騒音源同定システム
【課題】 本発明は、車両通行路上の騒音源を同定する騒音源同定システムに関し、設置が容易な騒音源同定システムを提供する。
【解決手段】 ビームフォーミングによる音源計測用と音響インテンシティによる音源計測用に配列された複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイ２０と、車両通行路の脇に設置され、マイクロホンアレイ２０を、車両通行路を睨むように斜め下を向いた姿勢に支持する支持台１０と、車両通行路を走行する車両から発せられた音をマイクロホンアレイ２０で受音することにより得られた原音信号に基づいて車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出装置とを備えた。
【解決手段】 ビームフォーミングによる音源計測用と音響インテンシティによる音源計測用に配列された複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイ２０と、車両通行路の脇に設置され、マイクロホンアレイ２０を、車両通行路を睨むように斜め下を向いた姿勢に支持する支持台１０と、車両通行路を走行する車両から発せられた音をマイクロホンアレイ２０で受音することにより得られた原音信号に基づいて車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出装置とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両通行路上の騒音源を同定する騒音源同定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば道路上を走行している自動車やオートバイなどの車両の中から、例えば改造マフラの装着等により規定以上の騒音を発している車両を同定することが要請されている。
【０００３】
図１は、標準マフラー装着車から発せられる音の音圧と、改造マフラー装着車から発せられる音の音圧を示した図である。
【０００４】
横軸は、マイクロホンをＸ＝０．０ｍの位置に置いたときの、マイクロホンに対する車両先頭の相対位置を示している。また縦軸は音圧（ｄＢ）である。また、この図１中の２本のグラフのうちグラフ（Ａ）は標準マフラー装着車から発せられた音の音圧、グラフ（Ｂ）は改造マフラー装着車から発せられた音の音圧を示している。
【０００５】
この図１から、改造マフラー装着車はマイクロホンの前を通過して５ｍ位先に進んだときに最大音圧となっていることが分かる。これは車両のリア側にマフラーが装着されていることによるものである。マイクロホンから見たときの音圧がピークになる位置のずれ方は車両の長さ等によって異なる。二輪車の場合、車両の長さは概ね短く、また車体による防音も期待できないため、マイクロホン通過前又は通過直後でも大きな騒音を受ける可能性がある。
【０００６】
図２は、標準マフラー装着車や改造マフラー装着車から発せられた音の周波数分布を示した図である。横軸は、周波数（ＨＺ）、縦軸は音圧（ｄＢ）である。
【０００７】
この図２のグラフを見ると、改造マフラー装着車から発せられる騒音には、１００ＨＺ付近の低音域の騒音と、１．６ｋＨＺ付近の高音域の騒音とが存在し、その車両あるいは改造マフラーの種類等に応じて低音域の騒音を発する車両と高音域の騒音を発する車両とがある。したがって騒音車両を同定するにあたっては、高音域の騒音を発する車両と低音域の騒音を発する車両との双方を同定する必要がある。
【０００８】
さらに、騒音車両の同定にあたり、例えば片側複数車線の道路などでは、２台の四輪車が近接して併走したり、四輪車と二輪車が併走したり、あるいは、２台の二輪車が互いに近接して併走する場合もあり、また、車線のレーンを跨いで走行する車両もある。また前後方向にも複数台の車両がかなり近接して走行する場合もある。したがってこのような場面で騒音車両を確実に同定するためには、車線ごとといった大雑把な位置の同定では不充分であり、騒音源位置をかなりピンポイント的に同定する必要がある。
【０００９】
マイクロホンから見たときの音源の方向を特定する手段として、ビームフォーミング法（以下、「ＢＦ法」と略記する）と音響インテンシティ法（以下「ＳＩ法」と略記する）が知られている（非特許文献１参照）。１．６ｋＨＺ帯の高音域では、ＢＦ法を用いて騒音源の方向をピンポイント的に高精度に同定でき、音圧もＢＦ法で測定することができる。
【００１０】
しかしながら、ＢＦ法による音源同定は音の波長に依存するため、１００ＨＺ帯の低音域では、音の波長が長く（例えば１００ＨＺでは３ｍ程度の波長）、騒音源を正確に同定することは不可能である。したがって音圧も、例えば併走している２台の車両それぞれの音圧を分離して測定することも困難である。
【００１１】
一方、ＳＩ法は、低音域でも、マイクロホンの間隔をその低音域に適合するように調整しておけば音の波長に依存せずにピンポイント的に音源の方向を指し示すことができる。また、音圧もＳＩ法により測定することができる。しかしながら、ＳＩ法は、実際の測定現場では、音源の方向はピンポイントで指し示すものの、その指し示す方向がかなりふらつき、ピンポイントで指し示す方向に信頼性が薄い。したがって、高音域についてはＢＦ法による音源同定が望ましく、ＢＦ法が不得意な低音域についてＳＩ法を採用することが望ましい。
【００１２】
尚、ここでは改造マフラー装着による騒音車両を例に挙げて説明しているが、上記の事情は改造マフラー装着による騒音車両の同定のみに生じる問題ではなく、例えば異音を発する鉄道車両の走行音の音源探査やタイヤ路面騒音のデータベース化による路面損傷の評価など、低域と高域の音源が混在する場合の音源探査に共通の問題である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】音の環境と制御技術第Ｉ巻基礎技術 ２０００年２月２４日初版第１刷発行 監修者時田保夫 発行者小野介嗣 発行所株式会社フジ・テクノシステム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のように、騒音源の同定には、ＢＦ法とＳＩ法とが存在するが、それぞれ一長一短があり、それらを組み合わせることにより騒音源の高精度の同定が可能となる。
【００１５】
ところで、ＢＦ法およびＳＩ法による騒音源同定のためには、複数本のマイクロホンが配列されたマイクロホンアレイが必要であるが、このマイクロホンアレイを、どこにどのように設置するかが問題となる。
【００１６】
車両が通る車道の真上に配置することが考えられるが、風雨に晒されて落下する危険性があり、落下した場合に車両と衝突する可能性や、落下後のマイクロホンアレイに車両が乗り上げる可能性があることなどを考慮すると、車道上に設置するには、よほどの強度や耐久性を持たせる必要があり、コスト高が避けられない。また、十分な強度や耐久性を持たせた場合、大きな重量となり、容易に移動することは難しく、固定的に設置せざるを得ず、様々な地点に移動しての利用は困難である。
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑み、設置が容易な騒音源同定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成する本発明の騒音源同定システムは、
