特許 6504558 車両用ノイズキャンセリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6504558

(24)【登録日】2019年4月5日

(45)【発行日】2019年4月24日

(54)【発明の名称】車両用ノイズキャンセリング装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/10 20060101AFI20190415BHJP

【ＦＩ】

   H04B1/10 L

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-20235(P2015-20235)

(22)【出願日】2015年2月4日

(65)【公開番号】特開2016-144131(P2016-144131A)

(43)【公開日】2016年8月8日

【審査請求日】2018年1月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504147243

【氏名又は名称】国立大学法人 岡山大学

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(72)【発明者】

【氏名】軽部 俊和

(72)【発明者】

【氏名】田野 哲

【審査官】 前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１４２９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５４３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５２９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１１７５２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２７９００１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放送信号が送信されていない周波数帯域においてアンテナが受信した受信信号から、前記放送信号が送信されている周波数帯域における車両ノイズ信号を推定するノイズ推定部と、
前記放送信号が送信されている周波数帯域で受信した受信信号から、前記車両ノイズ信号を除去するノイズ除去部と、
を備え、
前記ノイズ推定部は、前記放送信号が送信されている周波数帯域を周波数軸上で挟んだ、前記放送信号が送信されていない２つの周波数帯域のそれぞれにおいて前記アンテナが受信した前記受信信号から、前記放送信号が送信されている周波数帯域における前記車両ノイズ信号を推定する、車両用ノイズキャンセリング装置。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用ノイズキャンセリング装置であって、
前記放送信号は、所定の周波数帯域の範囲内で送信される信号であり、
前記ノイズ推定部は、前記所定の周波数帯域の範囲内で、前記放送信号が送信されていない周波数帯域において前記アンテナが受信した受信信号から、前記放送信号が送信されている周波数帯域における前記車両ノイズ信号を推定する、車両用ノイズキャンセリング装置。

【請求項3】

請求項２に記載の車両用ノイズキャンセリング装置であって、
前記ノイズ推定部は、前記所定の周波数帯域の範囲内で、前記放送信号が送信されていない周波数帯域において前記アンテナが受信した受信信号から、前記所定の周波数帯域の全範囲における前記車両ノイズ信号を推定する、車両用ノイズキャンセリング装置。

【請求項4】

請求項３に記載の車両用ノイズキャンセリング装置であって、
前記ノイズ除去部は、アンテナが受信した前記所定の周波数帯域の全範囲の受信信号から、前記所定の周波数帯域の全範囲における前記車両ノイズ信号を除去する、車両用ノイズキャンセリング装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用ノイズキャンセリング装置であって、
前記アンテナが受信した受信信号を周波数軸上で掃引することで、前記放送信号が送信されていない周波数帯域を検出する検出部を備える、車両用ノイズキャンセリング装置。

【請求項6】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用ノイズキャンセリング装置であって、
前記車両用ノイズキャンセリング装置が搭載される車両には、前記車両の現在位置を検出するＧＰＳ装置が設けられ、
前記ＧＰＳ装置が検出した前記現在位置に基づいて前記放送信号が送信されていない周波数帯域を検出する検出部を備える、車両用ノイズキャンセリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載されたアンテナで受信される放送信号からノイズ信号を除去する車両用ノイズキャンセリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、ノイズ除去機能を備えた無線装置が開示されている。簡単に説明すると、通信を行う第１のアンテナが受信する受信信号と、ノイズ受信を行う第２のアンテナが受信するノイズ信号とをベースバンド信号の周波数に変換する。そして、それぞれのベースバンド信号をデジタル受信信号とデジタルノイズ信号とに変換し、２つのデジタル信号の差分をノイズ差分情報としてメモリに記憶し、新たに受信したデジタル受信信号からノイズ差分情報を減算することで、ノイズを除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−３０４６７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１では、信号を受信するための第１のアンテナと、ノイズを受信するための第２のアンテナとの２つのアンテナが必要なので、アンテナを搭載するスペースが１つのアンテナで済む場合に比べ２倍になるとともに、アンテナのコストも２倍となる。

【0005】

そこで、本発明は、ノイズ用のアンテナを設けることなく、受信信号に含まれるノイズを低減させる車両用ノイズキャンセリング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、車両用ノイズキャンセリング装置であって、放送信号が送信されていない周波数帯域においてアンテナが受信した受信信号から、前記放送信号が送信されている周波数帯域における車両ノイズ信号を推定するノイズ推定部と、前記放送信号が送信されている周波数帯域で受信した受信信号から、前記車両ノイズ信号を除去するノイズ除去部と、を備える。

