JPH0288928A - 航空機騒音識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 本発明は、相互相関演算方式の航空機騒音識別装置にお
いて、騒音検出データを差分演算処理した後相互相関演
算を実行するようにしたことにより、航空機騒音を表す
ピークを一段と急峻にし得る。

〔従来の技術〕

航空機騒音を評価する基準として、［航空機騒音に係る
環境基準（昭和４８年１２月２７日環境庁告示１５４）
　Ｊがあり、当該基準に従って製造された航空機騒音自
動測定装置が従来から用いられている。

ところがこの種の航空機騒音自動測定装置においては、
航空機騒音を例えば市街騒音のような周囲の騒音と区別
して航空機騒音だけについて評価をすることが実際上困
難で、この問題を解決するための手段として従来、第１
にマイク０ホンで受音された騒音が予め決められた設定
レベルを超えたとき当該騒音を航空機騒音として評価す
る方法（特公昭６０−１５１４３号公報）や、第２に互
いに離間して配置したマイクロホンの出力信号について
相互相関値を求め、当該相互相関値のピークの発生位置
に基づいて航空機騒音を識別する方法（特公昭６１−１
３１６９号公報）などが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが第１の識別方法は、航空機騒音以外の騒音のレ
ベルが航空機騒音より大きい場合には当該航空機騒音以
外の騒音を誤って航空機騒音であると識別するおそれが
あり、この問題は第２の識別方法を併用することによっ
て改善するようになされている。しかし当該第２の識別
方法は、測定すべき騒音の周波数スペクトルに周期性が
強い騒音成分が含まれている場合には、当該周期性に基
づくノイズが相互相関値に混入することにより誤動作す
るおそれがある。

囚に第２の方法によって２つの測定信号間の相互相関値
を求める方法は、騒音が白色雑音としての性質をもつと
考えた場合当該騒音のトータル音量についての相互相関
値のピークの位置の時間的変化が航空機の飛行位置を表
している点に着目して航空機騒音を識別するようになさ
れている。

ところが実際上例えばプロペラを有する航空機の場合に
は１００〜２００　（［２）程度の周波数範囲に周期性
が強くかつ騒音レベルが大きい騒音成分を含んでおり、
また市街雑音の中にサイレン、クラクションなどが混入
すると、２５０　（Ｈｚ）　〜１　（ｋＨｚ）の間の周
波数を有する周期性が強くかつ騒音レベルが大きい騒音
成分が生ずる。

このように周波数スペクトラムのうち一部の周波数につ
いて騒音レベルが大きい騒音成分が混入すると、当該騒
音成分の騒音レベルの変動周期が相互相関演算周期より
十分に長い場合には、相互相関値が航空機の移動に基づ
いて変化すると同時に、当該騒音成分の周期で変化する
ことになり、これが航空機騒音の識別結果に雑音として
混入する結果になる。

このような雑音を含んだ識別結果に基づいて航空機騒音
であるか否かを判定することは、実用上極めて困難であ
り、改善することが望ましい。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、マイクロ
ホンにおいて検出された騒音信号に周期性騒音成分が混
入している場合にも、その影響を受けない相互相関値を
得ることができるようにすることにより、航空機騒音の
識別性能を一段と向上させ得るようにした航空機騒音識
別方法を提案しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、第１及
び第２のマイクロホン２Ａ及び２Ｂから得られる騒音検
出信号ＳＩＡ及びｓｌ、をサンプリングして時間の経過
に従って順次配列するサンプリングデータでなる第１及
び第２の騒音検出データＳ４．及び３４ｍを形成する騒
音検出データ形成手段９と、　第１及び第２の騒音検出
データＳ４Ａ及びＳ４．についてそれぞれ、順次配列さ
れたサンプリングデータ間の差分を検出して第１及び第
２の差分データＳ５Ａ及びＳ５＋＋を形成する白色雑音
化演算手段１５と、第１及び第２の差分データＳ５Ａ及
びＳ５ｍの相互相関を演算し、当該相互相関演算信号Ｓ
ｌｌに生ずるピークに基づいて航空機騒音を識別する相
互相関判定手段２゜とを設けるようにする。

