声源检测装置制造方法
【专利摘要】基于收集的声音对检测对象的声源进行检测的声源检测装置，其特征在于，用至少1个集音器收集声音，算出由集音器以时间序列收集的声音的自相关，基于该自相关来判定检测对象的声源是否存在，特别优选的是，用2个以上的集音器分别收集声音，根据由2个以上的集音器收集的声音的自相关是否满足预定条件来判定检测对象的声源的存在。如此这样，通过在检测对象的声源的检测中使用自相关，对于S/N比的稳健性变高，对于检测对象的声源的检测性能得到提高。
【专利说明】声源检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于收集的声音对检测对象的声源进行检测的声源检测装置。
【背景技术】
[0002]在声源检测装置中，通常由多个集音器分别对周围的声音进行收集，使用由多个集音器收集的声音的互相关来检测声源(例如车辆的行驶声)的有无、方向等。在专利文献I所记载的装置中，用带通滤波器从以预定间隔配设的多个麦克风所输出的声响信号分别去除低频带和高频带的频率分量，并转换为修正声响信号，根据该修正声响信号算出出现车辆的行驶声的特征的、预定频带的功率，在该功率电平大于预定值的情况下判定为有接近车辆，并且，利用该修正声响信号去除不需要的噪声分量并转换为噪声抑制信号，算出多个麦克风的噪声抑制信号间的互相关，根据互相关值变为最大时的到达时间差来识别接近车辆的到来方向。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本实开平5-92767号公报
[0006]专利文献2:日本特开平8-202999号公报
[0007]专利文献3:日本特开昭60-151522号公报
【发明内容】
[0008]本发明欲解决的问题
[0009]在对接近本车的车辆的行驶声进行检测的情况下，由于接近车辆从离开的位置驶近本车，所以接近车辆离开得越远，行驶声越小。因此，在使用了互相关的声源检测的情况下，接近车辆的行驶声越小时，由于对于S/N比的稳健性(鲁棒性)较低，越难以从周围的有环境噪声(电磁噪声等)的声源中检测出行驶声。其结果是，如果接近车辆不驶近(行驶声不变大)，则不能判定为接近车辆，检测出接近车辆的时机延迟。
[0010]因此，本发明的课题在于提供一种声源检测装置，对于检测对象的声源的检测性能得到提闻。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]本发明所涉及的声源检测装置基于收集的声音来检测出检测对象的声源，其特征在于，包括:至少I个集音器；自相关算出单元，其算出由集音器以时间序列收集的声音的自相关；以及判定单元，其基于由自相关算出单元算出的自相关，判定检测对象的声源是否存在。
[0013]该声源检测装置包括至少I个集音器，利用集音器对周围的声音进行收集。而且，在声源检测装置中，利用自相关算出单元使用该声音的时间序列数据来算出自相关。并且，在声源检测装置中，利用判定单元基于自相关来判定检测对象的声源是否存在。在集音器一直收集环境噪声的情况下，由于如果将时间错开则不能取相关，因此自相关降低。但是，在从特定的声源发出的声音的情况下，由于即使将时间错开也能取相关，因此自相关提高。，在使用了自相关的情况下，即使在来自特定的声源的声音比较小时，S/N比的稳健性也变高。特别是在自相关的情况下，与由多个集音器所得到的各声音算出的互相关相比，S/N比的稳健性高。这样，通过在声源检测装置中，算出所收集的声音的自相关，并在检测对象的声源的检测中使用自相关，从而对于S/N比的稳健性变高，对于检测对象的声源的检测性能得到提高。特别是，在来自声源的声音缓缓增大的情况(例如接近车辆缓缓驶近，行驶声增大的情况)下，与现有的使用互相关的方法相比，检测出该声源的时机变早。
