JPH07218614A - Sound source position calculation method and apparatus thereof - Google Patents

Sound source position calculation method and apparatus thereof

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Publication number
JPH07218614A
JPH07218614A JP6027309A JP2730994A JPH07218614A JP H07218614 A JPH07218614 A JP H07218614A JP 6027309 A JP6027309 A JP 6027309A JP 2730994 A JP2730994 A JP 2730994A JP H07218614 A JPH07218614 A JP H07218614A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sound
sound source
source position
origin
microphones
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6027309A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Mihashi
研二 三橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Suzuki Motor Corp filed Critical Suzuki Motor Corp
Priority to JP6027309A priority Critical patent/JPH07218614A/en
Publication of JPH07218614A publication Critical patent/JPH07218614A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 音の発生している時間の長さや音の発生範囲
の如何に拘らず音源位置を的確に算定可能とし、音源位
置の算定精度の向上を図る。 【構成】 三次元座標軸上に装備された無指向性の第1
〜第5マイクロホン1〜5と、各マイクロホン1〜5で
受信される音の到達時刻,この時の音速,各マイクロホ
ン1〜5の座標データを記憶する記憶部31と、各マイ
クロホン1〜5で受信される音の音源位置,音発生時刻
に係る5つの音伝播距離方程式から4個の方程式をラン
ダムに2回選出し各選出グループ毎に連立解法して得ら
れる音源位置,音発生時刻の算定式を選出グループ毎に
記憶する式記憶部32と、式記憶部32の算定式に基づ
き音源位置,音発生時刻を選出グループ毎に演算し,選
出グループ毎に得られる各値の内の近接した値を音源位
置,音発生時刻と判定し特定する演算部29とを備え
る。
(57) [Summary] [Purpose] The sound source position can be accurately calculated regardless of the length of time the sound is generated and the sound generation range, and the accuracy of calculation of the sound source position is improved. [Structure] Non-directional first mounted on the three-dimensional coordinate axes
~ The fifth microphones 1 to 5, the arrival time of the sound received by each of the microphones 1 to 5, the sound velocity at this time, the storage unit 31 for storing the coordinate data of each of the microphones 1 to 5, and each of the microphones 1 to 5. Calculation of the sound source position and the sound generation time obtained by randomly selecting four equations from the five sound propagation distance equations related to the sound source position and sound generation time of the received sound twice for each selected group An expression storage unit 32 that stores an expression for each selection group, and a sound source position and a sound generation time are calculated for each selection group based on the calculation expression of the expression storage unit 32, and the values obtained for each selection group are close to each other. The calculation unit 29 determines and specifies the value as the sound source position and the sound generation time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、音源位置算出方法およ
びその装置に係り、特に、算定した音源位置に基づき自
律走行車両等の周囲の状況を把握する場合等に用いて好
適な音源位置算出方法およびその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sound source position calculation method and apparatus, and particularly to a sound source position calculation suitable for grasping the surrounding situation of an autonomous vehicle based on the calculated sound source position. A method and an apparatus thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、音源の位置(音の発生場所)を推
定する場合には、音響インテンシティー法等の所定の方
法によって音源位置を推定するという手法が採られてき
た。即ち、従来の手法では、指向性の強いマイクロホン
を振った時にマイクロホンの受信レベルが最大となる方
向に音源があると推定する場合が一般的であった。この
種の技術としては、例えば特開平4−72525号公報
等に記載の技術が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when estimating the position of a sound source (place of sound generation), a method of estimating the sound source position by a predetermined method such as the sound intensity method has been adopted. That is, in the conventional method, it is common to estimate that the sound source exists in the direction in which the reception level of the microphone becomes maximum when the microphone having strong directivity is shaken. As this type of technology, for example, the technology described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-72525 is proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術においては、音源の位置を推定する場合、マ
イクロホンにより検出した受信レベルが最大となる方向
に音源があるものと推定するという手法等が一般的であ
ったため、例えば瞬間的に音が発生した時の音源位置を
推定したり、広範囲にわたって複数の場所で音が発生し
ている時の音源位置を分別することは極めて難しいとい
う問題があった。
However, in the above-mentioned prior art, when estimating the position of the sound source, a method of estimating that the sound source is in the direction in which the reception level detected by the microphone is maximum is generally used. However, it is extremely difficult to estimate the sound source position when a sound is generated instantaneously or to separate the sound source position when a sound is generated at a plurality of places over a wide range. .

【0004】[0004]

【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、音の発生している時間の長さや音の発生
範囲の如何に拘らず音源位置を的確に算定可能とすると
共に、音源位置の算定精度の向上等を図った音源位置算
出方法およびその装置を提供することを、その目的とす
る。
It is an object of the present invention to improve the inconveniences of the above-mentioned conventional examples, and in particular, to enable accurate calculation of the sound source position regardless of the length of time the sound is generated and the sound generation range. It is an object of the present invention to provide a sound source position calculation method and apparatus for improving the sound source position calculation accuracy.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1の本発明は、三
次元座標空間に、原点および当該原点から所定距離離れ
た位置に少なくとも五個の無指向性のマイクロホンを装
備し、各マイクロホンに受信される音の到達時刻
(t0,t1,t2,t3,t4)を記憶し、この時の音速
をVとして,各マイクロホン毎に原点を基準として得ら
れる音源位置(x,y,z)および音発生時刻Tにかか
る少なくとも5つの音伝播距離方程式を設けると共に,
この5つの音伝播距離方程式から4個の方程式を任意に
選出して連立解法することにより音源位置(x,y,
z)および音発生時刻Tを算定する、という手法を採っ
ている。これによって、前述した目的を達成しようとす
るものである。
According to a first aspect of the present invention, at least five omnidirectional microphones are provided in the three-dimensional coordinate space at the origin and at a position separated from the origin by a predetermined distance. The arrival time (t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , t 4 ) of the received sound is stored, and the sound velocity at this time is V, and the sound source position (x, y, z) and at least five sound propagation distance equations for sound generation time T are provided, and
By arbitrarily selecting four equations from these five sound propagation distance equations and performing simultaneous solution, the sound source position (x, y,
z) and the sound generation time T are calculated. This is intended to achieve the above-mentioned object.

【0006】請求項2の本発明は、三次元座標空間に、
原点および当該原点から所定距離離れた位置に少なくと
も五個の無指向性のマイクロホンを装備し、各マイクロ
ホンに受信される音の到達時刻(t0,t1,t2,t3
4)を記憶し、この時の音速をVとして,各マイクロ
ホン毎に原点を基準として得られる音源位置(x,y,
z)および音発生時刻Tにかかる少なくとも5つの音伝
播距離方程式を設けると共に,この5つの音伝播距離方
程式から4個の方程式を任意に複数回選出して各選出グ
ループ毎に音源位置(x,y,z)および音発生時刻T
を別々に算定し、各選出グループ毎に得られるx,y,
z,Tの各値の内の近接した値を音源位置(x,y,
z)及び音発生時刻Tとする、という手法を採ってい
る。これによって、前述した目的を達成しようとするも
のである。
According to the present invention of claim 2, in the three-dimensional coordinate space,
At least five omnidirectional microphones are provided at the origin and at a position separated from the origin by a predetermined distance, and arrival times (t 0 , t 1 , t 2 , t 3 ,
t 4 ) is stored, and the sound velocity at this time is V, and the sound source position (x, y,
z) and at least five sound propagation distance equations related to the sound generation time T are provided, and four equations are arbitrarily selected a plurality of times from the five sound propagation distance equations, and the sound source position (x, y, z) and sound generation time T
X is calculated separately for each selected group, x, y,
Among the values of z and T, the close values of the sound source position (x, y,
z) and the sound generation time T. This is intended to achieve the above-mentioned object.

【0007】請求項3の本発明は、請求項1又は2にお
いて、前記各マイクロホンは、三次元座標軸上で且つ原
点および当該原点から等間隔Lの位置に装備している。
The present invention according to claim 3 provides the microphone according to claim 1 or 2, wherein the microphones are mounted on a three-dimensional coordinate axis and at a position at an equal distance L from the origin.

【0008】請求項4の本発明は、三次元座標空間に、
原点および当該原点から所定距離離れた位置に少なくと
も五個の無指向性のマイクロホンを装備し、この各マイ
クロホンで受信される音の到達時刻(t0,t1,t2
3,t4)と,この時の音速Vと,前記各マイクロホン
の座標位置データとを記憶する記憶部を設け、前記各マ
イクロホンで受信される音の音源位置(x,y,z)お
よび音発生時刻Tにかかる少なくとも5つの音伝播距離
方程式を設定すると共に,この5つの音伝播距離方程式
から4個の方程式を任意に選出して連立解法することに
より得られる音源位置(x,y,z)および音発生時刻
Tの算定式を記憶する式記憶部を装備し、この式記憶部
に記憶された算定式に基づいて前記音源位置(x,y,
z)および音発生時刻Tを演算する演算部を設ける、と
いう構成を採っている。これによって、前述した目的を
達成しようとするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the three-dimensional coordinate space,
At least five omnidirectional microphones are provided at the origin and at a position separated from the origin by a predetermined distance, and arrival times (t 0 , t 1 , t 2 ,
t 3 , t 4 ), the sound velocity V at this time, and the coordinate position data of each of the microphones are provided, and the sound source position (x, y, z) of the sound received by each of the microphones and At least five sound propagation distance equations related to the sound generation time T are set, and four equations are arbitrarily selected from these five sound propagation distance equations to obtain a sound source position (x, y, z) and a formula storage unit for storing a calculation formula of the sound generation time T, and based on the calculation formula stored in the formula storage unit, the sound source position (x, y,
z) and a sound generation time T are provided. This is intended to achieve the above-mentioned object.