【0007】

この発明によれば、アンテナが受信した受信信号に含まれるノイズを低減させることができ、ノイズ用のアンテナを別途設ける必要がない。

【0008】

本発明は、前記車両用ノイズキャンセリング装置であって、前記放送信号は、所定の周波数帯域の範囲内で送信される信号であり、前記ノイズ推定部は、前記所定の周波数帯域の範囲内で、前記放送信号が送信されていない周波数帯域において前記アンテナが受信した受信信号から、前記放送信号が送信されている周波数帯域における前記車両ノイズ信号を推定するようにしてもよい。これにより、車両ノイズ信号の推定を精度よく行うことができ、且つ、車両ノイズ信号の推定の処理負担を軽減させることができる。

【0009】

本発明は、前記車両用ノイズキャンセリング装置であって、前記ノイズ推定部は、前記所定の周波数帯域の範囲内で、前記放送信号が送信されていない周波数帯域において前記アンテナが受信した受信信号から、前記所定の周波数帯域の全範囲における前記車両ノイズ信号を推定してもよい。

【0010】

本発明は、前記車両用ノイズキャンセリング装置であって、前記ノイズ除去部は、アンテナが受信した前記所定の周波数帯域の全範囲の受信信号から、前記所定の周波数帯域の全範囲における前記車両ノイズ信号を除去してもよい。これにより、アンテナが受信した所定の周波数帯域の全範囲における受信信号に含まれるノイズを一括して低減させることができる。

【0011】

本発明は、前記車両用ノイズキャンセリング装置であって、前記アンテナが受信した受信信号を周波数軸上で掃引することで、前記放送信号が送信されていない周波数帯域を検出する検出部を備えてもよい。これにより、放送信号が送信されていない周波数帯域を容易に検出することができる。

【0012】

本発明は、前記車両用ノイズキャンセリング装置であって、前記車両用ノイズキャンセリング装置が搭載される車両には、前記車両の現在位置を検出するＧＰＳ装置が設けられ、前記ＧＰＳ装置が検出した前記現在位置に基づいて前記放送信号が送信されていない周波数帯域を検出する検出部を備えてもよい。これにより、放送信号が送信されていない周波数帯域を容易に検出することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、アンテナが受信した受信信号に含まれるノイズを低減させることができ、ノイズ用のアンテナを別途設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態に係る車両の側面図である。

【図2】図１に示す車両に搭載されるラジオ受信機の概略構成図を示す。

【図3】図２に示す車両用ノイズキャンセリング装置の構成を示す図である。

【図4】図３に示す周波数解析部によって生成された受信信号の周波数スペクトルの一例を示す図である。

【図5】図３に示すノイズ推定部によって推定されたＦＭラジオ放送信号の全周波数帯域における車両ノイズ信号の周波数スペクトルの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明に係る車両用ノイズキャンセリング装置（車両用ラジオノイズ除去装置）について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

【0016】

図１は、実施の形態に係る車両１０の側面図である。車両１０は、駆動源となるモータ１２と、モータ１２を駆動し、その駆動を制御するモータ駆動制御装置１４とを有する電動車両である。なお、車両１０は、エンジンとモータとを搭載したハイブリッド車両であってもよく、エンジンのみを有する車両１０であってもよい。モータ１２は、例えば、車両１０の前方に配置されたボンネット１６下で、前輪ＷＦの近傍に設けられた図示しないモータルーム内に配置されており、モータ駆動制御装置１４は、後輪ＷＲの近傍に設けられている。モータ駆動制御装置１４は、図示しないバッテリの直流電流を３相の交流電流に変換してモータ１２を駆動するドライバ（例えば、インバータ）１４ａと、ドライバ１４ａを制御する制御装置（コンピュータ）１４ｂとを有する。

【0017】

ドライバ１４ａは、ＵＶＷの３相に応じたスイッチング素子（図示略）を複数有する。制御装置１４ｂがこのスイッチング素子のオンオフを、ＰＷＭ周期の範囲内で定められたデューティ比に応じて切り換えることで、ドライバ１４ａは前記バッテリの直流電流を３相の交流電流に変換して、モータ１２を駆動させる。制御装置１４ｂがデューティ比を変えることで、モータ１２の駆動が制御される。車両１０のルーフパネル１８の後方には、放送信号（放送電波）を受信するアンテナ２０が設けられている。なお、モータ駆動制御装置１４のドライバ１４ａとモータ１２とは、ハーネス２２によって接続されており、このハーネス２２によって３相の交流電流がモータ１２に供給される。

