upon notification of the start of data collection, the SEB 593 sends a command “data upload instruction” to the ANC controller 597 to upload data.
  • the ANC controller 597 uploads the acoustic transfer function and the coefficient data of the adaptive filter to the SEB 593.
  • the SEB 593 uploads these data to the maintenance CT 591.
  • the data to be uploaded may be noise data recorded while the airplane is actually operating.
  • the maintenance CT 591 notifies all or some of the ANC controllers 597 to shift the sheet to the bed mode. Specifically, the maintenance CT 591 sends a command “bed mode broadcast” for shifting the sheet to the bed mode to all or some of the SEBs 593.
  • the SEB 593 that has received the command sends a command to the ECU 595 to put the seat into the bed mode, and the ECU 595 drives the seat actuator 596 to put the seat into the bed mode.
  • the ECU 595 notifies the SEB 593 of the transition completion.
  • the maintenance CT 591 may send the command “bed mode broadcast” for shifting the seat to the bed mode, with the timing being distributed in groups of a plurality of seats.
  • the group units with similar seat transfer functions are divided into 4 groups, 1 unit for the first class seat group and 3 units for the business class seat group divided by the cabin partitions.
  • a notice is given from the top row seat to the back row seat so as to shift to the bed mode in order at regular time intervals.
  • notifications that involve seat driving should be disabled or cannot be notified during normal flight services, as they may cause unsafety problems if people are in the seat and may involve people or change their posture. It is. For example, secure IP communication with Ethernet outside the seat, and RS485 communication or local network communication inside the seat. Check that the seat is always in maintenance at the communication entrance of the seat and that it is not unsafe by seat detection. The sheet drive is executed.
  • the maintenance CT 591 first sends a command “send initial value” to send the coefficient data of the acoustic transfer function to the ANC controller 597 as the coefficient initial value.
  • the maintenance CT 591 sends the initial value of the coefficient data to all or part of the SEB 593.
  • the maintenance CT591 receives in advance the coefficient data actually used in the noise reduction system provided in another aircraft, and this can be used as the initial value. it can.
  • the maintenance CT591 receives in advance the coefficient data derived by simulation on the computer by simulating the seat equipment and wall materials in the seat and the acoustic space in which the speaker 598 and the microphone 599 are arranged. This can also be used as an initial value.
  • the initial value of the coefficient data of the adaptive filter used in the adaptive operation may be sent. Even in an adaptive operation in which noise reduction is performed on ambient noise using the initial value of more likely coefficient data, a more likely adaptive filter can be applied, and the noise reduction effect can be further exhibited.
  • the SEB 593 sends the initial value of the received coefficient data to the ANC controller 597.
  • the initial value of coefficient data sent between the maintenance CT 591 and the ANC controller 597 may be sent after being compressed.
  • the coefficient data values are mostly similar for the seats arranged in the front and rear, the difference between the coefficient data of the acoustic transfer function of the seat from the coefficient data of the acoustic transfer function that is the basis for a plurality of adjacent seats Deriving the data can increase the compression efficiency.
  • Maintenance CT591 sends the command which performs identification operation to all or one part SEB593 after sending the initial value of coefficient data.
  • the SEB 593 that has received the command sends a command for executing the identifying operation to the ANC controller 597.
  • the ANC controller 597 notifies the SEB 593 of the completion of the identification operation.
  • the SEB 593 notifies the maintenance CT 591 that the identification operation is completed.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of the structure of each command communicated in the sequences illustrated in FIGS. 22 and 23.