【0009】請求項5の本発明は、三次元座標空間に、
原点および当該原点から所定距離離れた位置に少なくと
も五個の無指向性のマイクロホンを装備し、この各マイ
クロホンで受信される音の到達時刻(t0,t1,t2
3,t4)と,この時の音速Vと,前記各マイクロホン
の座標位置データとを記憶する記憶部を設け、前記各マ
イクロホンで受信される音の音源位置(x,y,z)お
よび音発生時刻Tにかかる少なくとも5つの音伝播距離
方程式を設定すると共に,この5つの音伝播距離方程式
から4個の方程式を任意に複数回選出して各選出グルー
プ毎に連立解法することにより得られる音源位置(x,
y,z)および音発生時刻Tの算定式を選出グループ毎
に記憶する式記憶部を装備し、この式記憶部に記憶され
た算定式に基づいて前記音源位置(x,y,z)および
音発生時刻Tを選出グループ毎に演算する演算部を設け
ると共に、この演算部が、前記選出グループ毎に得られ
るx,y,z,Tの各値の内の近接した値を音源位置
(x,y,z)および音発生時刻Tと判定し特定する音
源位置特定機能を備える、という構成を採っている。こ
れによって、前述した目的を達成しようとするものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the three-dimensional coordinate space,
At least five omnidirectional microphones are provided at the origin and at a position separated from the origin by a predetermined distance, and arrival times (t 0 , t 1 , t 2 ,
t 3 , t 4 ), the sound velocity V at this time, and the coordinate position data of each of the microphones are provided, and the sound source position (x, y, z) of the sound received by each of the microphones and It is obtained by setting at least five sound propagation distance equations related to the sound generation time T, arbitrarily selecting four equations from the five sound propagation distance equations a plurality of times, and performing simultaneous solution for each selected group. Sound source position (x,
y, z) and a formula storage unit for storing the calculation formula of the sound generation time T for each selected group, and based on the calculation formula stored in the formula storage unit, the sound source position (x, y, z) and A calculation unit for calculating the sound generation time T for each selected group is provided, and this calculation unit determines a close value among the values of x, y, z, and T obtained for each selected group as the sound source position (x , Y, z) and sound generation time T, and has a sound source position specifying function for specifying and specifying. This is intended to achieve the above-mentioned object.

【0010】請求項6の本発明は、請求項4又は5にお
いて、前記各マイクロホンは、三次元座標軸上で且つ原
点および当該原点から等間隔Lの位置に装備している。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect, each of the microphones is mounted on the three-dimensional coordinate axis and at a position at an equal distance L from the origin.

【0011】[0011]

【作用】請求項1の本発明によれば、三次元座標空間に
原点及び当該原点から所定距離離れた位置に装備された
少なくとも五個の無指向性のマイクロホンに受信される
音の到達時刻を記憶し,各マイクロホン毎に原点を基準
として得られる音源位置及び音発生時刻に係る少なくと
も5つの音伝播距離方程式を設けると共に,5つの音伝
播距離方程式から4個の方程式を任意に選出して連立解
法することにより音源位置及び音発生時刻を算定するた
め、従来のようにマイクロホンの受信レベルが最大とな
る方向に音源があると推定する場合と比較し、音の発生
している時間の長さや音の発生範囲の如何に拘らず音源
位置を的確に算定することが可能となる。
According to the present invention of claim 1, the arrival times of the sounds received by the origin and at least five omnidirectional microphones provided at positions separated by a predetermined distance from the origin in the three-dimensional coordinate space are determined. At least five sound propagation distance equations related to the sound source position and sound generation time that are stored and stored with respect to the origin as a reference for each microphone are provided, and four equations are arbitrarily selected from the five sound propagation distance equations and are simultaneous. Since the sound source position and sound generation time are calculated by the solution, the length of time the sound is generated is compared to the conventional case where the sound source is estimated to be in the direction in which the reception level of the microphone is maximum. It is possible to accurately calculate the sound source position regardless of the sound generation range.

【0012】請求項2の本発明によれば、更に、前述し
た5つの音伝播距離方程式から4個の方程式を任意に複
数回選出して各選出グループ毎に音源位置及び音発生時
刻を別々に算定し,各選出グループ毎に得られる各値の
内の近接した値を音源位置及び音発生時刻とするため、
求めた音源位置に客観性を持たせることが可能となり、
この結果、音源位置の算定精度の向上を図ることが可能
となる。
According to the present invention of claim 2, further, four equations are arbitrarily selected a plurality of times from the above-mentioned five sound propagation distance equations, and the sound source position and the sound generation time are separately set for each selected group. In order to calculate the sound source position and sound generation time, the close values among the values obtained for each selection group are calculated.
It is possible to add objectivity to the obtained sound source position,
As a result, it is possible to improve the calculation accuracy of the sound source position.

【0013】請求項3の本発明によれば、請求項1又は
2における各マイクロホンを三次元座標軸上で且つ原点
および当該原点から等間隔Lの位置に装備しているた
め、音源位置及び音発生時刻を算定する際の計算を簡易
化することができ、音源位置及び音発生時刻を迅速に算
定することが可能となる。従って、本発明を例えば自律
走行車両に適用した場合、車両周囲で発生する音(例え
ば他の車両のエンジン音/人間の足音/動物の鳴き声等
の生活騒音に起因した音,川の流れる音/雷の音等の自
然現象に起因した音等)の音源位置に基づき車両周囲の
状況を的確に把握することができるため、自律走行車両
の運用を的確に行うことが可能となる。
According to the present invention of claim 3, since the microphones of claim 1 or 2 are mounted on the three-dimensional coordinate axis and at the origin and at positions equidistant L from the origin, the sound source position and the sound generation are generated. The calculation when calculating the time can be simplified, and the sound source position and the sound generation time can be calculated quickly. Therefore, when the present invention is applied to, for example, an autonomous vehicle, a sound generated around the vehicle (for example, engine sound of another vehicle / footsteps of humans / sound caused by living noise such as crying of animals, sound of river flow / Since the situation around the vehicle can be accurately grasped based on the position of the sound source (such as a sound caused by a natural phenomenon such as thunder), it is possible to properly operate the autonomous vehicle.

【0014】請求項4の本発明によれば、三次元座標空
間に原点及び当該原点から所定距離離れた位置に装備さ
れた少なくとも五個の無指向性のマイクロホンと,各マ
イクロホンで受信される音の到達時刻,この時の音速,
各マイクロホンの座標位置データを記憶する記憶部と,
各マイクロホンで受信される音の音源位置及び音発生時
刻に係る少なくとも5つの音伝播距離方程式から4個の
方程式を任意に選出して連立解法することにより得られ
る音源位置及び音発生時刻の算定式を記憶する式記憶部
と,式記憶部に記憶された算定式に基づいて音源位置及
び音発生時刻を演算する演算部とを設けているため、音
の発生している時間の長さや音の発生範囲の如何に拘ら
ず音源位置を的確に算定することが可能となる。
According to the present invention of claim 4, at least five omnidirectional microphones provided at the origin and a position separated by a predetermined distance from the origin in the three-dimensional coordinate space, and the sound received by each microphone. Arrival time, sound velocity at this time,
A storage unit that stores coordinate position data of each microphone,
Calculation formula of sound source position and sound generation time obtained by arbitrarily selecting four equations from at least five sound propagation distance equations related to sound source position and sound generation time of sound received by each microphone and performing simultaneous solution Since a formula storage unit that stores the sound source and a calculation unit that calculates the sound source position and the sound generation time based on the calculation formula stored in the formula storage unit are provided, the length of time the sound is generated and the sound The sound source position can be accurately calculated regardless of the generation range.

【0015】請求項5の本発明によれば、更に、前述し
た5つの音伝播距離方程式から4個の方程式を任意に複
数回選出して各選出グループ毎に連立解法することによ
り得られる音源位置及び音発生時刻の算定式を選出グル
ープ毎に記憶する式記憶部と,式記憶部に記憶された算
定式に基づいて音源位置及び音発生時刻を選出グループ
毎に演算する演算部とを設けると共に,演算部が,選出
グループ毎に得られる各値の内の近接した値を音源位置
及び音発生時刻と判定し特定する音源位置特定機能を備
えているため、特定した音源位置に客観性を持たせるこ
とが可能となり、この結果、音源位置の算定精度の向上
を図ることが可能となる。
According to the present invention of claim 5, the sound source position obtained by further selecting four equations arbitrarily from the above-mentioned five sound propagation distance equations a plurality of times and performing simultaneous solution for each selected group. And a formula storage unit that stores the calculation formula of the sound generation time for each selection group, and a calculation unit that calculates the sound source position and the sound generation time for each selection group based on the calculation formula stored in the formula storage unit. , The calculation unit has a sound source position specifying function that determines and determines the close value among the values obtained for each selected group as the sound source position and the sound generation time, so that the specified sound source position has objectivity. As a result, it is possible to improve the accuracy of calculation of the sound source position.

【0016】請求項6の本発明によれば、請求項4又は
5における各マイクロホンを三次元座標軸上で且つ原点
および当該原点から等間隔Lの位置に装備しているた
め、音源位置及び音発生時刻を算定する際の計算を簡易
化することができ、音源位置及び音発生時刻を迅速に算
定することが可能となる。従って、本発明を例えば自律
走行車両に適用した場合、車両周囲で発生する音(例え
ば他の車両のエンジン音/人間の足音/動物の鳴き声等
の生活騒音に起因した音,川の流れる音/雷の音等の自
然現象に起因した音等)の音源位置に基づき車両周囲の
状況を的確に把握することができるため、自律走行車両
の運用を的確に行うことが可能となる。
According to the present invention of claim 6, since the microphones of claim 4 or 5 are mounted on the three-dimensional coordinate axis and at the origin and at positions equidistant from the origin, the sound source position and the sound generation. The calculation when calculating the time can be simplified, and the sound source position and the sound generation time can be calculated quickly. Therefore, when the present invention is applied to, for example, an autonomous vehicle, a sound generated around the vehicle (for example, engine sound of another vehicle / footsteps of humans / sound caused by living noise such as crying of animals, sound of river flow / Since the situation around the vehicle can be accurately grasped based on the position of the sound source (such as a sound caused by a natural phenomenon such as thunder), it is possible to properly operate the autonomous vehicle.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の音源位置算出方法およびその
装置を自律走行車両に適用した場合の実施例を図面に基
づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the sound source position calculating method and apparatus of the present invention are applied to an autonomous vehicle will be described below with reference to the drawings.

【0018】先ず、本実施例における自律走行車両の構
成を図2に基づき説明すると、例えば無線による遠隔操
縦で走行する自律走行車両11の上部には、例えば5個
の無指向性の第1乃至第5マイクロホン1,2,3,
4,5等から成る集音機構6が雲台7及び雲台駆動用モ
ータ8を介して装備されると共に、外気温度を検出する
外気温度センサ9が装備されている。他方、自律走行車
両11の内部には、第1〜第5マイクロホン1〜5に各
々対応して設けられた後述する5個の受信アンプ17〜
18及び5個のローパスフィルタ22〜26と,マルチ
プレクサ27と,A/Dコンバータ28と,コンピュー
タ33とを収納した制御ボックス10が装備されてい
る。
First, the structure of the autonomous traveling vehicle according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. 2. For example, five omnidirectional first to fifth non-directional vehicles are provided above the autonomous traveling vehicle 11 which is traveling by remote control by radio. 5th microphone 1, 2, 3,
A sound collecting mechanism 6 composed of 4, 5 and the like is mounted via a platform 7 and a platform driving motor 8 and an outside air temperature sensor 9 for detecting the outside air temperature. On the other hand, inside the autonomous traveling vehicle 11, five reception amplifiers 17 to be described later, which are respectively provided corresponding to the first to fifth microphones 1 to 5, are provided.
A control box 10 accommodating 18 and 5 low-pass filters 22 to 26, a multiplexer 27, an A / D converter 28, and a computer 33 is provided.