ビームフォーミングによる音源計測用と音響インテンシティによる音源計測用に配列された複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイと、
車両通行路の脇に設置され、マイクロホンアレイを、車両通行路を睨むように斜め下を向いた姿勢に支持する支持台と、
車両通行路を走行する車両から発せられた音をマイクロホンアレイで受音することにより得られた原音信号に基づいて車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出装置とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
ここで、本発明の騒音源同定システムにおいて、上記支持台が、車両通行路脇への設置および撤収が自在なものであることが好ましい。
【００２０】
また、上記騒音源検出装置が、
原音信号から、騒音帯域内のうちの高周波抽出対象音域の音成分を表わす第１の音信号および騒音帯域内のうちの低周波抽出対象音域の音成分を表わす第２の音信号をそれぞれ抽出する高周波音域抽出フィルタおよび低周波音域抽出フィルタと、
第１の音信号に基づくビームフォーミング演算により車両通行路上の音源位置および音圧を算出する第１の音源算出部と、
第２の音信号に基づく音響インテンシティ演算により車両通行路上の音源位置および音圧を算出する第２の音源算出部と、
第１の音源算出部および第２の音源算出部で算出された音圧をマイクロホンアレイと車両通行路上の音源位置との間の距離に応じて補正する音圧補正部と、
第１の音源算出部および第２の音源算出部により算出された音源位置および音圧補正部により補正された音圧に基づいて、車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出部とを有することが好ましい。
【００２１】
この場合にさらに、上記騒音源検出部が、第１の音源算出部および第２の音源算出部により位置が算出された音源のうちの、音圧補正部による補正後の音圧であって、かつ第１の音源算出部および第２の音源算出部のそれぞれで算出されて互いに加算された音圧が閾値音圧を越える音圧である音源を、騒音源として検出するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の騒音源同定システムは、マイクロホンアレイを、上記の支持台上に、車両通行路を睨むように斜め下を向いた姿勢に設置するシステムであるため、設置場所として車両通行路から外れた安全な場所を選ぶことができ、簡易に設置することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】標準マフラー装着車から発せられる音の音圧と、改造マフラー装着車から発せられる音の音圧を示した図である。
【図２】標準マフラー装着車や改造マフラー装着車から発せられた音の周波数分布を示した図である。
【図３】一実施形態としての支持台と、その支持台に支持されたマイクロホンアレイを示した図である。
【図４】本実施形態における信号処理系統を示すブロック図である。
【図５】マイクロホンアレイのレイアウトを示す平面図である。
【図６】マイクロホンアレイを斜め下から眺めたときの模式斜視図である。
【図７】マイクロホンアレイを支持するフレームを横から見たときの、マイクロホンアレイとフレームとを示す図である。
【図８】ビームフォーミングの原理説明図である。
【図９】ビームフォーミングの原理説明図である。
【図１０】ＳＩ法における１つのセンサを示した図である。
【図１１】マイクロホンアレイと車道を側方から見たときの位置関係を示す図である。
【図１２】マイクロホンアレイと車道を上方から見たときの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
図３は、一実施形態としての支持台と、その支持台に支持されたマイクロホンアレイを示した図である。
【００２６】
支持台１０は、車道の脇の歩道、あるいはその道路に隣接した平地などに設置される。この支持台１０はその下部に車輪１１を備えており、設置や移動、撤収が自在に行なわれる。
【００２７】
この支持台１０の上部には、マイクロホンアレイ２０が設置されている。マイクロホンアレイ２０自体の構造については後述することとし、この図３には複数本のマイクロホンを固定するフレーム２５のみが模式的に示されている。このフレーム２５は、詳細は後述するが、支持具２３と支持棒２４とを有する。このマイクロホンアレイ２０は支持台１０により、そのマイクロホンアレイ２０を構成する複数本のマイクロホンが車道１００を睨むように斜め下を向いた姿勢に支持されている。このマイクロホンアレイ２０で受音することにより得られた音信号は、ここには図示しない騒音源検出装置に入力される。その騒音源検出装置では、その音信号に基づいて、車道を走行する自動車やオートバイなどの車両のうちの騒音を発している騒音源としての車両が検出される。
【００２８】
図４は、本実施形態における信号処理系統を示すブロック図である。
【００２９】
騒音源検出装置５０は、コンピュータとそのコンピュータで実行されるプログラムの組合せで実現することができる。あるいは、この騒音源検出装置５０の一部の処理をハードウェアで行なうように構成してもよい。
【００３０】
マイクロホンアレイ２０は、図３に示すように車両を斜め下に睨む位置に設置された、ＢＦ法による音源計測用とＳＩ法による音源計測用に配列された複数のマイクロホン２１，２２（図５〜図７参照）を有する。また、マイクロホンアレイ２０での受音により得られた音信号は、騒音源検出装置５０の、高周波音域抽出フィルタ５１と低周波音域抽出フィルタ５２に入力される。高周波音域抽出フィルタ５１は、車道を走行する車両から発せられた音をマイクロホンアレイ２０で受音することにより得られた音信号から、高周波騒音帯域（ここでは、５００ＨＺ〜２ｋＨＺの帯域）の音成分を表わす第１の音信号を抽出するフィルタである。また、低周波音域抽出フィルタ５２は、車道を走行する車両から発せられた音をマイクロホンアレイ２０で受音することにより得られた音信号から、低周波騒音帯域（ここでは、１００ＨＺ〜５００ＨＺの帯域）の音成分を表わす第２の音信号を抽出するフィルタである。
【００３１】
また、この騒音源検出装置５０は、さらに、第１の音源算出部５３と、第２の音源算出部５４と、音圧補正部５５と、騒音源検出部５６を有する。
【００３２】
第１の音源算出部５３には、高周波音域抽出フィルタ５１で抽出された、高周波騒音帯域の音成分を表わす第１の音信号が入力され、第１の音源算出部５３では、その第１の音信号に基づくビームフォーミング演算による車道上の音源位置と音圧の算出が行なわれる。一方、第２の音源算出部５４には、低周波音域抽出フィルタ５２で抽出された、低周波騒音帯域の音成分を表わす第２の音信号が入力され、第２の音源算出部５４では、その第２の音信号に基づく音響インテンシティ演算による車道上の音源位置と音圧の算出が行なわれる。
【００３３】
第１の音源算出部５３で算出された音源位置と音圧のうちの音源位置の情報は、直接に騒音源検出部５６に入力され、音圧は一旦音圧補正部５５に入力される。
【００３４】
また、これと同様に、第２の音源算出部５４で算出された音源位置と音圧のうちの音源位置の情報は騒音源検出部５６に入力され、音圧は音圧補正部５５に入力される。
【００３５】
音圧補正部５５は、第１の音源算出部５３および第２の音源算出部５４で算出された音圧をマイクロホンアレイ２０と車道上の音源位置との間の距離に応じて補正する。この距離に応じた音圧補正については後述する。