  • “Bed mode broadcast” is a command sent from the maintenance CT 591 to the plurality of SEBs 593 when the sheet is driven to the bed mode.
  • “Send initial value” is a command sent when the coefficient initial value is sent from the maintenance CT 591 or SEB 593 to the ANC controller 597.
  • the “identification operation start” is a command sent when the SEB 593 notifies the ANC controller 597 to start the identification operation.
  • “Identification operation complete” is a command sent when the ANC controller 597 notifies the SEB 593 that the identification operation has been completed.
  • the “data upload instruction” is a command that is sent when the SEB 593 notifies the ANC controller 597 to upload data.
  • Data upload is a command sent when uploading data from the ANC controller 597 to the SEB 593 or from the SEB 593 to the maintenance CT 591.
  • a command using the communication protocol RS485 is described.
  • communication may be performed between apparatuses using an Ethernet communication protocol IP or a command replaced with USB communication.
  • the noise reduction device and the noise reduction system of the present disclosure can provide a high-quality noise reduction device. Therefore, the present invention can be applied as a noise reduction device used in a use space that requires a high degree of comfort in a complicated noise environment such as an airplane, train, or car.

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Abstract

システム管理装置(501)は、座席へシートを駆動させるよう通知する。シート検知器(582)は、シート位置が実使用状態であることを検知して、制御スピーカ(340)は、ホワイトノイズ発生器(337)が発生したホワイトノイズを出力し、このホワイトノイズを誤差マイク(350)で検知することにより、制御スピーカ(340)から誤差マイク(350)までの経路を含む音響伝達関数を同定する。また、システム管理装置(501)は、音響伝達関数やフィルタ係数の初期値を同定制御部(538)へ通知する。

Description

騒音低減装置および騒音低減システム
 本開示は、座席における騒音低減に関し、特に航空機や鉄道車両等において使用する騒音低減装置および騒音低減システムに関する。
 騒音の大きい航空機や車両等において、座席に着席した利用者に対して音声サービス等の情報提供を行う場合、座席における騒音が課題となる。航空機や車両のように連続した壁によって境界を作られた内部空間を利用する場合は、利用場所が一種の密閉構造体になっており、利用場所の内外に騒音源があると、利用者にとって騒音環境が固定化されてしまう。このため、騒音の程度によっては、騒音が利用者に物理的、精神的な圧迫要因となり、利用場所の利便性が低下する。特に、航空機等の客室として利用客にサービスを提供する場合は、利便性が低下するとサービス業務の品質に重大な支障を与えることとなる。
 特に、航空機の場合は、プロペラやエンジンを中心とする航空機の推力を発生させるための機器の騒音や、飛行中の航空機先端や両翼による風切り音など空気層を機体が移動することに伴って発生する空気流に係る音が主要な騒音源となるため、機内の騒音は乗客に不快感を与えるとともに、音声サービス等の妨げとなるので、改善が強く望まれている。
 これに対して、密閉室内の騒音を低減する対策としては、従来、受動的減衰手段による方法が一般的であり、障壁材料や吸収材料など音響的な吸収性を有する遮音材料を密閉構造体と発生源との間に配置する。障壁材料としては高密度の障壁材料などを使用し、吸収材料としては吸音シートなどを利用する。音響的な吸収性を有する材料は、一般的に高密度となり、高密度材料は重量の増加を伴う。重量が増加すると、飛行燃料が増加し、航続距離が低下する。したがって、航空機としての経済性及び機能の低下をもたらす。また、構造材料として、傷つきやすい等の強度面と質感等のデザイン面での機能の低下も無視できない。
 上記の受動的減衰手段による騒音対策の課題に対して、能動的減衰手段により騒音を低減する方法として、騒音の位相と反対の位相の音波を発生させる方法が、従来、一般的に実施されている。この方法により、発生源またはその付近で騒音レベルを低減し、騒音の低減を必要とする領域に伝搬するのを防止することができる。具体的適用の事例としては、騒音源から発生する音を検知するマイクとマイクから入力した電気信号を増幅して位相を反転させる制御器と、制御器から入力した電気信号を音に変換して発信するスピーカとを備えた騒音低減装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 また能動的な騒音低減装置を設計するためには、スピーカから騒音制御点までの音響伝達関数を予め求める必要がある。このために制御周波数帯域でフラットな周波数特性を有するホワイトノイズをスピーカから発生させて制御点に設けたマイクで検出してその伝達関数を測定するのが一般的である。この時、外部の騒音の影響を避けるために外部の騒音レベルを測定し、外部の騒音レベルより所定のレベル(例えば、10dB)だけ高いホワイトノイズを発生する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平1-270489号公報 特開平3-259722号公報
 しかしながら、上記特許文献2に開示されている技術は、1台の騒音低減装置が設置されている場合に、スピーカから制御点に設けたマイクまでの音響伝達関数を測定する方法であり、複数の騒音低減装置が設置されている場合の記載はない。特に、航空機などの座席毎に騒音低減装置が設置されている場合には、音響伝達関数を求めなければならない騒音低減装置の数は座席の数だけ存在することになる。このような場合には、外部騒音の影響を受けることなく、それぞれの騒音低減装置の音響伝達関数の測定を如何に速く精度良く行うかが課題となる。
 本開示は、以上の課題を解決するものであり、各座席のシートを実使用状態にして、外部騒音の影響を受けることなく、正確かつ迅速に音響伝達関数の算出を実施できる、また騒音低減装置の各機能の自己検査を実施できる騒音低減装置および騒音低減システムを提供することを目的とする。
 また、航空機内において、各座席のシートを、外部から実使用状態になるまで駆動させる場合、シート内に人がいると、意図しない駆動によって不安全問題を起こすおそれがある。
 そこで、本開示は、メンテナンス時に安全性を確保した状態で、外部からシートを実使用状態になるまで駆動することが可能な騒音低減装置および騒音低減システムを提供する。
(課題を解決するための手段)
 上記の課題を解決するために、本開示の騒音低減装置は、騒音を検知する騒音検知手段と、騒音検知手段により検知された騒音を制御空間の制御中心において低減するための制御音信号を生成させる騒音制御手段と、騒音制御手段からの制御音信号に基づいて制御音を出力する制御音出力手段と、制御中心において騒音と制御音出力手段から出力される制御音とを重畳して誤差音を検知する誤差音検知手段と、シートが騒音低減を実際に使用される位置にある実使用状態を検知するシート検知手段と、を備えた騒音低減装置であって、システム管理装置は座席へシートを実使用状態へ駆動するよう通知し、騒音制御手段は、同定音発生手段と同定制御手段とを有し、制御音出力手段から同定音を出力し、同定音を誤差音検知手段または騒音検知手段で検知することにより、制御音出力手段から誤差音検知手段または騒音検知手段までの経路を含む音響伝達関数を同定する際に、同定制御手段は、シート検知手段が騒音低減のシート実使用状態を検知した場合に、同定音発生手段から同定音を発生させて音響伝達関数を同定することを特徴とする。