〔作用〕

相互相関判定手段によって相互相関演算をするのに先立
って、騒音検出データＳ４Ａ及びＳ４゜を白色雑音化演
算手段１５によって差分演算処理する。

その結果騒音検出データＳ４Ａ及び３４ｍに含まれてい
る周期性騒音成分を除去した差分データＳ５Ａ及び５５
１１を得ることができ、これを相互相関演算処理するこ
とにより、周期性をもちがっ騒音レベルが高い騒音成分
に基づいて誤判定するおそれを有効に回避し得る航空機
騒音識別装置を実現し得る。

〔実施例〕

以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

（１）第１実施例 第１図においてｌは全体として航空機騒音識別装置を示
し、上側及び下側マイクロホン２Ａ及び２Ｂから得られ
る騒音検出信号Ｓｌａ及びＳＩｍを増幅回路３Ａ及び３
Ｂを介してアナログ／ディジタル変換回路４Ａ及び４Ｂ
に入力される。

この実施例の場合上側及び下側マイクロホン２Ａ及び２
Ｂは、第２図に示すように、地表５上に鉛直方向に立接
されたスタンド６に、地表５からそれぞれ高さＨＡ及び
Ｈ３の位置にアーム７Ａ及び７Ｂによって互いに同一の
鉛直線Ｌｖ上に配列するように取り付けられ、かくして
航空機８の騒音が航空機８と上側及び下側マイクロホン
２Ａ及び２Ｂとの間を結ぶ行路ＷＡ及びＷＢをそれぞれ
通って上側及び下側マイクロホン２Ａ及び２Ｂに到来し
たとき、行路ＷＡ及びＷＢの行路差（従って上側及び下
側マイクロホン２Ａ及び２Ｂ位置における行路ＷＡ及び
ＷＢの仰角θ、及びθ８の差）に相当する時間遅れをも
ちながら時間の経過に従って変化する騒音検出信号Ｓ１
ｍ及びＳ１ｍを騒音検出データ形成手段９に取り込むこ
とができるようになされている。

アナログ／ディジタル変換回路４Ａ及び４Ｂはシステム
コントローラ１１から与えられるサンプリング信号Ｓ３
によって、そのサンプリング周期で増幅回路３Ａ及び３
Ｂの出力Ｓ２．及び３２ｍの瞬時値をサンプリングして
騒音検出データＳ４Ａ及びＳ４．に変換した後、騒音検
出データ形成手段９の出力として差分検出回路１２Ａ及
び１２Ｂに供給する。

差分検出回路１２Ａ（及び１２Ｂ）は直前データラッチ
回路１３Ａ（及び１３Ｂ）と、減算回路１４Ａ（及び１
４Ｂ）とを有し、サンプリング信号Ｓ３が与えられるご
とにアナログ／ディジタル変換回路４Ａ（及び４Ｂ）か
ら送出される騒音検出データ５４ｍ　　（及びＳ４．）
を減算回路１４Ａ（及び１４Ｂ）に受けると共に、直前
データラッチ回路１３Ａ（及び１３Ｂ）に直前データＳ
４＾８（及び３４１１Ｘ）としてラッチし、かくして白
色雑音化演算手段１５を形成する。

減算回路１４Ａ（及び１４Ｂ）は、直前データラッチ回
路１３Ａ（及び１３Ｂ）の直前データＳ４＾Ｘ（及び３
４ａｘ）を減算入力として受けて、第３図（Ａ）（及び
第３図（Ｂ））に示すように、現在時点１ｆｉの騒音検
出データ３４Ａ　　　（及び５４Ｒ）から直前データ５
４ａｘ（及び３４１Ｘ）を減算して得られる差分データ
Ｓ５Ａ　（及びＳ５．）を相互相関判定回路２０に供給
する。

