专利名称：车辆台数确定装置及车辆台数确定方法
技术领域：
本发明涉及确定车辆台数的装置，特别涉及利用位于本车辆周围的车辆的车辆音来检测车辆台数的装置等。
背景技术：
以往，作为对在本车辆周围存在的车辆的状况进行判断的技术，有如以下所示的技术。第I以往技术将周围音变换为音压等级信号。对特定频带中的音压等级信号的绝对量和判断等级进行比较。用对音压等级信号的绝对量与判断等级进行比较后的结果，判断在本车辆周围存在的车辆的有无。另外，根据音压等级信号的时间变化判断其他车辆是否接近(例如，参照专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2000-99853号公报专利文献2 日本专利第2806048号公报非专利文献非专利文献I 用于驾驶辅助的利用行驶音的接近车辆检测系统”(日本音响学会志 62 卷 3 号(2006)，pp. 265-274)
发明内容
发明要解决的问题在第I以往技术(专利文献I及非专利文献I)中，将IOOOHz等频带的周围音变换为音压等级信号，对音压等级信号在特定频带中的绝对量和判断等级进行比较，从而判断周围有无车辆，并且根据音压等级信号的时间变化判断周围的车辆是否接近(专利文献I的图3等)。然而，1000Hz等较高的频带，由于是由行驶产生的轮胎与路面的摩擦音(轮胎行驶音)，虽然能够检测出接近，但在存在多台车辆时，无法确定到该台数。这是因为，轮胎行驶音在800Hz 1200Hz等宽范围内扩展，不具有通过车辆能够区别的特征。即无论是一台或两台都在同样的频带产生音压，因此无法确定台数，并且也难以检测第多数台(非专利文献 Ipp. 271)。第2以往技术(专利文献2)涉及利用倍音信息分离由不同的乐器奏出的多个音色的技术。乐器分别具有特有频带的音。另外，其频带具有基本频率和其倍数频率等所谓的倍音结构。并且，该频带的音一定同时产生。因此，假定为从一个乐器发出具有同时产生的某个音压的频率和其倍数频率，通过分组来将各乐器分类，并生成每个乐器的乐谱。然而，从车辆发出的音、特别是引擎音具有针对每个车辆而不同的特有的音色，未必是倍音。另外，在实际环境中，因风等杂音、建筑物等引起的反射或衍射等的影响，SN比差，仅用特定频率的音压信息，难以区别车辆。
本发明为了解决上述的问题而做出，目的在于，提供能够用本车辆周围存在的车辆的车辆音准确地确定车辆台数的车辆台数确定装置等。用于解决问题的手段为了实现上述目的，本发明所涉及的车辆台数确定装置的一方式，用车辆音确定在周围存在的车辆的台数，该车辆台数确定装置包括车辆音检测话筒，检测包含所述车辆音的周围音；频率分析部，对检测到的所述周围音的频率进行分析；车辆候补音选择部，基于所述频率分析部的分析，选择所述周围音中的、具有规定阈值以上的音压的频带中的音作为车辆候补音；相位曲线计算部，对于选择出的所述车辆候补音，分别计算表示相位的时间变化的相位曲线；以及台数确定部，基于计算出相位曲线的形状将所述相位曲线分组，将所获得的小组数确定为在周围存在的车辆的台数。由此，基于车辆音的相位曲线的形状，即车辆音特有的性质，确定在周围存在的车辆的台数。因此，根据本结构，能够用位于本车辆周围的车辆的车辆音准确地检测车辆的台数。在此，可以是，所述相位曲线计算部对于由所述车辆候补音选择部选择出的车辆候补音，分别根据表示该车辆候补音的信号的按时间的相位，计算二次近似曲线作为所述相位曲线。此时，较为理想的是，所述台数确定部用计算出的所述二次近似曲线的二次系数的类似性将所述相位曲线分组。由此，用相位曲线中的凸的方向的类似性来确定车辆的台数，所以即使车辆候补音为多个，也判断车辆加减速状态下的类似性并确定车辆的台数，在多个车辆接近的状况等的复杂的状况下，也更准确地确定车辆的台数。