 このような構成により、座席のシートを実使用状態にして、正確に音響伝達関数を同定することができる。例えば、シートの背もたれを倒してフルフラットとしたベッドモードの位置で、乗客がシート上に寝そべった時に騒音低減が効果的に作用するように、制御音出力手段と騒音検知手段や誤差音検知手段が座席内に配置されている場合に、すなわちシートの実使用状態がベッドモードである場合、シートを駆動させてベッドモードにしてから、騒音低減装置の同定動作を開始することができる。よって、座席内でシート機材や壁材に囲まれた、当該音出力手段や当該音検知手段により騒音低減が作用する、音響空間に対して、正確に精度の高い音響伝達関数を導出する同定動作が可能となる。
 また、本開示の騒音低減装置では、音響伝達関数の算出に先立って、構成する各機能の自己検査を実施してもよい。
 ここで、スピーカやマイクといった音響入出力の機能は、音圧感度や周波数特性を検査することが必要である。
 本開示の騒音低減装置は、シートに取り付けられたスピーカやマイクと接続されており、これら音響機能を自己検査しておく。
 これにより、正確に精度の高い音響伝達関数を算出する同定動作が可能となる。
 また、本開示の騒音低減装置では、シート検知手段は、シート内に人がいないことを検知してもよい。もしくはシート外部からシートを駆動させても不安全とならない状況、例えば、乗客のいないメンテナンス時であることを検知してもよい。
 このような構成により、シート内の人が意図せずにシートが駆動してしまう不安全問題を防止することができる。
 また、本開示の騒音低減装置では、同定制御手段は、シート検知手段によりシートが駆動し終わったことを検知した後に、駆動音の外部騒音が無い状態で、同定動作を開始してもよい。もしくは、当該音検知手段によりシートが駆動する音が外部騒音とならないレベル以下になった後に、同定動作を開始してもよい。このような構成により、シートの駆動音が外部騒音となる影響を受けることなく、同定動作が可能となる。シートが駆動する音は、当該座席からだけでなく、隣接する座席からも想定してもよい。
 また、本開示の騒音低減装置では、制御音出力手段より同定音を出力する時間は、同定動作にかかる時間より短くてもよい。例えば、同定音を発する時間を1秒とし、誤差音検知手段に入力された1秒の音を10秒間繰返し使って、同定動作を実施することにより、外部騒音となる隣接する騒音低減装置の同定音は、10秒から1秒に短縮される。これにより、同定動作中に他の騒音低減装置からの同定音の影響を受けることなく、また同時に多数の騒音低減装置の同定動作を行うことができるので、同定動作を精度良く、かつ迅速に実行することができる。
 本開示の騒音低減システムは、複数の騒音低減装置と、複数の騒音低減装置が音響伝達関数の同定動作を実施することを管理するシステム管理装置と、を備えた騒音低減システムであって、システム管理装置は騒音低減装置を有する座席へシートを駆動させて実使用状態にするよう通知し、騒音低減システムに含まれる複数の騒音低減装置の同定を開始するとともに、システム管理装置に同定を実行したことを登録することを特徴とする。
 このような構成により、同定動作中に他の騒音低減装置からの同定音の影響を受けることなく、また同時に多数の騒音低減装置の同定動作を行うことができるので、同定動作を精度良く、かつ迅速に実行することができる。
 また、本開示の騒音低減システムでは、乗客がシートに座らないメンテナンス時であることを検知してもよい。
 例えば、航空機に乗客が乗る前に、機内の各装置や各機能が正常に動作するよう検査するメンテナンス時であれば、シート外部からシートを意図せず駆動させて、人がシートに挟みこまれたり姿勢を変えられたりしてしまう不安全問題が起きない。
 さらに、シート内に人がいないことを検知すれば、確実にこの不安全問題を防止することができる。
 また、システム管理装置が機内システムに接続された時に、メンテナンス時であることを通知してもよい。
 また、本開示の騒音低減システムでは、システム管理装置は、音響伝達関数の係数初期値を騒音低減装置に通知してもよい。音響伝達関数の係数初期値は、別の騒音低減システムにおいて運用されたデータを騒音低減装置からシステム管理装置へ収集しておき、当該騒音低減システムへ適用する。この場合、システム管理装置は、騒音低減装置へ音響伝達関数の係数データや実際の騒音データを収集するよう通知し、当該データを抽出することを特徴とする。もしくは、座席内のシート機材や壁材と、当該音出力手段と音検知手段が、配置された音響空間を模擬して、コンピュータ上でシミュレーションにより導出しておいてもよい。
 このような構成により、騒音低減装置は同定動作において、より尤もらしい係数初期値を用いて、音響伝達関数を精度良くかつ短い時間で収束させて導出することができ、騒音低減システムは多数の騒音低減装置の同定動作の実行時間を短縮して完了させることができる。また、周囲騒音に対して騒音低減を実施する適応動作においても、より尤もらしい適応フィルタを適用することができ、騒音低減効果をより発揮できるようになる。
 また、本開示の騒音低減システムでは、システム管理装置は、音響伝達関数の係数初期値を、データ圧縮して騒音低減装置に通知してもよい。また逆方向も然りで、騒音低減装置は音響伝達関数の係数初期値を、データ圧縮してシステム管理装置に通知してもよい。例えば、前後に配置された座席では大抵類似する係数値になるため、近傍する複数の座席に対して基底となる音響伝達関数の係数値から、当該座席の音響伝達関数の係数値の差分データを導出しておく。複数の騒音低減装置から、個々の座席毎にデータを送信するよりも、基底の係数値を共有しておいてから、個別の座席に差分データのみを送信する方が、送信するデータを削減つまりデータ圧縮することができ、騒音低減システムとして同定動作の実行時間を短縮することができる。また、システム管理装置に送信するデータを圧縮して、データ格納容量を削減できるため、データ格納の工数や機器費用も低減できる。
 また本開示の騒音低減システムでは、騒音低減装置が航空機の各座席に搭載されていてもよい。
(発明の効果)
 本開示よれば、座席シートを実使用状態にして、外部騒音の影響を受けることなく正確かつ迅速に音響伝達関数の算出を実施することができ、また、システムを構成する各機能の自己検査を実施することができ、またメンテナンス時にこれらを安全に実施することができる。よって、騒音低減効果を最大限に発揮する騒音低減装置および騒音低減システムを提供することができる。
本開示の実施の形態における騒音低減装置の設置環境を示す平面図である。 同装置の設置環境の詳細を示す平面図である。 同装置の適応動作の基本構成を示すブロック図である。 同装置の同定動作を行う基本構成を示すブロック図である。 同装置の適応動作と同定動作とを切り替えて行える構成のブロック図である。 同装置の適応動作時のスイッチの切り替えを説明するための図である。 同装置の同定動作時のスイッチの切り替えを説明するための図である。 同装置が航空機の客室に設置された場合の主要な構成を示す平面図である。 同装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 本開示の実施の形態2における騒音低減装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 同装置が設置された座席配列と所定のタイミングで同定動作中の騒音低減装置が設置された座席を説明するための図である。 同装置が設置された座席配列と所定のタイミングで同定動作中の騒音低減装置が設置された座席を説明するための図である。 同装置が設置された座席配列と所定のタイミングで同定動作中の騒音低減装置が設置された座席を説明するための図である。 同装置が設置された座席配列と所定のタイミングで同定動作中の騒音低減装置が設置された座席を説明するための図である。 同装置が設置された座席配列と所定のタイミングで同定動作中の騒音低減装置が設置された座席を説明するための図である。 同装置が設置された座席配列と所定のタイミングで同定動作中の騒音低減装置が設置された座席を説明するための図である。 同装置が設置された座席配列と所定のタイミングで同定動作中の騒音低減装置が設置された座席を説明するための図である。 同装置の騒音マイクの同定を行う場合の構成を示すブロック図である。 本開示の実施の形態における騒音低減装置の、同定動作を行う場合のブロック図である。 本開示の実施の形態における騒音低減システムの、同定動作を行う場合の構成図である。 同装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 同システムの動作例を説明するためのシーケンス図である。 同システムの動作例を説明するためのシーケンス図である。 同システムの装置間で送信するコマンドの構造図である。
 以下、本開示の実施の形態について、図1から図24を用いて説明する。
 (実施の形態1)
 本開示の実施の形態における騒音低減装置について、航空機に搭載した場合の事例を引用して以下に説明する。まず、騒音低減装置の設置を必要とする航空機における音環境について、図1および図2により説明する。
 図1は、本開示の実施の形態における騒音低減装置の設置環境を示す平面図である。図1に示すように、航空機100は、左右の翼にエンジン102a、102bを備えている。
 航空機の音環境の観点からみると、エンジンは回転音だけでなく、飛行中は空気流の反響等を伴うため、騒音源として重要な位置を占める。乗客サービスの観点からは、エンジン102a、102bが、例えば、機内の客室A(例えば、ファーストクラス)、客室B(例えば、ビジネスクラス)および客室C(例えば、エコノミークラス)に設置された座席列103a、103b、103cに対して外部の騒音源NS1a、NS1bとして機体の各部に作用するほか、機体が空気層を高速で移動することに伴う機体の先端部や両翼における空気流との衝突音(風切り音)が騒音源NS1cとして機内の情報提供サービス等に悪影響を与えている。
