声源识别测定装置、系统及方法
专利名称：声源识别测定装置、系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种对来自所有方向的目标声源的声压以及声压级进行识别测定的 声源识别测定装置、系统及方法。
背景技术：
以往，作为识别目标声源的装置，例如有以下两种利用电波接收方式的测定装 置，当目标声源为航空器噪声时，接收转发器响应信号电波及电波高度计信号电波，根据噪 声级及其电场强度级相关性判断并识别对象噪声是否为航空器声(专利文献1、2)；利用噪 声相关方式的测定装置，根据2或者4麦克风的接收信号的相关性检测并识别噪声的传来 方向(专利文献3)。用这些声音识别装置进行目标声源的识别时，在目标声源足以优越于 目标外声源的地方，则判断观测到的大的噪声是否为目标声即可，并无难处。然而，在目标声源与目标外声源之差距(S/N比)较小的地方，则只能在现场进行 有人测定，将实际噪声仪器所示声级和测定人员用眼睛耳朵等确认的现场状态进行对照来 确定是否为目标声源。另外，也可以采用实声听取法(非专利文献2)，此方法代替现场有人 测定(非专利文献1)，将产生的噪声的原声全部收录到数据记录器上，通过电话线路等传 送至中央总计装置，分析人员将其逐一播放并听取后判断是否为目标声源，但是此种方法 所需的工作量庞大，分析人员的负担也重。专利文献1 日本专利特许1750374号专利文献2 日本专利特许3699705号专利文献3 日本专利特公昭61-13169号非专利文献1 航空线騒音監視測定7 二 - τ· > (昭和63年、环境厅大気保全局) (航空器噪声监测手册(昭和63年7月，环境厅大气保护局))非专利文献2 航空线騒音O自動測定现埸(二杉It石工夫(2005年10月、騒音制 御29卷5号(航空器噪声的自动测定现场研究(2005年10月，噪声控制29卷5号))然而，在现有文献所记载的装置中，在目标声源与目标外声源的差距(S/N比)较 小的地方，由于无法掌握目标声源的正确位置方向，因此声源识别判断非常的困难。例如， 当目标声源为航空器声时，若设置在地上的装置来测定，则车辆音及风的杂音等目标外声 源的声压级等于或高于目标声源的声压级，受这些杂音的影响，无法掌握目标声源的正确 值从而造成误测的事件常常发生。于是，就需要开发出具有这种在S/N比小的地方可以进 行高精确度的声源识别测定功能的装置。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够解决上述问题的声源 识别测定装置、系统以及方法。为解决上述问题，本发明的构成为如下。本发明的权利要求1所记载的声源识别测定装置，从目标外声源中识别出目标声源，其特征在于，具备球体、半球体或者多面体挡板；在该挡板表面上设有集音部的多个 麦克风；在挡板的外表面覆盖设置的耐候屏障。本发明的权利要求2所记载的声源识别测定装置，其特征在于，具有框架，至少 由内组和外组构成，在内组侧与挡板的外表面相接；耐候屏障，与框架的外组侧相接，且与 挡板外表面通过空气间隙而覆盖设置。本发明的权利要求3所记载的声源识别测定装置，其特征在于，多个麦克风的接 收系统具有频带特性滤波器以及/或者专向于目标声源的滤波器。本发明的权利要求4所记载的声源识别测定装置，其特征在于，多个麦克风具有 防水或者防水滴性，以及/或者挡板和多个麦克风之间设有密封构件。本发明的权利要求5所记载的声源识别测定装置，其特征在于，具备上下调节部 用以设定与挡板的设置面呈垂直方向的高度。本发明的权利要求6所记载的声源识别测定装置，其特征在于，具备方向调节部 用以设定挡板的方位角基准线及仰角基准面。本发明的权利要求7所记载的声源识别测定系统，其特征在于，具备声源识别测 定装置，其为权利要求1至6中任一项所记载的声源识别测定装置；A/D转换装置，用来将 模拟信号转换成数字信号，该模拟信号为通过多个麦克风得到的挡板周围的声压信号；声 源识别解析装置，用来进行声源方向的确定、各声源的声压级的推算以及声源的移动途径 及移动速度的解析。本发明的权利要求8所记载的声源识别测定系统，其特征在于，声源识别解析装 置具备运算处理部，运算处理部对于数字信号，通过数值计算来进行指向性数字过滤。本发明的权利要求9所记载的声源识别测定系统，其特征在于，声源识别解析装 置具备输入部，输入部输入目标声源以及/或者目标外声源识别参数，目标声源被筛选以 及/或者目标外声源被除外。本发明的权利要求10所记载的声源识别测定系统，其特征在于，读取与所确定的 声音的传来方向相应的图像信息，以图像信息为基础用声源识别解析装置来进行图像处 理，确定作为目标声源的对象物。本发明的权利要求11所记载的声源识别测定系统，其特征在于，还具备无指向性
噪声测定装置。本发明的权利要求12所记载的声源识别测定系统，其特征在于，还具备电波高度 计接收装置以及/或者转发器响应信号电波接收装置。本发明的权利要求13所记载的声源识别测定方法，从单个或者多个目标外声源 中识别出目标声源，其特征在于，具备决定步骤，将进行声音的所有传来方向和强度之解 析的解析区间的时间范围作出决定；分析步骤，对从多个麦克风取得的时间频率进行分析； 探测步骤，在解析区间内进行声音的所有传来方向和强度之解析，以探测声源；分离步骤， 从各声源的声源探测结果中按各频率划分出各声源组；判断步骤，利用目标声源以及/或 者目标外声源识别参数，从各声源组中判断目标声源组；推断步骤，对各声源组进行声音的 时间变化的推断。根据本发明的声源识别测定装置、系统以及方法，无论在室内还是室外，即使在S/ N比小的地方，也可以长期地正确识别测定目标声源的声压以及声压级。另外，利用指向性数字滤波器、目标声源以及/或者目标外声源的识别参数，进行目标声源的筛选以及/或者 目标外声源的除外，可以正确地识别测定目标声源。
图1表示本实施方式的声源识别测定装置一构成例的透视图。图2表示图1声源识别测定装置的框架一构成例的分解图。图3表示图1声源识别测定装置的耐候屏障一构成例的分解图。图4表示使用图1声源识别测定装置的声源识别测定系统一构成例的透视图。图5表示使用图4声源识别测定系统的声源识别测定方法的概要流程图。图6是说明噪声测量的概念图。图7是说明使用图4声源识别测定系统的航空器声的测定结果可视化图。图8是说明使用图4声源识别测定系统的航空器声与汽车声的识别测定结果可视 化图。图9是说明使用图4声源识别测定系统的航空器声与汽车声的识别测定结果图。
具体实施例方式以下参照附图就本发明的最佳方式进行说明。在此，目标声源是指作为噪声测定 等的对象的声源，目标外声源是指目标声源以外的声源。声源识别测定装置图1透视图所示的声源识别测定装置10是从所有方向上存在的单个或者多个声 源中识别目标声源的装置。声源识别测定装置10由以下构件构成直径为216. 8mm的挡 板11 ；多个防水性麦克风12，其具有配设于挡板11表面上的前置放大器等；具有双重结构 的框架13，其由与挡板11的外表面在内组131侧相接的内组131和外组132构成；耐候屏 障15 (参照图3，图1中未显示)，厚度为80mm，在框架13的外组132侧设有与挡板11相距 21. 6mm的空气间隙14而覆盖设置。这些构成为安装在支柱16的顶部，以便将声源识别测 定装置10位置保持在规定的高度。而且，在包括挡板11的中心的水平面上设定了仰角基 准面，在包括挡板11的中心的垂直方向上设定了方位角基准线。图2分解图所示的框架13，由上半球框架13a (图2a c)和下半球框架13b (图 2d f)构成。将包括上述方位角基准线的规定的面作为经度的基准面，将从上述仰角基准 面的挡板11的中心出发的仰角作为纬度，上半球框架13a的内组131侧与挡板11的相接 处为纬线22. 5度以及纬线67. 5度，并且每当经线90度时的纬线0度到67. 5度。另外， 上半球框架13a的外组132侧与耐候屏障15相接处为纬线22. 5度以及纬线67. 5度，以 及每当经线为45度时交错地纬线0度到纬线90度，以及纬线22. 5度到纬线67. 5度。除 了为使支柱16穿过将纬线0度附近部分切除；为跨过支柱16装配到挡板11而可装卸1/4 部分之外，下半球框架13b与上半球13a的结构相同。各半球框架13a和13b如图1所示 装配到挡板11上之后，被铁丝固定件17固定。框架13的内组131侧的半径为108. 4mm，外 组132侧的半径为130mm，图1所示的空气间隙14的距离为21. 6mm。图3的分解图(a) (c)所示的耐候屏障15由上半球耐候屏障15a和下半球耐 候屏障15b构成。各半球耐候屏障15a和15b将直径为420mm的球体分成两个部分，均等
6地挖空成直径260mm厚度80mm。下半球耐候屏障15b，在中央部分开有孔18以便使图1所 示支柱16穿过，并且为横跨该支柱16而设置施加有切缝19直至中央。各半球屏障15a和 15b将上半球部分和下半球部分分别覆盖设置，使得与装配在挡板11的框架13的外组132 全体相接触，之后用二字形铁丝固定件粘合固定。上述实施方式的说明中挡板11为直径216. 8mm左右的球体，但其大小可以任意设 定，其形状也可为半球体或者多面体等。关于挡板11，只要声音不通过，能得到绕射表面的 声音信息即可。挡板11内置有主体部分和连接电缆，可以抑制挡板11周围的声场的紊乱而 进行正确的声源识别，该主体部分内置有麦克风12的前置放大器等。挡板11的材质，可以 用不锈钢、铝合金、铜合金等能保证适度的强度即可。挡板11的表面，可以进行镜面加工、 粗面加工等，也可以贴上吸音材料。即使挡板11的形状材质不同，只要在挡板11表面设有 集音部的多个麦克风12，在周围的所有方向上均勻地取得声源解析信息，可正确进行来自 声源的声音的传来方向的解析和声源的声音的强度的推断即可。另外，挡板11为半球体的 时候，例如只获得来自设置面上方的声源也可以。上述实施方式的说明中，挡板11和麦克风12之间设有密封构件121，挡板11的内 部只要不侵入水、沙尘等，可以是任意结构。另外，对构成声源识别测定装置10的各个构件 可以进行防水加工或者拔水加工以采取防水对策。上述实施方式的说明中所示的是使了 16个麦克风12的情况，但是配置于挡板11 的麦克风12的数量，只要根据应进行声源识别的维度的所需最小限度的数量即可。可设定 为在进行一维声源识别时最少2个，在进行二维声源识别时最少3个，在进行三维声源识 别时最少4个。麦克风12的数量愈多，声源识别结果的精度和稳定性就愈高。每个麦克风 12的位置，因设置的坐标由任意的(χ、y、ζ)三维表示，可以识别出所得到的声音来自哪个 麦克风12。上述实施方式的说明中的麦克风12具有防水性，但是也可以使用一般的动圈式 麦克风、电容式麦克风。顺提，电容式麦克风具有高感度，但是对湿度敏感。麦克风12由于 具有防水性，可以最小限度地抑制室外测定时的湿度、雨水等水分的影响。另外，麦克风12可以为无指向性或者指向性。为了进一步追求识别精度，也可以 在麦克风12上使用每个频带滤波器以及对目标声源特殊化的滤波器。频带特性滤波器配 置于麦克风12以后的接收系统。对目标声源特殊化的滤波器的例子可举出为识别航空器 声而特殊化的滤波器。顺便提一下，一般的噪声测定，由各种法律、JIS、ISO等世界共通设 定，模仿人的耳朵的特性以称作听觉特性的频率特性A进行，但是本实施方式的具有防水 性的麦克风12，由于具有与频率特性A相近的频率特性，不通过另外设置的频率特性滤波
