JP6003462B2 - 走行音を用いた車両検出装置 - Google Patents
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Description
12…バンパ
14…ドアミラー
20、22…マイクアレイ
30…レーダー送受信機
32…ビデオカメラ
34…GPS用アンテナ
O…自車
P…他車
本発明が適用される走行音による車両検出装置に於いては、図1(A)に例示されている如く、車両10のバンパ12又はドアミラー14上にて、車両の略前方へ向けて少なくとも二つのマイクロホンが並置されて成るマイクアレイ20又は22が設けられる(マイクアレイは、バンパ12又はドアミラー14のいずれかのみに設けられていてもよく、また、双方に設けられていてもよい。)。各マイクロホンは、任意のダイナミックマイク又はコンデンサマイクであってよい。また、各マイクロホンは、典型的には、マイクアレイ毎に対若しくは組になっており、車両10の使用中(走行中及び停止中を含む)に、車外音をそれぞれ収集する。そして、図1(B)に例示されている如く、各マイクアレイの少なくとも二つのマイクロホンM1、M2が収集した音は、それぞれ、A/D変換器によりディジタル信号に変換され、更に、かかるディジタル信号の中から、ディジタルサウンドプロセッサ(DSP)にて、自車以外の車両(他車)が走行中に発する「走行音」が抽出され、コンピュータPCにて、それらの走行音の成分を用いて後述の態様にて他車の存在の有無及びその方位が決定される。かくして、他車の存在の有無及びその方位が決定されると、その情報が出力装置(ディスプレイ、ランプ、スピーカーなど)にて運転者に対して提示される。なお、車外音からの他車の走行音の抽出は、典型的には、バンドパスフィルター等を用いてマイクロホンの収集音のうちの所定の周波数帯域(例えば、800〜3000Hz)の成分を抽出することにより、或いは、特定の音響パターンの成分を抽出することなどにより、達成可能である。
上記の如く、本発明の本実施形態に於いては、マイクアレイに於ける少なくとも二つのマイクロホンが収集した音のうちの他車の走行音が解析されて他車の方位が検出される(特許文献1、2)。かかる他車の方位検出は、例えば、白色相互相関法を用いて実行されてよい。図2(A)を参照して、白色相互相関法に於いては、二つの互いに距離dだけ離れて配置されたマイクロホンMi、Mjに対して音波SWが矢印の方向(マイクロホンの列に対して角度θの方向)から到来した場合が考えられる。このとき、音波SWのマイクロホンMiに到達する時刻は、マイクロホンMjに到達する時刻よりも時間τだけ遅れることとなる(遅延時間)。従って、音波の到来してきた方向、即ち、音源の方向、の角度θと遅延時間τとの関係は、
cosθ=τ・c/d …(1)
により表される。ここで、cは、音速である。また、遅延時間τは、マイクロホンMi、Mjの音波信号si(t)、sj(t)の相互相関関数値
∫si(t)・sj(t−T)dt …(2)
の最大値を与える相関時間Tを検出することにより決定可能である。即ち、マイクロホンMi、Mjの音波信号si(t)、sj(t)は、同一音源からの音波であり、位相(時間)がτだけ互いにずれているので、相互相関関数に於ける相関時間Tが遅延時間τであるとき、音波信号si(t)、sj(t)の値が完全重なり、相互相関関数値が最大値となるためである(図2(B))。なお、実際の演算に於いては、まず、音波信号のフーリエ変換値を振れ幅で正規化した値を用いて、周波数領域で算出された相互相関値を逆フーリエ変換した相関値ΣCSPi,j(n,l)が算出される。なお、CSPi,j(n,l)は、下記の式で与えられる係数である。
CSPi,j(n,l)=DFT-1[DFT[si(n)]DFT[sj(n-l)]*/|DFT[si(n)]||DFT[sj(n-l)]|]
…(3)