 図2は、同騒音低減装置の設置環境の詳細を示す平面図であり、図1における客室Aおよび客室Bの一部における座席の配置を拡大して示している。
 客室100aは、壁によって客室Aおよび客室Bに区分されている。また、各座席列には視聴設備等が設置され、イーサネット(登録商標)等の通信回線を介して切り替え装置やデータ管理サーバ等を備えたシステム管理装置104に接続されている。
 一方、客室100aの音環境としては、エンジン102a、102bから発生する騒音源NS1a、NS1bおよび機体先端部における風切り音である騒音源NS1cが外部の騒音源として存在するほか、エアコン等による騒音源NS2a~NS2eが内部の騒音源として存在する。
 これを客室Aに配列された一つの座席105における騒音として考えると、座席105では窓の外側の翼に取付けられたエンジン102a(図1)および気流音を発生原因とする騒音源NS1a~NS1cおよびエアコンを発生原因とする騒音源NS2a~NS2eから騒音の影響を受ける。
 例えば、客室Aにおいて、座席105では、騒音源NS1a~NS1cおよび騒音源NS2a~NS2eから到達する騒音のうち、左翼(図1)に搭載されたエンジンによる騒音源NS1aからの騒音が最も強い場合を予想することができる。したがって、各座席における騒音の低減を効果的に実現するためには、各方向から発せられる騒音のうち、座席に着席した利用者にとって、最も大きく、座席の音環境に悪影響を与える騒音に対して重点的に対処する必要がある。
 特に、図1における客室Aで示したファーストクラス等では、座席はシェル構造となっており、このシェルの内部には映画や音楽を楽しむためのテレビやラジオ等の視聴機器や、ビジネスマンのための机、PC接続電源等々が配設されており、ゆっくりとくつろいだり、ビジネスに集中したりできる環境を乗客に提供することが強く求められている。そのために、このシェル内部の騒音低減に対する要望は特に大きいものがある。
 図3は、本開示の実施の形態における騒音低減装置の適応動作(詳細は後述する)の基本構成を示すブロック図である。騒音低減装置300は、騒音マイク320、騒音制御器330、制御スピーカ340および誤差マイク350を備えている。また2重線で囲んだ範囲360は伝達関数の範囲を示している。
 以下、それぞれの構成および機能について説明する。騒音マイク320は、騒音源310から発せられる騒音を検知する騒音検知手段として備えられ、騒音情報を検出し、電気信号に変換して出力する機能を有するマイクロホンである。
 騒音制御手段としての騒音制御器330は、A/D変換器331、335、適応デジタルフィルタ332、フィルタ係数算出部333、D/A変換器334を備えており、騒音マイク320からの騒音情報および誤差マイク350の誤差情報に基づいて、検出誤差が最小となるように制御音信号を生成する。
 制御音出力手段としての制御スピーカ340は、D/A変換器334から受け取った制御音信号を音波に変換して出力することができ、利用者301の耳301bの近傍の騒音を相殺する制御音を発する機能を備えている。
 誤差マイク350は、騒音源310から発せられる騒音と、制御スピーカ340から発する制御音を重ね合わせた残留音(誤差音)を検出し、電気信号に変換して出力する機能を有するマイクロホンである。
 適応デジタルフィルタ332は多段タップで構成されており、各タップのフィルタ係数を自由に設定可能なFIRフィルタである。フィルタ係数算出部333には、騒音マイク320からの情報に加えて誤差マイク350からの検出誤差信号がA/D変換器335を介して入力されており、この検出誤差が最小となるように、上記適応デジタルフィルタ332の各フィルタ係数を調整する。
 すなわち、誤差マイク350の設置位置において騒音源310からの騒音と反対位相となるような制御音信号を生成してD/A変換器334を介して、制御スピーカ340に出力する。
 伝達関数補正部336は、伝達関数の範囲360の内の伝達関数を表現する多段タップのFIRフィルタである。つまり、適応デジタルフィルタ332の出力がD/A変換器334、制御スピーカ340を通して制御音を発生させ、その制御音が誤差マイク350、A/D変換器335を通してフィルタ係数算出部333に到達するまでの伝達関数を表現している。
 A/D変換器331は騒音マイク320からの騒音信号をA/D変換して適応デジタルフィルタ332および伝達関数補正部336を通してフィルタ係数算出部333へ出力する。伝達関数補正部336を通すことで、適応デジタルフィルタ332の出力が、フィルタ係数算出部333へ入力されるA/D変換後の誤差音信号への遅延、反射等の伝達特性を考慮することができ、精度のよいフィルタ係数が算出できる。
 誤差音検知手段としての誤差マイク350は、騒音低減後の音を誤差として検出し、騒音低減装置300の動作結果に対してフィードバックを行う。これにより、騒音環境等が変化しても利用者の耳位置で常に騒音を最小にすることができる。
 図3に示すように、本開示の実施の形態における騒音低減装置300では、騒音源310から発せられた騒音を騒音マイク320により検知し、騒音制御器330で信号処理を行って制御スピーカ340から制御音を出力して、騒音源310から発せられた騒音と位相の反転した音を重ね合わせて利用者301の耳301bに発信することにより、騒音の低減を行う。これを適応動作と呼ぶ。
 次に、伝達関数の範囲360の伝達関数を求める方法について述べる。この伝達関数を求める作業を図3の適応動作に対して同定動作と呼ぶ。図4は、本開示の実施の形態における騒音低減装置300の同定動作を行う基本構成を示すブロック図である。ここでは同定に用いる同定音としてホワイトノイズを使用する例について説明する。
 同定動作時には騒音制御器330内に同定音発生手段としてのホワイトノイズ発生器337とそれを制御する同定制御部338を用いる。適応デジタルフィルタ332、フィルタ係数算出部333、D/A変換器334、A/D変換器335、制御スピーカ340、誤差マイク350は図3と同じコンポーネントで構成できる。同定動作では範囲360の伝達関数を求めるため、範囲360内のコンポーネントは特に図3と同一のものであることが望ましい。
 同定動作時の騒音制御器330は、ホワイトノイズ発生器337の出力をD/A変換器334を通して出力する。ここで、誤差マイク350からの入力をA/D変換した信号と適応デジタルフィルタ332の出力との差分を差分器3310で求め、この差分を同定差分信号と呼び、同定差分信号とホワイトノイズ発生器337の出力をフィルタ係数算出部333に入力する。フィルタ係数算出部333では同定差分信号が最小となるようにフィルタ係数を算出し、適応デジタルフィルタ332の係数を変更する。この動作により、伝達関数の範囲360の伝達関数を表現するFIRフィルタを算出できる。
 図3では騒音源310から発せられる騒音が誤差マイク350に入る構成であるが、同定動作においては精度良く伝達関数補正部336のFIRフィルタを算出するためには、誤差マイク350に入る騒音レベルがホワイトノイズの制御スピーカ340からの出力が誤差マイクに入力されるレベルに対して低いことが望ましい。
 複数の騒音低減装置が設置される環境下では、他の騒音低減装置が同定動作時に発生するホワイトノイズが誤差マイク350に入力されると伝達関数補正部336のFIRフィルタの精度が悪くなる原因となる。したがって、同定制御部338が誤差マイク350の入力のA/D変換したデータを元に、近隣の騒音低減装置の同定動作によるホワイトノイズが誤差マイクに入力されているかどうかを判定する。
 近隣の騒音低減装置のホワイトノイズが誤差マイクに入力されていないと判定された場合に、ホワイトノイズ発生器337を制御してホワイトノイズを発生し同定動作に入る。これにより、伝達関数補正部336のFIRフィルタの精度が悪くなることを防ぐことができる。
 ところで、図3の適応動作と図4の同定動作はスイッチ339a~339dを挿入して図5のように構成すれば、スイッチの切換によって適応動作と同定動作を同じコンポーネントで実現できる。スイッチ339a~339dを図6のように切り換えれば、図3と同じ構成となり適応動作ができる。またスイッチ339a~339dを図7のように切り換えれば図4と同じ構成となり同定動作となる。
 次に、本開示の実施の形態における騒音低減装置を航空機の客室に設置した場合の事例について、図8を用いて説明する。図8は、航空機の客室に設置された騒音低減装置の主要な構成を示す平面図である。
 図8に示すように、騒音低減装置は、航空機の客室A(図1)に配列され、騒音を制御する制御空間である座席402に設置される。
 座席402は、壁面によりシェル状に周囲を囲い利用者の占有領域を確保するシェル部402aおよびシェル部402aの内部に配置された座席部402bを備えている。シェル部402aは、座席部402bの前方に対向する位置に棚部402aaを備えており、机としての機能を発揮することができる。また、座席部402bは、背もたれ部(図示せず)、ヘッドレスト402bcおよび肘掛け部402bd、402beを備えている。
 航空機の客室Aにおける音環境としては、機体に搭載されたエンジンや客室の内部に配設されたエアコンその他の騒音源があり、座席402では、騒音源から発せられる騒音が、シェル部402aの外周部に到達する。
 騒音低減装置では、図8に示すシェル部402aの内部を座席402の制御空間、座席部402bに着席した利用者401の頭部401aの位置を制御空間の中心として、制御中心と定義する。
 図8において、座席402では、例えば、外部の騒音源410から発せられた騒音に対してシェル部402aにより座席402の周囲で物理的な防音を行う。騒音源410からの騒音はシェル部402aの内部に進入し、座席部402bに着席した利用者401の頭部401a(制御中心)に到達する。