[0014]在本发明所涉及的上述声源检测装置中，优选的是，集音器是2个以上，自相关算出单元对每个集音器分别算出自相关，判定单元判定由自相关算出单元算出的、由2个以上的集音器收集的声音的自相关是否满足预定条件。
[0015]该声源检测装置包括2个以上的集音器，由各集音器分别收集声音。而且，在声源检测装置中，由自相关算出单元使用各集音器的声音的时间序列数据来分别算出自相关。并且，在声源检测装置中，由判定单元根据各集音器的自相关是否满足预定条件来判定检测对象的声源是否存在。这样，在声源检测装置中，通过算出由2个以上的集音器收集的各声音的自相关，并在检测对象的声源的检测中使用2个以上的集音器的自相关，从而对于S/N比的稳健性变得更高，对于检测对象的声源的检测性能进一步得到提高。例如，在使用了由2个集音器收集的各声音的自相关的情况下，即使在一个集音器的自相关变高时，在另一个集音器的自相关低时，也能够判断为噪声(环境噪声)，与使用了由I个集音器收集的声音的自相关的情况相比，检测精度提高。另外，由于与使用了由I个集音器收集的声音的自相关的情况相比，能够将声源检测的判定的条件设定得较低(因为来自声源的声音更小时也能够判定为声源)，因此检测出声源的时机更早。
[0016]在本发明所涉及的上述声源检测装置中，也可以是如下构成，包括:互相关算出单元，其算出由2个以上的集音器以时间序列收集的各声音的互相关；以及特定单元，其基于由互相关算出单元算出的互相关，对检测对象的声源的位置进行特定。
[0017]该声源检测装置由2个以上的集音器分别收集声音。而且，在声源检测装置中，由互相关算出单元使用各集音器的声音的时间序列数据来算出互相关。并且，在声源检测装置中，由特定单元基于互相关，对检测对象的声源的位置进行特定。在使用了互相关的情况下，由于知道来自声源的声音到达各集音器的时间差，因此能够根据该到达时间差对声源的位置(例如声源所存在的方向、到声源的距离)进行特定。这样，在声源检测装置中，通过还算出由2个以上的集音器收集的各声音的互相关，在检测对象的声源的检测中也使用互相关，从而能够检测出检测对象的声源的位置。另外，在声源检测装置中，通过使用自相关和互相关，能够基于由自相关得到的判定结果来防止因互相关所导致的误检测。
[0018]在本发明所涉及的所述声源检测装置中，也可以是如下构成:包括故障判定单元，该故障判定单元通过将由自相关算出单元算出的、由2个以上的集音器收集的声音的自相关的变动进行比较，从而判定集音器的故障。
[0019]在集音器发生故障的情况下，通常只能输出同一强级的声音，自相关也成为异常值(例如非常小的值或者非常大的值)。另外，在集音器发生故障的情况下，有时会随机输出声音，自相关也成为随机的值。在这样的情况下，与由正常的集音器收集的声音的自相关相比，发生故障的集音器的自相关的变动与正常的集音器的自相关的变动明显不同。因此，在声源检测装置中，通过由故障判定单元比较由2个以上的集音器收集的声音的自相关的变动，从而判定集音器的故障。这样，在声源检测装置中，通过使用2个以上的集音器的自相关，也能够判定集音器的故障。其结果是，能够防止因集音器的故障所导致的误检测。
[0020]发明的效果
[0021 ] 根据本发明，通过算出所收集的声音的自相关,并在检测对象的声源的检测中使用自相关，从而对于S/N比的稳健性变高，对于检测对象的声源的检测性能得到提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是第I实施方式所涉及的接近车辆检测装置的构成图。
[0023]图2是表示在2个麦克风的声音信号的自相关值的散布图中有无接近车辆的判定方法的例子的图。
[0024]图3是表示在2个麦克风的声音信号的自相关值的散布图中有无接近车辆的判定方法的例子的图。
[0025]图4是表示在2个麦克风的声音信号的自相关值的散布图中有无接近车辆的判定方法的例子的图。
[0026]图5是示出第I实施方式所涉及的ECU中的接近车辆检测处理的流程的流程图。