【００３６】
騒音源検出部５６は、音圧補正部５５で補正された音圧の入力を受け、第１の音源算出部５３および第２の音源算出部５４により算出された音源位置と、音圧補正部５５により補正された音圧とに基づいて、車道上の騒音源を検出する。
【００３７】
以下、マイクロホンアレイ２０の詳細と、騒音源検出装置５０での騒音源検出処理の詳細について説明する。
【００３８】
図５は、マイクロホンアレイのレイアウトを示す平面図、図６は、そのマイクロホンアレイを斜め下から眺めたときの模式斜視図、図７は、マイクロホンアレイを支持するフレームを横から見たときの、マイクロホンアレイとフレームとを示す図である。
【００３９】
図７にはマイクロホン２１，２２を支持するフレーム２５が示されている。このフレーム２５は、図３に示すように支持台１０に設置するときは斜めの姿勢に固定されるが、この図７では、このフレーム２５は水平に示されている。このフレーム２５は、図７に示す姿勢において（以下、図７を参照した説明において、この表現は省略する）水平に広がる支持具２３と、その支持具２３から、下方に突き出した複数本の支持棒２４とからなる。支持具２３には複数本のマイクロホン２１が下方からの音を受音する向きに固定されている。また、複数本の支持棒２４のそれぞれにも、ハッチングを付して示した各マイクロホン２２が、下方からの音を受音する向きに固定されている。これらの支持棒２４に固定された複数本のマイクロホン２２どうしも、支持具２３が広がる平面と平行な平面を成すように配列されている。
【００４０】
ハッチングを付したマイクロホン２２は、その一本一本が、その一本のマイクロホン２２の周囲の、支持具２３に直接に固定された３本のマイクロホン２１と組になって正四面体の各頂点の位置に配置されており、その正四面体の各頂点に配置された４本のマイクロホン２１，２２がＳＩ法における１つのセンサとして作用する。支持具２３に直接に固定されたマイクロホン２１の中には、ＳＩ法における複数センサに兼用されているマイクロホンもある。
【００４１】
尚、図５，図６に示す、マイクロホンどうしを結ぶ線分は、正四面体の各辺を示している線分であり、実在する部材ではない。
【００４２】
ＢＦ用としては、このマイクロホンアレイ２０を構成する全てのマイクロホン２１，２２が採用される。支持棒２４に固定されているマイクロホン２２については、そのマイクロホン２２が支持具２３に直接固定されていたときの音信号と等価な音信号となるように、音信号に遅延補正が施される。あるいは、ＢＦ法では支持具２３に直接に固定されているマイクロホン２１だけを用いてもよい。
【００４３】
図３に示す支持台１０上には、図５〜図７に示すように配列された複数本のマイクロホン２１，２２がフレーム２５に固定された状態で、隣接する車道１００を睨むように斜め下向きに設置される。
【００４４】
図８，図９は、ビームフォーミングの原理説明図である。ここでは原理説明のために、マイクロホンアレイ２０を構成する複数のマイクロホン２１（図５〜図７に示すマイクロホン２１，２２を含め、マイクロホン２１で代表させている。）は一直線上に並んでいるものとして説明する。
【００４５】
図８に示すように、音源２９がこのマイクロホンアレイ２０の正面に存在するときは、各マイクロホン２１で受音して得られる音信号をそのまま加算器２６で加算することにより、この図８に示した感度分布２１Ａのように正面の音源２９について強く反応した音信号（Ａ）が得られる。
【００４６】
一方、図９に示すように音源２９が斜めの位置に存在するときは、各マイクロホン２１で得られた音信号を図８のようにそのまま加算すると、図９に示す音信号（Ｂ）のように減衰した音信号となってしまう。この斜めの位置にある音源２９に強く反応した音信号を得るためには、各マイクロホン２１に音が届く遅延分を補償する遅延器２７を置き、各マイクロホン２１で受音して得られた音信号を各遅延器２７で遅延させてから互いに加算する。各遅延器２７における遅延時間は、例えば図９の一番上に示す遅延器２７Ａの場合、音が（ｄ１−ｄ２）の距離だけ進む間に要する時間と同じ時間である。他の遅延器２７についても同様である。このようにして各マイクロホン２１で得られた音信号をそれぞれ遅延させてから互いに加算すると、図９のように斜めの位置にある音源２９に強く反応した音信号（図８に示す音信号（Ａ）を参照）を得ることができる。この複数の遅延器２７による遅延パターンを様々に調整すると、様々な位置にある音源に強く反応した音信号を得ることができ、音源が存在する方向を知ることができる。また、そのときの音信号のレベルから音圧を求めることができる。尚、ここでは複数のマイクロホン２１が一直線上に並ぶ例について説明したが、マイクロホン２１が二次元的に広がる面上に配置されていれば、同様の演算により音源位置の二次元的な方向を知ることができる。さらに、図５〜図７に示すようにマイクロホン２１，２２が異なる位置に配置されている場合であっても、その異なる高さ分を音の進行速度を考慮して遅延器で遅延させる補正を行なうことにより、全てのマイクロホンが同一平面上にある場合と同等に取り扱うことができる。
【００４７】
次に音響インテンシティ（ＳＩ）についてその原理を説明する。
【００４８】
図１０は、ＳＩ法における１つのセンサを示した図である。ここには、例えば４ｍの高さに配置された３本のマイクロホンｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３と、３．７５１１ｍの高さに配置された１本のマイクロホンｃｈ４が示されている。これら４本のマイクロホンｃｈ１〜ｃｈ４は、正四面体の４つの各頂点に配置されている。この場合、ＳＩのｘ，ｙ，ｚ成分は以下の式により求められる。ここで、ｘ，ｙは、３本のマイクロホンｃｈ１〜ｃｈ３で作る平面内の座標、ｚは高さ方向の座標である。
【００４９】
【数１】
【００５０】
【数２】
【００５１】
【数３】
【００５２】
ここで、ωは、音の角周波数、ρは空気密度、ｄはマイクロホンどうしの間隔（正四面体の一辺の長さ）である。また、Ｇｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２，３，４）は各マイクロホンｃｈ１〜ｃｈ４間のクロススペクトルでありＩｍはその虚数部を表わしている。例えば、Ｇ１２は、２本のマイクロホンｃｈ１，ｃｈ２でそれぞれ得られた音信号のクロススペクトルである。他も同様である。
【００５３】
上記の（１）〜（３）の３本の式から音源位置が同定される。また、音圧ｐは次式で求められる。
【００５４】
【数４】
【００５５】
ここでＲｅは実数部を表わす。
【００５６】
このＳＩ法におけるセンサにおいて、そのセンサを構成するマイクロホンの間隔を低周波騒音帯域に設定すると、高周波騒音帯域についてはマイクロホンの間隔が広過ぎてＳＩの計測を行なうことができない。ただし、ここではＳＩは低周波騒音帯域のみ計測可能であればよく、マイクロホンの間隔は低周波騒音帯域に合わせて設定されている。
【００５７】
次に、マイクロホンアレイ１０と車道１００との幾何学的な位置関係を説明する。
【００５８】
図１１は、マイクロホンアレイと車道を側方から見たときの位置関係を示す図である。また図１２は、マイクロホンアレイと車道を上方から見たときの位置関係を示す図である。
【００５９】