【0018】

図２は、図１に示す車両１０に搭載されるラジオ受信機３０の概略構成図を示す。ラジオ受信機３０は、アンテナ２０、バンドパスフィルタ３２、ＡＤ変換器３４、車両用ノイズキャンセリング装置３６、および、チューナ３８を有する。アンテナ２０は、放送信号（以下、ＦＭラジオ放送信号（ＦＭラジオ放送電波）を例に挙げて説明する）を受信し、受信したアナログの受信信号をバンドパスフィルタ３２に出力する。バンドパスフィルタ３２は、アンテナ２０が受信した受信信号のうち、ＦＭラジオ放送信号の周波数帯域幅の受信信号ＡｒｆをＡＤ変換器３４に出力する。つまり、バンドパスフィルタ３２から出力される受信信号Ａｒｆは、ＦＭラジオ放送信号が放送される所定の周波数帯域（例えば、７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚのＦＭラジオ周波数帯域）に制限されたアナログ信号となる。ＡＤ変換器３４は、アナログの受信信号Ａｒｆをデジタルの受信信号Ｄｒｆに変換して車両用ノイズキャンセリング装置３６に出力する。

【0019】

なお、モータ駆動制御装置１４がモータ１２を駆動することで車両ノイズ信号（車両ノイズ電波）が発生することから、アンテナ２０が受信する受信信号Ａｒｆは、ＦＭラジオ放送信号と車両ノイズ信号とを含むことになる。これにより、ＡＤ変換器３４から出力されるデジタルの受信信号Ｄｒｆは、ＦＭラジオ放送信号と、車両ノイズ信号とを有する。この車両ノイズ信号は、モータ駆動制御装置１４がモータ１２を駆動することで発生するものであることから、周波数軸上で繰り返し発生する。つまり、一定の周波数で車両ノイズ信号が発生する。

【0020】

車両用ノイズキャンセリング装置３６は、デジタルの受信信号Ｄｒｆから、車両ノイズ信号を除去（減算）した出力信号Ｓｏｕｔを生成して、チューナ３８に出力する。この車両用ノイズキャンセリング装置３６の構成については後で詳しく説明する。チューナ３８は、出力信号Ｓｏｕｔをアナログ信号に変換して、検波・復調する。このチューナ３８は、一般的に市販されているＲＦチューナであってもよい。チューナ３８の出力信号であるオーディオ信号は、オーディオ増幅器（図示略）を通じて車両１０の車室内に設けられたスピーカ（図示略）に供給され、前記スピーカから音が出力される。なお、チューナ３８にＤＡ変換器が設けられていない場合は、車両用ノイズキャンセリング装置３６とチューナ３８との間にＤＡ変換器を設けてもよい。

【0021】

図３は、車両用ノイズキャンセリング装置３６の構成を示す図である。車両用ノイズキャンセリング装置３６は、周波数解析部４０、空きチャネル検出部４２、ノイズ推定部４４、および、ノイズ除去部４６を備える。この車両用ノイズキャンセリング装置３６は、コンピュータとプログラムが記憶された記憶媒体とを有し（図示略）、該コンピュータがプログラムを実行することで、本実施の形態の車両用ノイズキャンセリング装置３６として機能する。

【0022】

周波数解析部４０は、ＡＤ変換器３４が出力したデジタルの受信信号Ｄｒｆの周波数を解析する。つまり、周波数解析部４０は、受信信号Ｄｒｆを時間領域から周波数領域に変換して周波数スペクトルの受信信号ＦＤｒｆを生成することで周波数を解析する。周波数解析部４０は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて受信信号Ｄｒｆの周波数を解析することができる。周波数解析部４０は、生成した周波数スペクトルの受信信号ＦＤｒｆを、空きチャネル検出部４２、ノイズ推定部４４、および、ノイズ除去部４６に出力する。図４は、周波数解析部４０によって生成された受信信号ＦＤｒｆの周波数スペクトルの一例を示す図である。この図４は、ＦＭラジオ放送信号が放送される所定の周波数帯域の一部の周波数帯域における受信信号ＦＤｒｆの周波数スペクトルを示している。