 航空機の騒音のように種々の騒音源が存在し、主要な騒音経路を特定できないような場合には、無指向性の騒音マイクをシェル部402a(制御空間)またはその近傍に複数配設する。
 図8は、一例としてシェル部402aの所定の位置に騒音マイク420a~420g(図3の騒音マイク320に相当)を、座席に制御スピーカ440a、440b(図3の制御スピーカ340に相当)、および誤差マイク450a、450b(図3の誤差マイク350に相当)を配設した事例を示している。
 この場合は、制御スピーカが2個、誤差マイクが2個存在するため、それぞれに対して図4で示した同定の動作を行う。例えば、ホワイトノイズを制御スピーカ440aから出力し、誤差マイク450a、450bそれぞれで観測した信号に基づいて同定誤差信号を用いてフィルタ係数を算出し、その後にホワイトノイズを制御スピーカ440bから出力し同様にフィルタ係数(伝達関数)を算出する。したがって、この場合4通りの伝達関数ができる。
 図9は、本開示の実施の形態における騒音低減装置の動作例を説明するためのフローチャートである。以下、それぞれのステップについて説明する。
 騒音低減装置の電源をONするとステップS001からステップS002に移行する。
 ステップS002では、適応モードか同定モードかを選択する。この選択方法は、例えば、初期起動時には同定モードが自動的に選択されるようにしてもよいし、ユーザーがスイッチ等で適応モードか同定モードを選択するようにしてもよい。適応モードとは適応動作、同定モードとは同定動作をすることを指す。
 同定モードを選択した場合には、ステップS003にて周囲騒音を測定しステップS004へ移行する。ステップS004では、周囲騒音があらかじめ決めた騒音レベルに対してスレッシュホルド以下かどうかを判定する。
 例えば、図4では、誤差マイク350のA/D変換した誤差音を元に同定制御部338にてスレッシュホルドの判定ができる。
 スレッシュホルド以下の場合はホワイトノイズを発生しステップS005にて同定を実行する。同定を実行した場合には同定の終了までステップS005及びステップS007を繰り返す。
 ステップS004にて周囲騒音がスレッシュホルド以上の場合は、ステップS006にて一定時間の待ち状態の後、ステップS004に戻り、周囲騒音がスレッシュホルド以下か再判定を行う。
 ステップS006の待ち時間は、例えば、騒音低減装置がホワイトノイズを発生する時間に設定する。ホワイトノイズを発生する時間に設定することで、同定を開始した後、同定が終了するまでの間に他の騒音低減装置が同定を開始し、既に同定を開始した騒音低減装置に影響を与えることを防ぐことができる。
 ステップS002にて適応モードを選択した場合には、ステップS008にて適応フィルタを実行するとともに、動作モードの変化をステップS009にて監視し、動作モードが変化しない間は適応フィルタの実行を繰り返す。
 動作モードが同定モードに変化した際には、ステップS002に戻りステップS003へ進む。
 なお、ここで適応フィルタの実行とは、フィルタ係数算出部333で最適なフィルタ係数を算出して、このフィルタ係数を適応デジタルフィルタ332に設定して適応フィルタ動作を実行させることである。
 この動作により、複数の騒音低減装置が設置される環境下において、他の騒音低減装置が同定動作時に発生するホワイトノイズが誤差マイク350に入力され、伝達関数補正部336のFIRフィルタの精度が悪くなることを防ぐことができる。また、他の騒音低減装置の同定動作によるホワイトノイズがスレッシュホルド以下の騒音低減装置については同時に同定動作を行うことができ、同定動作の時間短縮を図ることができる。
 (実施の形態2)
 図10は、本開示の実施の形態2における騒音低減装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
 なお、本実施の形態では複数台の騒音低減装置が航空機の各座席に搭載されて騒音低減システムを構成している。
 このフローチャートでは、図11に示すような複数の座席間の情報がサーバ(システム管理装置:図示せず)で管理されている例において、各座席での動作を説明している。図11において、前から後ろへ1列目、2列目、・・・4列目、左から右へA行目、C行目・・・、K行目としており、例えば左前の座席は1A席、2列目、H行目の座席は2H席と呼ぶ。以下、図10に示すフローチャートのそれぞれのステップについて説明する。
 騒音低減装置の電源をONすると、ステップS010からステップS011に移行する。ステップS011では同定が必要かどうか判断する。この選択方法は、例えば、初期起動時には同定が必要と判断してもよいし、例えば、1ヶ月に1回等の定期的なサーバの指示にしたがって同定が必要と判断してもよい。同定が不要な場合はステップS013に移行して処理を終了する。
 同定が必要な場合はステップS012に進み、サーバに同定が必要である座席番号を登録する。同定が必要であると判断した座席の中からステップS014にて優先順位を検索し、優先順位が1番であれば同定をステップS015にて開始する。
 優先順位の付け方は例えば図11のような座席配列の場合、1A席を優先順位1番、次に2列目、3列目のA行目の座席と優先順位を付けていき、A行目の次はC行目、優先順位が一番低い座席を4K席とする。
 ステップS015にて同定が開始されると、ステップS016にてホワイトノイズを出力、同定が行われる。
 次に、ステップS017にて同定が終了し、ステップS018にて同定が終了したという情報をサーバに登録する。
 ステップS019は、次にステップS011にて同定が必要かどうか判断するまでの待ちであり、例えば、サーバに登録された同定が必要な騒音低減装置が、全て1回の同定を終了するまでなど時間調整を行うステップである。
 ステップS014にて、優先順位が1番以外の場合は周囲騒音を確認し、スレッシュホルド以下の場合には、ステップS022にてサーバに座席番号を登録し、ステップS014に戻る。
 ステップS014では、スレッシュホルド以下の座席番号の中で優先順位が1番であれば、ステップS015にて同定を開始する。同定開始後の動作については前述と同様である。
 スレッシュホルド以上であれば、ステップS021にて、ステップS019と同様に同定の時間を調整するための待ち時間の後、ステップS011に戻る。
 図11は、図10のフローチャートにしたがって同定の順番を説明するための模式図である。この例では、全ての座席において同定が必要である場合について、ホワイトノイズを出力している座席の隣ではスレッシュホルド以上、それ以外ではスレッシュホルド以下になる場合の例について説明する。
 まず、優先順位の高い1A席が同定を開始し、ホワイトノイズを出力する(図11の丸印)。次に優先順位が高い3A席が同定を始める。1A席と3A席の同定を開始するまでの時間差が同定の時間と比較して十分短い時には、図12の丸印の座席が同時刻に同定をしている状態である。同様に、図13の丸印がほぼ同時刻に同定をする。
 図14以下では既に同定が完了した座席を菱型印で示している。図14の丸印は次に同時に同定をする座席を示しており、以下、図15の丸印、図16の丸印の順に同時に同定を行い、全ての座席の同定が終了する(図17)。
 例えば、同定に要する時間が5分で同時刻に同定する座席間の時間差が10秒とすると、ステップS019とステップS021の待ち時間は優先順位が一番の開始時刻から最短5分10秒に設定すればよい。
 本実施の形態によると、同定開始時にのみスレッシュホルド以下か以上かを判定する。このため、同定を開始して以降の他の座席からのホワイトノイズの影響を考慮していない。しかし、通常、制御スピーカと誤差マイクの関係は各座席で一定のため、例えば、1A席のホワイトノイズの影響がスレッシュホルド以下の3A席がホワイトノイズを出力した場合、3A席のホワイトノイズが1A席のスレッシュホルド以上にはならず影響は少ない。
 しかしながら、例えば、自座席の同定のホワイトノイズが誤差マイクに入るレベルに比べて他の座席のホワイトノイズが誤差マイクに入るスレッシュホルドを20dB以上確保したい場合には、スレッシュホルドの設定値を23dB等と余裕を持たせる設計にしてもよい。
 また、制御スピーカと誤差マイクの関係が各座席で大きく違う場合には、同定を開始してから他の座席のホワイトノイズが影響する可能性がある。その場合には、同定を開始してからも他の座席がホワイトノイズを開始する際に自座席でのスレッシュホルドを再測定して、自座席がスレッシュホルド以上になった場合は、他の座席の同定を取りやめる構成にしてもよい。同定を取りやめる場合も、次の同定が必要かどうかの判断(ステップS011)までステップS019やステップS021と同じ待ち時間を設定するとよい。
 このように、複数の騒音低減装置が設置される環境下において、他の騒音低減装置が同定動作時に発生するホワイトノイズが誤差マイクに入力され、伝達関数補正部のFIRフィルタの精度が悪くなることを防ぎつつ、他の騒音低減装置の同定動作によるホワイトノイズがスレッシュホルド以下の騒音低減装置については、同時に同定動作を行うことができ、同定動作の時間短縮を図ることができる。
 なお、ここでは同定に用いる同定音をホワイトノイズの例について説明したが、ホワイトノイズに限るわけではなく、例えば、ピンクノイズ等でも構わない。
 また、周波数帯域を制限した同定音を時間的にずらして発生させ同定をしてもよい。この場合は、自席で出力する同定音の周波数帯域と同じ周波数帯域の音のみを判断してスレッシュホルドとすることができる。
 また、図4のように伝達関数の範囲360に対して同定を行う例について説明したが、図18の伝達関数の範囲370に対して、つまり誤差マイクの代わりに騒音マイクの同定を行う場合でも同様である。