ここでは、見おろし角度α（車道との間の角度）を中心とした見おろし方向の角度±θ１の領域（図１１参照）、および水平方向の広がり角度±θ２の領域（図１２参照）について車道１００を通過する車両から発せられた音を受音して騒音を発している車両が特定される。
【００６０】
図１１に示すように、マイクロホンアレイ２０は、車道１００からＨ［ｍ］の高さに設置されており、真下からＨ１離れたポイントからＨ２＋Ｈ３の範囲が検出領域である。見下ろし角±θ１の中心（車道との間の角度αのポイント）は、マイクロホンアレイ２０の真下からＨ１＋Ｈ２の距離にある。
【００６１】
このとき、Ｈ２，Ｈ３は、それぞれ、
【００６２】
【数５】
【００６３】
【数６】
【００６４】
となる。
【００６５】
マイクロホンアレイ２０の真下の位置からｋの距離にあるポイントの、マイクロホンアレイ２０からの距離ｍは、
【００６６】
【数７】
【００６７】
となる。
【００６８】
その点の測定音圧をＰとすると、図４の音圧補正部５５では、この音圧Ｐが
Ｐ０＝Ｐ／ｍ２ ・・・（８）
と補正される。この補正された音圧Ｐ０は、その音源が１［ｍ］の距離に存在する場合の音圧を表わしている。
【００６９】
また、図１２に示すように、真上から見たときの検出領域は、上辺Ｈ２’，下辺Ｈ３’の台形状となる。Ｈ２’，Ｈ３’は、それぞれ、
【００７０】
【数８】
【００７１】
【数９】
【００７２】
となる。音圧Ｐを補正するにあたっては、図１２の左右方向の位置も考慮してマイクロホンアレイ２０と音源位置との間の正確な距離に応じて補正してもよい。ただし、車両は、この台形の検出領域を図１２における左右方向に走行しているため、図１２の左右方向については考慮しなくても大きな差異は生じない。このため、本実施形態における音圧補正部５５（図４参照）では、（８）式による補正が採用されている。
【００７３】
図４に示す第１の音源算出部５３では、前述したＢＦ法により、図１１，図１２に示す検出領域内を二次元的に複数の区画（例えば縦横それぞれ３０区画など）に分けた各区画を狙うように遅延パターンを決定して、各区画ごとの音圧が算出される。そして音圧がピークの区画（音源位置）とそのピークの音圧が算出される。
【００７４】
音圧補正部５５では、第１の音源算出部５３で得られた音圧と第２の音源算出部５４で得られた音圧が前述の（８）式に基づいて補正される。ただし、騒音源検出部５６で必要なのは、第１の音源算出部５３で得られた音圧と第２の音源算出部５４で得られた音圧とを互いに加算した後の音圧である。そこで、この音圧補正部５５では、第１の音源算出部５３で得られた補正前の音圧と第２の音源算出部５４で得られた補正前の音圧が互いに加算され、その加算後の音圧が（８）式に従って補正される。あるいは加算前の各音圧をそれぞれ補正してから加算してもよい。このようにして得られた、加算後であってかつ補正後の音圧が騒音源検出部５６に入力される。
【００７５】
第１の音源算出部５３で得られた音圧と第２の音源算出部５４で得られた音圧を互いに加算する理由は以下の通りである。
【００７６】
前述した通り、高周波音域抽出フィルタ５１および低周波音域抽出フィルタ５２では、それぞれ、５００ＨＺ〜２ｋＨＺ、および５０ＨＺ〜５００ＨＺの各帯域の音信号が抽出される。
【００７７】
したがって、第１の音源算出部５３および第２の音源算出部５４で算出される音圧は、それぞれ５００ＨＺ〜２ｋＨＺ、および５０ＨＺ〜５００ＨＺの各帯域の音圧である。これに対し、騒音源として判定するために必要な音圧は、全域の音圧である。このため、ここでは、第１の音源算出部５３で算出された音圧と第２の音源算出部５４で算出された音圧が互いに加算される。
【００７８】
騒音源検出部５６には、第１の音源算出部５３や第２の音源算出部５４で算出された音源位置を表わす情報と、音圧補正部５５で補正された後の、加算後の音圧が入力される。騒音源検出部５６には、閾値音圧の情報が格納されており、その加算後かつ補正後の音圧が閾値音圧よりも高い音圧のときに、その音圧の音源を騒音源として検出する。
【００７９】
尚ここでは、５０ＨＺ〜５００ＨＺ帯を低周波騒音帯域、５００ＨＺ〜２ｋＨＺ帯を高周波騒音帯域としているが、これらの帯域は様々な騒音車両についてデータを積み重ねた上で決定されるものであり、ここでは一例として述べたに過ぎない。
【００８０】
また、ここでは、マフラー改造車両を念頭に置いた実施形態について説明したが、本発明はマフラー改造車両の同定のみでなく、例えば異音を発する鉄道車両の走行音の音源探査やタイヤ路面騒音のデータベース化による路面損傷の評価など、低音域と高音域の音源が混在する場合の音源探査に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０ 支持台
１１ 車輪
２０ マイクロホンアレイ
２１，２２，ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３，ｃｈ４ マイクロホン
２３ 支持具
２４ 支持棒
２５ フレーム
２６ 加算器
２７ 遅延器
２９ 音源
５０ 騒音源検出装置
５１ 高周波音域抽出フィルタ
５２ 低周波音域抽出フィルタ
５３ 第１の音源算出部
５４ 第２の音源算出部
５５ 音圧補正部
５６ 騒音源検出部
１００ 車道
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両通行路上の騒音源を同定する騒音源同定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば道路上を走行している自動車やオートバイなどの車両の中から、例えば改造マフラの装着等により規定以上の騒音を発している車両を同定することが要請されている。
【０００３】
図１は、標準マフラー装着車から発せられる音の音圧と、改造マフラー装着車から発せられる音の音圧を示した図である。
【０００４】
横軸は、マイクロホンをＸ＝０．０ｍの位置に置いたときの、マイクロホンに対する車両先頭の相対位置を示している。また縦軸は音圧（ｄＢ）である。また、この図１中の２本のグラフのうちグラフ（Ａ）は標準マフラー装着車から発せられた音の音圧、グラフ（Ｂ）は改造マフラー装着車から発せられた音の音圧を示している。
【０００５】
この図１から、改造マフラー装着車はマイクロホンの前を通過して５ｍ位先に進んだときに最大音圧となっていることが分かる。これは車両のリア側にマフラーが装着されていることによるものである。マイクロホンから見たときの音圧がピークになる位置のずれ方は車両の長さ等によって異なる。二輪車の場合、車両の長さは概ね短く、また車体による防音も期待できないため、マイクロホン通過前又は通過直後でも大きな騒音を受ける可能性がある。
【０００６】
図２は、標準マフラー装着車や改造マフラー装着車から発せられた音の周波数分布を示した図である。横軸は、周波数（ＨＺ）、縦軸は音圧（ｄＢ）である。
【０００７】
この図２のグラフを見ると、改造マフラー装着車から発せられる騒音には、１００ＨＺ付近の低音域の騒音と、１．６ｋＨＺ付近の高音域の騒音とが存在し、その車両あるいは改造マフラーの種類等に応じて低音域の騒音を発する車両と高音域の騒音を発する車両とがある。したがって騒音車両を同定するにあたっては、高音域の騒音を発する車両と低音域の騒音を発する車両との双方を同定する必要がある。
【０００８】