ο上述实施方式的说明中，由框架13的内组131和外组132构成的双重结构确保了 挡板11和耐候屏障15之间的空气间隙14，但只要可以确保空气间隙14，框架13可以是任 意结构。而且，将耐候屏障15直接与挡板11连接，没有空气间隙14亦可。另外，空气间隙 14可以防止由于含水的耐候屏障15与挡板11，麦克风12以及挡板内部的部件直接接触而 导致的结露。而且，即使是强风导致耐候屏障15偏离之时，也可以防止发生与麦克风12的 摩擦声音。再者，也可以在框架13和耐候屏障15之间设置薄布151。此薄布151，不仅是尺寸上薄，且不产生反射、吸音等声响上的影响，可以使用如尼龙袜等材料。此外，向此喷上防 水喷雾，使其具有不被外来的水浸入透过的防水滴效果，由此可以防止，经屏障内滴落的雨 水水滴在布151的外侧滴落，水滴落到在布151内侧的麦克风12上的现象。框架13的材质，可以使用铝等金属，不易生锈且虽然细但有强度即可。此外，铝制 的框架13也可以设置接地装置，以便防止由于静电带电等产生的放电声传入麦克风12而 造成的对噪声测定的妨碍。上述实施方式的说明中，耐候屏障15的厚度为80mm，但厚度可以任意设定。厚度 愈增，则麦克风12与受风表面的距离扩大，减低风噪声的效果愈高。耐候屏障15可以防止， 由于麦克风12直接受风、麦克风12的振荡膜受风压而反应所产生的风杂声。此外，也可防 止雨水等直接碰到麦克风12的反应。由此，耐候屏障15有排除目标外声音，减少测量结果 误差的效果。耐候屏障15的材质可以使用氨酯、聚氨酯等。声源识别测定装置10优选设置上下调节部以设定垂直方向的高度较佳。上下调 节部可以安装于杆等支柱16的规定位置，支柱16与设置面呈垂直设置，上下调节部与有别 于支柱16的长尺构件接合，该接合部可以调节垂直方向的高度并以螺钉或者蝶形螺丝固 定。根据测定地方进行上下调节，从而可以与每个地方的特性相匹配地设定来自上方和下 方的声音的识别参数。此外，上下调节部可以通过通信线路调节，也可以通过优化功能进行 自动调节。固定这些声源识别装置10的支柱16，为了确保在整个测定期间内挡板11的仰角 基准面的水平，可以使用固定于设置面的稳定的三脚等底座或者支撑屏障，或者亦可直接 埋入地中。此外，这些支柱16的材质，只要可以保持声源识别测定装置10并可将由于装置 的周围振动等而产生的影响抑制到最小限度即可，可以使用铝金属等以及混凝土等。声源识别测定装置10以优选设置方向调节部为佳，以设定规定方位角基准线以 及仰角基准面。如上所述，因为挡板11的水平被维持，故仰角基准面可以作为水平方向。方 位角基准线可以使用安装于支柱16以及上述长尺构件上的铰链等进行调节，用三脚固定 的长尺构件的情况下，也可以在三脚的各脚的地面设置处上夹入橡胶片等来进行调节。另 外，方向调节部也可以通过通信线路来调节，也可以通过优化功能来调节。此外，方位角基 准线，可以使用方位磁铁进行设定。无论如何，进行测定的整个期间，作为基准的一定的仰 角基准面以及方位角基准线可以设定即可。这样，仰角基准面以及方位角基准线被设定，从 而可以掌握目标声源和目标外声源的正确位置。声源识别测定系统图4的透视图所示的声源识别测定系统S，从存在于所有方向上的单个或者多个 声源中识别测定目标声源。本实施方式的声源识别测定系统S中目标声源为航空器声，由 如下构成上述声源识别测定装置10、噪声测定装置20、电波高度计信号电波接收传感器 装置30、转发器响应信号电波接收装置40、A/D转换装置50、声源识别解析装置60。而且， 声源识别解析装置60具备运算处理部61、记录部62、显示部63、输入部64。噪声测定装置20，用无指向性麦克风将所有方向上存在的声源的声压信号转换为 电子信号后，利用在主体内的频率补正电路将此电子信号经滤波器过滤。噪声测定装置20 与上述声源识别测定装置10同样，也设置空气间隙14以及耐候屏障15，设定目标声源的阈 值使其在声源识别测定装置10和噪声测定装置20之间保持一致。
电波高度计信号电波接收传感器装置30用以不断截取航空器向下方指向辐射来 的对地高度测定用电波，并输入记录电场强度级。转发器响应信号电波接收装置40用以不断截取航空器发出的输出规格为 1090MHz的脉冲响应信号，并输入记录该响应信号传来电波的电场强度测定级。A/D转换装置50用以将麦克风12收集的模拟信号的电子信号，即声压信号转换为
数字信号。声源识别解析装置60具备运算处理部61、记录部62、显示部63、输入部64，亦可 使用笔记本电脑或者台式电脑。运算处理部61，对于A/D转换装置50转换的数字信号，用 后述的装载的软件进行综合且全面的运算处理。记录部62用硬盘、磁带以及/或者光盘记 录原始数据和运算处理结果，其中，该原始数据用声源识别测定装置10、噪声测定装置20、 电波高度计接收装置30、转发器响应信号电波接收装置40而测定，而该运算处理结果是用 此原始数据在运算处理部61进行而得到。显示部63，用来表示此原始数据和在该算处理部 进行的运算处理结果。输入部64，利用键盘、触控面板之类进行参数的设定输入，该参数为 用于进行声源解析的目标声源以及/或者目标外声源的参数。根据此构成，将后述的声源 识别测定方法中进行说明，利用声源识别测定系统可进行声源的确定和各声源的声级(变 化)的推算以及声源的移动途径和移动速度的解析。运算处理部61中装载的软件，将转换为数据信号的声压信号利用波束成型手法 等指向性数字滤波器，进行指向性数字过滤处理，在挡板11周围所有方向上进行声源分 离。此指向性数字滤波器，用来对所有方向上同时存在的噪声源进行分离，并非是固定的， 通过对声压信号、电子信号，以及A/D转换装置转换而来的数字信号进行数值计算来进行。 而且，各声源根据用来识别是否为目标声源的参数来进行目标声源的识别判断。由此，在所 有方向上对指向性进行扫描，同时，在多个方向上即使有噪声源，也可以将各声源分离。构成声源识别测定系统S的各个装置之间，用电缆连接。连接多个麦克风12和A/ D转换装置50的电缆将从多个麦克风12延伸出的多个电缆中途切断，附设连接器，在连接 器收纳箱51中使其连接后，变成一根电缆拉伸于保护配管中。上述实施方式的说明中所示的是使用声源识别测定装置10、噪声测定装置20、电 波高度计信号电波接收传感器装置30以及转发器响应信号电波接收装置40的情况，但是， 这些装置也可以根据现场的状况任意组合使用。例如在本实施方式中，就同时设有噪声测 定装置20与声源识别测定装置10，而声源识别测定装置10只设有声源识别功能的情况进 行了说明，但并不限制于此例，也可以在声源识别测定装置10本身编入噪声测定装置20所 发挥的噪声测定功能。而且，在目标声源优越的情况下，有时也只用噪声测定装置20来可 进行测定。此外，声源识别测定系统S也可使用用来获得参数的一种装置，该参数用于进一 步缩小目标声源的对象。例如，也可以添加通过测定周围气象环境的气象传感器装置、拍摄 周围产生声源方向的CCD摄像装置、产生声波或光波以测定与对象物之间距离的装置以及 /或者用以获得精确时间的电波时钟装置等来获取的参数来进行目标声源的识别。通过使 用这些装置所获取的参数，能够更加经济有效地进行声源识别测定。而且，这些装置可以根 据目标声源，作为个别装置而附加到声源识别测定系统S上，或者直接组装到构成上述实 施方式中说明的声源识别测定系统S的装置中均可。
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例如，声源识别测定装置10，其挡板11或耐候屏障15上设有多个受光元件来读取 图像信息，并以与所确定的声音的传来方向相应的图像为基础进行图像处理，也能确定作 为声源的对象物。受光元件可以使用具备CCD与透镜的CCD摄像机等摄像机类、激光受光 元件以及红外线受光元件等。使用受光元件作为摄像机类的情况下，各受光元件最好以相 邻受光元件的各摄影范围重叠的形式配置，这样与声音的传来方向相应的多个部位的声源 周围的图像便能自动读取。而且，当其所读取的图像作为影像信号被输出时，将转换成可通 过声源识别解析装置60显示的影像信号。这样，作为声源的对象物通过图像识别，例如是 否为航空器或汽车等，可作到通过图像判断的识别，得到可靠度更高的数据。此外，声源识别解析装置60显示了具有运算处理部61、记录部62、显示部63、输入 部64时的情况，可以使用接口部来进行与外设硬盘等外部装置的连接，或可使用通信部进 行数据等的转送，在离开声源识别测定系统S设置地方的中央总计局等处统一进行自动总 计、数据管理及运算处理。此外，运算处理部61使用上述装载的软件来进行声源的推断、各 声源的声压级(变化)的推算以及随时间推移的各声源的移动途径与移动速度的解析。其 中此装载的软件可以使用现有的，也可以基于对目标声源以及/或者目标外声源的识别这 一用途从新制作。而且，本发明的声源识别测定系统S，通过使用在运算处理部61上装载的 软件，不仅可以进行各声源的噪声的推算，还可进行声压以及声压级的推算。此外，虽然构成声源识别测定系统S的各装置间的连接使用了有线电缆，但无线 亦可。