かくして差分検出回路１２Ａ（及び１２Ｂ）は、順次続
くサンプリング時点・・・・・・ｔａ−１、ｔｎ、ｔ７
゜、・・・・・・における騒音検出データ３４ｍ　　（
及び５４ｓ）の変化分を１次差分演算によって抽出した
騒音変化分情報を差分データ３５ｍ　　　（及びＳ５、
）として相互相関判定回路２０に供給することになる。

相互相関判定回路２０は、相互相関演算回路部２１及び
判定ａ踏部２２でなる。

相互相関演算回路部２１は、差分データＳ５Ａ及びＳ５
ｍを順次取り込む時間データメモリ２５Ａ及び２５Ｂを
有し、かくして時間データメモリ２５Ａ及び２５Ｂに保
持した差分データ３５ｍ及びＳ５．をシステムコントロ
ーラ１１から与えられる制御信号Ｓｌｌの制御の下に相
関データ５１２Ａ及び５１２Ｂとして順次読み出して掛
算回路２６において乗算した後その掛算データ３１３を
平均値回路２７において平均値演算し、かくして相互相
関値信号５１４を相互相関演算回路部２１の出力として
送出する。

この実施例の場合、上側時間データメモリ２５Ａは第４
図（Ａ）に示すように、所定数例えば１０６４のサンプ
リング時点において得られる差分データ３５．を順次記
憶するシフトレジスタで構成され、　例えば１０００個
のデータを記憶する同時刻デ−タエリアＭｓ１．Ａを中
央部に有すると共に、その前の時刻について例えば３２
個分のデータを記憶する前時刻データエリアＭ、。、と
、後の時刻について３２個分のデータを記憶する後時刻
データエリアＭＡＦ？Ａとを有する。

下側時間データメモリ２５Ｂも同様にして、同時刻デー
タエリアＭｓ、１４．と、前時刻データエリアＭ＠Ｅ□
及び後時刻データエリアＭ　＠　ｙ　ｙ　＠とを有する
。

上側時間データメモリ２５Ａ及び下側時間データメモリ
２５Ｂの各データは、システムコントローラ１１の制御
信号Ｓｌｌによって互いに同期関係を維持しながら次の
ような手順で相互相関データ５１２Ａ及び３１２Ｂとし
て読み出されて掛算回路２６に出力される。

すなわち下側時間データメモリ２５Ｂの同時刻データエ
リアＭｓ１Ｍｍに記憶されている第３３、第３４・・・
・・・第１０３２番目のデータが前時刻データに対応し
て繰り返し３２回読み出され、続いて同時刻データに対
応して１回読み出され、続いて後時刻データに対応して
繰り返し３２回読み出される。ここで当該同時刻データ
エリアＭ□。が１回読み出されている間に、上側時間デ
ータメモリ２５Ａから１０００個分のデータが１データ
ずつシフトされながら順次読み出される。

例えば前時刻データエリアＭｌ！、、の第１〜第１００
０番目のデータが順次読み出されるタイミングで下側時
間データメモリ２５Ｂの第３３〜第１０３２番目のデー
タが順次読み出され、掛算回路２６において互いに掛算
された後掛算データＳ１３として平均値回路２７に出力
される。

平均値回路２７は順次出力されて来る１０００個の掛算
データＳ１３から平均値を求めて第１番目のサンプリン
グ点の相関度を表す相互相関値信号Ｓ１４として出力す
る。

このようにして前時刻の第１番目のサンプリング点につ
いての相互相関演算が終了すると、続いて上側時間デー
タメモリ２５Ａから第２〜第１００１番目のデータ（す
なわちｌデー５分だけシフトしたデータ）が読み出され
て下側時間データメモリ２５Ｂから繰り返して読み出さ
れる第３３〜第１０３２番目のデータと順次掛算されて
掛算データＳ１３として平均値回路２７に出力される。

このとき平均値回路２７は順次出力されて来る１０００
個の掛算データＳ１３から平均値を求めて第２番目のサ
ンプリング点の相関度を表す相互相関値信号Ｓ１４とし
て送出する。

以下同様にして、上側時間データメモリ２５Ａの第３２
〜第１０３１番目までのデータに基づいて第３２番目の
サンプリング点についての相互相関値信号Ｓ１４を送出
し、これにより前時刻データエリアＭ０、に関連する相
互相関演算を終了する。