另外，也可以是，还包括车辆音提取部，计算由所述频率分析部的分析所获得的相位与由所述相位曲线计算部计算出的相位曲线上的相位的误差，基于计算出的误差，从由所述频率分析部的分析所获得的区域提取与车辆音对应的区域，所述台数确定部用由所述车辆音提取部提取到的车辆音的区域中的所述相位曲线，确定所述车辆的台数。由此，仅用表示与车辆的行驶状态(定速，加减速)相近的相位变化的频谱的区域、即除去风等杂音之后的车辆音的区域来确定车辆的台数，更准确地确定车辆的台数。另外，可以是，还包括通知部，通知由所述台数确定部确定出的车辆的台数。此时，较为理想的是，所述通知部为在由所述台数确定部确定出的车辆为一台时和为多台时，以不同的形态进行所述通知的结构、或所述通知部以声音进行所述通知的结构。由此，车辆的台数通知至驾驶员等，确保了安全驾驶。此外，本发明不仅能够作为包括这种特征性的处理部的车辆台数确定装置来实现，也能够作为将车辆台数确定装置所包含的特征性的处理部作为步骤的车辆台数确定方法来实现，或作为使计算机执行包含于车辆台数确定方法的特征性的步骤的程序来实现。而且，不言而喻，这种程序能够借助⑶-ROM (Compact Disc-Read Only Memory)等非易失性的记录介质或因特网等通信网络来流通。发明的效果根据本发明，用本车辆周围存在的车辆的车辆音，能够准确地确定在周围存在的车辆的台数。因此，通过将所确定的车辆的台数通知至本车辆的驾驶员等，来对安全驾驶进行辅助。
图1是表示本发明的实施方式I中的车辆台数确定装置的结构的框图。图2是说明车辆音的图。图3是说明车辆音的图。图4是说明车辆音的图。图5是说明本发明中的相位的图。图6是说明本发明中的相位的图。图7是说明弓丨擎音的图。图8是说明引擎的转速恒定时的引擎音的相位的图。图9是说明引擎的转速增加从而车辆加速时的引擎音的相位的图。图10是说明引擎的转速减少从而车辆减速时的引擎音的相位的图。图11是说明车辆音的音压的图。图12是说明相位曲线的计算方法的图。图13是说明相位曲线的计算方法的图。图14是说明相位的校正处理的图。图15是说明车辆的台数的确定方法的图。图16是说明车辆的通知方式的图。图17是表示本实施方式I中的车辆台数确定装置的动作的流程图。图18是表示图17中的步骤S105的详细的流程图。图19是表示图17中的步骤S105的其他详细的流程图。图20是说明车辆的台数的确定方法的图。图21是表示本发明的实施方式2中的车辆台数确定装置的结构的框图。图22是说明车辆音与杂音的混合音的图。图23是说明车辆音与杂音的相位曲线的图。图24是说明车辆音的提取方法的图。图25是表示提取到的车辆音的例子的图。图26是表示本实施方式2中的车辆台数确定装置的动作的流程图。图27是表示图26中的步骤S401的详细的流程图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明所涉及的车辆台数确定装置的实施方式进行说明。此外，以下说明的实施方式都表示本发明的较为理想的一具体例。以下的实施方式所示的数值、结构要素、结构要素的配置位置及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一例，无意限定本发明。本发明仅由权利要求书限定。因此，关于以下实施方式的结构要素中的、表示本发明最上位概念的独立权利要求中未记载的结构要素，不是解决本发明的问题所必须的，但作为构成更为理想的方式的要素来进行说明。(实施方式I)首先，对本发明的实施方式I所涉及的车辆台数确定装置进行说明。图1是表示本发明的实施方式I中的车辆台数确定装置100的结构的框图。图1的车辆台数确定装置100，是基于在本车辆的周边存在的其他车辆的车辆音来确定其他车辆的台数的装置，包含检测其他车辆音的车辆音检测话筒101、频率分析部102、车辆候补音选择部103、相位曲线计算部104、台数确定部105、通知部106。此外，在图1中，箭头线上的横向的记载表示通过该箭头线传输的主要的数据。