另外，通信部也可经由调制解调器使用一般公众线路及ISDN线路进行通信转送数 据等，在离开声源识别测定系统设置地方的中央总计局等处统一进行自动总计以及数据管 理。在本实施形中，说明了在连接器收纳箱51内通过将从多个麦克风12中延伸的多根电 缆与一根电缆相连从而连接A/D转换装置50的情况，由于将麦克风12与A/D转换装置50 相连的电缆通常具有IOm以上的长度，为了防止纠结等不便的产生，在故障、维修等的情况 下，可以只对从保护配管中拉出的一根电缆进行交换作业。而且，构成声源识别测定系统S的各部件和装置，为了确保使获取的各数据具有 防止噪声混入的功能，也可设置接地装置等附属部件。此外，也可以安装能维持声源识别测 定系统S的正常测定、有助于自动测定的功能，如能应付停电的电源功能、故障时的自动启 动功能、维修功能、异常信息通报功能以及数据的容错性功能等。其次，有关使用声源识别测定系统S的声源识别测定方法，将利用图5进行说明。 而且，以下说明的情况是，以测定噪声为例。本实施方式的声压测定方法具有以下步骤决 定时间范围(步骤S 1)、分析时间频率(步骤S2)、探测声源(步骤S3)、声源分组(步骤 S4)、判段声源组(步骤S5)以及推断各声源组的噪声(步骤S6)。决定时间范围(步骤Si)首先，决定用来进行声音的所有传来方向与强度之解析 的时间范围。在这里，作为进行声音的所有传来方向与强度解析的解析区间，从噪声测定装 置20中获得的噪声的时间波形中，抽出含于来自目标声源的噪声的时间范围。在非恒定噪 声的情况下，搜索包括测定目标噪声的范围内的噪声极大值，将相当于能确定声级上升而 不受背景噪声影响的程度的(一般情况下，与极大值的声级差为-IOdB以内的范围)时间 范围作为解析区间。分析时间频率(步骤S2)其次，对从设于声源识别测定装置10或噪声测定装置 20的麦克风12所获得的交流波形的时间频率进行分析。在这里，对解析区间内从噪声测定装置20获得的交流波形(声响信号)的时间频率进行分析，确认通过解析区间作为噪声的 主要成分的特征频率，被包含于声源识别测定装置10的可解析频率的情况。探测声源(步骤S3)其次，在解析区间内，由声源识别测定装置10实施声源探 测，求出每单位时间的声音的传来方向(多个)及其强度(对于同时间的噪声的提供)。在 这里，如果声音的传来方向的强度分布仅在某特定方向优越，则可推断其来自于传来方向 上的声源。如果观测的噪声与传来方向的声源强度有所相对的变化，则更明确地确定噪声 源。当噪声源移动时，随之声音的传来方向的分布也随时间的推移一起移动，其强度也随着 噪声测定装置20测定的噪声将相对地变动。声源分组(步骤S4)其次，根据由声源识别测定装置10取得的各声源的方位角 及仰角数据的声源探测结果，按照各频率来整理周边不均勻存在的声源随时间推移变化的 相关信息，将对其强度与噪声频率特性的影响度按照优越的声源依次进行掌握。其次，注意 观察各时刻中能判断为主要的声源，通过附加移动途径及移动速度的限制等适当的条件， 将解析区间内的声源分成几个组。判断声源组(步骤S5)其次，根据测定地方周边的情况等，判断被分组的声源是 否为测定目标声音。如果注意观察的某瞬间某声源的噪声方向强度频率特性较其他优越 (一般为IOdB以上)，则可认为此声源支配着噪声测定地上的噪声频率特性。只要能掌握那 时噪声方向强度频率特性与噪声测定地上的噪声频率特性之间的相关关系，今后则可以通 过从其方向传来的噪声的方向强度频率特性推算出噪声级的测定地上的频率特性。由此， 也能确定埋没在来自优越声源的传来声中的来自多个声源的传来声的存在，也能够推断其 声级。另外，通过使用声源识别测定装置10检测出没有受到来自优越声源的声音的影响的 瞬间，从而也可从此直接实际测量来自声源的到达声级(sound-level)。此外，虽不是直接 来自噪声源的声音，但能判断为来自地面及邻近建筑物壁面等的反射声时，只要有与其相 应的直达声，则把它们联系起来。此外，只要能预先掌握所设想的声源的音色及频率特性， 则可通过对照其数据来判断声响，也可播放实际通过声源识别测定装置10的指向性过滤 功能而获得的声音，并对其进行确认和决定。推断各声源组的噪声(步骤S6)在这里，针对各声源组推算噪声的时间变化。反 射声组是，通过功率与相应的直达声组的噪声的合成来进行评价。声源移动时，根据需要对 移动途径及移动速度也进行解析。另外，在上述实施方式说明中所示的是测定噪声的情况，但也可测定声压。在这种 情况下，可以在用无指向性麦克风测定声压的同时，与此并行，利用上述声源识别测定装置 10观测来自周边的声音的传来方向，观察每瞬间的声压和传来优越声音的方向，并将其随 时间推移变化的连续性以及/或者频率特性等联系起来，掌握包含于声压的各声源的传来 声从而获得可靠度高的声压数据。而且不仅限于声压，声压级也可以如同上述方法来进行 测定。其次，就利用了声源识别测定系统S的解析结果进行说明。如图6所示的概念图， 例如根据地方而言，因为有些测定地方附近有公路，航空器经过时会观测到比它声音还要 大的汽车的噪声而会产生问题。(航空器单独的解析例)图7的将声音表示为彩色轮廓的图中，根据方位角及仰角数据，图7左侧的圆圈内侧表示来自声源识别测定装置10上方的声源、航空器的直达声(表示为左后方的轮廓)，图 7右侧的圆圈内侧表示来自声源识别测定装置10下方的声源、航空器的反射声(表示为左 前方的轮廓)。从这里可以知道，以与地上的界线作为边界，航空器的直达声71与航空器的 地面反射声72发生在上下两侧。此图是，通过运算处理求出由多个麦克风12读取的各自 的声响信号的振幅特性与相位特性后，综合这些信号信息与挡板周边的声场解析信息，在 全方位范围进行用以强调来自特定方向的传来声的运算处理，通过运算处理来确定来自声 源的声音传来方向，从而能够一次性地确定及推断来自全方位范围的声源的声音传来方向 以及声源的声音强度。(在航空器经过时汽车经过的解析例)图8的将声音以彩色轮廓表示的图中，根据方位角及仰角数据，图8左侧的圆圈内 侧表示来自声源识别测定装置10上方的声源、航空器的直达声71 (表示为左后方的轮廓)， 以及圆圈外侧表示来自声源识别测定装置10下方的声源、汽车的行驶声73 (表示为左前方 的轮廓)。此外，图8右侧的圆圈内侧表示来自声源识别测定装置10下方的声源、汽车的行 驶声73(表示为左前方的轮廓)，以及圆圈外侧表示来自声源识别测定装置10上方的声源、 航空器的直达声71 (表示为左后方的轮廓)。从这里可以知道，航空器的直达声71来自声 源识别测定装置10的左后方的上方，同时汽车经过时的汽车行驶声73来自声源识别测定 装置10的左前方的下方。图9(a)是将声源的三维位置用方位图法进行平面投影所得的。用〇图示的是上 半球的声源，用X图示的是表示下半球的声源。分析结果为左下方用〇表示的声源是航 空器的直达声71，左下方用X来表示的声源是航空器的地面反射声72，以及左上方用X 来表示的声源属于航空器以外的声源(实际上是汽车的行驶声73)。它与另外有人观测测 定的结果一致。图9(b)表示声源位置的方位角，图9(c)表示仰角以及图9(d)表示声源强 度的各时间变化，图表中央的虚线的位置表示噪声测定装置20所观测到的最大噪声级的 观测时刻。航空器以及汽车的直达声与反射声是随时间推移而变化的，由图9(b) (d)可 知声音的传来方向与声源强度随时间的推移发生变化。在这种情况下，在观测到最大噪声 级的时刻，作为目标声的航空器声的声源强度优越，所以判断为航空器噪声。在上述实施方式说明中所示的是在噪声测定地由噪声测定装置20测定噪声，同 时由声源识别测定装置10测定来自周边的声音的传来方向的情况。而且，通过推算每瞬间 的噪声与传来优越音的方向来确定声源，将由声源识别解析装置60所测定的声源随时间 推移而变化的连续性和变化速度以及/或者频率特性等联系起来，掌握包含于噪声的每个 声源的传来噪声，从而得以获得了可靠度高的噪声数据。在这里，用声源识别解析装置60 测定的噪声与声源的相互关系，既可以同时就随时间推移而变化的连续性以及频率特性进 行联系，也可只就随时间推移而变化的连续性或频率特性的任一项进行联系。此外，所示的是由噪声测定装置20观测到的最大噪声级观测时刻的情况，但是通 过如上述将声源的随时间推移而变化的连续性、变化速度以及/或者频率特性等进行联 系，即使是在来自多个声源的到达声杂乱无章地传来，其声级的大小关系随时间的推移而 复杂交替的情况下也可适用。也可以应付例如从固定的地方发出恒定的噪声、从固定的地 方发出变化的噪声、一边移动一边发出恒定的噪声以及一边移动一边发出变化的噪声等情 况。
如上所述，不受测定数据的读取条件的影响，能够读取一切噪声数据，杜绝测定数 据的漏读，在读取噪声数据后，与通过声源识别测定装置10确定的声源相应的噪声数据通 过声源识别解析装置60的解析而被确定，因此进行自动测定时可得到可靠度高的测定数 据。换言之，因为人类听觉能对相当于“鸡尾酒会效应(Cocktail party effect) ”的声源 作出判断，所以能确保与有人测定的情况相同的可靠度。(测定例1)表1是以在新东京国际机场(羽田机场)起飞降落的航空器为对象实际用声源 识别测定系统而获得的2007年3月7日至3月20日的数据。为进行比较，使用了有人 测定(实声实声听取法)、传统型自动测定(传统法电波接收方式)以及本实施方式中 的声源识别测定系统S(SBi^i)来进行测定。表1中的N表示测定航空器噪声的次数。 TOCPNL是评价航空器噪声的指标，被称为计权等效连续感觉噪声级(weighted equivalent continuous perceived noise level)，是根据比背景噪声大IOdB以上的峰值级功率平均 值以及一天的所有测定仪器数量通过下式而算出。[式1]WECPNL = dB (A)+101ogl0N-27dB (A):一天的所有测定仪器的峰值级功率平均值N = N2+3N3+10 (N^N4)(N1 0点 7点；N2 7点 19点；N3 19点 22点；N4 22点 24点的测定仪器