その後上側時間データメモリ２５Ａは、第４図（Ｂ）に
示すように、同時刻データエリアＭｓ、Ｍ。

に記憶されている第３３〜第１０３２番目のデータを読
み出して掛算回路２６に供給する。このとき平均値回路
２７は１０００個の掛算データ３１３から平均値を求め
て第３３番目のサンプリング点の相関度を表す相互相関
値信号Ｓ１４を送出し、これにより同時刻データエリア
Ｍ８４．に関連する相互相関演算を終了する。

その後続いて上側時間データメモリ２５Ａは、第４図（
Ｃ）に示すように、後時刻データエリアＭ　Ａ門Ａに関
連して、前時刻データエリアＭ＠、、Ａについて上述し
たと同様にして、第３４、第３５・・・・・・第６６番
目のサンプリング点の相関度を表す相互相関値信号Ｓ１
４を送出する。

このようにして平均値回路２７から得られる相互相関値
信号５１４は、第５図に示すように６５個のサンプリン
グ点についての相関度を表すが、これらのデータのうち
、第３３番目のデータは上側マイクロホン２Ａ及び下側
マイクロホン２Ｂに航空機騒音が同時に到達した状態に
おける相関度を表すデータでなり、このデータにサンプ
リング点番号「０」を割り当てる。

また第３２、第３１・・・・・・第１番目のデータは航
空機騒音が上側マイクロホン２Ａに到達する時点が下側
マイクロホン２Ｂに到達する時点より前の時刻であるこ
とを表すデータでなり、このデータにサンプリング点番
号「＋１」、「＋２」・・・・・・「＋３２」を割り当
てる。

さらに第３４、第３５・・・・・・第６５番目のデータ
は航空機騒音が上側マイクロホン２Ａに到達する時点が
下側マイクロホン２Ｂに到達する時点より後の時刻であ
ることを表すデータでなり、このデータにサンプリング
点番号「−１」、「−２」・・・・・・「−３２」を割
り当てる。

かくして第５図に示すように、サンプリング番号ｒ−３
２」・・・・・・「−１」、「０」、「＋１」・・・・
・・ｒ＋３２４のデータをその順序で配列するような相
互相関値信号５１４を形成してこれをモニタグラフに表
示すれば、相関度ピークがサンプリング点番号「０」か
ら右側のサンプリング点番号「＋ＩＪ、「＋２」・・・
・・・ｒ＋３２Ｊに移動して行くと、このことは航空機
が上側及び下側マイクロホン２Ａ及び２Ｂから遠（離れ
た位置に有る状態（従って行路ＷＡ及びＷＢの長さがほ
ぼ等しい（仰角θ１及びθ、もほぼ等しい）状態）から
真上の位置に近づいて来つつある状態（従って行路ＷＡ
の長さが行路ＷＢの長さより短かくなって行く状態）を
表すことになる。

これに対して相関度のピークがサンプリング点番号「０
」から左側のサンプリング点番号「−１」、「−２」・
・・・・・ｒ−３２Ｊに移動して行くとこのことは、航
空機が遠く離れた位置から上側及び下側マイクロホン２
Ａ及び２Ｂの真上の位置に近づいて来た状態において航
空機騒音が地表５（第２図）で反射して下側マイクロホ
ン２Ｂ側から到来したことを表すことになる。

相互相関値信号３１４は、判定回路部２２のピーク検出
回路２８に与えられ、相互相関値信号Ｓ１４が最大値に
なったときピーク検出回路２８からピーク検出信号Ｓ１
５をピークアドレスメモリ２９に送出する。

ピークアドレスメモリ２９はピーク検出信号Ｓ１５が得
られるごとにそのタイミングにおけるサンプリング点番
号を記憶更新して行き、かくしてサンプリング点番号「
＋３２」からｒ−３２Ｊ　　（第５図）に至るまでの相
互相関値信号Ｓ１４について相関度が最大値のサンプリ
ング点番号ＪＤＧをピークアドレス検出信号Ｓ１６とし
て判定回路３０に送出する。