另外，通知部106不是车辆台数确定装置100的必须的结构要素，但具备其是较为理想的(因为是可选择的结构要素)，所以以虚线框表示。以下，关于其他的框图，也是同样的。车辆音检测话筒101是检测包含车辆音的周围音的话筒，即至少检测其他车辆的引擎音、马达音、行驶音等由其他车辆发出的车辆音的话筒等，输出声音信息(例如，如图1所示的WAV格式的声音数据)。此外，在使用搭载于本车辆的话筒作为车辆音检测话筒101时，也同时检测风噪音等的杂音，因此车辆音检测话筒101对车辆音和杂音的混合音进行检测。图2是对车辆音检测话筒101的车辆音检测进行说明的图。该图表示出靠近交叉点的本车辆和从右侧靠近交叉点的两台其他车辆(其他车辆A、B)。通过在本车辆的规定的位置设置的车辆音检测话筒101，检测接近交叉点的其他车辆A及B的声音(以下，作为“其他车辆音”。)。本车辆的规定的位置，例如是发动机罩前、顶棚、后视镜。频率分析部102对由车辆音检测话筒101检测到的周围音进行频率分析。例如，对于周围音实施傅里叶变换处理，求出周围音的频率信号、振幅和相位等。此外，频率分析部102进行的傅里叶变换处理可以是高速傅里叶变换、离散余弦变换等其他频率变换方法进行的频率变换。更详细而言，该频率分析部102基于由车辆音检测话筒101及102检测到的周围音，在每个分析区间，分析周围音的音压，该分析区间是指，多个规定时间段中的每个规定时间段及多个规定频带中的每个规定频带的组合。图3 (a)、(b)、(c)是表示用频率分析部102对由车辆音检测话筒101检测到的实际的车辆的引擎音进行频率分析后的结果的频谱图。纵轴表示频率，横轴表示时间。该频谱图中的浓淡表示频率信号的功率(即，音压)的大小，浓的部分表示功率大的部分。规定数的汽缸进行活塞运动，从而引擎使驱动系统旋转。而且，从车辆发出的引擎音包括依赖于引擎旋转的音和不依赖于引擎旋转的固定振动音、非周期音。特别是能够从车辆外部检测的主要的音是依赖于引擎旋转的周期音。在本实施方式中，着眼于该依赖引擎旋转的周期音。另外，根据车辆，引擎结构不同，而且转速也不同，因此音色不同，在存在多台车辆时，在频谱图中，在不同的频率中有较大的功率。例如，图3 Ca)是在一台车辆行驶时由频率分析部102获得的车辆音的频谱图。横轴表示时间，纵轴表示频率。在从20Hz到200Hz等较低的频带中，如上所述检测引擎音。引擎音为具有如正弦波的恒定的音色，并在特定的频率具有功率的结构。在图3 (a)中，能观察到一条黑的部分A。该部分A是引擎音，具有规定的功率。图3 (d)是图3 (a)的频谱图中的、某一时间的频谱。横轴表示频率，纵轴表示功率(dB)。在此，可知，在50Hz具有峰值。另一方面，图3 (b)、图3 (C)是在车辆为两台时由频率分析部102获得的频谱图。横轴表示时间，纵轴表示频率。可知，引擎音被看作一条线。但是，在图3 (b)、图3 (c)中，车辆为两台，所以可知，能看到两条线。由于引擎音根据车辆而不同而且引擎的转速也不同的情况较多，因此在车辆为两台等存在多台时，检测为台数个音色。在此看作黑的线。图3(e)、图3 (f)分别是图3 (b)、图3 (c)的频谱图中的、是某一时间的频谱。横轴表示频率，纵轴表示功率(dB)。图3 (e)中，可知在45Hz和70Hz具有峰值。图3 (f)中，可知在40Hz和75Hz具有峰值。车辆候补音选择部103基于频率分析部102的分析，选择周围音中的、具有规定阈值以上的音压的频带中的音作为车辆候补音。在本实施方式中，车辆候补音选择部103例如使用对车辆音和杂音进行区别的规定的音压阈值，选择阈值以上的频率信号作为车辆候补音。该规定的音压阈值例如是_48dB等。另外，在此，若用峰值查找法等对于频谱搜索峰值，并将规定阈值(设为-48dB)以上的峰值数确定为车辆的台数，则能够确定车辆的台数。尤其在实际环境中，有时在周围的噪音及背景噪音的影响下能够检测的车辆音仅仅是基本频率、规定的频率等，具有最值功率的频率。