 制御スピーカと騒音マイクの伝達関数をあらかじめ求めておけば、適応動作時に騒音マイクではNS1a~NS1c、NS2a~NS1cなどの機内騒音と制御スピーカが発生する制御音を集音することになるが、精度良く機内騒音のみを分離してA/D変換器331へ渡すことができ、制御音が騒音マイクに入ることによる騒音低減の悪影響を取り除くことができる。なお、伝達関数の範囲360と範囲370とを同時に同定してもよい。
 また、上記実施の形態では、制御スピーカと誤差マイクとの間の伝達関数を同定する際に、誤差マイクで周囲の騒音レベルを検出してスレッシュホルドと比較するとしたが、騒音マイクで周囲の騒音レベルを検出することも可能である。
 逆に、制御スピーカと騒音マイクとの間の伝達関数を同定する際に、誤差マイクで周囲の騒音レベルを検出してスレッシュホルドと比較してもよい。
 また、周囲の騒音レベルを検出するための専用マイクを設置してもよい。
 また、上記実施の形態では、周囲の騒音レベルを検出してスレッシュホルドと比較するのは同定を開始する時としたが、同定中も行うようにしてもよい。
 (実施の形態3)
 図19は、本開示の実施の形態における騒音低減装置の同定動作を行う基本構成を示すブロック図である。
 システム管理装置501は、各騒音低減装置に対して同定動作を行う際に、まず各座席のシートで騒音低減が効果的に作用するシート実使用状態にするよう、シート駆動器581へ通知する。
 例えば、睡眠時にシートリクライニングを水平にしたフルフラットのベッドモードが騒音低減の実使用状態である場合、シート駆動器581はシートをベッドモードにするよう駆動させる。
 各座席で同定動作を開始する際に、同定制御部538は、シート検知器582にてシートが騒音低減の実使用状態であることを検知してから、同定動作を開始する。
 シート検知器582は、シートがリクライニングしていきベッドモード位置にあることをセンサで検知してもよいし、シートが駆動する音が止まったことを検知してもよいし、またシート駆動器にシート位置を問い合わせてもよい。
 同定動作については実施の形態1及び実施の形態2と同様である。
 すなわち、同定制御部538は、同定動作時には、騒音制御器530内で、図4の同定制御部338と同じ機能を持つことで構成できる。また同定音発生手段としてのホワイトノイズ発生器337は、図4と同じコンポーネントで構成できる。
 適応デジタルフィルタ332、フィルタ係数算出部333、D/A変換器334、A/D変換器335、制御音発生器(制御スピーカ)340、誤差検出器(誤差マイク)350は、図3と同じコンポーネントで構成できる。同定動作では、範囲360の伝達関数を求めるため、範囲360内のコンポーネントは、特に、図3と同一のものであることが望ましい。
 同定動作時の騒音制御器530は、同定音としてホワイトノイズ発生器337の出力をD/A変換器334を通して出力する。
 ここで、誤差マイク350からの入力をA/D変換した信号と適応デジタルフィルタ332の出力との差分を差分器3310で求め、この差分を同定差分信号と呼び、同定差分信号とホワイトノイズ発生器337の出力をフィルタ係数算出部333に入力する。
 フィルタ係数算出部333では、同定差分信号が最小となるようにフィルタ係数算出部333でフィルタ係数を算出し、適応デジタルフィルタ332の係数を変更する。
 この動作により、騒音低減の実使用状態における、伝達関数の範囲360の伝達関数を表現するFIRフィルタを算出できる。
 シート検知器582は、シート内に人がいないことを検知してもよい。シートに人がいる場合にシートを意図せず駆動してしまうと、人がシートに挟みこまれたり姿勢を変えられたりしてしまう不安全問題が起きてしまう。シートのリクライニング状態や周囲音を検知するシート検知器582は、その機能によって、もしくは他にカメラ映像を使ってでも、人がいないことを判定することも同時に可能である。
 また、この不安全問題のために、シート外部からシートを駆動させることができる様にすべきでないことから、シート検知器582から、シート駆動器581に通知してシートを駆動させてもよい。
 Ethernet等の機内ネットワークでは全ての機器がIP通信して制御できてしまう可能性があるため、シート内に閉じた接続通信である、RS485通信や、シート内ローカルネットワーク等のセキュアなEthernet通信を用いて、シート駆動を行うことが重要である。
 人がシートにいると音響空間が乱される可能性があるため、この検知により騒音低減装置の自己検査や音響伝達関数の算出をより正確に実施することができる。
 また、シート検知器582は、乗客が機内に乗るもしくはシートに座る通常サービス時ではない、メンテナンス時であることを検知してもよい。よって通常サービス時に、シートが意図せず駆動してしまう不安全問題を確実に防止できる。
 図20は、本開示の実施の形態における騒音低減システムが同定動作を行う場合の、装置の構成の一例を示す。メンテナンスCT(Crew Terminal)591は、モニタと、タッチパネルやマイク等の入力操作機能と、CPU等の処理装置を備える。通常のCTは、キャビンアテンダントや整備サービスエンジニアがCTを使用して機内放送や機内システム操作等を実施する。
 一方、メンテナンスCT591は、乗客が乗っていない機内またはシートに対して操作制御を実施できる。メンテナンスCT591は、機内に取り付けられたCTと同じでもよいし、エンジニアがメンテナンス時に持ち込んで機内システムに接続して操作制御するPCでもよい。ただし、不安全問題の防止のため、シートに乗客のいないメンテナンス時にのみ操作制御できるようにすべきである。
 メンテナンスCT591は、システム管理装置501の操作者へのユーザーインタフェースであり、またシステム管理装置501の機能の全部または一部を担う。
 NC(Network Controller)592は、CPU処理装置とEthernet Switchとデータ格納装置等を備える。NC592は、機内の座席間や装置間の通信ネットワークを提供し制御する。NC592は、システム管理装置501の機能の一部を担ってもよい。
 SEB(Seat Electronics Box)593は、CPU等の処理装置と各種入出力装置とデータ格納装置等を備える。SEB593は、各座席もしくは近接する複数座席の単位ごとに1台ずつ配置され、各座席もしくは複数座席単位で装着されるシートモニタ等の装置を制御管理する。SEB593は、装置間の通信データを制御したり通信プロトコルを変換したりする。SEB593は、システム管理装置501の機能の一部を担ってもよい。
 SPM(Seat Power Module)594は、電源装置を備え、各装置へ電力を供給する。1台のSEB593に対して1台のSPM594が配置される。SPM594は、通信を媒介することもできる。ECU(Electronic Control Unit)595は、CPU等の処理装置と各種入出力装置を備える。1台のSEB593に対して1台のECU595が配置される。
 ECU595は、シートのリクライニングやフットレストを上下させたり、シート照明を点灯調光させたり、シートの各種機能を制御管理する。ECU595は、シート状態をベッドモードや、背もたれを起こしたアップライトモード等に駆動することを制御し、シート駆動器581の機能を担う。
 シートアクチュエータ596は、各シートに配置され、ECU595の制御の通りにシートを駆動させる。
 ANC(Active Noise Control)コントローラ597は、騒音制御器530の機能を担う。1台のSEB593に対して1台のANCコントローラ597が配置される。
 スピーカ598は、制御スピーカ340の機能を担う。
 マイク599は、騒音マイク320及び誤差マイク350の機能を担う。
 メンテナンスCT591は、NC592に接続されている図となっているが、通常CTには、エンジニアがメンテナンス用PCを接続できるポートが用意されているため、メンテナンスCT591を、通常CTに接続する構成でもよい。
 また、メンテナンスCT591は、直接SEB593やANCコントローラ597等に接続されてもよい。この場合、シート内のローカル通信に加え、シート外部へはEthernetのセキュアなIP通信で、操作制御を実施することになる。
 また、メンテナンスCT591は、機内システムに接続された時に、1つまたは複数のシート検知器582に対して、メンテナンス時であることを通知してもよい。
 例えば、10秒毎に間欠的に通知し、ANCコントローラ597もしくは騒音低減システムは、本メンテナンス通知を受信確認している期間のみ、シート駆動を含む同定動作を実施する。本メンテナンス通知が受信確認できなくなった時、もしくは、メンテナンスの解除を通知された時には、騒音低減システムは同定動作を停止する。
 これにより、意図しないシート駆動や、自己検査や同定動作による騒音出力を、抑制することができ、機内での不安全問題を防止することができる。
 図21は、本開示の実施の形態における騒音低減装置の動作例を説明するフローチャートである。以下、それぞれのステップについて説明する。
 騒音低減装置の電源をONするとステップS101からステップS102の初期化処理に移行する。
 ステップS102では、装置内デバイスへの電源供給や初期設定、動作プログラムのロードやアップデート、管理装置への起動完了通知等を実施する。
 ステップS103では、適応モードか同定モードかを選択する。
 ステップS103にて適応モードを選択した場合には、ステップS108にて適応フィルタを実行するとともに、動作モードの変化をステップS109にて監視し、動作モードが変化しない間は適応フィルタの実行を繰り返す。動作モードが同定モードに変化した際にはステップS103に戻る。