さらに、騒音車両の同定にあたり、例えば片側複数車線の道路などでは、２台の四輪車が近接して併走したり、四輪車と二輪車が併走したり、あるいは、２台の二輪車が互いに近接して併走する場合もあり、また、車線のレーンを跨いで走行する車両もある。また前後方向にも複数台の車両がかなり近接して走行する場合もある。したがってこのような場面で騒音車両を確実に同定するためには、車線ごとといった大雑把な位置の同定では不充分であり、騒音源位置をかなりピンポイント的に同定する必要がある。
【０００９】
マイクロホンから見たときの音源の方向を特定する手段として、ビームフォーミング法（以下、「ＢＦ法」と略記する）と音響インテンシティ法（以下「ＳＩ法」と略記する）が知られている（非特許文献１参照）。１．６ｋＨＺ帯の高音域では、ＢＦ法を用いて騒音源の方向をピンポイント的に高精度に同定でき、音圧もＢＦ法で測定することができる。
【００１０】
しかしながら、ＢＦ法による音源同定は音の波長に依存するため、１００ＨＺ帯の低音域では、音の波長が長く（例えば１００ＨＺでは３ｍ程度の波長）、騒音源を正確に同定することは不可能である。したがって音圧も、例えば併走している２台の車両それぞれの音圧を分離して測定することも困難である。
【００１１】
一方、ＳＩ法は、低音域でも、マイクロホンの間隔をその低音域に適合するように調整しておけば音の波長に依存せずにピンポイント的に音源の方向を指し示すことができる。また、音圧もＳＩ法により測定することができる。しかしながら、ＳＩ法は、実際の測定現場では、音源の方向はピンポイントで指し示すものの、その指し示す方向がかなりふらつき、ピンポイントで指し示す方向に信頼性が薄い。したがって、高音域についてはＢＦ法による音源同定が望ましく、ＢＦ法が不得意な低音域についてＳＩ法を採用することが望ましい。
【００１２】
尚、ここでは改造マフラー装着による騒音車両を例に挙げて説明しているが、上記の事情は改造マフラー装着による騒音車両の同定のみに生じる問題ではなく、例えば異音を発する鉄道車両の走行音の音源探査やタイヤ路面騒音のデータベース化による路面損傷の評価など、低域と高域の音源が混在する場合の音源探査に共通の問題である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】音の環境と制御技術第Ｉ巻基礎技術 ２０００年２月２４日初版第１刷発行 監修者時田保夫 発行者小野介嗣 発行所株式会社フジ・テクノシステム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のように、騒音源の同定には、ＢＦ法とＳＩ法とが存在するが、それぞれ一長一短があり、それらを組み合わせることにより騒音源の高精度の同定が可能となる。
【００１５】
ところで、ＢＦ法およびＳＩ法による騒音源同定のためには、複数本のマイクロホンが配列されたマイクロホンアレイが必要であるが、このマイクロホンアレイを、どこにどのように設置するかが問題となる。
【００１６】
車両が通る車道の真上に配置することが考えられるが、風雨に晒されて落下する危険性があり、落下した場合に車両と衝突する可能性や、落下後のマイクロホンアレイに車両が乗り上げる可能性があることなどを考慮すると、車道上に設置するには、よほどの強度や耐久性を持たせる必要があり、コスト高が避けられない。また、十分な強度や耐久性を持たせた場合、大きな重量となり、容易に移動することは難しく、固定的に設置せざるを得ず、様々な地点に移動しての利用は困難である。
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑み、設置が容易な騒音源同定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成する本発明の騒音源同定システムは、
ビームフォーミングによる音源計測用と音響インテンシティによる音源計測用に配列された複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイと、
車両通行路の脇に設置され、マイクロホンアレイを、車両通行路を睨むように斜め下を向いた姿勢に支持する支持台と、
車両通行路を走行する車両から発せられた音をマイクロホンアレイで受音することにより得られた原音信号に基づいて車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出装置とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
ここで、本発明の騒音源同定システムにおいて、上記支持台が、車両通行路脇への設置および撤収が自在なものであることが好ましい。
【００２０】
また、上記騒音源検出装置が、
原音信号から、騒音帯域内のうちの高周波抽出対象音域の音成分を表わす第１の音信号および騒音帯域内のうちの低周波抽出対象音域の音成分を表わす第２の音信号をそれぞれ抽出する高周波音域抽出フィルタおよび低周波音域抽出フィルタと、
第１の音信号に基づくビームフォーミング演算により車両通行路上の音源位置および音圧を算出する第１の音源算出部と、
第２の音信号に基づく音響インテンシティ演算により車両通行路上の音源位置および音圧を算出する第２の音源算出部と、
第１の音源算出部および第２の音源算出部で算出された音圧をマイクロホンアレイと車両通行路上の音源位置との間の距離に応じて補正する音圧補正部と、
第１の音源算出部および第２の音源算出部により算出された音源位置および音圧補正部により補正された音圧に基づいて、車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出部とを有することが好ましい。
【００２１】
この場合にさらに、上記騒音源検出部が、第１の音源算出部および第２の音源算出部により位置が算出された音源のうちの、音圧補正部による補正後の音圧であって、かつ第１の音源算出部および第２の音源算出部のそれぞれで算出されて互いに加算された音圧が閾値音圧を越える音圧である音源を、騒音源として検出するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の騒音源同定システムは、マイクロホンアレイを、上記の支持台上に、車両通行路を睨むように斜め下を向いた姿勢に設置するシステムであるため、設置場所として車両通行路から外れた安全な場所を選ぶことができ、簡易に設置することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】標準マフラー装着車から発せられる音の音圧と、改造マフラー装着車から発せられる音の音圧を示した図である。
【図２】標準マフラー装着車や改造マフラー装着車から発せられた音の周波数分布を示した図である。
【図３】一実施形態としての支持台と、その支持台に支持されたマイクロホンアレイを示した図である。
【図４】本実施形態における信号処理系統を示すブロック図である。
【図５】マイクロホンアレイのレイアウトを示す平面図である。
【図６】マイクロホンアレイを斜め下から眺めたときの模式斜視図である。
【図７】マイクロホンアレイを支持するフレームを横から見たときの、マイクロホンアレイとフレームとを示す図である。
【図８】ビームフォーミングの原理説明図である。
【図９】ビームフォーミングの原理説明図である。
【図１０】ＳＩ法における１つのセンサを示した図である。
【図１１】マイクロホンアレイと車道を側方から見たときの位置関係を示す図である。
【図１２】マイクロホンアレイと車道を上方から見たときの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