因此，也可以如上所述那样、用规定阈值并将阈值以上的峰值数确定为台数。或者，也可以通过谱减法等预先确定杂音的等级，并利用剩余的部分作为车辆音。然而，在现实获得的频谱中，有时即使一台也在多个频带具有峰值。例如，图4 Ca)是在车辆为一台时由频率分析部102获得的频谱图。横轴表示时间，纵轴表示频率。与前述同样地检测出引擎音。但是，如该图4 (a)的频谱图所示，即使在周围存在的车辆为一台，也看到两条黑的部分。图4 (d)是图4 (a)的频谱图中的、某一时间的频谱。横轴表示频率，纵轴表示功率(dB)。可知，在该时刻，在50Hz和90Hz具有峰值。这样，即使是一台车辆音的频谱，作为在频谱中出现的峰值，未必是一个峰值，而是由多个峰值。图4 (d)中，频谱具有两个峰值，但有时也具有三个、四个等多个峰值。并且，该峰值未必是如乐器等那样、位于倍音的多个峰值，针对每个车辆，在任意的位置具有功率的情况较多。因此，这种情况下，简单地根据频谱中的峰值的个数，难以准确地确定在周围存在的车辆是一台或两台等车辆的台数。并且，在存在多台车辆时，仅用频带或功率，是否存在多台车辆的区别变得更困难。
例如，图4 (b)表 示 车辆存在两台时由频率分析部102获得的频谱图的例子。横轴表示时间，纵轴表示频率。是表示实际上一台车辆以恒定的速度行驶，其他的一台车辆从其后方加速并与该以恒定速度行驶的车辆接近的情况、即两台车辆接近的状况的频谱图。在此，能看到四条线的黑的部分。图4 (d)是图4 (b)的频谱图中的、某一时间的频谱。横轴表示频率，纵轴表示功率(dB)。在此，可知在该时刻在40Ηζ、65Ηζ、85Ηζ、125Hz具有峰值。这样，即使存在一台车辆时，频谱有时也有四个峰值，为此，简单地根据峰值的个数，难以确定车辆是存在一台、还是存在两台或四台等多台。尤其在车辆存在多台的状况下，在多台车辆接近的状况下，如果误判定为存在一台车辆并仅将一台车辆通知给用户，无法通知另一方的车辆的接近时，一方的车辆在本车辆的正面经过，驾驶员会安心地进入交叉点，所以之后与无法检测到的另一方的车辆碰撞的可能性大。因此，需要高精度地确定并通知多台车辆。并且，在实际环境中，有时车辆音因为风杂音等、反射、衍射等而衰减。并且，在车辆检测中也需要瞬间确定并通知车辆的存在。因此，在本实施方式中，车辆台数确定装置100不仅用由频率分析部102频率分析出的信息中的、音压(功率)还用相位的信息来确定车辆台数。为此,本实施方式中的车辆台数确定装置100包括相位曲线计算部104。该相位曲线计算部104对于由车辆候补音选择部103选择出的车辆候补音，分别计算表示相位的时间变化的相位曲线。在此，用图5进行在本发明中使用的“相位”的定义。图5 (a)中示意性地示出了所输入的引擎音的波形的例子。横轴表示时间，纵轴表示振幅。在此，示出了引擎的转速相对于时刻(时间的经过)是恒定的即引擎音的频率不变化时的引擎音的波形的例子。另外，图5 (b)中，示出了用傅里叶变换进行频率分析时的基础波形即规定频率f的正弦波(在此，将与引擎音的频率相同的值作为规定频率f)。横轴和纵轴与图5 (a)相同。通过进行该基础波形与所输入的声音(即，混合音)的卷积运算，求出频率信号(进一步确定性地，是相位)。在该例子中，不使基础波形在时间轴方向移动而使之固定，通过进行该基础波形与所输入的引擎音的卷积运算，求出每个时刻的频率信号(相位)。图5 (C)示出了以该处理求出的结果。横轴表示时间，纵轴表示相位。在该例子中，引擎的转速相对于时刻是恒定的，输入的引擎音的频率相对于时刻是恒定的。为此，规定频率f下的相位是恒定的，换言之，并不“加速地增加或加速地减少”。此外，在该例子中，设与转速恒定的引擎音的频率相同的值作为规定频率f，但在设比引擎音的频率小的值作为规定频率f时，通过这种利用了频率f的基础波形的卷积运算而获得的相位呈一次函数性地增加。