判定回路３０はピーク値のサンプリング点番号ＪＤＧに
基づいて、航空機の飛行位置を表す航空機騒音識別信号
５１７４相互相関判定回路２０の出力として送出する。

この実施例の場合相互相関演算回路部２１から送出され
る相互相関値信号Ｓ１４は、ディジタル／アナログ変換
回路３１においてアナログ信号に変換さた後モニタ信号
８１８として相互相関判定回路２０から送出するように
なされ、このモニタ信号８１８を例えばオシュロスコー
プでなるモニタに与えることにより第５図に示すような
相関度曲線を表示させ、これによりそのピークの発生位
置によって航空機の飛行位置をオペレータが目視確認で
きるようになされている。

以上の構成において、上側マイクロホン２Ａ及び下側マ
イクロホン２Ｂから得られる騒音検出信号ＳＩＡ及びＳ
１ｍをアナログ／ディジタル変換回路４Ａ及び４Ｂにお
いてサンプリングして騒音検出データＳ４．及びＳ４１
を得たとき、この騒音検出データＳ４Ａ及びＳ４１を差
分検出回路１２Ａ及び１２Ｂにおいて差分データＳ５Ａ
及びＳ５、に変換した後相互相関判定回路２０において
相互相関の演算及び当該相互相関値信号Ｓ１４のピーク
位置に対応するサンプリング点番号を表す航空機騒音識
別信号３１７を得ることができる。

かくするにつき、差分検出回路１２Ａ及び１２Ｂは、各
サンプリング時点における騒音検出データＳ４Ａ及び３
４．の変化分を表す情報だけを差分データＳ５Ａ及びｓ
５ｍとして取り出すことができることにより、たとえ騒
音検出信号ＳＩＡ及びＳ１ｍに周期性がありかつ騒音レ
ベルが大きい騒音成分が含まれている場合にも、当該騒
音成分を除外できることによりほぼ−様な周波数スペク
トラムを有する白色雑音としての特性をもたせることが
でき（これを白色雑音化と呼ぶ）、かくして安定な信号
レベルを有する相互相関値信号Ｓ１４を相互相関判定回
路２０に供給できる。

因に例えばプロペラを持つ航空機の騒音として１００〜
２００　（Ｈｚ）程度の周期性騒音成分が混在している
場合には、　当該周期性騒音成分の周期が差分検出回路
１２Ａ及び１２Ｂの差分演算周期より十分に長い周期を
もっているので、差分データＳ５Ａ及びＳ５ｍに含まれ
る当該航空機騒音成分の信号レベルがほぼ等しくなるた
めに減算回路１４Ａ及び１４Ｂにおける減算動作によっ
て相殺され、結局差分データ３５Ａ及びｓ５ｇには含ま
せないようにし得る。

また同様にして航空機騒音以外の市街騒音例えば２５０
　（Ｈｚ）　〜１　（ｋ）ｌｘ）程度のサイレン、クラ
クション等の騒音成分についても同様にして、当該騒音
成分の周期が差分検出回路１２Ａ及び１２Ｂにおける差
分演算の周期より十分に長いことによりその影響を除去
することができる。

従って上述の構成によれば、　たとえ上側及び下側マイ
クロホン２Ａ及び２Ｂの騒音検出信号ＳＩＡ及びＳｉｍ
に周期性をもちかつ大きい騒音レベルの騒音成分が混入
しても、実質上その影響を受けずに航空機の飛行位置を
確実に検出することができる。

因に１００〜２００　（Ｈｚ）程度の周期性がある騒音
成分を有する航空機騒音について、差分検出回路１２Ａ
及び１２Ｂの差分演算処理を実行せずに相互相関判定回
路２０における相互相関の判定をすれば、第６図におい
て曲線３１４Ｘに示すように、航空機騒音に含まれてい
る周期性騒音成分に基づいて相関度が当該騒音成分の周
期に対応するように大きく変動することにより、ピーク
が複数個発生したり、ピーク波形が曖昧になったりする
のに対して、第１図の構成によれば、第５図の最大ピー
クサンプリング点番号ＪＤＧに示すように、航空機の飛
行位置を表す情報として、ピーク波形が急峻な相互相関
値信号を得ることができる。