図３は、一実施形態としての支持台と、その支持台に支持されたマイクロホンアレイを示した図である。
【００２６】
支持台１０は、車道の脇の歩道、あるいはその道路に隣接した平地などに設置される。この支持台１０はその下部に車輪１１を備えており、設置や移動、撤収が自在に行なわれる。
【００２７】
この支持台１０の上部には、マイクロホンアレイ２０が設置されている。マイクロホンアレイ２０自体の構造については後述することとし、この図３には複数本のマイクロホンを固定するフレーム２５のみが模式的に示されている。このフレーム２５は、詳細は後述するが、支持具２３と支持棒２４とを有する。このマイクロホンアレイ２０は支持台１０により、そのマイクロホンアレイ２０を構成する複数本のマイクロホンが車道１００を睨むように斜め下を向いた姿勢に支持されている。このマイクロホンアレイ２０で受音することにより得られた音信号は、ここには図示しない騒音源検出装置に入力される。その騒音源検出装置では、その音信号に基づいて、車道を走行する自動車やオートバイなどの車両のうちの騒音を発している騒音源としての車両が検出される。
【００２８】
図４は、本実施形態における信号処理系統を示すブロック図である。
【００２９】
騒音源検出装置５０は、コンピュータとそのコンピュータで実行されるプログラムの組合せで実現することができる。あるいは、この騒音源検出装置５０の一部の処理をハードウェアで行なうように構成してもよい。
【００３０】
マイクロホンアレイ２０は、図３に示すように車両を斜め下に睨む位置に設置された、ＢＦ法による音源計測用とＳＩ法による音源計測用に配列された複数のマイクロホン２１，２２（図５〜図７参照）を有する。また、マイクロホンアレイ２０での受音により得られた音信号は、騒音源検出装置５０の、高周波音域抽出フィルタ５１と低周波音域抽出フィルタ５２に入力される。高周波音域抽出フィルタ５１は、車道を走行する車両から発せられた音をマイクロホンアレイ２０で受音することにより得られた音信号から、高周波騒音帯域（ここでは、５００ＨＺ〜２ｋＨＺの帯域）の音成分を表わす第１の音信号を抽出するフィルタである。また、低周波音域抽出フィルタ５２は、車道を走行する車両から発せられた音をマイクロホンアレイ２０で受音することにより得られた音信号から、低周波騒音帯域（ここでは、１００ＨＺ〜５００ＨＺの帯域）の音成分を表わす第２の音信号を抽出するフィルタである。
【００３１】
また、この騒音源検出装置５０は、さらに、第１の音源算出部５３と、第２の音源算出部５４と、音圧補正部５５と、騒音源検出部５６を有する。
【００３２】
第１の音源算出部５３には、高周波音域抽出フィルタ５１で抽出された、高周波騒音帯域の音成分を表わす第１の音信号が入力され、第１の音源算出部５３では、その第１の音信号に基づくビームフォーミング演算による車道上の音源位置と音圧の算出が行なわれる。一方、第２の音源算出部５４には、低周波音域抽出フィルタ５２で抽出された、低周波騒音帯域の音成分を表わす第２の音信号が入力され、第２の音源算出部５４では、その第２の音信号に基づく音響インテンシティ演算による車道上の音源位置と音圧の算出が行なわれる。
【００３３】
第１の音源算出部５３で算出された音源位置と音圧のうちの音源位置の情報は、直接に騒音源検出部５６に入力され、音圧は一旦音圧補正部５５に入力される。
【００３４】
また、これと同様に、第２の音源算出部５４で算出された音源位置と音圧のうちの音源位置の情報は騒音源検出部５６に入力され、音圧は音圧補正部５５に入力される。
【００３５】
音圧補正部５５は、第１の音源算出部５３および第２の音源算出部５４で算出された音圧をマイクロホンアレイ２０と車道上の音源位置との間の距離に応じて補正する。この距離に応じた音圧補正については後述する。
【００３６】
騒音源検出部５６は、音圧補正部５５で補正された音圧の入力を受け、第１の音源算出部５３および第２の音源算出部５４により算出された音源位置と、音圧補正部５５により補正された音圧とに基づいて、車道上の騒音源を検出する。
【００３７】
以下、マイクロホンアレイ２０の詳細と、騒音源検出装置５０での騒音源検出処理の詳細について説明する。
【００３８】
図５は、マイクロホンアレイのレイアウトを示す平面図、図６は、そのマイクロホンアレイを斜め下から眺めたときの模式斜視図、図７は、マイクロホンアレイを支持するフレームを横から見たときの、マイクロホンアレイとフレームとを示す図である。
【００３９】
図７にはマイクロホン２１，２２を支持するフレーム２５が示されている。このフレーム２５は、図３に示すように支持台１０に設置するときは斜めの姿勢に固定されるが、この図７では、このフレーム２５は水平に示されている。このフレーム２５は、図７に示す姿勢において（以下、図７を参照した説明において、この表現は省略する）水平に広がる支持具２３と、その支持具２３から、下方に突き出した複数本の支持棒２４とからなる。支持具２３には複数本のマイクロホン２１が下方からの音を受音する向きに固定されている。また、複数本の支持棒２４のそれぞれにも、ハッチングを付して示した各マイクロホン２２が、下方からの音を受音する向きに固定されている。これらの支持棒２４に固定された複数本のマイクロホン２２どうしも、支持具２３が広がる平面と平行な平面を成すように配列されている。
【００４０】
ハッチングを付したマイクロホン２２は、その一本一本が、その一本のマイクロホン２２の周囲の、支持具２３に直接に固定された３本のマイクロホン２１と組になって正四面体の各頂点の位置に配置されており、その正四面体の各頂点に配置された４本のマイクロホン２１，２２がＳＩ法における１つのセンサとして作用する。支持具２３に直接に固定されたマイクロホン２１の中には、ＳＩ法における複数センサに兼用されているマイクロホンもある。
【００４１】
尚、図５，図６に示す、マイクロホンどうしを結ぶ線分は、正四面体の各辺を示している線分であり、実在する部材ではない。
【００４２】
ＢＦ用としては、このマイクロホンアレイ２０を構成する全てのマイクロホン２１，２２が採用される。支持棒２４に固定されているマイクロホン２２については、そのマイクロホン２２が支持具２３に直接固定されていたときの音信号と等価な音信号となるように、音信号に遅延補正が施される。あるいは、ＢＦ法では支持具２３に直接に固定されているマイクロホン２１だけを用いてもよい。
【００４３】
図３に示す支持台１０上には、図５〜図７に示すように配列された複数本のマイクロホン２１，２２がフレーム２５に固定された状態で、隣接する車道１００を睨むように斜め下向きに設置される。
【００４４】
図８，図９は、ビームフォーミングの原理説明図である。ここでは原理説明のために、マイクロホンアレイ２０を構成する複数のマイクロホン２１（図５〜図７に示すマイクロホン２１，２２を含め、マイクロホン２１で代表させている。）は一直線上に並んでいるものとして説明する。
【００４５】
図８に示すように、音源２９がこのマイクロホンアレイ２０の正面に存在するときは、各マイクロホン２１で受音して得られる音信号をそのまま加算器２６で加算することにより、この図８に示した感度分布２１Ａのように正面の音源２９について強く反応した音信号（Ａ）が得られる。
【００４６】