【0019】集音機構6は、第1マイクロホン1,第2
マイクロホン2,第3マイクロホン3,第4マイクロホ
ン4,第5マイクロホン5と、第1マイクロホン1及び
第2〜第5マイクロホン2,3,4,5を各々連結する
連結軸12,13,14,15とを備える構成となって
いる。更に、集音機構6は、連結軸12〜15の基端部
に連結された2軸の支持軸16を介して雲台7に支持さ
れている。雲台7は、制御装置9の駆動制御信号に基づ
き作動される雲台駆動モータ8により駆動され、集音機
構6の姿勢を変化させるようになっている。
The sound collecting mechanism 6 includes a first microphone 1 and a second microphone 2.
Microphone 2, third microphone 3, fourth microphone 4, fifth microphone 5 and connecting shafts 12, 13, 14, 15 for connecting first microphone 1 and second to fifth microphones 2, 3, 4, 5 respectively. It is configured to include and. Further, the sound collecting mechanism 6 is supported by the platform 7 via a biaxial support shaft 16 connected to the base ends of the connecting shafts 12 to 15. The platform 7 is driven by a platform drive motor 8 which is operated based on a drive control signal from the control device 9 to change the attitude of the sound collecting mechanism 6.

【0020】第1マイクロホン1及び第2〜第5マイク
ロホン2〜5を各々連結する連結軸12〜15,第1マ
イクロホン1と雲台7とを連結する支持軸16の内部に
は、第1〜第5マイクロホン1〜5により受信した音声
信号を後述の受信アンプ17〜21へ送信する信号線が
内蔵されている。
Inside the connecting shafts 12 to 15 connecting the first microphone 1 and the second to fifth microphones 2 to 5, respectively, and the support shaft 16 connecting the first microphone 1 to the platform 7, A signal line for transmitting an audio signal received by the fifth microphones 1 to 5 to receiving amplifiers 17 to 21 described later is incorporated.

【0021】第1乃至第5マイクロホン1〜5の配置関
係は、図3に示す如く、三次元座標軸の原点に第1マイ
クロホン1(座標(0,0,0))を配置し、第1マイ
クロホン1からX軸方向に間隔Lを置いた位置に第2マ
イクロホン2(座標(L,0,0))を配置し、第1マ
イクロホン1からY軸方向に間隔Lを置いた位置に第3
マイクロホン3(座標(0,L,0))を配置し、第1
マイクロホン1からZ軸正方向に間隔Lを置いた位置に
第4マイクロホン4(座標(0,0,L))を配置し、
第1マイクロホン1からZ軸負方向に間隔Lを置いた位
置に第5マイクロホン5(座標(0,0,−L))を配
置した構造となっている。この場合、本実施例では、第
1〜第5マイクロホン1〜5を三次元座標軸上に装備す
ることにより、音源位置及び音到達時刻を算出する際の
計算を簡易化するようになっている。
As shown in FIG. 3, the first to fifth microphones 1 to 5 are arranged in such a manner that the first microphone 1 (coordinates (0,0,0)) is arranged at the origin of the three-dimensional coordinate axes, and the first microphone is arranged. The second microphone 2 (coordinates (L, 0, 0)) is arranged at a position spaced from the first microphone 1 in the X-axis direction, and the third microphone 2 is arranged at a position spaced from the first microphone 1 in the Y-axis direction at the third position.
The microphone 3 (coordinates (0, L, 0)) is placed, and the first
A fourth microphone 4 (coordinates (0, 0, L)) is arranged at a position spaced from the microphone 1 in the Z-axis positive direction by a distance L,
The fifth microphone 5 (coordinates (0, 0, -L)) is arranged at a position spaced from the first microphone 1 in the negative Z-axis direction by a distance L. In this case, in the present embodiment, the first to fifth microphones 1 to 5 are mounted on the three-dimensional coordinate axes to simplify the calculation when calculating the sound source position and the sound arrival time.

【0022】次に、本実施例における音源位置算出制御
系の構成を図1に基づき説明すると、音源位置算出制御
系は、第1マイクロホン1と,第2マイクロホン2と,
第3マイクロホン3と,第4マイクロホン4と,第5マ
イクロホン5と,受信アンプ17,18,19,20,
21と,ローパスフィルタ(ローパスアナログフィル
タ)22,23,24,25,26と,マルチプレクサ
27と,A/Dコンバータ28と,演算部29,姿勢制
御部30,記憶部31,及び式記憶部32を有するコン
ピュータ33とを備える構成となっている。
Next, the configuration of the sound source position calculation control system in this embodiment will be described with reference to FIG. 1. The sound source position calculation control system includes a first microphone 1, a second microphone 2, and
The third microphone 3, the fourth microphone 4, the fifth microphone 5, and the reception amplifiers 17, 18, 19, 20,
21, a low-pass filter (low-pass analog filter) 22, 23, 24, 25, 26, a multiplexer 27, an A / D converter 28, a calculation unit 29, a posture control unit 30, a storage unit 31, and an expression storage unit 32. And a computer 33 having

【0023】これを詳述すると、第1乃至第5マイクロ
ホン1〜5は、自律走行車両11外部から受信した音に
基づく各音声信号を受信アンプ17〜21へ供給し、受
信アンプ17〜21は、各音声信号を増幅してローパス
フィルタ22〜26へ供給し、ローパスフィルタ22〜
26は、各音声信号の低域成分信号をマルチプレクサ2
7へ供給するようになっている。
More specifically, the first to fifth microphones 1 to 5 supply respective audio signals based on the sound received from the outside of the autonomous vehicle 11 to the reception amplifiers 17 to 21, and the reception amplifiers 17 to 21 respectively. , Each audio signal is amplified and supplied to the low-pass filters 22-26,
26 is a multiplexer 2 for converting the low-frequency component signal of each audio signal.
It is designed to supply to 7.

【0024】マルチプレクサ27は、ローパスフィルタ
22〜26の各出力信号を順次選択すると共に各出力信
号に対応した信号をA/Dコンバータ28へ供給し、A
/Dコンバータ28は、マルチプレクサ27の出力信号
をアナログ/デジタル変換してコンピュータ33の演算
部29へ供給するようになっている。また、外気温度セ
ンサ9は、外気温度を検出し外気温度信号をコンピュー
タ33の演算部29へ供給するようになっている。
The multiplexer 27 sequentially selects each output signal of the low-pass filters 22 to 26 and supplies a signal corresponding to each output signal to the A / D converter 28, so that A
The / D converter 28 converts the output signal of the multiplexer 27 from analog to digital and supplies it to the arithmetic unit 29 of the computer 33. Further, the outside air temperature sensor 9 detects the outside air temperature and supplies an outside air temperature signal to the arithmetic unit 29 of the computer 33.

【0025】コンピュータ33の演算部29は、式記憶
部32に記憶された算定式に基づいて音源位置(x,
y,z)および音発生時刻Tを後述の選出グループ毎に
演算する演算機能と,第1〜第5マイクロホン1〜5で
受信される音の音源位置(x,y,z)および音発生時
刻Tにかかる5つの音伝播距離方程式(後述)から4個
の方程式を任意に複数回(本実施例では例えば2回)選
出し,選出グループ毎に得られるx,y,z,Tの各値
の内の近接した値を音源位置(x,y,z)および音発
生時刻Tと判定し特定する音源位置特定機能とを備えて
いる。更に、演算部29は、音の特徴に基づき音源が何
であるかを認識する音源認識機能と,外気温度センサ9
により検出した外気温度に基づき音速を補正する音速補
正機能と,集音機構6の姿勢を変化させる姿勢制御指令
信号を姿勢制御部30に出力する姿勢制御機能とを備え
ている。この場合、空気中の0度Cの時の音速は、約3
31[m/sec]であるため、外気温度がα度Cの時
の音速は、331+0.6×α[m/sec]となる
(0.6:0度Cにおける音速の温度係数)。
The calculation unit 29 of the computer 33 uses the calculation formula stored in the formula storage unit 32 to calculate the sound source position (x,
y, z) and a sound generation time T for each selected group, which will be described later, a sound source position (x, y, z) of the sound received by the first to fifth microphones 1 to 5, and a sound generation time. From the five sound propagation distance equations (described later) concerning T, four equations are arbitrarily selected a plurality of times (for example, twice in this embodiment), and each value of x, y, z, and T obtained for each selected group. A sound source position specifying function for determining and specifying a close value of the sound source position (x, y, z) and the sound generation time T is provided. Further, the calculation unit 29 has a sound source recognition function for recognizing what the sound source is based on the characteristics of the sound, and the outside air temperature sensor 9
The sound velocity correction function that corrects the sound velocity based on the outside air temperature detected by and the posture control function that outputs a posture control command signal that changes the posture of the sound collecting mechanism 6 to the posture control unit 30 are provided. In this case, the speed of sound at 0 degrees C in air is about 3
Since it is 31 [m / sec], the sound velocity when the outside air temperature is α degrees C is 331 + 0.6 × α [m / sec] (the temperature coefficient of the sound velocity at 0.6: 0 degrees C).

【0026】姿勢制御部30は、演算部29から出力さ
れた姿勢制御指令信号に基づき雲台駆動モータ8を駆動
制御することにより、雲台を所定角度回転させると共に
支持軸16を上下方向へ所定角度動作させ、第1〜第5
マイクロホン1〜5等から成る集音機構6の姿勢を制御
するようになっている。
The attitude control unit 30 drives and controls the pan head driving motor 8 based on the attitude control command signal output from the arithmetic unit 29, thereby rotating the pan head by a predetermined angle and by vertically moving the support shaft 16 in a predetermined direction. Angle operation, first to fifth
The posture of the sound collecting mechanism 6 including the microphones 1 to 5 is controlled.