【0023】

空きチャネル検出部（検出部）４２は、周波数解析部４０から送られてきた周波数スペクトルの受信信号ＦＤｒｆを周波数軸上で掃引することで空きチャネルの周波数帯域（ＦＭラジオ放送信号が送信または受信されていない周波数帯域）を検出する。空きチャネル検出部４２は、検出した空きチャネルの周波数帯域をノイズ推定部４４に出力する。なお、空きチャネル検出部４２は、経度および緯度、または、地域に応じて、空きチャネルの周波数帯域が予め記憶されたテーブル（記録媒体）を有し、現在の車両１０の位置情報に基づいて空きチャネルの周波数帯域を検出するようにしてもよい。この場合は、車両１０には、車両１０の現在位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）装置が設けられている。図４においては、受信信号ＦＤｒｆの周波数スペクトルの図に重畳して、検出された空きチャネルの周波数帯域を図示するとともに、使用チャネルの周波数帯域（ＦＭラジオ放送信号が送信または受信されている周波数帯域）を図示している。

【0024】

ノイズ推定部４４は、空きチャネルの周波数帯域においてアンテナ２０から受信した受信信号から、使用チャネルの周波数帯域における車両ノイズ信号を推定する。詳しく説明すると、ノイズ推定部４４は、空きチャネルノイズ推定部４４ａと、所定周波数ノイズ推定部４４ｂとを有する。空きチャネルノイズ推定部４４ａは、周波数解析部４０が生成した周波数スペクトルの受信信号ＦＤｒｆのうち、空きチャネル検出部４２が検出した空きチャネルの周波数帯域における受信信号ＦＤｒｆから、空きチャネルの周波数帯域における周波数スペクトルの車両ノイズ信号ＦＤｎ１を推定する。具体的は、図４に示す空きチャネルの周波数帯域の受信信号ＦＤｒｆを、空きチャネルの周波数帯域における車両ノイズ信号ＦＤｎ１と推定する。なお、ノイズ推定部４４は、空きチャネルの周波数帯域の受信信号ＦＤｒｆから車両ノイズ成分を抽出することで、周波数スペクトルの車両ノイズ信号ＦＤｎ１を推定してもよい。

【0025】

そして、所定周波数ノイズ推定部４４ｂは、空きチャネルノイズ推定部４４ａが推定した空きチャネルの周波数帯域における周波数スペクトルの車両ノイズ信号ＦＤｎ１から、使用チャネルの周波数帯域における周波数スペクトルの車両ノイズ信号ＦＤｎ２を推定する。ここで、周波数が変わると車両ノイズ信号も変動することから、これを考慮して、使用チャネルの周波数帯域における車両ノイズ信号ＦＤｎ２を推定する。また、所定周波数ノイズ推定部４４ｂは、推定した複数の空きチャネルの周波数帯域の車両ノイズ信号ＦＤｎ１を補間することで、使用チャネルの周波数帯域の車両ノイズ信号ＦＤｎ２を推定してもよい。例えば、図４に示すように、使用チャネルの周波数帯域を挟んで、空きチャネルの周波数帯域が存在する場合は、これらの２つの空きチャネルの周波数帯域の車両ノイズ信号ＦＤｎ１を補間することで、その間にある使用チャネルの周波数帯域における車両ノイズ信号ＦＤｎ２を推定する。

【0026】

なお、ノイズ推定部４４は、推定した空きチャネルの周波数帯域における周波数スペクトルの車両ノイズ信号ＦＤｎ１と、推定した使用チャネルの周波数帯域における周波数スペクトルの車両ノイズ信号ＦＤｎ２とを合成することで、ＦＭラジオ放送信号の全周波数帯域（例えば、７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）における車両ノイズ信号ＦＤｎｔを推定してもよい。図５は、ノイズ推定部４４によって推定された車両ノイズ信号ＦＤｎｔの周波数スペクトルの一例を示す図であり、ＦＭラジオ放送信号が放送される所定の周波数帯域の一部の周波数帯域における車両ノイズ信号ＦＤｎｔの周波数スペクトルを示している。図５に示すように、ＦＭラジオ放送信号が放送される所定の周波数帯域の車両ノイズ信号ＦＤｎｔは、車両ノイズ信号ＦＤｎ１と車両ノイズ信号ＦＤｎ２とが合成された信号であることがわかる。