另外，在设比引擎音的频率大的值作为规定频率f时，通过这种利用了频率f的基础波形的卷积运算而获得的相位呈一次函数性地减少。任意情况下(基础波形的频率即规定频率f与引擎音的频率相同、更小及更大时)，规定频率f下的相位都表示从以一次函数表现的变化，不会加速地增加或加速地减少。此外，在音声信号领域或高速傅里叶变换(FFT)等中，一般是使基础波形在时间轴方向上移位同时进行卷积运算。在使该基础波形在时间轴方向上移位同时进行卷积运算时，之后通过校正相位能够变换为本发明所定义的相位。以下，用图来说明。因此，在本实施方式中，也将不使基础波形在时间轴方向上移动而使之固定并通过该基础波形与所输入的引擎音的卷积运算而获得的相位称作校正后相位。图6是说明对相位的校正方法的图。图6 (a)中示意性地示出了所输入的引擎音的波形的例子。横 轴表示时间，纵轴表示振幅。另外，图6 (b)中，示出了用傅里叶变换进行频率分析时的基础波形即规定频率f的正弦波(在此将与引擎音的频率相同的值作为规定频率f)。横轴和纵轴与图6 Ca)相同。通过进行该基础波形与所输入的声音(即，混合音)的卷积运算，求出频率信号(更确定性地，是相位)。在该例子中，使基础波形在时间轴方向上移动，同时进行该基础波形与所输入的引擎音的卷积运算，求出每个时刻的频率信号(相位)。图6 (C)示出了以该处理求出的结果。横轴表示时间，纵轴表示相位。所输入的引擎音的频率是频率f，因此频率f下的相位的图形成为以I / f的时刻的周期规则性地重复的向右上升的倾斜。因此,对于计算出的相位Ψ (t)，校正规则性地重复的相位，从而获得如图6 (d)所示的、校正后的相位(Ψ ' (t) = mod2 η ( Ψ (t)-2 n ft) (f为分析频率))。即，即使通过在使基础波形在时间轴方向上移位同时进行卷积运算来计算相位时，通过进行相位校正，也能够变换为图5 (c)所示的、本发明所定义的相位。在本实施方式中，使用图5所示的相位即校正后的相位。另外，为了便于说明，将在图6中计算出的、使基准波形在时间轴方向上移位并计算的相位称为校正前相位，将进行校正之后的相位称为“校正后相位”。而且，本实施方式所用的“相位”是“校正后相位”。
图7是实际的车辆所发出的引擎音的频谱图。是一台车辆边改变速度(引擎的转速)边行驶的车辆音的频谱图。横轴表示时间，纵轴表示频率。可知，引擎音被看作一条线。此外，即使实际上车辆为一台，有时也如图4所示那样、成为两条线或三条线等，具有车辆特有的音色，在此，为了便于说明，使用成为一条线的区间作为例子。如图7的虚线圆501、502及503所示，可知，引擎音的转速变化，从而频谱图中的线(峰值)的频率局部地根据时刻而变化。在此，在着眼于频谱图中的线(峰值)的频率的变化时，可知，频率几乎不会随机地变化或离散地跳跃，以规定的时间间隔观察时，示出了规定的增减。例如，可知，在图7中的区间A中，线(峰值)的频率向右下降地减少。在该区间，引擎的转速减少，车辆减速。可知，在图7中的区间B中，线(峰值)的频率向右上升地增加。在该区间，引擎的转速增加，车辆加速。另外，可知，在图7中的区间C中，线(峰值)的频率以几乎恒定的频率推移。在该区间C，引擎的转速恒定，车辆定速行驶。在此，对引擎的转速的增减与引擎音的相位的关系进行说明。图8 (a)是仅表示图7所示的频谱图的区间C的图。图8 (b)是示意性地表示图7的区间C中的、引擎的转速恒定时的引擎音的波形的图。在此，设引擎音的频率为f。图8 (c)是表示基础波形的图。在此，使基础波形的频率为与引擎音的频率f相同的值。图8(d)是表示引擎音相对于基础波形的相位的图。引擎的转速恒定的引擎音如图8 (b)所示的正弦波那样、具有恒定的周期。为此，如图8 (d)所示，规定频率f下的相位相对于时间变化是恒定的，即不会加速地增加或加速地减少。此外，当作为对象的声音是恒定的频率并且基础波形的频率比作为对象的声音的频率低时，相位逐渐地延迟。