【0027】記憶部31は、第1〜第5マイクロホン1
〜5で受信される音の到達時刻(t0,t1,t2,t3
4)と,この時の音速Vと,第1〜第5マイクロホン
1〜5の座標位置データとを記憶するようになってい
る。更に、記憶部31は、演算部29により抽出された
第1〜第5マイクロホン1〜5による受信波形の特徴的
なパターン,外気温度センサ9により検出された外気温
度,外気温度に基づき補正された音速等の各種データを
記憶するようになっている。
The storage unit 31 includes the first to fifth microphones 1.
Arrival times (t 0 , t 1 , t 2 , t 3 ,
t 4 ), the sound velocity V at this time, and the coordinate position data of the first to fifth microphones 1 to 5 are stored. Further, the storage unit 31 is corrected based on the characteristic pattern of the waveforms received by the first to fifth microphones 1 to 5 extracted by the calculation unit 29, the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 9, and the outside air temperature. It stores various data such as the speed of sound.

【0028】式記憶部32は、第1〜第5マイクロホン
1〜5で受信される音の音源位置(x,y,z)および
音発生時刻Tにかかる5つの音伝播距離方程式(後述)
から4個の方程式を任意に複数回(本実施例では例えば
2回)選出して各選出グループ毎に連立解法することに
より得られる音源位置(x,y,z)および音発生時刻
Tの算定式を選出グループ毎に記憶するようになってい
る。
The expression storage unit 32 has five sound propagation distance equations (described later) for sound source positions (x, y, z) of sounds received by the first to fifth microphones 1 to 5 and sound generation time T.
Calculation of the sound source position (x, y, z) and the sound generation time T obtained by arbitrarily selecting four equations from the above multiple times (for example, twice in this embodiment) and performing simultaneous solution for each selected group. The formula is stored for each selected group.

【0029】次に、本実施例における或る位置で発生し
た音の第1〜第5マイクロホン1〜5への到達時刻を算
出する第1の方法について説明する。図4は自律走行車
両11外部で発生した或る音を第1〜第5マイクロホン
1〜5で受信した時の受信波W1〜W5を示すものであ
り、コンピュータ33の演算部29は、図4の受信波を
ウェーブレット変換することにより、各周波数(例えば
50[Hz],100[Hz],200[Hz],40
0[Hz],800[Hz])の時間−振幅グラフを作
成するようになっている。図5は第1マイクロホン1の
受信波W1に係る時間−振幅グラフを示し、図6は第2
マイクロホン2の受信波W2に係る時間−振幅グラフを
示す。
Next, the first method for calculating the arrival time of the sound generated at a certain position in the first to fifth microphones 1 to 5 in this embodiment will be described. FIG. 4 shows received waves W1 to W5 when a certain sound generated outside the autonomous vehicle 11 is received by the first to fifth microphones 1 to 5, and the calculation unit 29 of the computer 33 is shown in FIG. By wavelet transforming the received wave of each frequency (for example, 50 [Hz], 100 [Hz], 200 [Hz], 40
A time-amplitude graph of 0 [Hz], 800 [Hz]) is created. FIG. 5 shows a time-amplitude graph relating to the received wave W1 of the first microphone 1, and FIG.
3 shows a time-amplitude graph related to a received wave W2 of the microphone 2.

【0030】演算部29は、第1マイクロホン1により
所定時間内(時刻Ta〜時刻Ta+ΔT)で受信した各
周波数の音のパターン及び到達時刻(受信時刻)を記憶
部31に記憶するようになっている。これは、第2〜第
5マイクロホン2〜5についても同様である。図5の例
では、周波数200[Hz]の音は時刻Taで受信され
ていることが判る。また、演算部29は、記憶部31に
記憶してある第1〜第5マイクロホン1〜5で受信した
各周波数の音のパターンを比較し、一致している各周波
数の音のパターンの到達時刻を記憶部31から選択する
ようになっている。
The arithmetic unit 29 is adapted to store in the storage unit 31 the sound pattern of each frequency and the arrival time (reception time) received by the first microphone 1 within a predetermined time (time Ta to time Ta + ΔT). There is. The same applies to the second to fifth microphones 2 to 5. In the example of FIG. 5, it can be seen that the sound of frequency 200 [Hz] is received at time Ta. The arithmetic unit 29 also compares the sound patterns of the respective frequencies received by the first to fifth microphones 1 to 5 stored in the storage unit 31, and arrives at the matching sound pattern of the respective frequencies. Is selected from the storage unit 31.

【0031】更に、演算部29は、図6に示す如く例え
ば周波数200[Hz]の音が異なる時刻で受信されて
いる時は、図5に示すパターンと一致する図6のパター
ンに対応した到達時刻を記憶部31から選択するように
なっている。これは、他の周波数(50,100,40
0,800[Hz])についても同様である。前述した
処理により、演算部29は、或る位置で発生した音が第
1〜第5マイクロホン1〜5に到着するまでの到達時刻
を記憶部31から選択するようになっている。この場
合、第1マイクロホン1と第2〜第5マイクロホン2〜
5との間隔に応じて音の到達時刻の差が限られてくるた
め、必要に応じた時間区間内で音の到達時刻を算出すれ
ばよい。
Further, as shown in FIG. 6, when the sound of frequency 200 [Hz] is received at different times as shown in FIG. 6, the arithmetic unit 29 arrives at the pattern corresponding to the pattern shown in FIG. The time is selected from the storage unit 31. This is at other frequencies (50, 100, 40
The same applies to 0,800 [Hz]). Through the above-described processing, the calculation unit 29 selects from the storage unit 31 the arrival time at which the sound generated at a certain position reaches the first to fifth microphones 1 to 5. In this case, the first microphone 1 and the second to fifth microphones 2 to
Since the difference in the arrival time of the sound is limited according to the interval with 5, the arrival time of the sound may be calculated within a time section as necessary.

【0032】次に、或る位置で発生した音の第1〜第5
マイクロホン1〜5への到達時刻を算出する第2の方法
について説明する。第2の方法では、図1のローパスフ
ィルタ22〜26の代わりにバンドパスフィルタ34〜
38を使用し(図7参照)、バンドパスフィルタ34〜
38から出力された波形においてその振幅が所定レベル
に達した波形の最初のゼロクロス点を,或る位置で発生
した音の到達時刻とするものである。この場合、図7と
図1との共通構成には同一符号を付し説明を省略する。
図8の例では、バンドパスフィルタから出力された波形
Wfの振幅が予め設定したしきい値を超えた時に、当該
波形Wfの最初のゼロクロス点Pzを或る位置で発生し
た音の到達時刻とするようになっている。
Next, the first to fifth sounds generated at a certain position
A second method of calculating the arrival times at the microphones 1 to 5 will be described. In the second method, instead of the low pass filters 22 to 26 of FIG.
38 (see FIG. 7), the bandpass filter 34-
The first zero-cross point of the waveform whose amplitude has reached a predetermined level in the waveform output from 38 is set as the arrival time of the sound generated at a certain position. In this case, the common configuration between FIG. 7 and FIG.
In the example of FIG. 8, when the amplitude of the waveform Wf output from the bandpass filter exceeds a preset threshold value, the first zero-crossing point Pz of the waveform Wf becomes the arrival time of the sound generated at a certain position. It is supposed to do.

【0033】次に、或る位置で発生した音の第1〜第5
マイクロホン1〜5への到達時刻を算出する第3の方法
について説明する。第3の方法では、図1のローパスフ
ィルタ22〜26の代わりにバンドパスフィルタ34〜
38を使用し(図7参照)、バンドパスフィルタ34〜
38から出力された波形の位相差を測定することにより
或る位置で発生した音の到達時刻(到着時間差)を算出
するものである。例えばバンドパスフィルタを通過した
音の周波数を1[Kz]とした場合、その音の波長は3
4[cm]となるため、第1〜第5マイクロホン1〜5
の間隔が最大で34[cm]以内となるように第1〜第
5マイクロホン1〜5を配置し、例えば第1マイクロホ
ン1を基準として第1〜第5マイクロホン1〜5の各受
信波形の位相差を測定することにより音の到達時刻を算
出するようになっている。図3の例では、第4及び第5
マイクロホン4,5間の間隔2Lが最大であるため、L
を17[cm]以下とすればよい。
Next, the first to fifth sounds generated at a certain position
A third method of calculating the arrival times at the microphones 1 to 5 will be described. In the third method, instead of the low pass filters 22 to 26 of FIG.
38 (see FIG. 7), the bandpass filter 34-
The arrival time (arrival time difference) of the sound generated at a certain position is calculated by measuring the phase difference between the waveforms output from 38. For example, when the frequency of the sound passing through the bandpass filter is 1 [Kz], the wavelength of the sound is 3
Since it is 4 [cm], the first to fifth microphones 1 to 5
The first to fifth microphones 1 to 5 are arranged so that the maximum distance is within 34 [cm], and for example, the positions of the reception waveforms of the first to fifth microphones 1 to 5 with the first microphone 1 as a reference. The arrival time of the sound is calculated by measuring the phase difference. In the example of FIG. 3, the fourth and fifth
Since the distance 2L between the microphones 4 and 5 is the maximum, L
May be 17 [cm] or less.

【0034】次に、或る位置で発生した音の第1〜第5
マイクロホン1〜5への到達時刻を算出する第4の方法
について説明する。第4の方法では、第1〜第5マイク
ロホン1〜5の受信波形について或る区間の相関を取る
ことにより或る位置で発生した音の到達時刻を算出する
ものである。即ち、例えば第1マイクロホン1の受信波
形を基準として、第2〜第5マイクロホン2〜5の受信
波形を或る区間で時間軸をずらして第1マイクロホン1
の受信波形に重ね合わせることにより各々の受信波形パ
ターンが一致するか否かを判定し、受信波形パターンが
一致した時、第1マイクロホン1の受信波形を基準とし
て第2〜第5マイクロホン2〜5の受信波形をずらした
時間に基づき音の到達時刻を算出するようになってい
る。
Next, the first to fifth sounds generated at a certain position
A fourth method for calculating the arrival times at the microphones 1 to 5 will be described. In the fourth method, the arrival time of the sound generated at a certain position is calculated by correlating the reception waveforms of the first to fifth microphones 1 to 5 in a certain section. That is, for example, with reference to the reception waveform of the first microphone 1, the reception waveforms of the second to fifth microphones 2 to 5 are shifted in time in a certain section and the time axis is shifted.
It is determined whether or not the respective received waveform patterns match by superimposing on the received waveforms of No. 2, and when the received waveform patterns match, the second to fifth microphones 2 to 5 with the received waveform of the first microphone 1 as a reference. The arrival time of the sound is calculated based on the time when the received waveform of is shifted.