ここで、si(n)、sj(n)は、それぞれ、ディジタル化された音波信号であり、lは、相関時間であり、DFT[]、DFT-1[]は、それぞれ、離散フーリエ変換、逆離散フーリエ変換であり、*は、複素共役を示す。そして、最大のΣCSPi,j(n,l)を与える相関時間Tmが
Tm=argmax[ΣCSPi,j(n,l)] …(4)
により求められ、かくして、音源の方向の角度θは、下記の式により与えられる。
θ=cos-1((c・Tm/Fs)/d) …(5)
ここで、Fsは、サンプリング周波数である。
(i)走行音による他車の方位検出
図1にて説明された走行音による車両検出装置によれば、例えば、図3(B)に模式的に描かれている如く、交差点などに於いて、自車Oから見て他車Pが死角に存在し、電磁波によるレーダー装置やビデオカメラの画像によっては、他車が検出できない状況に於いても、他車Pの走行音が自車Oまで到達するので、他車Pの存在とその方位を検出することが可能となる。図3(A)は、走行音による車両検出装置に於ける他車の検出処理過程の例をフローチャートの形式で表した図である。なお、同図の処理は、車両の運転中に、メモリに保存されたコンピュータ・プログラムに従って反復してコンピュータPCの作動によって実行される。かかる自車から見た他車両の方位θの検出は、車両の運転中、常時、実行されてよい。また、図示の例は、二つのマイクロホンが並置されている一つのマイクアレイの収集音について実行される処理である。車両に複数のマイクアレイが装備されている場合、それぞれのマイクアレイの収集音に対して同様の処理が別々に実行されてよい。
本発明に於いては、更に、上記の如き自車から見た他車両の方位θの検出のためのマイクロホン及び/又はその他の部位の故障等の異常の有無を検査する処理(異常判定処理−ステップ60)が実行される。かかる異常判定処理も、車両の運転中に、メモリに保存されたコンピュータ・プログラムに従って反復してコンピュータPCの作動によって実行される。なお、異常判定処理は、車両の運転中、常時、実行されてもよいが、所定時間毎、所定距離毎或いは天候が変化したときに適宜実行されるようになっていてよい。図3(C)は、かかる異常判定処理の第一の実施形態の処理過程をフローチャートの形式で表した図である。
ところで、既に触れた如く、車外音又は走行音を用いた他車両の検出処理に於いて、他車両の方位は、上記の如く検出可能であるが、他車両までの距離を推定することは困難である。しかしながら、マイクロホンで収集した走行音の特性、例えば、音圧レベル変化、音響パターンに於いて、他車両までの距離に対応した特徴が含まれることが分かっている。そこで、本発明に於ける異常判定処理の一つの形態として、他車両までの距離と走行音の特性との関係、即ち、(想定される種々の)他車両までの距離に対応した走行音の特性値、例えば、音圧レベル変化量、音響パターン(周波数スペクトル)を予めメモリに保存しておき、電磁波レーダ、カメラ或いはGPS装置等を通じて走行音を用いずに検出された他車両までの距離が検出又は推定できているときには、マイクロホンの収集した走行音が、(メモリに保存された)他車両までの距離に対応した特性値を有しているか否かを判定し、これにより、マイクロホン及び/又はその他の部位の故障等の異常の有無が検査される。かかる異常判定処理の流れの例が、図4(A)に於いて示されている。なお、同図の処理過程も、車両の運転中に、メモリに保存されたコンピュータ・プログラムに従ったコンピュータPCの作動によって、常時、又は、所定時間毎、所定距離毎或いは天候が変化したときに、適宜実行される。また、本実施形態の場合には、マイクロホン毎にその収集した音の特性値が個別に検査される。