但是，由于减少量恒定，因此相位的形状线性地减少。另一方面，当作为对象的声音是恒定的频率并且基础波形的频率比作为对象的声音的频率高时，相位逐渐地提前。但是，由于该增加量恒定，因此相位的形状线性地增加。图9 (a)是仅表示图7所示的频谱图的区间B的图。图9 (b)是示意性地表示图7的区间B中的、引擎的转速增加从而车辆加速时的引擎音的波形的图。此时，引擎音的频率随着时间增加。图9 (c)是表示基础波形的图。例如，设基础波形的频率为f。图9 Cd)是表示相对于基础波形的相位的图。引擎音如正弦波那样具有周期性并且具有周期逐渐地变大的波形(图9 (b))，所以如图9 (d)所示那样、引擎音相对于基础波形的相位相对于时间变化而加速地增加。图10 (a)是仅表示图7所示的频谱图的区间A的图。图10 (b)是示意性地表示图7的区间A中的、引擎的转速减少从而车辆减速时的引擎音的波形的图。此时，引擎音的频率随着时间减少。图10 (c)是表示基础波形的图。例如，设基础波形的频率为f。图10Cd)是表示引擎音相对于基础波形的相位的图。引擎音如正弦波那样具有周期性并且具有周期逐渐地变低的波形(图10 (b))，所以如图10 (d)所示那样、引擎音相对于基础波形的相位相对于时间变化而加速地减少。因此，如图8 (d)、图9 (d)及图10 (d)所示，通过用引擎音相对于基础波形的相位求出相位的相对于时间变化的加速度性的增减，从而能够判断引擎的转速的增减即车辆的加减速，并且，通过利用车辆的加减速，能够以该差(换言之，通过利用车辆的加减速的同一性)高精度地确定车辆的台数。
另外，在本实施方式中，通过利用短时间内大幅变化的相位的性质，能够高精度地确定以频谱的功率无法高精度地确定的车辆的台数。并且，即使是因实际环境等、杂音等只能瞬间地检测的车辆音，也能够以短时间的数据瞬间地确定车辆的台数。因此，能够高精度并且短时间地通知驾驶者在周围存在的车辆的台数。因此，图1的相位曲线计算部104用由车辆候补音选择部103选择出的车辆候补音中的频率信号的相位(设为Ψ ' (t))，计算伴随时间经过相位变化的相位形状(B卩，相位曲线的形状)。即，车辆候补音选择部103进行阈值处理，即认为具有阈值以上音压的、规定频带及规定时间是车辆音(车辆候补音)来选择，所以相位曲线计算部104计算该选择出的频带及时间中的车辆音的相位曲线的形状。另外，在本实施方式中，相位曲线计算部104将表示伴随时间经过的变化的相位曲线作为例如二次曲线(二次近似曲线)来计算。下面，对于对由车辆候补音选择部103中的阈值处理选择出的频带(即，车辆候补音)的相位曲线计算部104的处理进行说明。另外，在此，以频带的中心频率与基础波形的频率一致的情况为例来进行说明。即，判定相对于分析频率(基础波形的频率)f,相位(在此，校正后相位V' (t) (= mod2 31 ( Ψ (t)-2Jift))中的频率f是否增加。此外，在本实施方式中，频率分析部102采用图5所示的所谓的不使基础波形在时间轴方向上移位的频率分析，获得的相位用校正后相位ψ ' (t) (= mod2 π (ψ (t)-2nft))。图11是对于对周围音(在此，引擎音)的频率分析中的功率与相位进行说明的图。图11 (a)与图7同样地,是对车辆的引擎音进行DFT (Discrete Fourier Transform :离散傅里叶变换)分析后的频谱图。图11(b)是表示DFT分析的概念的图。例如从引擎的转速增加从而加速的区间即时刻tl起，用规定的时间窗幅度的规定的窗函数(海因窗)，在复空间上表示频率信号601。频率H、f2、f3等表示各频率 的振幅和相位。频率信号601的长度表示振幅的大小(功率)，频率信号601与实轴所成的角表示相位。而且，边时间移位边求出各时刻的频率信号。在此，一般而言，频谱图仅仅是表示各时刻的各频率的功率，关于相位进行省略。