【0035】次に、本実施例における音源位置の算出方
法について説明する。この場合、以下に示す連立方程式
の解を求めて音源位置を算出する処理は、コンピュータ
33の演算部29で行われる。
Next, the method of calculating the sound source position in this embodiment will be described. In this case, the processing of calculating the sound source position by obtaining the solution of the simultaneous equations shown below is performed by the arithmetic unit 29 of the computer 33.

【0036】例えば、自律走行車両11外部の或る位置
で音が発生した時刻をT,音源位置の三次元座標を
(x,y,z),外気温度センサ9の検出データに基づ
き補正した音速をVs,第1マイクロホン1と第2〜第
5マイクロホン2〜5との各間隔をL,第1〜第5マイ
クロホン1〜5による受信波W1〜W5を図9に示す波
形とし,或る位置で発生した音の第1〜第5マイクロホ
ン1〜5への到達時刻を各々t0,t1,t2,t3,t4
とした場合、
For example, the time when a sound is generated at a position outside the autonomous vehicle 11 is T, the three-dimensional coordinates of the sound source position are (x, y, z), and the speed of sound is corrected based on the detection data of the outside air temperature sensor 9. Is Vs, the intervals between the first microphone 1 and the second to fifth microphones 2 to 5 are L, and the reception waves W1 to W5 by the first to fifth microphones 1 to 5 are the waveforms shown in FIG. The arrival times of the sounds generated at 1 to 5th microphones 1 to 5 are t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , t 4 respectively.
If

【0037】[0037]

【数1】 [Equation 1]

【0038】なる連立方程式(音伝播距離方程式)が第
1〜第5マイクロホン1〜5について成立する。当該連
立方程式の左右両辺を各々二乗すると、
The following simultaneous equations (sound propagation distance equations) hold for the first to fifth microphones 1 to 5. If you square the left and right sides of the simultaneous equations,

【0039】[0039]

【数2】 [Equation 2]

【0040】なる連立方程式(音伝播距離方程式)が第
1〜第5マイクロホン1〜5について成立する。更に、
当該連立方程式を、解x,y,z(音源位置の三次元座
標(x,y,z))をより正確に算出可能とするため
に、
The following simultaneous equations (sound propagation distance equations) hold for the first to fifth microphones 1 to 5. Furthermore,
In order to more accurately calculate the solution x, y, z (three-dimensional coordinates (x, y, z) of the sound source position) of the simultaneous equations,

【0041】[0041]

【数3】 [Equation 3]

【0042】なる第1〜第4マイクロホン1〜4につい
ての連立方程式Aと、
The simultaneous equations A for the first to fourth microphones 1 to 4

【0043】[0043]

【数4】 [Equation 4]

【0044】なる第1〜第3マイクロホン1〜3及び第
5マイクロホン5についての連立方程式Bとに分解す
る。先ず、第1〜第4マイクロホン1〜4についての連
立方程式Aの解x,y,zを求めるに際して、
The simultaneous equations B for the first to third microphones 1 to 3 and the fifth microphone 5 are decomposed. First, when obtaining the solutions x, y, and z of the simultaneous equations A for the first to fourth microphones 1 to 4,

【0045】[0045]

【数5】 [Equation 5]

【0046】のようにax,bx,ay,by,az,bz
置き換え、更に、
A x as [0046], b x, a y, b y, a z, replaced with b z, further,

【0047】[0047]

【数6】 [Equation 6]

【0048】のようにat,bt,ctで置き換えると、
音の発生時刻Tは、
Substituting a t , b t , and c t like
The sound generation time T is

【0049】[0049]

【数7】 [Equation 7]

【0050】なる式で表わすことができる。この場合、
前記式で負の値として算出された音の発生時刻Tは、そ
の絶対値を解とする。即ち、音の発生時刻Tの値は2通
り存在することとなる。従って、音源位置の座標(x,
y,z)は、 x=ax×T+bx y=ay×T+by z=az×T+bz なる式で表わすことができる。即ち、上述した連立方程
式Aの解x,y,zは2通り存在することになる。
It can be represented by the following equation. in this case,
The sound generation time T calculated as a negative value in the above equation has its absolute value as a solution. That is, there are two values of the sound generation time T. Therefore, the coordinates (x,
y, z) can be expressed by x = a x × T + b x y = a y × T + b y z = a z × T + b z becomes equation. That is, there are two solutions x, y, z of the simultaneous equations A described above.

【0051】同様に、第1〜第3マイクロホン1〜3及
び第5マイクロホンについての連立方程式Bの解x,
y,zを求めるに際しても、
Similarly, the solution x, of the simultaneous equations B for the first to third microphones 1 to 3 and the fifth microphone,
When determining y and z,

【0052】[0052]

【数8】 [Equation 8]

【0053】のようにax,bx,ay,by,az,bz
置き換え、更に、
A x as [0053], b x, a y, b y, a z, replaced with b z, further,

【0054】[0054]

【数9】 [Equation 9]

【0055】のようにat,bt,ctで置き換えると、
音の発生時刻Tは、
Substituting a t , b t , and c t like
The sound generation time T is

【0056】[0056]

【数10】 [Equation 10]

【0057】なる式で算出することができる。この場
合、前記式で負の値として算出された音の発生時刻T
は、その絶対値を解とする。即ち、音の発生時刻Tの値
は2通り存在することとなる。従って、音源位置の座標
(x,y,z)は、 x=ax×T+bx y=ay×T+by z=az×T+bz なる式で表わすことができる。即ち、上述した連立方程
式Bの解x,y,zも2通り存在することになる。
It can be calculated by the following equation. In this case, the sound generation time T calculated as a negative value in the above equation
Takes the absolute value as the solution. That is, there are two values of the sound generation time T. Thus, sound source position coordinates (x, y, z) can be expressed by x = a x × T + b x y = a y × T + b y z = a z × T + b z becomes equation. That is, there are two solutions x, y, z of the simultaneous equations B described above.

【0058】連立方程式Aの解x,y,zが2通り存在
し,連立方程式Bの解x,y,zも2通り存在するた
め、連立方程式A及び連立方程式Bに分解する前の上述
した連立方程式の解x,y,zは4通り存在することに
なる。従って、4つの解x,y,z(音源位置の座標
(x,y,z))の内,近接していると思われるものを
音源位置と特定する。
Since there are two solutions x, y, z of the simultaneous equations A and two solutions x, y, z of the simultaneous equations B, there are two solutions before the decomposition into the simultaneous equations A and B. There are four solutions x, y, z of the simultaneous equations. Therefore, of the four solutions x, y, and z (coordinates (x, y, z) of the sound source position), the one that seems to be close is specified as the sound source position.

【0059】上述した音源位置の算出手順において、音
源から第1〜第5マイクロホン1〜5に対する音の到達
時刻の誤差によっては上述した解を求めることができな
い場合も生ずるが、この場合は音の到達時刻の誤差を考
慮に入れて上述した連立方程式の計算をやり直せば解を
求めることができる。
In the sound source position calculation procedure described above, there may be a case where the above solution cannot be obtained depending on the error in the arrival time of the sound from the sound source to the first to fifth microphones 1 to 5, but in this case, the sound The solution can be obtained by recalculating the simultaneous equations described above in consideration of the arrival time error.

【0060】この場合、本実施例では、第1〜第4マイ
クロホン1〜4についての連立方程式Aと,第1〜第3
マイクロホン1〜3及び第5マイクロホン5についての
連立方程式Bとに基づき音源位置を算出しているが、4
個のマイクロホンの組合わせはこれに限定されるもので
はない。
In this case, in this embodiment, the simultaneous equations A for the first to fourth microphones 1 to 4 and the first to third microphones are used.
The sound source position is calculated based on the simultaneous equations B for the microphones 1 to 3 and the fifth microphone 5.
The combination of the individual microphones is not limited to this.

【0061】上述したように、本実施例によれば、三次
元座標軸上に原点及び当該原点から等間隔の位置に無指
向性の第1〜第5マイクロホン1〜5を装備し,各マイ
クロホン1〜5に受信される音の到達時刻を記憶し,各
マイクロホン1〜5毎に原点を基準として得られる音源
位置,音発生時刻に係る5つの音伝播距離方程式を設け
ると共に,5つの音伝播距離方程式から4個の方程式を
任意に2回選出して各選出グループ毎に音源位置,音発
生時刻を別々に算定し,各選出グループ毎に得られる各
値の内の近接した値を音源位置及び音発生時刻と特定す
るため、従来のようにマイクロホンの受信レベルが最大
となる方向に音源があると推定する場合と比較し、算定
した音源位置に客観性を持たせることが可能となり従来
よりも音源位置の算定精度の向上を図ることができると
共に、音の発生している時間や音の発生範囲の如何に拘
らず且つ音のSN比が小さい場合でも音源位置を的確に
算定することができる。
As described above, according to the present embodiment, the origin and the omnidirectional first to fifth microphones 1 to 5 are provided on the three-dimensional coordinate axis and at positions equidistant from the origin, and each microphone 1 5 to 5 are stored in the arrival time of the received sound, and five sound propagation distance equations relating to the sound source position and the sound generation time are provided for each of the microphones 1 to 5 and the five sound propagation distances are provided. From the equations, four equations are arbitrarily selected twice, the sound source position and the sound generation time are calculated separately for each selection group, and the close values among the values obtained for each selection group are set as the sound source position and the sound source position. Since it is specified as the sound generation time, it is possible to add objectivity to the calculated sound source position compared to the case where it is estimated that there is a sound source in the direction in which the microphone reception level becomes maximum as in the past. Sound source position It is possible to improve the constant accuracy, the irrespective and source position even if the SN ratio is small sound generation range which Occurring Time and sounds of the sound can be calculated accurately.