数量)以有人测定结果为基准每天就TOCPNL值进行比较，在传统型自动测定(传统法) 的结果中，也有些天甚至产生最大误差为5. 4，而本实施方式中的声源识别测定系统S(SBM 法)所测定的结果误差均控制在0. 2以内。两星期的平均值分别为，有人测定(实声)时为 56. 5、传统型自动测定(传统法)时为59.1以及本实施方式测定时为56. 5。如此，相对于 传统型测定与有人测定结果有出入，本实施方式的测定结果与有人测定基本达到一致。顺 提，在求TOCPNL的算式中因为使用对数，如果TOCPNL的值差2. 6，则换算到实际噪声值时会 产生约1.8倍的差。因此，在S/N的比值小的地方，传统型自动测定会由于纳入与目标声源 程度相同或高于其的目标外声源而导致可靠度下降，但本实施方式的测定却显示出具有与 有人测定同等程度的可靠度。如表1的风速数据所示，在进行测定的地方观测到4. 5m/s的平均风速，也有些天 如3月18日和3月19日一样最大风速为llm/s。即使是在这样强风的日子里仍然能观察 到，使用本实施方式的声源识别测定系统S所测定的结果在整个测定期间与有人测定结果 几乎相同的数值。如表1的降水量数据所示，可确认进行测定的地方的3月11日降水量为23mm。即 使是这样的雨天里仍然能观察到，使用本实施方式的声源识别测定系统S所测定的结果在 整个测定期间与有人测定结果几乎相同的数值。[表 1]
13 (测定例2)表2表示的是在测定航空器噪声时，对以下几种进行比较的情况不使用转发器 响应信号电波接收装置40时测定的数据(A组)、使用转发器响应信号电波接收装置40时 测定的数据(B组)、使用转发器响应信号电波接收装置40并进行本实施方式的声源识别测 定分析时测定的数据(C组)、有人测定时的数据(D组)。具体来说，A组在满足以下噪声 条件的作为数据被采用，即，噪声值连续超过所决定的阈值的时间比预先设定的时间长等； B组在满足以下噪声条件的作为数据被采用满足A组的条件，并且如噪声条件一样在超过 预先设定的电场强度阈值时等转发器响应信号电波的接收条件；C组在满足以下噪声条件 的作为数据被采用满足B组的条件，并且在进行本实施方式的声源识别测定分析中判断 为航空器声；以及D组在满足以下条件的作为数据被采用让人逐一倾听取录音好到的实 声数据，判断产生最大噪声级时的噪声为航空器声。A组中被判断为航空器声的是1天平均337次，B组为116次。比较A组与B组可 以知道，通过使用转发器响应信号电波接收装置40记录数据的数量减少了约66 %。这样可 知，使用转发器响应信号电波接收装置40能够缩小作为分析对象的噪声数据范围。此外，C组中被判断为航空器声的是1天平均57次。比较B组与C组可以知道， 通过对于使用转发器响应信号电波接收装置40来缩小范围的数据进行本实施方式的声源 识别测定分析，可使数据的数量减少约51%，从而得以进一步缩小噪声数据的范围。而且， D组的数据也是1天平均57次，C组的数据的数量与有人测定的情况一样。此外，因为表1 所示的WECPNL值也基本一致，所以可知本实施方式的系统S能够在数据的量及质上，与有 人测定一样进行测定。[表 2] 其中，A为没有转发器响应信号电波接收装置，B为有转发器响应信号电波接收装 置，C为有转发器响应信号电波接收装置+声源识别测定分析，D为有人测定。(测定例3)表3表示了在航空器声和防灾无线广播重叠的情况下有无排除参数时的WECPNL 值的测定结果。在本实施方式中，由于在挡板11的上方有防灾无线广播的扬声器并定期发 出较大的声音，在上述步骤S5 (判断声源组)中，预先设定防灾无线广播扬声器声的方位角 与仰角的传来方向的信息作为排除参数，进行将来自此方向传来的声音作为防灾无线广播 声排除在测定之外的处理。在3月16日航空器声与记录为88. 6dB的防灾无线广播声重叠时，使用预先输入 的排除参数来将防灾无线广播声发生时的数据进行删除的话，当天的WECPNL值为59. 5，与 使用实声听取法时的WECPNL值相同。然而，不使用排除参数而被识别为航空器声时，这天 的TOCPNL值变为64. 9，与实声听取法相比产生了较大的差。从此得知，通过使用本实施方 式的声源识别测定系统S，能够防止作为目标声源的航空器声与作为目标外声源的除航空 器声以外的声音之间的错误识别，从而可进行精确度更高的声源识别测定。顺提，在现在使 用的航空器噪声评价指标WECPNL、Lden等，由于对1天观测的每仪器的噪声级进行功率平 均，如果较大的噪声级观测出错，则会对一天的评价量造成很大的影响。因此，预先识别存 在于声源识别测定装置S周围的较大噪声级并将其排除在外具有意义。
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[表 3] 另外，不管刮风下雨，使用有人测定与本实施方式的声源识别测定系统S测定的 结果基本一致，但是这也是由于以下多项效果所带来的空气间隙14以及耐候屏障15将由 风带来的风杂音与风噪声以及由雨带来的雨声与水滴声对测定造成的影响几乎消除掉；以 及使麦克风12具有防水性；以及挡板11与麦克风12之间设有密封部件121，可防止水、沙 尘等浸入的影响。这样，通过使用本发明的声源识别测定系统S，可以排除源于风雨等外部 环境的、给声源识别测定带来影响的因素，从而可在室外获得长期稳定的数据。此外，在使用本实施方式的声源识别测定系统S的情况下，测定的数据的量以及 质与有人测定基本上一致，减少这种数据的量，可使存储容量的空间减少以及使用这些数 据的运算处理省力省时间，对自动测定产生有利的效果。此外，在使用本实施方式的声源识别测定系统S的声源识别中，利用排除参数来 提高精确度，如此即使在目标声源与目标外声源的差S/N比率小的地方，也可以利用目标 声源以及/或者目标外声源等的识别信息，来提高目标声源的识别测定精确度。此外，在上述测定例的说明中，将提供于用无指向性的噪声测定装置20测定的噪 声级的多个声源，按照传来方向进行分离解析，能够以高精确度自动判断航空器声是否为 提供最大的声源。甚至连滑行、倒挡、加速、APU等地上的声音也可识别测定。另外，排除掉 杂音提供大的区间，也可识别测定及推断单发噪声级LAE。然而，上述实施方式的构成、解析以及测定只为一例，只要在不脱离本发明宗旨的 范围内，可进行适当变更。工业上的可利用性可利用于如下情况对汽车、飞机以及船舶等各种交通工具、电子设备、家电产品、 工厂、设施等室内外单个或多个声源的噪声级的提供，按照传来方向进行分离解析，识别判 断某声源是否为目标声音，并判断其声源强度以及声压级。
权利要求
一种声源识别测定装置，从目标外声源中识别出目标声源，其特征在于，具备球体、半球体或者多面体挡板；在该挡板表面上设有集音部的多个麦克风；以及覆盖设置在所述挡板的外表面上的耐候屏障。
2.根据权利要求1所记载的声源识别测定装置，其特征在于，具有框架，至少由内组和外组构成，在内组侧与所述挡板的外表面相接；耐候屏障，与该框架的外组侧相接，且隔着空气间隙覆盖设置在所述挡板的外表面。
3.根据权利要求1或2所记载的声源识别测定装置，其特征在于，所述多个麦克风的接收系统具有频带特性滤波器以及/或者对目标声源特殊化的滤 波器。
4.根据权利要求1至3中任一项所记载的声源识别测定装置，其特征在于，所述多个麦克风具有防水性或者防水滴性，以及/或者在所述挡板和所述多个麦克风 之间设有密封构件。
5.根据权利要求1至4中任一项所记载的声源识别测定装置，其特征在于，该声源识别测定装置具备上下调节部，该上下调节部用以设定与所述挡板的设置面呈 垂直方向的高度。
6.根据权利要求1至5中任一项所记载的声源识别测定装置，其特征在于，该声源识别测定装置具备方向调节部，该方向调节部用以设定所述挡板的方位角基准 线及仰角基准面。
7.一种声源识别测定系统，其特征在于，该声源识别测定系统具备权利要求1至6中任一项所记载的声源识别测定装置；A/D转换装置，用以将模拟信号转换成数字信号，该模拟信号是通过所述多个麦克风得 到的所述挡板周围的声压信号；声源识别解析装置，用来进行声源方向的确定、各声源的声压级的推算以及声源的移 动途径及移动速度的解析。
8.根据权利要求7所记载的声源识别测定系统，其特征在于，所述声源识别解析装置具备运算处理部，该运算处理部对于数字信号，通过数值计算 来进行指向性数字过滤。
9.根据权利要求7或8所记载的声源识别测定系统，其特征在于，所述声源识别解析装置具备输入部，该输入部输入目标声源以及/或者目标外声源识 别参数，所述目标声源被筛选以及/或者所述目标外声源被除外。
10.根据权利要求7至9中任一项所记载的声源识别测定系统，其特征在于，读取与所确定的声音的传来方向相应的图像信息，以该图像信息为基础用所述声源识 别解析装置来进行图像处理，确定作为目标声源的对象物。
11.根据权利要求7至10中任一项所记载的声源识别测定系统，其特征在于，该声源识别测定系统还具备无指向性噪声测定装置。
12.根据权利要求7至11中任一项所记载的声源识别测定系统，其特征在于，该声源识别测定系统还具备电波高度计接收装置以及/或者转发器响应信号电波接 收装置。
13. 一种声源识别测定方法，从单个或者多个目标外声源中识别出目标声源，其特征在 于，该声源识别测定方法具备决定步骤，决定对声音的所有传来方向和强度进行解析的解析区间的时间范围； 分析步骤，对从所述多个麦克风取得的时间频率进行分析；探测步骤，在所述解析区间进行所述声音的所有传来方向和强度的解析，以探测声源；分离步骤，根据各声源的声源探测结果，按各频率划分出各声源组； 判断步骤，利用目标声源以及/或者目标外声源识别参数，从所述各声源组中判断目 标声源组；以及推断步骤，对所述各声源组推断声音的时间变化。
全文摘要
在室内外可长期进行声源识别测定。为了在声源测定地长期进行室内外测定，使用具备挡板的声源识别测定装置来取得所有方向声源信息，在该挡板上配设有用来设置空气间隙的框架及耐侯屏障；并将随时间的推移产生的方位角、仰角、声压信息以及/或者将频率特性等联系起来，为了更加高精度地确定声源，利用指向性数字滤波器、目标声源及目标外声源等的识别参数进行目标声源识别测定。而且，将对所有多个声源的声压级的提供按传来方向分离并进行解析，判断声源是否为目标声源，并进行其声源强度及声压级的推断等判断。
文档编号G01H3/00GK101910807SQ20088012479
公开日2010年12月8日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者大桥心耳, 山下晃一, 忠平好生 申请人:日东纺音响工程株式会社