图7即图11Ca)所示的频谱图都同样地，仅表示DFT分析后的功率的大小。频率信号的相位Ψ (t)及大小(功率)P (t)将频率信号的实部表示为X (t)，将频率信号的虚部表示为I (t)时，是式I和式2。ψ (t) =mod2 π (arctan (y (t) /x (t))) (式 I)及P(V) = ^x(Z)2 + V(Z)2 (式 2)在此的记号t表不频率信号的时刻。图11 (C)中，示出了在图13 (a)，引擎的转速增加从而加速的区间(tl tn)的频率(例如频率f4)的功率的时间变动。横轴是时间轴。纵轴表示频率信号的大小(功率)。根据图11 (C)，功率的变动是随机的，无法观测增加或减少。如该图11 (c)所示，一般而言，频谱图省略相位信息，仅仅以功率表示信号的变化。为此，为了观测引擎音的音压的变化，需要足够长时间(数秒)的音信号。并且，在含有风等杂音时，音压的变化埋于噪声，因此观测变得困难。为此，以往难以利用于需要仅根据与功率有关的信息瞬间确定车辆的台数并在短时间内通知驾驶者的安全驾驶辅助等的应用程序。图11 (d)中，示出了在图11 (a)中、引擎的转速增加从而加速的区间的规定频率间(设转速从f4向(f4 + Af)增加)的声音的功率的时间变动。横轴是时间轴。纵轴是频率轴，将以斜线涂抹的部分902作为具有恒定功率的区间来表示。根据图11 (d)可知，频率的变动是随机的，无法观测引擎的转速的增加或减少。如该图11 (d)所示，一般而言，频谱图省略相位信息，仅仅以功率表示信号的变化，因此为了观测引擎音的频率的变化，需要足够长时间(数秒)的音信号。并且，在含有风等杂音时，频率变化进一步埋于噪声中，因此，观测变得困难。因此，在本实施方式中，台数确定部105着眼于引擎音的相位，基于该相位的时间变化(即，相位曲线的形状)，按车辆分组(即，将相位曲线分组)，确定车辆的台数。若以公式表示上述引擎音转速的增减与相位的时间变化的关系，能够以以下的关系式表不。Ψ (t) = 21 / f (t) dt (式 3)可知，如图7等所示那样的引擎音的频率的变化，几乎没有频率随机地变化或离散地跳跃，以规定的时间间隔观察时，示出了规定的增减。因此，将该增减例如以下述的式4表示的、f (t) =At+f0 (式 4)一次的分段线性来近似。具体而言，认为，当以规定的时间区间观测时，时刻t的频率f (t)能够以从初始值&起与时刻t成比例(比例系数A)地增减的线段来线性近似。而且，在以上述式4表示频率f (t)时，时刻t中的相位Ψ (t)表示为式5。ψ (t) = 2 / f (t) dt=2 τι f (At+f0) dt = π At2+2 π f0t+ Ψ0 (式 5)在此右边的第3项的Ψ0表示初始相位，第2项(2 f0t)表示相位与时刻t成比例地前进角频率2 Jifcitt5而且，根据第I项(JiAt2)可知，相位能够以二次曲线近似。因此，在本实施方式中，相位曲线计算部104对于由车辆候补音选择部103选择出的车辆候补音，分别根据表示该车辆候补音的信号的按时间的相位，通过近似计算来计算二次曲线作为相位曲线。接着，对根据使基准波形在时间轴上移位并且计算的相位(校正前相位)来计算校正后相位的方法进行说明。此外，当使基础波形在时间轴上移位并计算相位时，需要如图2 (C)和图2 (d)所示那样、将相位Ψ (t)变换为相位Ψ' (t) = mod2 ( Ψ (t)-2 ft) (f为分析频率)来进行相位校正。以下，说明详细。首先，决定基准的时刻。图12 Ca)是表示从图9 Ca)中的时刻tl起的规定时间区间中的相位的图，将图12 Ca)的黑色圆形标记的时刻t0决定为基准的时刻。接着，相位曲线计算部104决定对相位进行校正的频率信号的多个时刻。在该例子中，将图12 Ca)的五个白色圆形标 记的时刻&142434445)决定为对相位进行校正的频率信号的时刻。在此，设将基准的时刻t0的频率信号的相位表示为Ψ (t0) = mod2 n (arctan (y (t0) /x (t0))) (式 6)，将对相位进行校正的五个时刻的频率信号的相位表示为式7。