一方、図９に示すように音源２９が斜めの位置に存在するときは、各マイクロホン２１で得られた音信号を図８のようにそのまま加算すると、図９に示す音信号（Ｂ）のように減衰した音信号となってしまう。この斜めの位置にある音源２９に強く反応した音信号を得るためには、各マイクロホン２１に音が届く遅延分を補償する遅延器２７を置き、各マイクロホン２１で受音して得られた音信号を各遅延器２７で遅延させてから互いに加算する。各遅延器２７における遅延時間は、例えば図９の一番上に示す遅延器２７Ａの場合、音が（ｄ１−ｄ２）の距離だけ進む間に要する時間と同じ時間である。他の遅延器２７についても同様である。このようにして各マイクロホン２１で得られた音信号をそれぞれ遅延させてから互いに加算すると、図９のように斜めの位置にある音源２９に強く反応した音信号（図８に示す音信号（Ａ）を参照）を得ることができる。この複数の遅延器２７による遅延パターンを様々に調整すると、様々な位置にある音源に強く反応した音信号を得ることができ、音源が存在する方向を知ることができる。また、そのときの音信号のレベルから音圧を求めることができる。尚、ここでは複数のマイクロホン２１が一直線上に並ぶ例について説明したが、マイクロホン２１が二次元的に広がる面上に配置されていれば、同様の演算により音源位置の二次元的な方向を知ることができる。さらに、図５〜図７に示すようにマイクロホン２１，２２が異なる位置に配置されている場合であっても、その異なる高さ分を音の進行速度を考慮して遅延器で遅延させる補正を行なうことにより、全てのマイクロホンが同一平面上にある場合と同等に取り扱うことができる。
【００４７】
次に音響インテンシティ（ＳＩ）についてその原理を説明する。
【００４８】
図１０は、ＳＩ法における１つのセンサを示した図である。ここには、例えば４ｍの高さに配置された３本のマイクロホンｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３と、３．７５１１ｍの高さに配置された１本のマイクロホンｃｈ４が示されている。これら４本のマイクロホンｃｈ１〜ｃｈ４は、正四面体の４つの各頂点に配置されている。この場合、ＳＩのｘ，ｙ，ｚ成分は以下の式により求められる。ここで、ｘ，ｙは、３本のマイクロホンｃｈ１〜ｃｈ３で作る平面内の座標、ｚは高さ方向の座標である。
【００４９】
【数１】
【００５０】
【数２】
【００５１】
【数３】
【００５２】
ここで、ωは、音の角周波数、ρは空気密度、ｄはマイクロホンどうしの間隔（正四面体の一辺の長さ）である。また、Ｇｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２，３，４）は各マイクロホンｃｈ１〜ｃｈ４間のクロススペクトルでありＩｍはその虚数部を表わしている。例えば、Ｇ１２は、２本のマイクロホンｃｈ１，ｃｈ２でそれぞれ得られた音信号のクロススペクトルである。他も同様である。
【００５３】
上記の（１）〜（３）の３本の式から音源位置が同定される。また、音圧ｐは次式で求められる。
【００５４】
【数４】
【００５５】
ここでＲｅは実数部を表わす。
【００５６】
このＳＩ法におけるセンサにおいて、そのセンサを構成するマイクロホンの間隔を低周波騒音帯域に設定すると、高周波騒音帯域についてはマイクロホンの間隔が広過ぎてＳＩの計測を行なうことができない。ただし、ここではＳＩは低周波騒音帯域のみ計測可能であればよく、マイクロホンの間隔は低周波騒音帯域に合わせて設定されている。
【００５７】
次に、マイクロホンアレイ１０と車道１００との幾何学的な位置関係を説明する。
【００５８】
図１１は、マイクロホンアレイと車道を側方から見たときの位置関係を示す図である。また図１２は、マイクロホンアレイと車道を上方から見たときの位置関係を示す図である。
【００５９】
ここでは、見おろし角度α（車道との間の角度）を中心とした見おろし方向の角度±θ１の領域（図１１参照）、および水平方向の広がり角度±θ２の領域（図１２参照）について車道１００を通過する車両から発せられた音を受音して騒音を発している車両が特定される。
【００６０】
図１１に示すように、マイクロホンアレイ２０は、車道１００からＨ［ｍ］の高さに設置されており、真下からＨ１離れたポイントからＨ２＋Ｈ３の範囲が検出領域である。見下ろし角±θ１の中心（車道との間の角度αのポイント）は、マイクロホンアレイ２０の真下からＨ１＋Ｈ２の距離にある。
【００６１】
このとき、Ｈ２，Ｈ３は、それぞれ、
【００６２】
【数５】
【００６３】
【数６】
【００６４】
となる。
【００６５】
マイクロホンアレイ２０の真下の位置からｋの距離にあるポイントの、マイクロホンアレイ２０からの距離ｍは、
【００６６】
【数７】
【００６７】
となる。
【００６８】
その点の測定音圧をＰとすると、図４の音圧補正部５５では、この音圧Ｐが
Ｐ０＝Ｐ／ｍ２ ・・・（８）
と補正される。この補正された音圧Ｐ０は、その音源が１［ｍ］の距離に存在する場合の音圧を表わしている。
【００６９】
また、図１２に示すように、真上から見たときの検出領域は、上辺Ｈ２’，下辺Ｈ３’の台形状となる。Ｈ２’，Ｈ３’は、それぞれ、
【００７０】
【数８】
【００７１】
【数９】
【００７２】
となる。音圧Ｐを補正するにあたっては、図１２の左右方向の位置も考慮してマイクロホンアレイ２０と音源位置との間の正確な距離に応じて補正してもよい。ただし、車両は、この台形の検出領域を図１２における左右方向に走行しているため、図１２の左右方向については考慮しなくても大きな差異は生じない。このため、本実施形態における音圧補正部５５（図４参照）では、（８）式による補正が採用されている。
【００７３】
図４に示す第１の音源算出部５３では、前述したＢＦ法により、図１１，図１２に示す検出領域内を二次元的に複数の区画（例えば縦横それぞれ３０区画など）に分けた各区画を狙うように遅延パターンを決定して、各区画ごとの音圧が算出される。そして音圧がピークの区画（音源位置）とそのピークの音圧が算出される。
【００７４】
音圧補正部５５では、第１の音源算出部５３で得られた音圧と第２の音源算出部５４で得られた音圧が前述の（８）式に基づいて補正される。ただし、騒音源検出部５６で必要なのは、第１の音源算出部５３で得られた音圧と第２の音源算出部５４で得られた音圧とを互いに加算した後の音圧である。そこで、この音圧補正部５５では、第１の音源算出部５３で得られた補正前の音圧と第２の音源算出部５４で得られた補正前の音圧が互いに加算され、その加算後の音圧が（８）式に従って補正される。あるいは加算前の各音圧をそれぞれ補正してから加算してもよい。このようにして得られた、加算後であってかつ補正後の音圧が騒音源検出部５６に入力される。
【００７５】
第１の音源算出部５３で得られた音圧と第２の音源算出部５４で得られた音圧を互いに加算する理由は以下の通りである。
【００７６】
前述した通り、高周波音域抽出フィルタ５１および低周波音域抽出フィルタ５２では、それぞれ、５００ＨＺ〜２ｋＨＺ、および５０ＨＺ〜５００ＨＺの各帯域の音信号が抽出される。
【００７７】
したがって、第１の音源算出部５３および第２の音源算出部５４で算出される音圧は、それぞれ５００ＨＺ〜２ｋＨＺ、および５０ＨＺ〜５００ＨＺの各帯域の音圧である。これに対し、騒音源として判定するために必要な音圧は、全域の音圧である。このため、ここでは、第１の音源算出部５３で算出された音圧と第２の音源算出部５４で算出された音圧が互いに加算される。
【００７８】