技术领域：
本发明涉及一种对来自所有方向的目标声源的声压以及声压级进行识别测定的 声源识别测定装置、系统及方法。
背景技术：
以往，作为识别目标声源的装置，例如有以下两种利用电波接收方式的测定装 置，当目标声源为航空器噪声时，接收转发器响应信号电波及电波高度计信号电波，根据噪 声级及其电场强度级相关性判断并识别对象噪声是否为航空器声(专利文献1、2)；利用噪 声相关方式的测定装置，根据2或者4麦克风的接收信号的相关性检测并识别噪声的传来 方向(专利文献3)。用这些声音识别装置进行目标声源的识别时，在目标声源足以优越于 目标外声源的地方，则判断观测到的大的噪声是否为目标声即可，并无难处。然而，在目标声源与目标外声源之差距(S/N比)较小的地方，则只能在现场进行 有人测定，将实际噪声仪器所示声级和测定人员用眼睛耳朵等确认的现场状态进行对照来 确定是否为目标声源。另外，也可以采用实声听取法(非专利文献2)，此方法代替现场有人 测定(非专利文献1)，将产生的噪声的原声全部收录到数据记录器上，通过电话线路等传 送至中央总计装置，分析人员将其逐一播放并听取后判断是否为目标声源，但是此种方法 所需的工作量庞大，分析人员的负担也重。专利文献1 日本专利特许1750374号专利文献2 日本专利特许3699705号专利文献3 日本专利特公昭61-13169号非专利文献1 航空线騒音監視測定7 二 - τ· > (昭和63年、环境厅大気保全局) (航空器噪声监测手册(昭和63年7月，环境厅大气保护局))非专利文献2 航空线騒音O自動測定现埸(二杉It石工夫(2005年10月、騒音制 御29卷5号(航空器噪声的自动测定现场研究(2005年10月，噪声控制29卷5号))然而，在现有文献所记载的装置中，在目标声源与目标外声源的差距(S/N比)较 小的地方，由于无法掌握目标声源的正确位置方向，因此声源识别判断非常的困难。例如， 当目标声源为航空器声时，若设置在地上的装置来测定，则车辆音及风的杂音等目标外声 源的声压级等于或高于目标声源的声压级，受这些杂音的影响，无法掌握目标声源的正确 值从而造成误测的事件常常发生。于是，就需要开发出具有这种在S/N比小的地方可以进 行高精确度的声源识别测定功能的装置。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够解决上述问题的声源 识别测定装置、系统以及方法。为解决上述问题，本发明的构成为如下。本发明的权利要求1所记载的声源识别测定装置，从目标外声源中识别出目标声源，其特征在于，具备球体、半球体或者多面体挡板；在该挡板表面上设有集音部的多个 麦克风；在挡板的外表面覆盖设置的耐候屏障。本发明的权利要求2所记载的声源识别测定装置，其特征在于，具有框架，至少 由内组和外组构成，在内组侧与挡板的外表面相接；耐候屏障，与框架的外组侧相接，且与 挡板外表面通过空气间隙而覆盖设置。本发明的权利要求3所记载的声源识别测定装置，其特征在于，多个麦克风的接 收系统具有频带特性滤波器以及/或者专向于目标声源的滤波器。本发明的权利要求4所记载的声源识别测定装置，其特征在于，多个麦克风具有 防水或者防水滴性，以及/或者挡板和多个麦克风之间设有密封构件。本发明的权利要求5所记载的声源识别测定装置，其特征在于，具备上下调节部 用以设定与挡板的设置面呈垂直方向的高度。本发明的权利要求6所记载的声源识别测定装置，其特征在于，具备方向调节部 用以设定挡板的方位角基准线及仰角基准面。本发明的权利要求7所记载的声源识别测定系统，其特征在于，具备声源识别测 定装置，其为权利要求1至6中任一项所记载的声源识别测定装置；A/D转换装置，用来将 模拟信号转换成数字信号，该模拟信号为通过多个麦克风得到的挡板周围的声压信号；声 源识别解析装置，用来进行声源方向的确定、各声源的声压级的推算以及声源的移动途径 及移动速度的解析。本发明的权利要求8所记载的声源识别测定系统，其特征在于，声源识别解析装 置具备运算处理部，运算处理部对于数字信号，通过数值计算来进行指向性数字过滤。本发明的权利要求9所记载的声源识别测定系统，其特征在于，声源识别解析装 置具备输入部，输入部输入目标声源以及/或者目标外声源识别参数，目标声源被筛选以 及/或者目标外声源被除外。本发明的权利要求10所记载的声源识别测定系统，其特征在于，读取与所确定的 声音的传来方向相应的图像信息，以图像信息为基础用声源识别解析装置来进行图像处 理，确定作为目标声源的对象物。本发明的权利要求11所记载的声源识别测定系统，其特征在于，还具备无指向性
噪声测定装置。本发明的权利要求12所记载的声源识别测定系统，其特征在于，还具备电波高度 计接收装置以及/或者转发器响应信号电波接收装置。本发明的权利要求13所记载的声源识别测定方法，从单个或者多个目标外声源 中识别出目标声源，其特征在于，具备决定步骤，将进行声音的所有传来方向和强度之解 析的解析区间的时间范围作出决定；分析步骤，对从多个麦克风取得的时间频率进行分析； 探测步骤，在解析区间内进行声音的所有传来方向和强度之解析，以探测声源；分离步骤， 从各声源的声源探测结果中按各频率划分出各声源组；判断步骤，利用目标声源以及/或 者目标外声源识别参数，从各声源组中判断目标声源组；推断步骤，对各声源组进行声音的 时间变化的推断。根据本发明的声源识别测定装置、系统以及方法，无论在室内还是室外，即使在S/ N比小的地方，也可以长期地正确识别测定目标声源的声压以及声压级。另外，利用指向性数字滤波器、目标声源以及/或者目标外声源的识别参数，进行目标声源的筛选以及/或者 目标外声源的除外，可以正确地识别测定目标声源。
图1表示本实施方式的声源识别测定装置一构成例的透视图。图2表示图1声源识别测定装置的框架一构成例的分解图。图3表示图1声源识别测定装置的耐候屏障一构成例的分解图。图4表示使用图1声源识别测定装置的声源识别测定系统一构成例的透视图。图5表示使用图4声源识别测定系统的声源识别测定方法的概要流程图。图6是说明噪声测量的概念图。图7是说明使用图4声源识别测定系统的航空器声的测定结果可视化图。图8是说明使用图4声源识别测定系统的航空器声与汽车声的识别测定结果可视 化图。图9是说明使用图4声源识别测定系统的航空器声与汽车声的识别测定结果图。
具体实施例方式以下参照附图就本发明的最佳方式进行说明。在此，目标声源是指作为噪声测定 等的对象的声源，目标外声源是指目标声源以外的声源。声源识别测定装置图1透视图所示的声源识别测定装置10是从所有方向上存在的单个或者多个声 源中识别目标声源的装置。声源识别测定装置10由以下构件构成直径为216. 8mm的挡 板11 ；多个防水性麦克风12，其具有配设于挡板11表面上的前置放大器等；具有双重结构 的框架13，其由与挡板11的外表面在内组131侧相接的内组131和外组132构成；耐候屏 障15 (参照图3，图1中未显示)，厚度为80mm，在框架13的外组132侧设有与挡板11相距 21. 6mm的空气间隙14而覆盖设置。这些构成为安装在支柱16的顶部，以便将声源识别测 定装置10位置保持在规定的高度。而且，在包括挡板11的中心的水平面上设定了仰角基 准面，在包括挡板11的中心的垂直方向上设定了方位角基准线。图2分解图所示的框架13，由上半球框架13a (图2a c)和下半球框架13b (图 2d f)构成。将包括上述方位角基准线的规定的面作为经度的基准面，将从上述仰角基准 面的挡板11的中心出发的仰角作为纬度，上半球框架13a的内组131侧与挡板11的相接 处为纬线22. 5度以及纬线67. 5度，并且每当经线90度时的纬线0度到67. 5度。另外， 上半球框架13a的外组132侧与耐候屏障15相接处为纬线22. 5度以及纬线67. 5度，以 及每当经线为45度时交错地纬线0度到纬线90度，以及纬线22. 5度到纬线67. 5度。除 了为使支柱16穿过将纬线0度附近部分切除；为跨过支柱16装配到挡板11而可装卸1/4 部分之外，下半球框架13b与上半球13a的结构相同。各半球框架13a和13b如图1所示 装配到挡板11上之后，被铁丝固定件17固定。框架13的内组131侧的半径为108. 4mm，外 组132侧的半径为130mm，图1所示的空气间隙14的距离为21. 6mm。图3的分解图(a) (c)所示的耐候屏障15由上半球耐候屏障15a和下半球耐 候屏障15b构成。各半球耐候屏障15a和15b将直径为420mm的球体分成两个部分，均等
6地挖空成直径260mm厚度80mm。下半球耐候屏障15b，在中央部分开有孔18以便使图1所 示支柱16穿过，并且为横跨该支柱16而设置施加有切缝19直至中央。各半球屏障15a和 15b将上半球部分和下半球部分分别覆盖设置，使得与装配在挡板11的框架13的外组132 全体相接触，之后用二字形铁丝固定件粘合固定。上述实施方式的说明中挡板11为直径216. 8mm左右的球体，但其大小可以任意设 定，其形状也可为半球体或者多面体等。关于挡板11，只要声音不通过，能得到绕射表面的 声音信息即可。挡板11内置有主体部分和连接电缆，可以抑制挡板11周围的声场的紊乱而 进行正确的声源识别，该主体部分内置有麦克风12的前置放大器等。挡板11的材质，可以 用不锈钢、铝合金、铜合金等能保证适度的强度即可。挡板11的表面，可以进行镜面加工、 粗面加工等，也可以贴上吸音材料。即使挡板11的形状材质不同，只要在挡板11表面设有 集音部的多个麦克风12，在周围的所有方向上均勻地取得声源解析信息，可正确进行来自 声源的声音的传来方向的解析和声源的声音的强度的推断即可。另外，挡板11为半球体的 时候，例如只获得来自设置面上方的声源也可以。上述实施方式的说明中，挡板11和麦克风12之间设有密封构件121，挡板11的内 部只要不侵入水、沙尘等，可以是任意结构。另外，对构成声源识别测定装置10的各个构件 可以进行防水加工或者拔水加工以采取防水对策。上述实施方式的说明中所示的是使了 16个麦克风12的情况，但是配置于挡板11 的麦克风12的数量，只要根据应进行声源识别的维度的所需最小限度的数量即可。可设定 为在进行一维声源识别时最少2个，在进行二维声源识别时最少3个，在进行三维声源识 别时最少4个。麦克风12的数量愈多，声源识别结果的精度和稳定性就愈高。每个麦克风 12的位置，因设置的坐标由任意的(χ、y、ζ)三维表示，可以识别出所得到的声音来自哪个 麦克风12。上述实施方式的说明中的麦克风12具有防水性，但是也可以使用一般的动圈式 麦克风、电容式麦克风。顺提，电容式麦克风具有高感度，但是对湿度敏感。麦克风12由于 具有防水性，可以最小限度地抑制室外测定时的湿度、雨水等水分的影响。另外，麦克风12可以为无指向性或者指向性。为了进一步追求识别精度，也可以 在麦克风12上使用每个频带滤波器以及对目标声源特殊化的滤波器。频带特性滤波器配 置于麦克风12以后的接收系统。对目标声源特殊化的滤波器的例子可举出为识别航空器 声而特殊化的滤波器。顺便提一下，一般的噪声测定，由各种法律、JIS、ISO等世界共通设 定，模仿人的耳朵的特性以称作听觉特性的频率特性A进行，但是本实施方式的具有防水 性的麦克风12，由于具有与频率特性A相近的频率特性，不通过另外设置的频率特性滤波