上記の如く、車外音又は走行音を用いた他車両の検出処理では、他車両までの距離を推定することは困難であるが、その距離変化は、音圧レベルの変化に反映される。従って、マイクロホンが正常であれば、その収集する走行音の音圧レベルは、他車両までの距離の変化に対応して変化するはずである。かくして、本発明の更なる実施形態に於いては、電磁波レーダ、カメラ或いはGPS装置等を通じて得られた走行音を用いずに検出された他車両までの距離が検出又は推定できており、且つ、その他車両までの距離が有意に変化しているときに、その変化に対応してマイクロホンの収集した走行音の音圧レベルが変化したか否かを参照することにより、マイクロホン及び/又はその他の部位の故障等の異常の有無が検査される。かかる異常判定処理の流れの例は、図4(B)に於いて示されている。なお、同図の処理過程も、車両の運転中に、メモリに保存されたコンピュータ・プログラムに従ったコンピュータPCの作動によって、常時、又は、所定時間毎、所定距離毎或いは天候が変化したときに、適宜実行される。また、本実施形態の場合も、マイクロホン毎にその収集した音の特性値が個別に検査される。
Claims (5)
- 車外音を用いて他車の存在を検知する車両検知装置であって、
車両上に配置された前記車外音を収集するマイクロホンと、
前記マイクロホンに於いて収集された前記車外音のうちの他車の走行音に基づいて該他車を検出する第一の車両検出手段と、
前記マイクロホンとは異なるセンサにより前記他車の存在を検知する第二の車両検出手段からの前記他車の存在の検出結果を受容する手段と、
前記第一の車両検出手段の検出結果と前記第二の車両検出手段の検出結果とに基づいて前記マイクロホン又は前記第一の車両検出手段が異常であるか否かを判定する異常判定手段と、
自車の周囲に他車が存在していた場合の前記自車及び前記他車の間の距離と前記自車に於いて検知されるべき前記他車の走行音の特性値との関係を予め記憶している記憶手段と、
前記第二の車両検出手段が前記自車から前記他車までの距離を検出しているときに、前記検出された前記他車までの距離に対応する前記記憶手段に予め記憶している前記他車の走行音の特性値と前記第一の車両検出手段の少なくとも一つのマイクロホンが収集した前記車外音のうちの他車の走行音の特性値とを照合する照合手段と
を含み、
前記異常判定手段が、前記照合手段の照合結果に基づいて前記マイクロホン又は前記第一の車両検出手段が異常であるか否かを判定する装置。 - 請求項1の装置であって、前記第二の車両検出手段が前記他車の存在を検出しているときに、前記第一の車両検出手段が前記他車を検出していないときには、前記マイクロホンが異常であると判定する装置。
- 請求項1の装置であって、前記第一の車両検出手段が少なくとも二つの互いに隔置されたマイクロホンを有し、前記少なくとも二つのマイクロホンに於いてそれぞれ収集された前記車外音のうちの他車の走行音の位相差に基づいて前記車両から見た前記他車の存在する方位を検出する手段であり、前記異常判定手段が、前記第二の車両検出手段が前記他車の存在を検出しているときに、前記第二の車両検出手段により検出された該他車の存在する方位に前記第一の車両検出手段が前記他車を検出していないときに前記マイクロホン又は前記第一の車両検出手段が異常であると判定する装置。
- 請求項1の装置であって、前記第二の車両検出手段がカメラにて撮影された画像からパターンマッチングにより又はミリ波若しくはレーザーレーダの電磁波を用いて他車を検出する手段である装置。
- 請求項1の装置であって、前記マイクロホンの収集した前記車外音のうちの他車の走行音の音圧レベルを算出する手段を含み、前記異常判定手段が、前記第二の車両検出手段が前記自車から前記他車までの距離を検出しているときに、前記他車までの距離の変化に対応して前記音圧レベルが変化しない場合に、前記マイクロホン又は前記第一の車両検出手段が異常であると判定する装置。
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JP2012209954A JP6003462B2 (ja) | 2012-09-24 | 2012-09-24 | 走行音を用いた車両検出装置 |
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