【0062】また、本実施例によれば、三次元座標軸上
の原点に第1マイクロホン1を配置すると共に,第1マ
イクロホン1からX,Y,Z軸方向に各々等間隔Lを置
いた位置に第2マイクロホン2,第3マイクロホン3,
第4マイクロホン4,第5マイクロホン5を配置してい
るため、上述した音源の位置(座標(x,y,z))を
算出する際の計算を簡易化することができ、音源位置を
迅速に算定することが可能となる。これにより、自律走
行車両の周囲で発生する音(例えば他の車両のエンジン
音/人間の足音/動物の鳴き声等の生活騒音に起因した
音,川の流れる音/雷の音等の自然現象に起因した音
等)の音源位置に基づき車両周囲の状況を的確に把握す
ることができるため、自律走行車両の運用を的確に行う
ことが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the first microphone 1 is arranged at the origin on the three-dimensional coordinate axis, and the first microphone 1 is arranged at the positions at equal intervals L in the X, Y, and Z axis directions. 2nd microphone 2, 3rd microphone 3,
Since the fourth microphone 5 and the fifth microphone 5 are arranged, the calculation at the time of calculating the position of the sound source (coordinates (x, y, z)) described above can be simplified, and the sound source position can be quickly determined. It becomes possible to calculate. As a result, sounds generated around the autonomous vehicle (for example, engine sounds of other vehicles, human footsteps, sounds of animal noises and other living noises, river sounds, thunder, etc. Since the situation around the vehicle can be accurately grasped based on the sound source position of the generated sound), it is possible to properly operate the autonomously traveling vehicle.

【0063】更に、本実施例によれば、第1〜第5マイ
クロホン1〜5の受信波をウェーブレット変換して作成
した音の時間−周波数−振幅のグラフに基づき第1〜第
5マイクロホン1〜5に対する音の到達時刻を求めるよ
うにした場合には、複数の音源の位置を分別することが
可能となると共に、音源が何であるかを認識することが
可能となる。
Further, according to the present embodiment, the first to fifth microphones 1 to 5 are based on the time-frequency-amplitude graph of the sound created by wavelet transforming the received waves of the first to fifth microphones 1 to 5. When the arrival time of the sound with respect to 5 is obtained, it becomes possible to classify the positions of a plurality of sound sources and to recognize what the sound source is.

【0064】更にまた、本実施例によれば、自律走行車
両11の運用時において推定した音源の位置情報に基づ
き車載カメラ(視覚センサ)を音源の方向へ向けて音源
周囲の状況を撮影し,撮影情報に基づき自律走行車両1
1を遠隔操縦すれば、自律走行車両11を的確に走行さ
せることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the on-vehicle camera (visual sensor) is directed toward the sound source based on the position information of the sound source estimated during the operation of the autonomous vehicle 11, and the surroundings of the sound source are photographed. Autonomous vehicle 1 based on shooting information
When 1 is remotely controlled, the autonomous vehicle 11 can be accurately driven.

【0065】次に、本実施例における音源認識方法につ
いて説明する。音源が何であるかを認識する場合には、
例えば自律走行車両11を運用する屋外で発生すると予
想される各種の音(例えば他の車両のエンジン音/人間
の足音/動物の鳴き声等の生活騒音に起因した音,川の
流れる音/雷の音等の自然現象に起因した音等)の特徴
を抽出したテンプレート(音の波形の雛型)に対応した
データをコンピュータ33の記憶部31に予め記憶して
おく。
Next, the sound source recognition method in this embodiment will be described. To recognize what the sound source is,
For example, various sounds that are expected to be generated outdoors operating the autonomous vehicle 11 (for example, engine noise of other vehicles, human footsteps, sounds of animal noises and other living noises, river sounds, and thunderstorms). Data corresponding to a template (sound waveform template) in which the characteristics of a natural phenomenon such as a sound) are extracted is stored in the storage unit 31 of the computer 33 in advance.

【0066】自律走行車両11の屋外における運用時に
おいて、コンピュータ33の演算部29は、A/Dコン
バータ28から供給されてくる第1〜第5マイクロホン
1〜5により受信した音の波形に対応したデータと,記
憶部31に予め記憶してある音の波形の雛型に対応した
データとを比較し、音源が何であるかを判定する。
When the autonomous vehicle 11 is operated outdoors, the arithmetic unit 29 of the computer 33 corresponds to the waveform of the sound received by the first to fifth microphones 1 to 5 supplied from the A / D converter 28. The data is compared with the data corresponding to the model of the waveform of the sound stored in advance in the storage unit 31 to determine what the sound source is.

【0067】この場合、第1〜第5マイクロホン1〜5
により受信した波形を上述したようにウェーブレット変
換して音の到達時刻を算出する時は、或る音が第1〜第
5マイクロホン1〜5に到着した時の「到達時刻」,
「周波数」,「振幅」から成る三次元のパターンを用い
て公知の画像認識と同様の手法を用いることにより、音
源が何であるかを認識することができる。
In this case, the first to fifth microphones 1 to 5
When the arrival time of a sound is calculated by wavelet transforming the waveform received by the above as described above, the “arrival time” when a certain sound arrives at the first to fifth microphones 1 to 5,
It is possible to recognize what the sound source is by using a method similar to known image recognition using a three-dimensional pattern composed of “frequency” and “amplitude”.

【0068】次に、本実施例の変形例について説明す
る。
Next, a modified example of this embodiment will be described.

【0069】図10及び図11は変形例におけるマイク
ロホン及びスピーカの配置を示す図であり、三次元座標
の原点に第1マイクロホン1(座標(0,0,0))を
配置すると共に,第1マイクロホン1の近傍にスピーカ
40を配置し、第1マイクロホン1からX,Y,Z軸方
向に各々間隔Lを置いた位置に第2マイクロホン2(座
標(L,0,0)),第3マイクロホン3(座標(0,
L,0)),第4マイクロホン4(座標(0,0,
L)),第5マイクロホン5(座標(0,0,−L))
を配置したものである。この場合、第1〜第5マイクロ
ホン1〜5を三次元座標軸上に装備することにより、音
源位置及び音到達時刻を算出する際の計算を簡易化する
ようになっている。
FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing the arrangement of microphones and speakers in the modified example. The first microphone 1 (coordinates (0,0,0)) is arranged at the origin of the three-dimensional coordinates, and A speaker 40 is arranged in the vicinity of the microphone 1, and a second microphone 2 (coordinates (L, 0,0)) and a third microphone are provided at positions spaced apart from the first microphone 1 in the X-, Y-, and Z-axis directions, respectively. 3 (coordinates (0,
L, 0)), the fourth microphone 4 (coordinates (0, 0,
L)), the fifth microphone 5 (coordinates (0,0, -L))
Is arranged. In this case, by installing the first to fifth microphones 1 to 5 on the three-dimensional coordinate axis, the calculation when calculating the sound source position and the sound arrival time is simplified.

【0070】また、図12は変形例における自律走行車
両に装備した障害物位置算出制御系のブロック図であ
り、上記実施例と相異する点は、演算部29から出力さ
れるスピーカ制御指令信号に基づき作動するスピーカ制
御部39により音の発生が制御される音源用のスピーカ
40を設けた点である。変形例と上記実施例との共通構
成には同一符号を付し説明を省略する。
FIG. 12 is a block diagram of an obstacle position calculation control system mounted on an autonomous vehicle according to a modification. The point different from the above embodiment is that a speaker control command signal output from the arithmetic unit 29 is used. The point is that a speaker 40 for a sound source whose sound generation is controlled by a speaker control unit 39 that operates based on the above is provided. The same configurations as those of the modified example and the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0071】即ち、変形例では、自律走行車両に,車両
外部に対して音を発生するスピーカ40と,車両周囲に
おける壁等の障害物から反射して戻って来た音を受信す
る第1〜第5マイクロホン1〜5とを装備し、スピーカ
40から発した音が障害物から反射して第1〜第5マイ
クロホン1〜5へ戻って来るまでの時間に基づき障害物
までの距離を算出することにより、障害物の位置を推定
するものである。従って、自律走行車両を推定した障害
物の位置に基づき当該障害物を回避させながら走行させ
ることが可能となる。
That is, in the modification, the autonomous traveling vehicle receives the speaker 40 that emits sound to the outside of the vehicle and the sounds that are returned from the obstacles such as walls around the vehicle and returned. Equipped with the fifth microphones 1 to 5, the distance to the obstacle is calculated based on the time until the sound emitted from the speaker 40 is reflected from the obstacle and returns to the first to fifth microphones 1 to 5. By doing so, the position of the obstacle is estimated. Therefore, it is possible to drive the autonomous vehicle while avoiding the obstacle based on the estimated position of the obstacle.

【0072】この場合、変形例では、スピーカ40によ
る音の発生時刻を第1マイクロホン1の受信信号に基づ
き算出した後は、上述した音源位置算出方法と同様の方
法で障害物の位置を算出することができる。
In this case, in the modification, after the sound generation time by the speaker 40 is calculated based on the received signal of the first microphone 1, the position of the obstacle is calculated by the same method as the sound source position calculation method described above. be able to.

【0073】上記実施例における第1〜第5マイクロホ
ン1〜5を使用して音源位置を算出する場合をパッシブ
センサとしての使い方とすれば、変形例におけるスピー
カ40及び第1〜第5マイクロホン1〜5を使用して音
源位置を算出する場合をアクティブセンサとしての使い
方と称することができる。
When the sound source position is calculated using the first to fifth microphones 1 to 5 in the above embodiment as a passive sensor, the speaker 40 and the first to fifth microphones 1 to 1 in the modified example are used. The case where the sound source position is calculated using 5 can be called usage as an active sensor.

【0074】この場合、本実施例及び変形例では、上記
図3及び図10に示した如く三次元座標軸上に第1〜第
5マイクロホン1〜5を配置したが、4個以上のマイク
ロホンを同一直線上に配置せず且つ5個のマイクロホン
を同一平面上に配置しなければ、第1〜第5マイクロホ
ン1〜5を三次元座標空間の任意の位置に配置してもよ
い。
In this case, in the present embodiment and the modified example, the first to fifth microphones 1 to 5 are arranged on the three-dimensional coordinate axes as shown in FIGS. 3 and 10, but four or more microphones are used. The first to fifth microphones 1 to 5 may be arranged at arbitrary positions in the three-dimensional coordinate space unless they are arranged on a straight line and the five microphones are not arranged on the same plane.