ο上述实施方式的说明中，由框架13的内组131和外组132构成的双重结构确保了 挡板11和耐候屏障15之间的空气间隙14，但只要可以确保空气间隙14，框架13可以是任 意结构。而且，将耐候屏障15直接与挡板11连接，没有空气间隙14亦可。另外，空气间隙 14可以防止由于含水的耐候屏障15与挡板11，麦克风12以及挡板内部的部件直接接触而 导致的结露。而且，即使是强风导致耐候屏障15偏离之时，也可以防止发生与麦克风12的 摩擦声音。再者，也可以在框架13和耐候屏障15之间设置薄布151。此薄布151，不仅是尺寸上薄，且不产生反射、吸音等声响上的影响，可以使用如尼龙袜等材料。此外，向此喷上防 水喷雾，使其具有不被外来的水浸入透过的防水滴效果，由此可以防止，经屏障内滴落的雨 水水滴在布151的外侧滴落，水滴落到在布151内侧的麦克风12上的现象。框架13的材质，可以使用铝等金属，不易生锈且虽然细但有强度即可。此外，铝制 的框架13也可以设置接地装置，以便防止由于静电带电等产生的放电声传入麦克风12而 造成的对噪声测定的妨碍。上述实施方式的说明中，耐候屏障15的厚度为80mm，但厚度可以任意设定。厚度 愈增，则麦克风12与受风表面的距离扩大，减低风噪声的效果愈高。耐候屏障15可以防止， 由于麦克风12直接受风、麦克风12的振荡膜受风压而反应所产生的风杂声。此外，也可防 止雨水等直接碰到麦克风12的反应。由此，耐候屏障15有排除目标外声音，减少测量结果 误差的效果。耐候屏障15的材质可以使用氨酯、聚氨酯等。声源识别测定装置10优选设置上下调节部以设定垂直方向的高度较佳。上下调 节部可以安装于杆等支柱16的规定位置，支柱16与设置面呈垂直设置，上下调节部与有别 于支柱16的长尺构件接合，该接合部可以调节垂直方向的高度并以螺钉或者蝶形螺丝固 定。根据测定地方进行上下调节，从而可以与每个地方的特性相匹配地设定来自上方和下 方的声音的识别参数。此外，上下调节部可以通过通信线路调节，也可以通过优化功能进行 自动调节。固定这些声源识别装置10的支柱16，为了确保在整个测定期间内挡板11的仰角 基准面的水平，可以使用固定于设置面的稳定的三脚等底座或者支撑屏障，或者亦可直接 埋入地中。此外，这些支柱16的材质，只要可以保持声源识别测定装置10并可将由于装置 的周围振动等而产生的影响抑制到最小限度即可，可以使用铝金属等以及混凝土等。声源识别测定装置10以优选设置方向调节部为佳，以设定规定方位角基准线以 及仰角基准面。如上所述，因为挡板11的水平被维持，故仰角基准面可以作为水平方向。方 位角基准线可以使用安装于支柱16以及上述长尺构件上的铰链等进行调节，用三脚固定 的长尺构件的情况下，也可以在三脚的各脚的地面设置处上夹入橡胶片等来进行调节。另 外，方向调节部也可以通过通信线路来调节，也可以通过优化功能来调节。此外，方位角基 准线，可以使用方位磁铁进行设定。无论如何，进行测定的整个期间，作为基准的一定的仰 角基准面以及方位角基准线可以设定即可。这样，仰角基准面以及方位角基准线被设定，从 而可以掌握目标声源和目标外声源的正确位置。声源识别测定系统图4的透视图所示的声源识别测定系统S，从存在于所有方向上的单个或者多个 声源中识别测定目标声源。本实施方式的声源识别测定系统S中目标声源为航空器声，由 如下构成上述声源识别测定装置10、噪声测定装置20、电波高度计信号电波接收传感器 装置30、转发器响应信号电波接收装置40、A/D转换装置50、声源识别解析装置60。而且， 声源识别解析装置60具备运算处理部61、记录部62、显示部63、输入部64。噪声测定装置20，用无指向性麦克风将所有方向上存在的声源的声压信号转换为 电子信号后，利用在主体内的频率补正电路将此电子信号经滤波器过滤。噪声测定装置20 与上述声源识别测定装置10同样，也设置空气间隙14以及耐候屏障15，设定目标声源的阈 值使其在声源识别测定装置10和噪声测定装置20之间保持一致。
电波高度计信号电波接收传感器装置30用以不断截取航空器向下方指向辐射来 的对地高度测定用电波，并输入记录电场强度级。转发器响应信号电波接收装置40用以不断截取航空器发出的输出规格为 1090MHz的脉冲响应信号，并输入记录该响应信号传来电波的电场强度测定级。A/D转换装置50用以将麦克风12收集的模拟信号的电子信号，即声压信号转换为
数字信号。声源识别解析装置60具备运算处理部61、记录部62、显示部63、输入部64，亦可 使用笔记本电脑或者台式电脑。运算处理部61，对于A/D转换装置50转换的数字信号，用 后述的装载的软件进行综合且全面的运算处理。记录部62用硬盘、磁带以及/或者光盘记 录原始数据和运算处理结果，其中，该原始数据用声源识别测定装置10、噪声测定装置20、 电波高度计接收装置30、转发器响应信号电波接收装置40而测定，而该运算处理结果是用 此原始数据在运算处理部61进行而得到。显示部63，用来表示此原始数据和在该算处理部 进行的运算处理结果。输入部64，利用键盘、触控面板之类进行参数的设定输入，该参数为 用于进行声源解析的目标声源以及/或者目标外声源的参数。根据此构成，将后述的声源 识别测定方法中进行说明，利用声源识别测定系统可进行声源的确定和各声源的声级(变 化)的推算以及声源的移动途径和移动速度的解析。运算处理部61中装载的软件，将转换为数据信号的声压信号利用波束成型手法 等指向性数字滤波器，进行指向性数字过滤处理，在挡板11周围所有方向上进行声源分 离。此指向性数字滤波器，用来对所有方向上同时存在的噪声源进行分离，并非是固定的， 通过对声压信号、电子信号，以及A/D转换装置转换而来的数字信号进行数值计算来进行。 而且，各声源根据用来识别是否为目标声源的参数来进行目标声源的识别判断。由此，在所 有方向上对指向性进行扫描，同时，在多个方向上即使有噪声源，也可以将各声源分离。构成声源识别测定系统S的各个装置之间，用电缆连接。连接多个麦克风12和A/ D转换装置50的电缆将从多个麦克风12延伸出的多个电缆中途切断，附设连接器，在连接 器收纳箱51中使其连接后，变成一根电缆拉伸于保护配管中。上述实施方式的说明中所示的是使用声源识别测定装置10、噪声测定装置20、电 波高度计信号电波接收传感器装置30以及转发器响应信号电波接收装置40的情况，但是， 这些装置也可以根据现场的状况任意组合使用。例如在本实施方式中，就同时设有噪声测 定装置20与声源识别测定装置10，而声源识别测定装置10只设有声源识别功能的情况进 行了说明，但并不限制于此例，也可以在声源识别测定装置10本身编入噪声测定装置20所 发挥的噪声测定功能。而且，在目标声源优越的情况下，有时也只用噪声测定装置20来可 进行测定。此外，声源识别测定系统S也可使用用来获得参数的一种装置，该参数用于进一 步缩小目标声源的对象。例如，也可以添加通过测定周围气象环境的气象传感器装置、拍摄 周围产生声源方向的CCD摄像装置、产生声波或光波以测定与对象物之间距离的装置以及 /或者用以获得精确时间的电波时钟装置等来获取的参数来进行目标声源的识别。通过使 用这些装置所获取的参数，能够更加经济有效地进行声源识别测定。而且，这些装置可以根 据目标声源，作为个别装置而附加到声源识别测定系统S上，或者直接组装到构成上述实 施方式中说明的声源识别测定系统S的装置中均可。
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例如，声源识别测定装置10，其挡板11或耐候屏障15上设有多个受光元件来读取 图像信息，并以与所确定的声音的传来方向相应的图像为基础进行图像处理，也能确定作 为声源的对象物。受光元件可以使用具备CCD与透镜的CCD摄像机等摄像机类、激光受光 元件以及红外线受光元件等。使用受光元件作为摄像机类的情况下，各受光元件最好以相 邻受光元件的各摄影范围重叠的形式配置，这样与声音的传来方向相应的多个部位的声源 周围的图像便能自动读取。而且，当其所读取的图像作为影像信号被输出时，将转换成可通 过声源识别解析装置60显示的影像信号。这样，作为声源的对象物通过图像识别，例如是 否为航空器或汽车等，可作到通过图像判断的识别，得到可靠度更高的数据。此外，声源识别解析装置60显示了具有运算处理部61、记录部62、显示部63、输入 部64时的情况，可以使用接口部来进行与外设硬盘等外部装置的连接，或可使用通信部进 行数据等的转送，在离开声源识别测定系统S设置地方的中央总计局等处统一进行自动总 计、数据管理及运算处理。此外，运算处理部61使用上述装载的软件来进行声源的推断、各 声源的声压级(变化)的推算以及随时间推移的各声源的移动途径与移动速度的解析。其 中此装载的软件可以使用现有的，也可以基于对目标声源以及/或者目标外声源的识别这 一用途从新制作。而且，本发明的声源识别测定系统S，通过使用在运算处理部61上装载的 软件，不仅可以进行各声源的噪声的推算，还可进行声压以及声压级的推算。此外，虽然构成声源识别测定系统S的各装置间的连接使用了有线电缆，但无线 亦可。另外，通信部也可经由调制解调器使用一般公众线路及ISDN线路进行通信转送数 据等，在离开声源识别测定系统设置地方的中央总计局等处统一进行自动总计以及数据管 理。