[0027]图6是第2实施方式所涉及的接近车辆检测装置的构成图。
[0028]图7是第2麦克风发生故障的情况下的2个麦克风的声音信号的自相关值的散布图的例子。
[0029]图8是示出第2实施方式所涉及的ECU中的麦克风故障判定处理的流程的流程图。
[0030]图9是第3实施方式所涉及的接近车辆检测装置的构成图。
[0031]图10是I个麦克风的声音信号的自相关值的时间变化的例子。
[0032]图11是示出第3实施方式所涉及的E⑶中的接近车辆检测处理的流程的流程图。 [0033]附图标记说明
[0034]1、2、3…接近车辆检测装置，11...第I麦克风，12...第2麦克风，13...麦克风，21、
22、23...ECU，2k.^ 1A/D转换部，21b…第2A/D转换部，21c…第I自相关算出部，21d…第2自相关算出部，21e…互相关算出部，21f、23c…车辆检测部，22a…故障判定部，23a…A/D转换部，23b…自相关算出部。
【具体实施方式】
[0035]下面，参照附图，说明本发明所涉及的声源检测装置的实施方式。此外，在各图中，对于相同或者等同的要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。
[0036]在本实施方式中，将本发明所涉及的声源检测装置应用于搭载在车辆的接近车辆检测装置。本实施方式所涉及的接近车辆检测装置基于由麦克风收集的声音，对接近本车的其他车辆进行检测(即，检测从其他车辆发出的行驶声(声源))，将接近车辆的信息提供给驾驶辅助装置。在本实施方式中有3个实施方式,第I实施方式是具有2个麦克风、并使用自相关和互相关的方式，第2实施方式是除了在第I实施方式的构成之外还进行故障判定的方式，第3实施方式是具有I个麦克风、并仅使用自相关的方式。[0037]此外，车辆的行驶声主要是道路噪声(轮胎表面与路面的摩擦声)和轮胎花纹噪声(轮胎沟中的空气漩涡(压缩/开放))。此外，还有发动机声、风噪声等。该车辆的行驶声的频率分量的范围也可以通过实验等预先测定。
[0038]参照图1?图4，说明第I实施方式所涉及的接近车辆检测装置I。图1是第I实施方式所涉及的接近车辆检测装置的构成图。图2?图4是表示在2个麦克风的声音信号的自相关值的散布图中有无接近车辆的判定方法的例子的图。
[0039]接近车辆检测装置I根据由2个麦克风收集的声音算出自相关和互相关，并使用自相关和互相关来检测接近车辆的有无和接近车辆的方向等。为此，接近车辆检测装置I包括:第I麦克风11、第2麦克风12、以及ECU (Electronic Control Unit，电子控制单元)21 (第1A/D转换部21a、第2A/D转换部21b、第I自相关算出部21c、第2自相关算出部21d、互相关算出部21e、车辆检测部21f)。
[0040]此外，在第I实施方式中，第I麦克风11和第2麦克风12相当于权利要求书所记载的2个以上的集音器，第I自相关算出部21c和第2自相关算出部21d相当于权利要求书所记载的自相关算出单元，互相关算出部21e相当于权利要求书所记载的互相关算出单元，车辆检测部21f相当于权利要求书所记载的判定单元和特定单元。
[0041]2个麦克风11、12构成麦克风阵列，在车辆的前端部的左右、朝向预定方向配设(例如相对于车辆中心在左右对称的位置以相同高度配置，朝向前方或者前方外侧配设)。麦克风11、12的配置和收集声音的定向性方向被任意设定。麦克风11、12是声响电气转换器，收集车外的周围的声音，将收集的声音转换为声音信号(电信号)。在各麦克风11、12中，按每巾贞(每隔一定时间)，进行集音，并将声音信号输出至ECU21。