実験によれば、第７図に示すように、プロペラを存する
航空機が頭上を通過したときの航空機騒音について、そ
の相互相関値信号Ｓ１４を測定したところ第７図（Ｂ）
に示すように、航空機の飛行位置を表すピーク波形がス
タート時点においてサンプリング点番号「０」近傍の位
置にあったのに対して、３．５秒後に航空機が頭上を通
過する際にはサンプリング点番号ｒ＋３２Ｊの方向に大
きく移動して行き、その後７．５秒後までの間に航空機
が遠ざかるに従って再びサンプリング点番号「０」の方
向に戻って行くような波形変化を呈する測定情報を得る
ことができた。

これに対して差分検出回路１２Ａ及び１２Ｂを省略した
構成によって同じような測定をしたところ、第７図（Ａ
）に示すように、相互相関値信号５１４Ｘに、スタート
時から７゜５秒経過するまでの間にプロペラの騒音に基
づく周期性のある騒音成分が相互相関値信号波形５１４
Ｘ上に集畳することにより、航空機の位置を表すはずの
ピーク値が急峻には出て来ないのみならず、航空機が頭
上を通過する時点（すなわち３．５秒後〜４．５秒後）
において２つのピーク波形が発生するような結果を得た
。

かかる実験結果から差分検出回路１２Ａ及び１２Ｂが航
空機騒音に含まれている周期性騒音成分の影響を受けな
いような相互相関値信号３１４を形成し得ることを確認
し得た。

〔２〕他の実施例 （１）上述の実施例においては白色雑音化演算手段１５
として１次差分演算回路を用いた実施例について述べた
がこれに代え、例えばｎ次差分演算回路、線形予測フィ
ルタ、偏自己相関演算回路及びこれらの組合せなど種々
の構成のものを適用し得、要は白色雑音化処理手段を適
用すれば良い。

（２）上述の実施例においては２つのマイクロホン２Ａ
及び２Ｂを鉛直方向に配列した場合について述べたが、
配列方向はこれに限らず例えば水平方向など種々の方向
に配列しても上述の場合と同様の効果を得ることができ
る。

（３）上述の実施例においては本発明による航空機騒音
識別装置をハード的回路手段を用いて構成した場合につ
いて述べたがこれに代え、ソフト的演算手段を用いて構
成するようにしても上述の場合と同様の効果を得ること
ができる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、一対のマイクロホンから
得た騒音ネ★出信号をディジタルデータに変換した後白
色雑音化演算処理をすると共に相互相関処理を実行する
ようにしたことにより、航空機騒音に周期性をもつ強い
騒音レベルの騒音成分が混入していてもその影響を受け
ることなく確実に航空機騒音を識別することができる。

段、２０・・・・・・相互相関判定回路、２１・・・・
・・相互相関演算回路部、２２・・・・・・判定回路部
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による航空機騒音識別装置の一実施例を
示すブロック図、第２図はそのマイクロホン装置の構成
を示す路線的側面図、第３図は差分演算の説明に供する
曲線図、第４図は相互相関演算の説明に供する路線図、
第５図及び第６図は相互相関演算結果の説明に供する信
号波形図、第７図は実験結果を示す信号波形図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１及び第２のマイクロホンから得られる騒音検出信号
   をサンプリングして時間の経過に従つて順次配列するサ
   ンプリングデータでなる第１及び第２の騒音検出データ
   を形成する騒音検出データ形成手段と、 上記第１及び第２の騒音検出データについてそれぞれ、
   順次配列されたサンプリングデータ間の差分を検出して
   第１及び第２の差分データを形成する白色雑音化演算手
   段と、 上記第１及び第２の差分データの相互相関を演算し、当
   該相互相関演算信号に生ずるピークに基づいて航空機騒
   音を識別する相互相関判定手段とを具えることを特徴と
   する航空機騒音識別装置。