在本实施形中，说明了在连接器收纳箱51内通过将从多个麦克风12中延伸的多根电 缆与一根电缆相连从而连接A/D转换装置50的情况，由于将麦克风12与A/D转换装置50 相连的电缆通常具有IOm以上的长度，为了防止纠结等不便的产生，在故障、维修等的情况 下，可以只对从保护配管中拉出的一根电缆进行交换作业。而且，构成声源识别测定系统S的各部件和装置，为了确保使获取的各数据具有 防止噪声混入的功能，也可设置接地装置等附属部件。此外，也可以安装能维持声源识别测 定系统S的正常测定、有助于自动测定的功能，如能应付停电的电源功能、故障时的自动启 动功能、维修功能、异常信息通报功能以及数据的容错性功能等。其次，有关使用声源识别测定系统S的声源识别测定方法，将利用图5进行说明。 而且，以下说明的情况是，以测定噪声为例。本实施方式的声压测定方法具有以下步骤决 定时间范围(步骤S 1)、分析时间频率(步骤S2)、探测声源(步骤S3)、声源分组(步骤 S4)、判段声源组(步骤S5)以及推断各声源组的噪声(步骤S6)。决定时间范围(步骤Si)首先，决定用来进行声音的所有传来方向与强度之解析 的时间范围。在这里，作为进行声音的所有传来方向与强度解析的解析区间，从噪声测定装 置20中获得的噪声的时间波形中，抽出含于来自目标声源的噪声的时间范围。在非恒定噪 声的情况下，搜索包括测定目标噪声的范围内的噪声极大值，将相当于能确定声级上升而 不受背景噪声影响的程度的(一般情况下，与极大值的声级差为-IOdB以内的范围)时间 范围作为解析区间。分析时间频率(步骤S2)其次，对从设于声源识别测定装置10或噪声测定装置 20的麦克风12所获得的交流波形的时间频率进行分析。在这里，对解析区间内从噪声测定装置20获得的交流波形(声响信号)的时间频率进行分析，确认通过解析区间作为噪声的 主要成分的特征频率，被包含于声源识别测定装置10的可解析频率的情况。探测声源(步骤S3)其次，在解析区间内，由声源识别测定装置10实施声源探 测，求出每单位时间的声音的传来方向(多个)及其强度(对于同时间的噪声的提供)。在 这里，如果声音的传来方向的强度分布仅在某特定方向优越，则可推断其来自于传来方向 上的声源。如果观测的噪声与传来方向的声源强度有所相对的变化，则更明确地确定噪声 源。当噪声源移动时，随之声音的传来方向的分布也随时间的推移一起移动，其强度也随着 噪声测定装置20测定的噪声将相对地变动。声源分组(步骤S4)其次，根据由声源识别测定装置10取得的各声源的方位角 及仰角数据的声源探测结果，按照各频率来整理周边不均勻存在的声源随时间推移变化的 相关信息，将对其强度与噪声频率特性的影响度按照优越的声源依次进行掌握。其次，注意 观察各时刻中能判断为主要的声源，通过附加移动途径及移动速度的限制等适当的条件， 将解析区间内的声源分成几个组。判断声源组(步骤S5)其次，根据测定地方周边的情况等，判断被分组的声源是 否为测定目标声音。如果注意观察的某瞬间某声源的噪声方向强度频率特性较其他优越 (一般为IOdB以上)，则可认为此声源支配着噪声测定地上的噪声频率特性。只要能掌握那 时噪声方向强度频率特性与噪声测定地上的噪声频率特性之间的相关关系，今后则可以通 过从其方向传来的噪声的方向强度频率特性推算出噪声级的测定地上的频率特性。由此， 也能确定埋没在来自优越声源的传来声中的来自多个声源的传来声的存在，也能够推断其 声级。另外，通过使用声源识别测定装置10检测出没有受到来自优越声源的声音的影响的 瞬间，从而也可从此直接实际测量来自声源的到达声级(sound-level)。此外，虽不是直接 来自噪声源的声音，但能判断为来自地面及邻近建筑物壁面等的反射声时，只要有与其相 应的直达声，则把它们联系起来。此外，只要能预先掌握所设想的声源的音色及频率特性， 则可通过对照其数据来判断声响，也可播放实际通过声源识别测定装置10的指向性过滤 功能而获得的声音，并对其进行确认和决定。推断各声源组的噪声(步骤S6)在这里，针对各声源组推算噪声的时间变化。反 射声组是，通过功率与相应的直达声组的噪声的合成来进行评价。声源移动时，根据需要对 移动途径及移动速度也进行解析。另外，在上述实施方式说明中所示的是测定噪声的情况，但也可测定声压。在这种 情况下，可以在用无指向性麦克风测定声压的同时，与此并行，利用上述声源识别测定装置 10观测来自周边的声音的传来方向，观察每瞬间的声压和传来优越声音的方向，并将其随 时间推移变化的连续性以及/或者频率特性等联系起来，掌握包含于声压的各声源的传来 声从而获得可靠度高的声压数据。而且不仅限于声压，声压级也可以如同上述方法来进行 测定。其次，就利用了声源识别测定系统S的解析结果进行说明。如图6所示的概念图， 例如根据地方而言，因为有些测定地方附近有公路，航空器经过时会观测到比它声音还要 大的汽车的噪声而会产生问题。(航空器单独的解析例)图7的将声音表示为彩色轮廓的图中，根据方位角及仰角数据，图7左侧的圆圈内侧表示来自声源识别测定装置10上方的声源、航空器的直达声(表示为左后方的轮廓)，图 7右侧的圆圈内侧表示来自声源识别测定装置10下方的声源、航空器的反射声(表示为左 前方的轮廓)。从这里可以知道，以与地上的界线作为边界，航空器的直达声71与航空器的 地面反射声72发生在上下两侧。此图是，通过运算处理求出由多个麦克风12读取的各自 的声响信号的振幅特性与相位特性后，综合这些信号信息与挡板周边的声场解析信息，在 全方位范围进行用以强调来自特定方向的传来声的运算处理，通过运算处理来确定来自声 源的声音传来方向，从而能够一次性地确定及推断来自全方位范围的声源的声音传来方向 以及声源的声音强度。(在航空器经过时汽车经过的解析例)图8的将声音以彩色轮廓表示的图中，根据方位角及仰角数据，图8左侧的圆圈内 侧表示来自声源识别测定装置10上方的声源、航空器的直达声71 (表示为左后方的轮廓)， 以及圆圈外侧表示来自声源识别测定装置10下方的声源、汽车的行驶声73 (表示为左前方 的轮廓)。此外，图8右侧的圆圈内侧表示来自声源识别测定装置10下方的声源、汽车的行 驶声73(表示为左前方的轮廓)，以及圆圈外侧表示来自声源识别测定装置10上方的声源、 航空器的直达声71 (表示为左后方的轮廓)。从这里可以知道，航空器的直达声71来自声 源识别测定装置10的左后方的上方，同时汽车经过时的汽车行驶声73来自声源识别测定 装置10的左前方的下方。图9(a)是将声源的三维位置用方位图法进行平面投影所得的。用〇图示的是上 半球的声源，用X图示的是表示下半球的声源。分析结果为左下方用〇表示的声源是航 空器的直达声71，左下方用X来表示的声源是航空器的地面反射声72，以及左上方用X 来表示的声源属于航空器以外的声源(实际上是汽车的行驶声73)。它与另外有人观测测 定的结果一致。图9(b)表示声源位置的方位角，图9(c)表示仰角以及图9(d)表示声源强 度的各时间变化，图表中央的虚线的位置表示噪声测定装置20所观测到的最大噪声级的 观测时刻。航空器以及汽车的直达声与反射声是随时间推移而变化的，由图9(b) (d)可 知声音的传来方向与声源强度随时间的推移发生变化。在这种情况下，在观测到最大噪声 级的时刻，作为目标声的航空器声的声源强度优越，所以判断为航空器噪声。在上述实施方式说明中所示的是在噪声测定地由噪声测定装置20测定噪声，同 时由声源识别测定装置10测定来自周边的声音的传来方向的情况。而且，通过推算每瞬间 的噪声与传来优越音的方向来确定声源，将由声源识别解析装置60所测定的声源随时间 推移而变化的连续性和变化速度以及/或者频率特性等联系起来，掌握包含于噪声的每个 声源的传来噪声，从而得以获得了可靠度高的噪声数据。在这里，用声源识别解析装置60 测定的噪声与声源的相互关系，既可以同时就随时间推移而变化的连续性以及频率特性进 行联系，也可只就随时间推移而变化的连续性或频率特性的任一项进行联系。此外，所示的是由噪声测定装置20观测到的最大噪声级观测时刻的情况，但是通 过如上述将声源的随时间推移而变化的连续性、变化速度以及/或者频率特性等进行联 系，即使是在来自多个声源的到达声杂乱无章地传来，其声级的大小关系随时间的推移而 复杂交替的情况下也可适用。也可以应付例如从固定的地方发出恒定的噪声、从固定的地 方发出变化的噪声、一边移动一边发出恒定的噪声以及一边移动一边发出变化的噪声等情 况。
如上所述，不受测定数据的读取条件的影响，能够读取一切噪声数据，杜绝测定数 据的漏读，在读取噪声数据后，与通过声源识别测定装置10确定的声源相应的噪声数据通 过声源识别解析装置60的解析而被确定，因此进行自动测定时可得到可靠度高的测定数 据。换言之，因为人类听觉能对相当于“鸡尾酒会效应(Cocktail party effect) ”的声源 作出判断，所以能确保与有人测定的情况相同的可靠度。(测定例1)表1是以在新东京国际机场(羽田机场)起飞降落的航空器为对象实际用声源 识别测定系统而获得的2007年3月7日至3月20日的数据。为进行比较，使用了有人 测定(实声实声听取法)、传统型自动测定(传统法电波接收方式)以及本实施方式中 的声源识别测定系统S(SBi^i)来进行测定。表1中的N表示测定航空器噪声的次数。 TOCPNL是评价航空器噪声的指标，被称为计权等效连续感觉噪声级(weighted equivalent continuous perceived noise level)，是根据比背景噪声大IOdB以上的峰值级功率平均 值以及一天的所有测定仪器数量通过下式而算出。[式1]WECPNL = dB (A)+101ogl0N-27dB (A):一天的所有测定仪器的峰值级功率平均值N = N2+3N3+10 (N^N4)(N1 0点 7点；N2 7点 19点；N3 19点 22点；N4 22点 24点的测定仪器