騒音源検出部５６には、第１の音源算出部５３や第２の音源算出部５４で算出された音源位置を表わす情報と、音圧補正部５５で補正された後の、加算後の音圧が入力される。騒音源検出部５６には、閾値音圧の情報が格納されており、その加算後かつ補正後の音圧が閾値音圧よりも高い音圧のときに、その音圧の音源を騒音源として検出する。
【００７９】
尚ここでは、５０ＨＺ〜５００ＨＺ帯を低周波騒音帯域、５００ＨＺ〜２ｋＨＺ帯を高周波騒音帯域としているが、これらの帯域は様々な騒音車両についてデータを積み重ねた上で決定されるものであり、ここでは一例として述べたに過ぎない。
【００８０】
また、ここでは、マフラー改造車両を念頭に置いた実施形態について説明したが、本発明はマフラー改造車両の同定のみでなく、例えば異音を発する鉄道車両の走行音の音源探査やタイヤ路面騒音のデータベース化による路面損傷の評価など、低音域と高音域の音源が混在する場合の音源探査に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０ 支持台
１１ 車輪
２０ マイクロホンアレイ
２１，２２，ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３，ｃｈ４ マイクロホン
２３ 支持具
２４ 支持棒
２５ フレーム
２６ 加算器
２７ 遅延器
２９ 音源
５０ 騒音源検出装置
５１ 高周波音域抽出フィルタ
５２ 低周波音域抽出フィルタ
５３ 第１の音源算出部
５４ 第２の音源算出部
５５ 音圧補正部
５６ 騒音源検出部
１００ 車道
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームフォーミングによる音源計測用と音響インテンシティによる音源計測用に配列された複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイと、
車両通行路の脇に設置され、前記マイクロホンアレイを、該車両通行路を睨むように斜め下を向いた姿勢に支持する支持台と、
前記車両通行路を走行する車両から発せられた音を前記マイクロホンアレイで受音することにより得られた原音信号に基づいて該車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出装置とを備えたことを特徴とする騒音源同定システム。
【請求項２】
前記支持台が、車両通行路脇への設置および撤収が自在なものであることを特徴とする請求項１記載の騒音源同定システム。
【請求項３】
前記騒音源検出装置が、
前記原音信号から、騒音帯域内のうちの高周波抽出対象音域の音成分を表わす第１の音信号および騒音帯域内のうちの低周波抽出対象音域の音成分を表わす第２の音信号をそれぞれ抽出する高周波音域抽出フィルタおよび低周波音域抽出フィルタと、
前記第１の音信号に基づくビームフォーミング演算により前記車両通行路上の音源位置および音圧を算出する第１の音源算出部と、
前記第２の音信号に基づく音響インテンシティ演算により前記車両通行路上の音源位置および音圧を算出する第２の音源算出部と、
前記第１の音源算出部および前記第２の音源算出部で算出された音圧を前記マイクロホンアレイと前記車両通行路上の音源位置との間の距離に応じて補正する音圧補正部と、
前記第１の音源算出部および前記第２の音源算出部により算出された音源位置および前記音圧補正部により補正された音圧に基づいて、前記車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出部とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の騒音源同定システム。
【請求項４】
前記騒音源検出部が、前記第１の音源算出部および前記第２の音源算出部により位置が算出された音源のうちの、前記音圧補正部による補正後の音圧であって、かつ前記第１の音源算出部および前記第２の音源算出部のそれぞれで算出されて互いに加算された音圧が閾値音圧を越える音圧である音源を、騒音源として検出するものであることを特徴とする請求項３記載の騒音源同定システム。
【請求項１】
ビームフォーミングによる音源計測用と音響インテンシティによる音源計測用に配列された複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイと、
車両通行路の脇に設置され、前記マイクロホンアレイを、該車両通行路を睨むように斜め下を向いた姿勢に支持する支持台と、
前記車両通行路を走行する車両から発せられた音を前記マイクロホンアレイで受音することにより得られた原音信号に基づいて該車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出装置とを備えたことを特徴とする騒音源同定システム。
【請求項２】
前記支持台が、車両通行路脇への設置および撤収が自在なものであることを特徴とする請求項１記載の騒音源同定システム。
【請求項３】
前記騒音源検出装置が、
前記原音信号から、騒音帯域内のうちの高周波抽出対象音域の音成分を表わす第１の音信号および騒音帯域内のうちの低周波抽出対象音域の音成分を表わす第２の音信号をそれぞれ抽出する高周波音域抽出フィルタおよび低周波音域抽出フィルタと、
前記第１の音信号に基づくビームフォーミング演算により前記車両通行路上の音源位置および音圧を算出する第１の音源算出部と、
前記第２の音信号に基づく音響インテンシティ演算により前記車両通行路上の音源位置および音圧を算出する第２の音源算出部と、
前記第１の音源算出部および前記第２の音源算出部で算出された音圧を前記マイクロホンアレイと前記車両通行路上の音源位置との間の距離に応じて補正する音圧補正部と、
前記第１の音源算出部および前記第２の音源算出部により算出された音源位置および前記音圧補正部により補正された音圧に基づいて、前記車両通行路上の騒音源を検出する騒音源検出部とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の騒音源同定システム。
【請求項４】
前記騒音源検出部が、前記第１の音源算出部および前記第２の音源算出部により位置が算出された音源のうちの、前記音圧補正部による補正後の音圧であって、かつ前記第１の音源算出部および前記第２の音源算出部のそれぞれで算出されて互いに加算された音圧が閾値音圧を越える音圧である音源を、騒音源として検出するものであることを特徴とする請求項３記載の騒音源同定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２０２９５８（Ｐ２０１２−２０２９５８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０６７７（Ｐ２０１１−７０６７７）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００１４５８０６）株式会社小野測器 (230)
【出願人】（３０１０２８７６１）独立行政法人交通安全環境研究所 (55)
【出願人】（５０９１３９２０９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００１４５８０６）株式会社小野測器 (230)
【出願人】（３０１０２８７６１）独立行政法人交通安全環境研究所 (55)
【出願人】（５０９１３９２０９）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]