【0027】

ノイズ除去部４６は、周波数解析部４０が出力した周波数スペクトルの受信信号ＦＤｒｆから、ノイズ推定部４４が推定した周波数スペクトルの車両ノイズ信号ＦＤｎ２またはＦＤｎｔを除去（減算）する。このとき、ノイズ除去部４６は、同じ周波数同士で受信信号ＦＤｒｆから車両ノイズ信号ＦＤｎ２またはＦＤｎｔを減算することで、受信信号ＦＤｒｆから車両ノイズ信号ＦＤｎ２またはＦＤｎｔを除去する。これにより、車両ノイズ信号が除去された受信信号ＦＤｒｆを得ることができる。ノイズ除去部４６は、車両ノイズ信号ＦＤｎ２またはＦＤｎｔを除去した受信信号ＦＤｒｆを出力信号Ｓｏｕｔとしてチューナ３８に出力する。

【0028】

チューナ３８は、逆ＦＦＴを用いて出力信号Ｓｏｕｔを周波数領域から時間領域に変換し、変換後の出力信号ＳｏｕｔをＤＡ変換してアナログ信号に変換した後、検波・復調する。なお、チューナ３８に逆ＦＦＴの機能やＤＡ変換の機能がない場合には、ラジオ受信機３０に、出力信号Ｓｏｕｔに対して逆ＦＦＴを行う逆ＦＦＴ処理部や、逆ＦＦＴが行われた後のデジタルの出力信号Ｓｏｕｔをアナログに変換するＤＡ変換器を設けてもよい。

【0029】

このように、本実施の形態の車両用ノイズキャンセリング装置３６においては、ノイズ推定部４４が、放送信号が送信されていない周波数帯域においてアンテナ２０が受信した受信信号ＦＤｒｆから、放送信号が送信されている周波数帯域における車両ノイズ信号ＦＤｎ２を推定し、ノイズ除去部４６が、放送信号が送信されている周波数帯域で受信した受信信号ＦＤｒｆから、車両ノイズ信号ＦＤｎ２を除去する。これにより、アンテナ２０が受信した受信信号Ａｒｆに含まれるノイズを低減させることができ、ノイズ用のアンテナを別途設ける必要がない。

【0030】

放送信号は、所定の周波数帯域（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の範囲内で送信される信号であり、ノイズ推定部４４は、所定の周波数帯域の範囲内で、放送信号が送信されていない周波数帯域においてアンテナ２０が受信した受信信号ＦＤｒｆから、放送信号が送信されている周波数帯域における車両ノイズ信号ＦＤｎ２を推定する。これにより、車両ノイズ信号ＦＤｎ２の推定を精度よく行うことができ、且つ、車両ノイズ信号ＦＤｎ２の推定の処理負担を軽減させることができる。

【0031】

ノイズ推定部４４は、所定の周波数帯域の範囲内で、放送信号が送信されていない周波数帯域においてアンテナ２０が受信した受信信号ＦＤｒｆから、所定の周波数帯域の全範囲における車両ノイズ信号ＦＤｎｔを推定し、ノイズ除去部４６は、アンテナ２０が受信した所定の周波数帯域の全範囲の受信信号ＦＤｒｆから、車両ノイズ信号ＦＤｎｔを除去する。これにより、アンテナ２０が受信した所定の周波数帯域の全範囲における受信信号Ａｒｆに含まれるノイズを一括して低減させることができる。

【0032】

空きチャネル検出部４２が、アンテナ２０が受信した受信信号ＦＤｒｆを周波数軸上で掃引することで、放送信号が送信されていない周波数帯域を検出するので、放送信号が送信されていない周波数帯域を容易に検出することができる。なお、車両１０に車両１０の現在位置を検出するＧＰＳ装置が設けられている場合は、空きチャネル検出部４２は、このＧＰＳ装置が検出した現在位置に基づいて放送信号が送信されていない周波数帯域を検出してもよい。この場合であっても、放送信号が送信されていない周波数帯域を容易に検出することができる。

【0033】

なお、上記実施の形態では、放送信号として、ＦＭラジオ放送信号を例に挙げたが、ＡＭラジオ放送信号（ＡＭラジオ放送電波）であってもよく、地上デジタルＴＶ信号等の他の放送信号であってもよい。要は、信号を電波で送信するものであれば適用可能である。

【符号の説明】

【0034】

１０…車両 １２…モータ
１４…モータ駆動制御装置 １４ａ…ドライバ
１４ｂ…制御装置 ２０…アンテナ
３０…ラジオ受信機 ３２…バンドパスフィルタ
３４…ＡＤ変換器 ３６…車両用ノイズキャンセリング装置
３８…チューナ ４０…周波数解析部
４２…空きチャネル検出部 ４４…ノイズ推定部
４６…ノイズ除去部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】