数量)以有人测定结果为基准每天就TOCPNL值进行比较，在传统型自动测定(传统法) 的结果中，也有些天甚至产生最大误差为5. 4，而本实施方式中的声源识别测定系统S(SBM 法)所测定的结果误差均控制在0. 2以内。两星期的平均值分别为，有人测定(实声)时为 56. 5、传统型自动测定(传统法)时为59.1以及本实施方式测定时为56. 5。如此，相对于 传统型测定与有人测定结果有出入，本实施方式的测定结果与有人测定基本达到一致。顺 提，在求TOCPNL的算式中因为使用对数，如果TOCPNL的值差2. 6，则换算到实际噪声值时会 产生约1.8倍的差。因此，在S/N的比值小的地方，传统型自动测定会由于纳入与目标声源 程度相同或高于其的目标外声源而导致可靠度下降，但本实施方式的测定却显示出具有与 有人测定同等程度的可靠度。如表1的风速数据所示，在进行测定的地方观测到4. 5m/s的平均风速，也有些天 如3月18日和3月19日一样最大风速为llm/s。即使是在这样强风的日子里仍然能观察 到，使用本实施方式的声源识别测定系统S所测定的结果在整个测定期间与有人测定结果 几乎相同的数值。如表1的降水量数据所示，可确认进行测定的地方的3月11日降水量为23mm。即 使是这样的雨天里仍然能观察到，使用本实施方式的声源识别测定系统S所测定的结果在 整个测定期间与有人测定结果几乎相同的数值。[表 1]
13 (测定例2)表2表示的是在测定航空器噪声时，对以下几种进行比较的情况不使用转发器 响应信号电波接收装置40时测定的数据(A组)、使用转发器响应信号电波接收装置40时 测定的数据(B组)、使用转发器响应信号电波接收装置40并进行本实施方式的声源识别测 定分析时测定的数据(C组)、有人测定时的数据(D组)。具体来说，A组在满足以下噪声 条件的作为数据被采用，即，噪声值连续超过所决定的阈值的时间比预先设定的时间长等； B组在满足以下噪声条件的作为数据被采用满足A组的条件，并且如噪声条件一样在超过 预先设定的电场强度阈值时等转发器响应信号电波的接收条件；C组在满足以下噪声条件 的作为数据被采用满足B组的条件，并且在进行本实施方式的声源识别测定分析中判断 为航空器声；以及D组在满足以下条件的作为数据被采用让人逐一倾听取录音好到的实 声数据，判断产生最大噪声级时的噪声为航空器声。A组中被判断为航空器声的是1天平均337次，B组为116次。比较A组与B组可 以知道，通过使用转发器响应信号电波接收装置40记录数据的数量减少了约66 %。这样可 知，使用转发器响应信号电波接收装置40能够缩小作为分析对象的噪声数据范围。此外，C组中被判断为航空器声的是1天平均57次。比较B组与C组可以知道， 通过对于使用转发器响应信号电波接收装置40来缩小范围的数据进行本实施方式的声源 识别测定分析，可使数据的数量减少约51%，从而得以进一步缩小噪声数据的范围。而且， D组的数据也是1天平均57次，C组的数据的数量与有人测定的情况一样。此外，因为表1 所示的WECPNL值也基本一致，所以可知本实施方式的系统S能够在数据的量及质上，与有 人测定一样进行测定。[表 2] 其中，A为没有转发器响应信号电波接收装置，B为有转发器响应信号电波接收装 置，C为有转发器响应信号电波接收装置+声源识别测定分析，D为有人测定。(测定例3)表3表示了在航空器声和防灾无线广播重叠的情况下有无排除参数时的WECPNL 值的测定结果。在本实施方式中，由于在挡板11的上方有防灾无线广播的扬声器并定期发 出较大的声音，在上述步骤S5 (判断声源组)中，预先设定防灾无线广播扬声器声的方位角 与仰角的传来方向的信息作为排除参数，进行将来自此方向传来的声音作为防灾无线广播 声排除在测定之外的处理。在3月16日航空器声与记录为88. 6dB的防灾无线广播声重叠时，使用预先输入 的排除参数来将防灾无线广播声发生时的数据进行删除的话，当天的WECPNL值为59. 5，与 使用实声听取法时的WECPNL值相同。然而，不使用排除参数而被识别为航空器声时，这天 的TOCPNL值变为64. 9，与实声听取法相比产生了较大的差。从此得知，通过使用本实施方 式的声源识别测定系统S，能够防止作为目标声源的航空器声与作为目标外声源的除航空 器声以外的声音之间的错误识别，从而可进行精确度更高的声源识别测定。顺提，在现在使 用的航空器噪声评价指标WECPNL、Lden等，由于对1天观测的每仪器的噪声级进行功率平 均，如果较大的噪声级观测出错，则会对一天的评价量造成很大的影响。因此，预先识别存 在于声源识别测定装置S周围的较大噪声级并将其排除在外具有意义。
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[表 3] 另外，不管刮风下雨，使用有人测定与本实施方式的声源识别测定系统S测定的 结果基本一致，但是这也是由于以下多项效果所带来的空气间隙14以及耐候屏障15将由 风带来的风杂音与风噪声以及由雨带来的雨声与水滴声对测定造成的影响几乎消除掉；以 及使麦克风12具有防水性；以及挡板11与麦克风12之间设有密封部件121，可防止水、沙 尘等浸入的影响。这样，通过使用本发明的声源识别测定系统S，可以排除源于风雨等外部 环境的、给声源识别测定带来影响的因素，从而可在室外获得长期稳定的数据。此外，在使用本实施方式的声源识别测定系统S的情况下，测定的数据的量以及 质与有人测定基本上一致，减少这种数据的量，可使存储容量的空间减少以及使用这些数 据的运算处理省力省时间，对自动测定产生有利的效果。此外，在使用本实施方式的声源识别测定系统S的声源识别中，利用排除参数来 提高精确度，如此即使在目标声源与目标外声源的差S/N比率小的地方，也可以利用目标 声源以及/或者目标外声源等的识别信息，来提高目标声源的识别测定精确度。此外，在上述测定例的说明中，将提供于用无指向性的噪声测定装置20测定的噪 声级的多个声源，按照传来方向进行分离解析，能够以高精确度自动判断航空器声是否为 提供最大的声源。甚至连滑行、倒挡、加速、APU等地上的声音也可识别测定。另外，排除掉 杂音提供大的区间，也可识别测定及推断单发噪声级LAE。然而，上述实施方式的构成、解析以及测定只为一例，只要在不脱离本发明宗旨的 范围内，可进行适当变更。工业上的可利用性可利用于如下情况对汽车、飞机以及船舶等各种交通工具、电子设备、家电产品、 工厂、设施等室内外单个或多个声源的噪声级的提供，按照传来方向进行分离解析，识别判 断某声源是否为目标声音，并判断其声源强度以及声压级。
权利要求
一种声源识别测定装置，从目标外声源中识别出目标声源，其特征在于，具备球体、半球体或者多面体挡板；在该挡板表面上设有集音部的多个麦克风；以及覆盖设置在所述挡板的外表面上的耐候屏障。
2.根据权利要求1所记载的声源识别测定装置，其特征在于，具有框架，至少由内组和外组构成，在内组侧与所述挡板的外表面相接；耐候屏障，与该框架的外组侧相接，且隔着空气间隙覆盖设置在所述挡板的外表面。
3.根据权利要求1或2所记载的声源识别测定装置，其特征在于，所述多个麦克风的接收系统具有频带特性滤波器以及/或者对目标声源特殊化的滤 波器。
4.根据权利要求1至3中任一项所记载的声源识别测定装置，其特征在于，所述多个麦克风具有防水性或者防水滴性，以及/或者在所述挡板和所述多个麦克风 之间设有密封构件。
5.根据权利要求1至4中任一项所记载的声源识别测定装置，其特征在于，该声源识别测定装置具备上下调节部，该上下调节部用以设定与所述挡板的设置面呈 垂直方向的高度。
6.根据权利要求1至5中任一项所记载的声源识别测定装置，其特征在于，该声源识别测定装置具备方向调节部，该方向调节部用以设定所述挡板的方位角基准 线及仰角基准面。
7.一种声源识别测定系统，其特征在于，该声源识别测定系统具备权利要求1至6中任一项所记载的声源识别测定装置；A/D转换装置，用以将模拟信号转换成数字信号，该模拟信号是通过所述多个麦克风得 到的所述挡板周围的声压信号；声源识别解析装置，用来进行声源方向的确定、各声源的声压级的推算以及声源的移 动途径及移动速度的解析。
8.根据权利要求7所记载的声源识别测定系统，其特征在于，所述声源识别解析装置具备运算处理部，该运算处理部对于数字信号，通过数值计算 来进行指向性数字过滤。
9.根据权利要求7或8所记载的声源识别测定系统，其特征在于，所述声源识别解析装置具备输入部，该输入部输入目标声源以及/或者目标外声源识 别参数，所述目标声源被筛选以及/或者所述目标外声源被除外。
10.根据权利要求7至9中任一项所记载的声源识别测定系统，其特征在于，读取与所确定的声音的传来方向相应的图像信息，以该图像信息为基础用所述声源识 别解析装置来进行图像处理，确定作为目标声源的对象物。
11.根据权利要求7至10中任一项所记载的声源识别测定系统，其特征在于，该声源识别测定系统还具备无指向性噪声测定装置。
12.根据权利要求7至11中任一项所记载的声源识别测定系统，其特征在于，该声源识别测定系统还具备电波高度计接收装置以及/或者转发器响应信号电波接 收装置。
13. 一种声源识别测定方法，从单个或者多个目标外声源中识别出目标声源，其特征在 于，该声源识别测定方法具备决定步骤，决定对声音的所有传来方向和强度进行解析的解析区间的时间范围； 分析步骤，对从所述多个麦克风取得的时间频率进行分析；探测步骤，在所述解析区间进行所述声音的所有传来方向和强度的解析，以探测声源；分离步骤，根据各声源的声源探测结果，按各频率划分出各声源组； 判断步骤，利用目标声源以及/或者目标外声源识别参数，从所述各声源组中判断目 标声源组；以及推断步骤，对所述各声源组推断声音的时间变化。
全文摘要
在室内外可长期进行声源识别测定。为了在声源测定地长期进行室内外测定，使用具备挡板的声源识别测定装置来取得所有方向声源信息，在该挡板上配设有用来设置空气间隙的框架及耐侯屏障；并将随时间的推移产生的方位角、仰角、声压信息以及/或者将频率特性等联系起来，为了更加高精度地确定声源，利用指向性数字滤波器、目标声源及目标外声源等的识别参数进行目标声源识别测定。而且，将对所有多个声源的声压级的提供按传来方向分离并进行解析，判断声源是否为目标声源，并进行其声源强度及声压级的推断等判断。
文档编号G01H3/00GK101910807SQ20088012479
公开日2010年12月8日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者大桥心耳, 山下晃一, 忠平好生 申请人:日东纺音响工程株式会社
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