 システム管理装置501から同定動作の開始を通知されている場合は、同定モードを選択する。
 同定モードを選択した場合にはステップS104にて、シート検知器582は、シートが実使用状態であるか検知する。
 騒音低減が効果的に作用する空間領域は、スピーカ598で囲まれた開空間で、かつ、制御音を遮蔽する機材の少ない空間を必要とする。
 一方、飛行機内の座席シートには、乗客が快適に過ごせるようシートの形状や表皮・壁素材がデザインされ、また多様な機能性と軽量化及び耐久性を求められる。このため、各種機器が効率よく高密度に取付けられている。故に騒音低減装置のスピーカ598やマイク599をシート内に装着するに際し、シート内は必ずしも騒音低減の効果を最大限発揮できる空間とはならない。
 よって、例えば、乗客がシート上に寝そべった時に騒音低減を効果的に作用させるべく、シートがフルフラットのベッドモードの位置で、スピーカ598とマイク599が遮る機材が少なく騒音低減の空間を最大限形成するように座席内に配置することが考えられる。
 この場合、シートの騒音低減の実使用状態は、ベッドモードであると規定すればよい。
 また別の実使用状態の例として、座席シートにおける開閉式の仕切りやドアを全て閉じた状態としたり、騒音低減を作用させる乗客の頭部周辺を一部覆う半球状の開空間とする状態としたりしてもよい。
 シートを駆動させてベッドモードにしてから、騒音低減装置のステップS105の同定動作を開始させるにあたり、ステップS104では、シートが駆動し終わったことをシートの位置センサで検知する。もしくは、マイク599によりシートが駆動する音が外部騒音とならないレベル以下になったことを検知したのでもよい。
 このような構成により、シートの駆動音が外部騒音となる影響を受けることなく、同定動作が可能となる。
 シートが駆動する音は、当該座席からだけでなく、隣接する座席からも想定してよい。シートが実使用状態である場合、同定動作のステップS105へ進む。
 ステップS104にて実使用状態で無い場合は、待ちの状態であるステップS106に入る。ステップS106の待ち時間は、例えば、騒音低減装置が同定音を出力する時間に設定する。
 ステップS105では、ホワイトノイズ等の同定音を発生させて同定動作を実行し、同定動作が終了するまでステップS105及びステップS107を繰り返す。
 スピーカ598より同定音を出力する時間は、同定動作にかかる時間より短くてもよい。同定音を発する時間を、例えば、1秒とし、マイク599に入力された1秒の音を10秒間繰返し使って、同定動作を実施することにより、外部騒音となる隣接する騒音低減装置の同定音は、10秒から1秒に短縮される。
 これにより、同定動作中に他の騒音低減装置からの同定音の影響を受けることなく、多数の騒音低減装置含むシステムの同定動作を実施する時間を短縮できる。
 図22は、本開示の実施の形態における騒音低減システムの動作例を説明するシーケンス図である。
 メンテナンスCT591から、機内の座席の全部または一部へ騒音低減システムの同定動作を開始するよう通知する。より具体的には、メンテナンスCT591は、接続されているSEB593に対して同定動作開始の通知を行う。通知は、ANCコントローラ597を装着した座席に対応するSEB593にのみ行ってもよい。また、通知は、機内に各種装置を取り付けた際の初期設定処理として、具体的な指示内容の通知でなくてもよい。
 各座席では、シートに装着された装置を管理するSEB593が、メンテナンスCT591からの同定動作開始の通知を受けて、ECU595とANCコントローラ597へ起動するコマンドを送る。
 ECU595とANCコントローラ597は、起動が完了すると起動完了をSEB593に通知する。各装置の起動後、次にSEB593は、ECU595へ、シートをベッドモードにするようコマンドを送る。
 ECU595はコマンドを受信すると、シートをベッドモードにするようシートアクチュエータ596を駆動する。このコマンドは、例えば、RS485通信上の航空機向け規格で規定される、“Seat Functions”コマンドで“Bed Position”を指定する。
 ベッドモードへの移行が完了すると、ECU595は、移行完了をSEB593に通知する。その後、SEB593からANCコントローラ597へ、機体環境(時刻・場所等を含む)の情報を送り、同定動作の実施環境を知らせる。
 しかる後に、SEB593からANCコントローラ597へ同定動作を実施するようコマンドを送る。このコマンドは、汎用のテストBITE(Built In Test Equipment)を開始するコマンドを用いてもよいし、同定動作を明示的に指示するコマンド“同定動作開始”であってもよい。
 同定動作が完了すると、ANCコントローラ597は、同定動作完了をSEB593に通知する。
 同定動作が終了した後、SEB593は、メンテナンスCT591へ同定動作が完了したことを通知する。さらに、SEB593は、ECU595へ、シートをアップライトモードに戻すように通知しておいてもよい。シートのアップライトモードへの移行が完了すると、ECU595は移行完了をSEB593に通知する。
 図23は、本開示の実施の形態における騒音低減システムの、別の動作例を説明するシーケンス図である。
 メンテナンスCT591は、同定動作により決定した音響伝達関数や適応フィルタの係数データ等を、ANCコントローラ597から収集する。メンテナンスCT591は、収集したデータを基に同定動作の初期値を生成し、他のANCコントローラ597に対して設定することができる。
 メンテナンスCT591は、データ収集を実施する場合、機内の全て又は一部の座席に対応するSEB593に対して、データ収集開始を通知する。データ収集開始の通知によって、SEB593は、ANCコントローラ597へ、データをアップロードするようコマンド“データアップロード指示”を送る。
 ANCコントローラ597は、音響伝達関数や適応フィルタの係数データをSEB593にアップロードする。
 SEB593は、これらのデータをメンテナンスCT591へアップロードする。アップロードするデータは、飛行機が実際の運用航行中に録音しておいた騒音データであってもよい。
 実際に運用された係数データや騒音データを抽出することで、機外のシステムで騒音低減を解析して性能効果を改善させたり、別機体の騒音低減システムへ尤もらしい係数初期値として適用して同定動作の収束を精度良く短時間で実行させたり、と有効にデータを活用することができる。
 次に、メンテナンスCT591は、全て又は一部のANCコントローラ597へ、シートをベッドモードへ移行するよう通知する。具体的には、メンテナンスCT591は、全て又は一部のSEB593へ、シートをベッドモードへ移行するコマンド“ベッドモード同報”を送る。
 コマンドを受信したSEB593は、ECU595へ、シートをベッドモードにするようコマンドを送り、ECU595は、シートをベッドモードにするようシートアクチュエータ596を駆動する。
 ベッドモードへの移行が完了すると、ECU595は移行完了をSEB593に通知する。メンテナンスCT591は、シートをベッドモードへ移行するコマンド“ベッドモード同報”を、複数座席のグループ単位でタイミングを分散させて送ってもよい。
 例えば、シートの音響伝達関数が類似するグループ単位として、ファーストクラスの座席グループを1単位と、ビジネスクラスの座席グループを客室間仕切りで分けた3単位の、合計4グループ単位に分け、各グループ単位で先頭列座席から後列座席に向けて、一定の時間間隔を空けて順番にベッドモードに移行するよう通知する。
 この方法により、シートを駆動する電力を分散させることができ、かつ、同定動作を先頭列座席から後列座席へと順番に効率よく実施することができる。
 ただし、シート駆動を伴う通知は、シート内に人がいた場合に人を巻き込んだり姿勢を変えたりして不安全問題を起こす可能性があるため、通常フライトサービス時には無効もしくは通知できないようにすべきである。
 例えば、シート外部はEthernetでのセキュアなIP通信、シート内部はRS485通信やローカルネットワーク通信として、シートの通信入口で必ずメンテナンス時であることやシート検知で不安全でないことを確認して、シート内部からシート駆動を実行する。
 通常サービス時には、シート駆動するソフトウェアを実行できないようにする仕組みは、HASPといったハードウェアキーや、認証ソフト実行など多様あり、ここでは問わないものとする。
 次に、メンテナンスCT591は、システム同定動作開始する際に、まず音響伝達関数の係数データを係数初期値としてANCコントローラ597へ送付するコマンド“初期値送付”を送る。
 具体的には、メンテナンスCT591は全て又は一部のSEB593に対して係数データの初期値を送付する。音響伝達関数の係数データの初期値は、別の航空機に備えられた騒音低減システムにおいて実際に運用された係数データを、メンテナンスCT591が事前に受信しておき、これを初期値として使用することができる。もしくは、座席内のシート機材や壁材と、スピーカ598とマイク599とが配置された音響空間とを模擬して、コンピュータ上でシミュレーションにより導出した係数データを、メンテナンスCT591が事前に受信しておき、これを初期値として使用することもできる。
 また、同定動作で導出する音響伝達関数の係数データだけでなく、適応動作で用いる適応フィルタの係数データの初期値を送付してもよい。より尤もらしい係数データの初期値を用いて、周囲騒音に対して騒音低減を実施する適応動作においても、より尤もらしい適応フィルタを適用することができ、騒音低減効果をより発揮できるようになる。
 SEB593は、受信した係数データの初期値をANCコントローラ597に送付する。