[0042]ECU21 是由 CPU (Central Processing Unit,中央处理单兀)、ROM (Read OnlyMemory,只读存储器)、RAM (Random Access Memory,随机存取存储器)等构成的电子控制单元，对接近车辆检测装置I进行综合控制。在E⑶21中包括第1A/D转换部21a、第2A/D转换部21b、第I自相关算出部21c、第2自相关算出部21d、互相关算出部21e、以及车辆检测部21f。而且，在E⑶21中，按每帧(每隔一定时间)，从2个麦克风11、12分别输入各声音信号，使用各声音信号进行各个处理部21a、21b、21c、21d、21e、21f中的各个处理。
[0043]在第1A/D转换部21a中，按每巾贞，将第I麦克风11的声音信号(模拟信号)转换为数字的声音信号。在第2A/D转换部21b中，按每帧，将来自第2麦克风12的声音信号(模拟信号)转换为数字的声音信号。在A/D转换后，从该声音信号去除预定频带(比足够包含车辆的行驶声的频带的频带范围高的高频带和低的低频带)。此外，该预处理后的各声音信号在ECU21的RAM的预定区域被存储预定时间的量(能够算出自相关、互相关的足够的时间的量)。
[0044]在第I自相关算出部21c中，按每帧，使用由第1A/D转换部21a转换的第I麦克风11的声音信号(数字信号)的时间序列数据，算出第I麦克风11的声音信号的自相关值。另外，在第2自相关算出部21d中，按每帧，使用由第2A/D转换部21b转换的第2麦克风12的声音信号(数字信号)的时间序列数据，算出第2麦克风12的声音信号的自相关值。
[0045]下面说明本实施方式中的自相关值的算出方法。该算出方法是利用了 CSP(Crosspower Spectrum Phase analysis,互能谱相位分析)系数(互相关值)的方法。在算出CSP系数时，首先，在将帧号t的各麦克风的声音信号设为Xi (t)，并将该Xi (t)的FFT (高速傅立叶变换)设为\(ω)的情况下，Xi(Co)由式(I)算出。此处，下标字符的“i”是麦克风的号码，i = 1、2。另外，在将2个麦克风的平均振幅数据设为Α(ω)的情况下，Α(ω)由式⑵算出。其中，Α(ω) = Xi(CO)15并且，将各麦克风的FFT设为X1(GJ)、Χ2(ω)，将各麦克风的平均振幅数据设为A1 (ω)、A2 (ω)，将CSP系数设为csp (d)，并将计算器最小误差设为eps的情况下，csp(d)由式(3)(式(4)或式(5))算出。该各式中的上标字符的“ ?”表示复共轭，IFFT表示快速傅立叶逆变换。
[0046][数学式1]
[0047]
【权利要求】
1.一种声源检测装置，基于收集的声音对检测对象的声源进行检测，其特征在于，包括: 至少I个集音器； 自相关算出单元，该自相关算出单元算出由所述集音器以时间序列收集的声音的自相关；以及 判定单元，该判定单元基于由所述自相关算出单元算出的自相关，判定检测对象的声源是否存在。
2.如权利要求1所述的声源检测装置，其特征在于， 所述集音器是2个以上， 所述自相关算出单元对每个所述集音器分别算出自相关， 所述判定单元判定由所述自相关算出单元算出的、由2个以上的集音器收集的声音的自相关是否满足预定条件。
3.如权利要求2所述的声源检测装置，其特征在于，包括: 互相关算出单元，该互相关算出单元算出由所述2个以上的集音器以时间序列收集的各声首的互相关；以及 特定单元，该特定单元基于由所述互相关算出单元算出的互相关，对检测对象的声源的位置进行特定。
4.如权利要求2或3所述的声源检测装置，其特征在于，包括故障判定单元，该故障判定单元通过将由所述自相关算出单元算出的、由2个以上的集音器收集的声音的自相关的变动进行比较，从而判定集音器的故障。
【文档编号】G01S3/808GK103988090SQ201180075081
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2011年11月24日 优先权日:2011年11月24日
【发明者】深町映夫, 金道敏树 申请人:丰田自动车株式会社