ψ (t±) = mod2 Ji (arctan (y (tj/χ (tj)) (i=l，2，3，4，5) (式 7)在图12 (a)以X标记表示这些校正之前的相位。另外，对应的时刻的频率信号的大小能够以式8表不。
权利要求
1.一种车辆台数确定装置,用车辆音确定在周围存在的车辆的台数,包括车辆音检测话筒，检测包含所述车辆音的周围音；频率分析部，对检测到的所述周围音的频率进行分析；车辆候补音选择部，基于所述频率分析部的分析，选择所述周围音中的、具有规定阈值以上的音压的频带中的音作为车辆候补音；相位曲线计算部，对于选择出的所述车辆候补音，分别计算表示相位的时间变化的相位曲线；以及台数确定部，基于计算出的相位曲线的形状将所述相位曲线分组，将所获得的小组数确定为在周围存在的车辆的台数。
2.如权利要求1所述的车辆台数确定装置，所述相位曲线计算部对于由所述车辆候补音选择部选择出的车辆候补音，分别根据表示该车辆候补音的信号的按时间的相位，计算二次近似曲线作为所述相位曲线。
3.如权利要求2所述的车辆台数确定装置，所述台数确定部用计算出的所述二次近似曲线的二次系数的类似性将所述相位曲线分组。
4.如权利要求1所述的车辆台数确定装置，还包括车辆音提取部，计算由所述频率分析部的分析所获得的相位与由所述相位曲线计算部计算出的相位曲线上的相位的误差，基于计算出的误差，从由所述频率分析部的分析所获得的区域提取与车辆音对应的区域，所述台数确定部用由所述车辆音提取部提取到的车辆音的区域中的所述相位曲线，确定所述车辆的台数。
5.如权利要求1所述的车辆台数确定装置，还包括通知部，通知由所述台数确定部确定出的车辆的台数。
6.如权利要求5所述的车辆台数确定装置，所述通知部在由所述台数确定部确定出的车辆为一台时和为多台时，以不同的形态进行所述通知。
7.如权利要求5所述的车辆台数确定装置，所述通知部以声音进行所述通知。
8.—种车辆台数确定方法,用车辆音确定在周围存在的车辆的台数,包括车辆音检测步骤，检测包含所述车辆音的周围音；频率分析步骤，对检测到的所述周围音的频率进行分析；车辆候补音选择步骤，基于所述频率分析步骤的分析，选择所述周围音中的、具有规定阈值以上的音压的频带中的音作为车辆候补音；相位曲线计算步骤，对于选择出的所述车辆候补音，分别计算表示相位的时间变化的相位曲线；以及台数确定步骤，基于计算出的相位曲线的形状将所述相位曲线分组，将所获得的小组数确定为在周围存在的车辆的台数。
9.一种程序，是用车辆音确定在周围存在的车辆的台数的车辆台数确定装置所用的程序，使计 算机执行权利要求8所述的车辆台数确定方法所包含的步骤。
全文摘要
提供能够用在本车辆周围存在的车辆的车辆音准确地确定车辆台数的车辆台数确定装置。车辆台数确定装置(100)，用车辆音确定在周围存在的车辆的台数，包括车辆音检测话筒(101)，检测包含车辆音的周围音；频率分析部(102)，对检测到的周围音的频率进行分析；车辆候补音选择部(103)，基于频率分析部(102)的分析，选择周围音中的、具有规定阈值以上的音压的频带中的音作为车辆候补音；相位曲线计算部(104)，对于选择出的车辆候补音，分别计算表示相位的时间变化的相位曲线；以及台数确定部(105)，基于计算出的相位曲线的形状将相位曲线分组，将所获得的小组数确定为在周围存在的车辆的台数。
文档编号G08G1/16GK103052978SQ20118003855
公开日2013年4月17日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年1月12日
发明者吉冈元贵, 芳泽伸一 申请人:松下电器产业株式会社