【0075】第1〜第5マイクロホン1〜5を三次元座
標空間の任意の位置に配置した場合の音源位置算出方法
は、以下の通りである。即ち、自律走行車両11外部の
或る位置で音が発生した時刻をT,音源位置の三次元座
標を(x,y,z),外気温度センサ9の検出データに
基づき補正した音速をVs,第1マイクロホンと第2マ
イクロホンとの間におけるX軸,Y軸,Z軸方向の間隔
を各々L1,L2,L3,第1マイクロホンと第3マイク
ロホンとの間におけるX軸,Y軸,Z軸方向の間隔を各
々L4,L5,L6,第1マイクロホンと第4マイクロホ
ンとの間におけるX軸,Y軸,Z軸方向の間隔を各々L
7,L8,L9,第1マイクロホンと第5マイクロホンと
の間におけるX軸,Y軸,Z軸方向の間隔を各々L10
11,L12,或る位置で発生した音の第〜第5マイクロ
ホンへの到達時刻を各々t0,t1,t2,t3,t4とし
た場合、
The sound source position calculation method when the first to fifth microphones 1 to 5 are arranged at arbitrary positions in the three-dimensional coordinate space is as follows. That is, T is the time when a sound is generated at a certain position outside the autonomous vehicle 11, the three-dimensional coordinate of the sound source position is (x, y, z), and the sound velocity corrected based on the detection data of the outside air temperature sensor 9 is Vs, The intervals between the first microphone and the second microphone in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions are L 1 , L 2 , and L 3 , respectively, and the X-axis and the Y-axis between the first microphone and the third microphone, The intervals in the Z-axis direction are L 4 , L 5 , and L 6 , respectively, and the intervals in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions between the first microphone and the fourth microphone are L, respectively.
7 , L 8 , L 9 , the distances between the first and fifth microphones in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions are L 10 , respectively.
When L 11 and L 12 and arrival times of sounds generated at a certain position to the fifth to fifth microphones are t 0 , t 1 , t 2 , t 3 and t 4 , respectively,

【0076】[0076]

【数11】 [Equation 11]

【0077】なる連立方程式(音伝播距離方程式)が第
1〜第5マイクロホンについて成立する。この後は、当
該連立方程式を上記実施例と同様の手順で解法すれば、
音の発生時刻T及び音源位置の座標(x,y,z)を算
出することができる。この場合は、上記実施例に比較す
ると計算は若干複雑になるが、初期の目的を達成するこ
とができる。
The following simultaneous equations (sound propagation distance equations) hold for the first to fifth microphones. After that, if the simultaneous equations are solved by the same procedure as in the above embodiment,
It is possible to calculate the sound generation time T and the coordinates (x, y, z) of the sound source position. In this case, the calculation is slightly complicated as compared with the above embodiment, but the initial purpose can be achieved.

【0078】また、本実施例及び変形例では、音源位置
算出方法及び障害物位置算出方法を自律走行車両に適用
した場合を例に上げたが、自律走行車両に限定されるも
のではなく、多方面への適用が可能である。この場合、
音源位置算出方法については、例えばビルや住宅等にお
ける防犯装置に適用することも可能である。
Further, in the present embodiment and the modified examples, the case where the sound source position calculation method and the obstacle position calculation method are applied to the autonomous traveling vehicle has been taken as an example, but the invention is not limited to the autonomous traveling vehicle, and it is not limited to the autonomous traveling vehicle. It can be applied to various fields. in this case,
The sound source position calculation method can be applied to, for example, a crime prevention device in a building or a house.

【0079】また、本実施例では、自律走行車両を運用
する屋外の所定箇所に予め設置してある音響灯台から発
信された音の受信情報に基づいて音響灯台の位置を算出
し、当該算出した音響灯台の位置に基づいて自律走行車
両の現在位置を算出することも可能である。
Further, in the present embodiment, the position of the acoustic lighthouse is calculated based on the reception information of the sound transmitted from the acoustic lighthouse installed in advance at a predetermined location where the autonomous vehicle is operated, and the calculation is performed. It is also possible to calculate the current position of the autonomous vehicle based on the position of the acoustic lighthouse.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の本発明
によれば、三次元座標空間に原点及び当該原点から所定
距離離れた位置に装備された少なくとも五個の無指向性
のマイクロホンに受信される音の到達時刻を記憶し,各
マイクロホン毎に原点を基準として得られる音源位置及
び音発生時刻に係る少なくとも5つの音伝播距離方程式
を設けると共に,5つの音伝播距離方程式から4個の方
程式を任意に選出して連立解法することにより音源位置
及び音発生時刻を算定するため、従来のようにマイクロ
ホンの受信レベルが最大となる方向に音源があると推定
する場合と比較し、音の発生している時間の長さや音の
発生範囲の如何に拘らず音源位置を的確に算定すること
が可能となる、という効果を奏する。
As described above, according to the present invention of claim 1, at least five omnidirectional microphones mounted on the origin in the three-dimensional coordinate space and at a position separated by a predetermined distance from the origin. The arrival time of the received sound is stored, and at least five sound propagation distance equations relating to the sound source position and sound generation time obtained with respect to the origin for each microphone are provided. Since the sound source position and the sound generation time are calculated by arbitrarily selecting the equations and performing the simultaneous solution method, the sound source is compared with the case where the sound source is estimated to be in the direction in which the microphone reception level is maximum as in the past. It is possible to accurately calculate the position of the sound source regardless of the length of time the sound is generated and the sound generation range.

【0081】請求項2の本発明によれば、更に、前述し
た5つの音伝播距離方程式から4個の方程式を任意に複
数回選出して各選出グループ毎に音源位置及び音発生時
刻を別々に算定し,各選出グループ毎に得られる各値の
内の近接した値を音源位置及び音発生時刻とするため、
求めた音源位置に客観性を持たせることが可能となり、
この結果、音源位置の算定精度の向上を図ることが可能
となる、という効果を奏する。
According to the present invention of claim 2, further, four equations are arbitrarily selected a plurality of times from the above-mentioned five sound propagation distance equations, and the sound source position and the sound generation time are separately set for each selected group. In order to calculate the sound source position and sound generation time, the close values among the values obtained for each selection group are calculated.
It is possible to add objectivity to the obtained sound source position,
As a result, it is possible to improve the calculation accuracy of the sound source position.

【0082】請求項3の本発明によれば、請求項1又は
2における各マイクロホンを三次元座標軸上で且つ原点
および当該原点から等間隔Lの位置に装備しているた
め、音源位置及び音発生時刻を算定する際の計算を簡易
化することができ、音源位置及び音発生時刻を迅速に算
定することが可能となる。従って、本発明を例えば自律
走行車両に適用した場合、車両周囲で発生する音(例え
ば他の車両のエンジン音/人間の足音/動物の鳴き声等
の生活騒音に起因した音,川の流れる音/雷の音等の自
然現象に起因した音等)の音源位置に基づき車両周囲の
状況を的確に把握することができるため、自律走行車両
の運用を的確に行うことが可能となる、という効果を奏
する。
According to the present invention of claim 3, since the microphones of claim 1 or 2 are mounted on the three-dimensional coordinate axis and at the origin and at positions equidistant L from the origin, the sound source position and the sound generation are generated. The calculation when calculating the time can be simplified, and the sound source position and the sound generation time can be calculated quickly. Therefore, when the present invention is applied to, for example, an autonomous vehicle, a sound generated around the vehicle (for example, engine sound of another vehicle / footsteps of humans / sound caused by living noise such as crying of animals, sound of river flow / The situation around the vehicle can be accurately grasped based on the position of the sound source such as a sound caused by a natural phenomenon such as thunder, etc., so that it is possible to accurately operate the autonomous vehicle. Play.

【0083】請求項4の本発明によれば、三次元座標空
間に原点及び当該原点から所定距離離れた位置に装備さ
れた少なくとも五個の無指向性のマイクロホンと,各マ
イクロホンで受信される音の到達時刻,この時の音速,
各マイクロホンの座標位置データを記憶する記憶部と,
各マイクロホンで受信される音の音源位置及び音発生時
刻に係る少なくとも5つの音伝播距離方程式から4個の
方程式を任意に選出して連立解法することにより得られ
る音源位置及び音発生時刻の算定式を記憶する式記憶部
と,式記憶部に記憶された算定式に基づいて音源位置及
び音発生時刻を演算する演算部とを設けているため、音
の発生している時間の長さや音の発生範囲の如何に拘ら
ず音源位置を的確に算定することが可能となる、という
効果を奏する。
According to the present invention of claim 4, at least five omnidirectional microphones provided at the origin and a position separated by a predetermined distance from the origin in the three-dimensional coordinate space, and the sound received by each microphone. Arrival time, sound velocity at this time,
A storage unit that stores coordinate position data of each microphone,
Calculation formula of sound source position and sound generation time obtained by arbitrarily selecting four equations from at least five sound propagation distance equations related to sound source position and sound generation time of sound received by each microphone and performing simultaneous solution Since a formula storage unit that stores the sound source and a calculation unit that calculates the sound source position and the sound generation time based on the calculation formula stored in the formula storage unit are provided, the length of time the sound is generated and the sound It is possible to accurately calculate the sound source position regardless of the generation range.

【0084】請求項5の本発明によれば、更に、前述し
た5つの音伝播距離方程式から4個の方程式を任意に複
数回選出して各選出グループ毎に連立解法することによ
り得られる音源位置及び音発生時刻の算定式を選出グル
ープ毎に記憶する式記憶部と,式記憶部に記憶された算
定式に基づいて音源位置及び音発生時刻を選出グループ
毎に演算する演算部とを設けると共に,演算部が,選出
グループ毎に得られる各値の内の近接した値を音源位置
及び音発生時刻と判定し特定する音源位置特定機能を備
えているため、特定した音源位置に客観性を持たせるこ
とが可能となり、この結果、音源位置の算定精度の向上
を図ることが可能となる、という効果を奏する。
According to the present invention of claim 5, a sound source position obtained by arbitrarily selecting four equations from the above-mentioned five sound propagation distance equations a plurality of times and performing simultaneous solution for each selected group. And a formula storage unit that stores the calculation formula of the sound generation time for each selection group, and a calculation unit that calculates the sound source position and the sound generation time for each selection group based on the calculation formula stored in the formula storage unit. , The calculation unit has a sound source position specifying function that determines and determines the close value among the values obtained for each selected group as the sound source position and the sound generation time, so that the specified sound source position has objectivity. As a result, it is possible to improve the calculation accuracy of the sound source position.

【0085】請求項6の本発明によれば、請求項4又は
5における各マイクロホンを三次元座標軸上で且つ原点
および当該原点から等間隔Lの位置に装備しているた
め、音源位置及び音発生時刻を算定する際の計算を簡易
化することができ、音源位置及び音発生時刻を迅速に算
定することが可能となる。従って、本発明を例えば自律
走行車両に適用した場合、車両周囲で発生する音(例え
ば他の車両のエンジン音/人間の足音/動物の鳴き声等
の生活騒音に起因した音,川の流れる音/雷の音等の自
然現象に起因した音等)の音源位置に基づき車両周囲の
状況を的確に把握することができるため、自律走行車両
の運用を的確に行うことが可能となる、という効果を奏
する。
According to the present invention of claim 6, since the microphones of claim 4 or 5 are mounted on the three-dimensional coordinate axis and at the origin and at positions equidistant L from the origin, the sound source position and the sound generation are generated. The calculation when calculating the time can be simplified, and the sound source position and the sound generation time can be calculated quickly. Therefore, when the present invention is applied to, for example, an autonomous vehicle, a sound generated around the vehicle (for example, engine sound of another vehicle / footsteps of humans / sound caused by living noise such as crying of animals, sound of river flow / The situation around the vehicle can be accurately grasped based on the position of the sound source such as a sound caused by a natural phenomenon such as thunder, etc., so that it is possible to accurately operate the autonomous vehicle. Play.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した本実施例における自律走行車
両の音源位置算出制御系の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sound source position calculation control system of an autonomous traveling vehicle in the present embodiment to which the present invention is applied.