 また、メンテナンスCT591とANCコントローラ597の間で送付される係数データの初期値は、データ圧縮して送付してもよい。
 例えば、前後に配置された座席では大抵類似する係数データの値になるため、近傍する複数の座席に対して基底となる音響伝達関数の係数データから、当該座席の音響伝達関数の係数データの差分データを導出しておくと、圧縮効率を高くすることができる。
 複数のANCコントローラ597から、個々の座席毎にデータを送信するよりも、基底の係数値を共有しておいてから、個別の座席に差分データのみを送信する方が、送信するデータを削減つまりデータ圧縮することができ、メンテナンスCT591で収集するデータを圧縮して、データ格納容量を削減できるため、データ収集の工数や機器費用も低減できる。
 メンテナンスCT591は、係数データの初期値の送付の後、全て又は一部のSEB593に同定動作を実施するコマンドを送る。
 コマンドを受信したSEB593は、ANCコントローラ597へ同定動作を実施するコマンドを送る。同定動作が完了すると、ANCコントローラ597は、同定動作完了をSEB593に通知する。同定動作が終了した後、SEB593は、メンテナンスCT591へ同定動作が完了したことを通知する。
 図24は、図22及び図23に示すシーケンスにおいて通信する各コマンドの構造の例を示す図である。“ベッドモード同報”は、メンテナンスCT591から複数のSEB593へ、シートをベッドモードに駆動する際に送るコマンドである。
 “初期値送付”は、メンテナンスCT591またはSEB593から、ANCコントローラ597へ係数初期値を送付する際に送るコマンドである。
 “同定動作開始”は、SEB593からANCコントローラ597へ、同定動作を開始するよう通知する際に送るコマンドである。
 “同定動作完了”は、同定動作が完了したことをANCコントローラ597からSEB593へ通知する際に送るコマンドである。
 “データアップロード指示”は、SEB593からANCコントローラ597へ、データをアップロードするよう通知する際に送るコマンドである。
 “データアップロード”は、ANCコントローラ597からSEB593へ、またはSEB593からメンテナンスCT591へ、データをアップロードする際に送るコマンドである。
 この例では、通信プロトコルRS485でのコマンドを記しているが、Ethernetの通信プロトコルIPや、USB通信に置き換えたコマンドを用いて、装置間で通信してもよい。標準の通信方法を用いることにより、機内の多種機器間で接続させることができるため、騒音低減装置を安価でより多くの機種に展開して適用できる。
 本開示の騒音低減装置および騒音低減システムは、高品質の騒音低減装置を提供することができる。したがって、航空機や列車、車など複雑な騒音環境の中で高度の快適性が求められる利用空間内で使用する騒音低減装置として適用可能である。
 100  航空機
 100a,A,B,C  客室
 101a,101b  翼
 102a,102b  エンジン
 104,501  システム管理装置
 105,402  座席(制御空間)
 300  騒音低減装置
 301,401  利用者
 401a  頭部(制御中心)
 301b,401b  耳
 310,410,NS1a,NS1b,NS1c,NS2a,NS2b,NS2c,NS2d,NS2e  騒音源
 320  騒音マイク
 330,430,530  騒音制御器
 331,335  A/D変換器
 332  適応デジタルフィルタ
 333  フィルタ係数算出部
 334  D/A変換器
 336  伝達関数補正部
 337  ホワイトノイズ発生器
 338,538  同定制御部
 339,339a,339b,339c,339d  スイッチ
 3310  差分器
 340  制御スピーカ
 350,450a,450b  誤差マイク
 360,370  範囲
 402a  シェル部
 402aa  棚部
 402b  座席部
 402ba  腰掛け部
 402bc  ヘッドレスト
 402bd,402be  肘掛け部
 420a,420b,420c,420d,420e,420f,420g  騒音マイク
 440a,440b  制御スピーカ
 581  シート駆動器
 582  シート検知器
 591  メンテナンスCT(Crew Terminal)
 592  NC(Network Controller)
 593  SEB(Seat Electronics Box)
 594  SPM(Seat Power Module)
 595  ECU(Electronic Control Unit)
 596  シートアクチュエータ
 597  ANCコントローラ
 598  スピーカ
 599  マイク

Claims (10)

  1.  騒音を検知する騒音検知手段と、
     前記騒音検知手段により検知された騒音を制御空間の制御中心において低減するための制御音信号を生成させる騒音制御手段と、
     前記騒音制御手段からの制御音信号に基づいて制御音を出力する制御音出力手段と、
     前記制御中心において前記騒音と前記制御音出力手段から出力される制御音とを重畳して誤差音を検知する誤差音検知手段と、を備えた騒音低減装置であって、
     前記騒音制御手段は、同定音発生手段と同定制御手段とを有し、
     前記制御音出力手段から同定音を出力し、前記同定音を前記誤差音検知手段または前記騒音検知手段で検知することにより、前記制御音出力手段から前記誤差音検知手段または前記騒音検知手段までの経路を含む音響伝達関数を同定する際に、
     前記同定制御手段は、前記誤差音検知手段または前記騒音検知手段により検知された周囲の騒音レベルが所定のスレッシュホルド以下の場合に、前記同定音発生手段から前記同定音を発生させて前記音響伝達関数を同定することを特徴とする騒音低減装置。
  2.  前記同定制御手段は、前記誤差音検知手段または前記騒音検知手段により検知された周囲の騒音レベルが所定のスレッシュホルド以上の場合に、所定の時間待機した後に、周囲の騒音レベルが所定のスレッシュホルド以下か否かの判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の騒音低減装置。
  3.  前記所定の時間は前記同定に必要な時間であることを特徴とする請求項2に記載の騒音低減装置。
  4.  請求項1~3のいずれか1項に記載の複数の騒音低減装置と、前記複数の騒音低減装置が前記音響伝達関数の同定を実行したか否かを管理するサーバとを備えた、騒音低減システムであって、
     前記騒音低減システムに含まれる複数の騒音低減装置を予め設定した優先順位に従って、同定に要する時間より十分短い時間間隔で順次同定を開始するに際し、次に同定を開始する騒音低減装置では、前記誤差音検知手段または前記騒音検知手段により検知された周囲の騒音レベルが所定のスレッシュホルド以下の場合に、同定を開始するとともに、前記サーバに同定を実行したことを登録し、
     前記誤差音検知手段または前記騒音検知手段により検知された周囲の騒音レベルが所定のスレッシュホルド以上の場合には、所定の時間待機した後に、前記優先順位に従って同定を開始することを特徴とする騒音低減システム。
  5.  前記所定の時間は前記同定に必要な時間であることを特徴とする請求項4に記載の騒音低減システム。
  6.  前記騒音低減装置が航空機の各座席に搭載されていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の騒音低減システム。
  7.  騒音を検知する騒音検知手段と、
     前記騒音検知手段により検知された騒音を制御空間の制御中心において低減するための制御音信号を生成させる騒音制御手段と、
     前記騒音制御手段からの制御音信号に基づいて制御音を出力する制御音出力手段と、
     前記制御中心において前記騒音と前記制御音出力手段から出力される制御音とを重畳して誤差音を検知する誤差音検知手段と、シートが騒音低減の実使用状態であることを検知するシート検知手段と、を備えた騒音低減装置であって、
     システム管理装置は座席のシートを実使用状態へ駆動するよう通知し、
     前記騒音制御手段は、同定音発生手段と同定制御手段とを有し、
     前記制御音出力手段から同定音を出力し、前記同定音を前記誤差音検知手段または前記騒音検知手段で検知することにより、前記制御音出力手段から前記誤差音検知手段または前記騒音検知手段までの経路を含む音響伝達関数を同定する際に、
     前記同定制御手段は、シート検知手段が騒音低減のシート実用状態を検知した場合に、前記同定音発生手段から前記同定音を発生させて前記音響伝達関数を同定することを特徴とする騒音低減装置。
  8.  請求項7に記載の複数の騒音低減装置と、前記複数の騒音低減装置が前記音響伝達関数の同定動作を実施することを管理するサーバと、を備えた騒音低減システムであって、
     システム管理装置は騒音低減装置を有する座席へシートを駆動させて実使用状態にするように通知し、騒音低減システムに含まれる複数の騒音低減装置の同定を開始するとともに、システム管理装置に同定を実行したことを登録することを特徴とする騒音低減システム。
  9.  前記シート検知手段は、前記シート内に人がいないことを検知することを特徴とする請求項7に記載の騒音低減装置。
  10.  前記システム管理装置は、乗客が前記シートに乗っておらずエンジニアが乗って機内システムを保守管理するメンテナンス時に、機内システムに対してメンテナンス時であることを通知することを特徴とする請求項8に記載の騒音低減システム。
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