【図2】本実施例における自律走行車両の概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram of an autonomous traveling vehicle in the present embodiment.

【図3】本実施例における第1乃至第5マイクロホンの
三次元座標軸上の配置状態を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an arrangement state of first to fifth microphones on a three-dimensional coordinate axis in the present embodiment.

【図4】第1乃至第5マイクロホンの受信波を示す線図
である。
FIG. 4 is a diagram showing received waves of first to fifth microphones.

【図5】図5(a)は第1マイクロホンの受信波の各周
波数毎の時間−振幅を示す線図、図5(b)は図5
(a)の一部を抽出したパターンを示す説明図である。
5 (a) is a diagram showing the time-amplitude for each frequency of the received wave of the first microphone, and FIG. 5 (b) is FIG.
It is explanatory drawing which shows the pattern which extracted a part of (a).

【図6】第2マイクロホンの受信波の各周波数毎の時間
−振幅を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing time-amplitude for each frequency of the received wave of the second microphone.

【図7】ローパスフィルタの代わりにバンドパスフィル
タを使用した音源位置算出制御系の構成を示すブロック
図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a sound source position calculation control system using a bandpass filter instead of a lowpass filter.

【図8】バンドパスフィルタを通過した波形のゼロクロ
ス点を示す線図である。
FIG. 8 is a diagram showing a zero-cross point of a waveform that has passed through a bandpass filter.

【図9】第1乃至第5マイクロホンの受信波及び及び音
到達時刻を示す線図である。
FIG. 9 is a diagram showing received waves and sound arrival times of the first to fifth microphones.

【図10】変形例におけるスピーカ及び第1乃至第5マ
イクロホンの三次元座標軸上の配置状態を示す説明図で
ある。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an arrangement state of a speaker and first to fifth microphones on a three-dimensional coordinate axis in a modified example.

【図11】図10に示すスピーカ及び第1乃至第5マイ
クロホンを右側方向から見た状態を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state where the speaker and the first to fifth microphones shown in FIG. 10 are viewed from the right side.

【図12】変形例における自律走行車両の障害物位置算
出制御系の構成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an obstacle position calculation control system of an autonomous traveling vehicle in a modified example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1マイクロホン 2 第2マイクロホン 3 第3マイクロホン 4 第4マイクロホン 5 第5マイクロホン 29 演算部 31 記憶部 32 式記憶部 1 1st microphone 2 2nd microphone 3 3rd microphone 4 4th microphone 5 5th microphone 29 Calculation part 31 Storage part 32 Formula storage part

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 三次元座標空間に、原点および当該原点
から所定距離離れた位置に少なくとも五個の無指向性の
マイクロホンを装備し、各マイクロホンに受信される音
の到達時刻(t0,t1,t2,t3,t4)を記憶し、こ
の時の音速をVとして,各マイクロホン毎に原点を基準
として得られる音源位置(x,y,z)および音発生時
刻Tにかかる少なくとも5つの音伝播距離方程式を設け
ると共に,この5つの音伝播距離方程式から4個の方程
式を任意に選出して連立解法することにより音源位置
(x,y,z)および音発生時刻Tを算定することを特
徴とした音源位置算出方法。
1. A three-dimensional coordinate space is provided with at least five omnidirectional microphones at an origin and at a position separated by a predetermined distance from the origin, and arrival times (t 0 , t) of sounds received by each microphone. 1 , t 2 , t 3 , t 4 ) are stored, and a sound source position (x, y, z) obtained with reference to the origin for each microphone and sound generation time T The sound source position (x, y, z) and the sound generation time T are calculated by providing five sound propagation distance equations and arbitrarily selecting four equations from these five sound propagation distance equations and performing simultaneous solution. A sound source position calculation method characterized by the above.
【請求項2】 三次元座標空間に、原点および当該原点
から所定距離離れた位置に少なくとも五個の無指向性の
マイクロホンを装備し、各マイクロホンに受信される音
の到達時刻(t0,t1,t2,t3,t4)を記憶し、こ
の時の音速をVとして,各マイクロホン毎に原点を基準
として得られる音源位置(x,y,z)および音発生時
刻Tにかかる少なくとも5つの音伝播距離方程式を設け
ると共に,この5つの音伝播距離方程式から4個の方程
式を任意に複数回選出して各選出グループ毎に音源位置
(x,y,z)および音発生時刻Tを別々に算定し、各
選出グループ毎に得られるx,y,z,Tの各値の内の
近接した値を音源位置(x,y,z)及び音発生時刻T
とすることを特徴とした音源位置算出方法。
2. A three-dimensional coordinate space is equipped with at least five omnidirectional microphones at an origin and at a position separated by a predetermined distance from the origin, and arrival times (t 0 , t) of sounds received by each microphone. 1 , t 2 , t 3 , t 4 ) are stored, and a sound source position (x, y, z) obtained with reference to the origin for each microphone and sound generation time T Five sound propagation distance equations are provided, and four equations are arbitrarily selected a plurality of times from these five sound propagation distance equations to determine the sound source position (x, y, z) and the sound generation time T for each selected group. Separately calculated values of x, y, z, and T, which are close to each other and obtained for each selected group, are calculated as the sound source position (x, y, z) and the sound generation time T.
A sound source position calculation method characterized by:
【請求項3】 前記各マイクロホンは、三次元座標軸上
で且つ原点および当該原点から等間隔Lの位置に装備さ
れていることを特徴とした請求項1又は2記載の音源位
置算出方法。
3. The sound source position calculation method according to claim 1, wherein each of the microphones is mounted on the three-dimensional coordinate axis and at the origin and at positions equidistant from the origin.
【請求項4】 三次元座標空間に、原点および当該原点
から所定距離離れた位置に少なくとも五個の無指向性の
マイクロホンを装備し、 この各マイクロホンで受信される音の到達時刻(t0
1,t2,t3,t4)と,この時の音速Vと,前記各マ
イクロホンの座標位置データとを記憶する記憶部を設
け、 前記各マイクロホンで受信される音の音源位置(x,
y,z)および音発生時刻Tにかかる少なくとも5つの
音伝播距離方程式を設定すると共に,この5つの音伝播
距離方程式から4個の方程式を任意に選出して連立解法
することにより得られる音源位置(x,y,z)および
音発生時刻Tの算定式を記憶する式記憶部を装備し、 この式記憶部に記憶された算定式に基づいて前記音源位
置(x,y,z)および音発生時刻Tを演算する演算部
を設けたことを特徴とした音源位置算出装置。
4. The three-dimensional coordinate space is equipped with an origin and at least five omnidirectional microphones at a position separated from the origin by a predetermined distance, and arrival time (t 0 , t 0 ,
t 1, t 2, t 3 , t 4 and), and the acoustic velocity V at this time, the storage unit provided for storing the coordinate position data of each microphone, sound source position of the sound received In the respective microphone (x ,
y, z) and at least five sound propagation distance equations related to the sound generation time T, and at the same time, the sound source position obtained by arbitrarily selecting four equations from these five sound propagation distance equations and performing simultaneous solution (X, y, z) and a formula storage unit for storing a calculation formula of the sound generation time T are provided, and the sound source position (x, y, z) and the sound based on the calculation formula stored in the formula storage unit. A sound source position calculation device comprising a calculation unit that calculates a generation time T.
【請求項5】 三次元座標空間に、原点および当該原点
から所定距離離れた位置に少なくとも五個の無指向性の
マイクロホンを装備し、 この各マイクロホンで受信される音の到達時刻(t0
1,t2,t3,t4)と,この時の音速Vと,前記各マ
イクロホンの座標位置データとを記憶する記憶部を設
け、 前記各マイクロホンで受信される音の音源位置(x,
y,z)および音発生時刻Tにかかる少なくとも5つの
音伝播距離方程式を設定すると共に,この5つの音伝播
距離方程式から4個の方程式を任意に複数回選出して各
選出グループ毎に連立解法することにより得られる音源
位置(x,y,z)および音発生時刻Tの算定式を選出
グループ毎に記憶する式記憶部を装備し、 この式記憶部に記憶された算定式に基づいて前記音源位
置(x,y,z)および音発生時刻Tを選出グループ毎
に演算する演算部を設けると共に、 この演算部が、前記選出グループ毎に得られるx,y,
z,Tの各値の内の近接した値を音源位置(x,y,
z)および音発生時刻Tと判定し特定する音源位置特定
機能を備えていることを特徴とした音源位置算出装置。
5. The three-dimensional coordinate space is equipped with at least five omnidirectional microphones at an origin and at a position separated by a predetermined distance from the origin, and arrival times (t 0 , t 0 ,
t 1, t 2, t 3 , t 4 and), and the acoustic velocity V at this time, the storage unit provided for storing the coordinate position data of each microphone, sound source position of the sound received In the respective microphone (x ,
y, z) and at least five sound propagation distance equations for sound generation time T are set, and four equations are arbitrarily selected a plurality of times from these five sound propagation distance equations, and simultaneous solution methods are applied to each selected group. The sound source position (x, y, z) and the sound generation time T obtained by performing the above formula are provided with a formula storage unit for storing each formula group, and the above formula is stored based on the formula stored in the formula storage unit. A calculation unit for calculating the sound source position (x, y, z) and the sound generation time T for each selection group is provided, and the calculation unit obtains x, y, for each selection group.
Among the values of z and T, the close values of the sound source position (x, y,
z) and a sound source position specifying function for determining and specifying the sound generation time T.
【請求項6】 前記各マイクロホンは、三次元座標軸上
で且つ原点および当該原点から等間隔Lの位置に装備さ
れていることを特徴とした請求項4又は5記載の音源位
置算出装置。
6. The sound source position calculation device according to claim 4, wherein each of the microphones is mounted on the three-dimensional coordinate axis and at the origin and at positions equidistant from the origin.
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