特許 7541707 飛行体、環境音取得システム、環境音抽出プログラム、及び環境音取得方法

(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】

(24)【登録日】2024-08-21

(45)【発行日】2024-08-29

(54)【発明の名称】飛行体、環境音取得システム、環境音抽出プログラム、及び環境音取得方法

(51)【国際特許分類】

   B64C 39/02 20060101AFI20240822BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20240822BHJP

   B64U 10/13 20230101ALI20240822BHJP

   B64U 10/14 20230101ALI20240822BHJP

   B64U 50/19 20230101ALI20240822BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20240822BHJP

   B64U 101/26 20230101ALN20240822BHJP

【ＦＩ】

B64C39/02

B64C27/08

B64U10/13

B64U10/14

B64U50/19

H04R3/00 320

B64U101:26

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020037974

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2021138284

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】304023994

【氏名又は名称】国立大学法人山梨大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】北村 敏也

【審査官】志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５０２５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５３１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２３３９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１５４２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｂ １／００ － Ｂ６４Ｕ １０１／７５

Ｇ１０Ｋ １／００ － Ｇ１０Ｋ １３／００

Ｈ０４Ｒ ３／００ － Ｈ０４Ｒ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

環境音を集音する飛行体であって、
回転体と、集音部と、回転情報計測部とを備え、
前記回転体は、ブレードを有する回転翼を備え、
前記集音部は、前記回転翼からの発生音と環境音とを含む合成音を集音するよう構成され、
前記回転情報計測部は、前記回転体の回転情報を前記集音部による集音と同期して計測するよう構成され、
前記回転情報は、前記回転翼の回転に応じた位相の経時変化の情報を含み、
前記回転情報計測部は、下記（１）～（４）のいずれかにより、前記回転体の位相の経時変化を計測する、飛行体。
（１）フォトリフレクタ
（２）エンコーダ
（３）同期モータへの出力信号の取得
（４）動画撮影可能なカメラ

【請求項2】

請求項１に記載の飛行体であって、
記録部をさらに備え、
前記記録部は、前記回転情報と、前記合成音とを記録するよう構成される、飛行体。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の飛行体であって、
前記回転体が複数設けられ、前記回転情報計測部も複数の回転体に対応して複数設けられており、
前記集音部は、前記複数の回転体からの発生音と環境音とを含む合成音を集音するよう構成され、
複数の回転情報計測部はそれぞれ、対応する回転体の回転情報を計測するよう構成される、飛行体。

【請求項4】

請求項１～請求項３の何れかに記載の飛行体を備えた環境音取得システムであって、
発生音生成部と、環境音抽出部とを備え、
前記発生音生成部は、前記回転情報に基づいて前記回転体から発生したと予測される予測発生音を生成し、
前記環境音抽出部は、前記合成音と前記予測発生音とに基づいて、前記環境音を抽出する、環境音取得システム。

【請求項5】

環境音を測定する環境音取得システムであって、
集音部と、回転情報計測部と、発生音生成部と、環境音抽出部とを備え、
前記集音部は、回転体からの発生音と前記環境音とを含む合成音を集音するよう構成され、
前記回転体は、ブレードを有する回転翼を備え、
前記回転情報計測部は、前記回転体の回転情報を前記集音部による集音と同期して計測するよう構成され、前記回転情報は、前記回転翼の回転に応じた位相の経時変化の情報を含み、
前記発生音生成部は、前記回転情報に基づいて前記回転体から発生したと予測される予測発生音を生成し、
前記環境音抽出部は、前記合成音と前記予測発生音とに基づいて、前記環境音を抽出し、
前記回転情報計測部は、下記（１）～（４）のいずれかにより、前記回転体の位相の経時変化を計測する、環境音取得システム。
（１）フォトリフレクタ
（２）エンコーダ
（３）同期モータへの出力信号の取得
（４）動画撮影可能なカメラ

【請求項6】

回転体からの発生音と環境音とを含む合成音から前記環境音を抽出する環境音抽出プログラムであって、
前記回転体は、ブレードを有する回転翼を備え、
前記合成音と同期して計測された前記回転体の回転情報に基づいて、当該回転体から発生したと予測される予測発生音を生成する処理と、
前記合成音と前記予測発生音とに基づいて、前記環境音を抽出する処理と、を実行させ、
前記回転情報は、下記（１）～（４）のいずれかにより計測された、前記回転翼の回転に応じた位相の経時変化の情報を含む、プログラム。
（１）フォトリフレクタ
（２）エンコーダ
（３）同期モータへの出力信号の取得
（４）動画撮影可能なカメラ

【請求項7】

回転体からの発生音と環境音とを含む合成音から前記環境音を取得する環境音取得方法であって、
前記回転体は、ブレードを有する回転翼を備え、
前記合成音を集音する工程と、
前記回転体の回転情報を前記集音と同期して計測する工程と、
前記回転体の回転情報に基づいて当該回転体から発生したと予測される予測発生音を生成する工程と、
前記合成音と前記予測発生音とに基づいて、前記環境音を抽出する工程と、を備え、
前記回転情報は、下記（１）～（４）のいずれかにより計測された、前記回転翼の回転に応じた位相の経時変化の情報を含む、環境音取得方法。
（１）フォトリフレクタ
（２）エンコーダ
（３）同期モータへの出力信号の取得
（４）動画撮影可能なカメラ

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行体及び飛行体により環境音を取得するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、騒音等の評価のため、環境音を集音することが行われている。例えば、引用文献１には、マイク部により周辺の音を集音し、予め記憶された回転体（モータ）の回転音から逆位相となる音波を生成してスピーカから出力し、騒音である回転音をキャンセルすることの可能な無線航空機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－００９９６５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、引用文献１に開示される無線航空機は、逆位相となる音波をリアルタイムで生成して出力するため、環境音の取得のためには本来必要ない制御部及びスピーカを機体に搭載する必要があった。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転体（回転翼）による発生音をスピーカにより実際にキャンセルすることなく、回転体の影響を除いた環境音を取得することの可能な飛行体を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、環境音を集音する飛行体であって、回転体と、集音部と、回転情報計測部とを備え、前記集音部は、前記回転体からの発生音と環境音とを含む合成音を集音するよう構成され、前記回転情報計測部は、前記回転体の回転情報を前記集音部による集音と同期して計測するよう構成され、前記回転情報は、前記回転体の位相の経時変化の情報を含む、飛行体が提供される。

【0007】

ところで、回転体の回転により生じる音は、回転体の回転数と、集音部と回転体の位置関係とに依存することがわかっている。回転体の回転数は回転体の位相から導出でき、集音部と回転体の位置関係も回転体の位相から導出することが可能である。したがって、本発明によれば、回転情報計測部が回転体の回転情報を集音と同期して計測することで、回転体の回転により生じる発生音を予測することができ、予測した回転体による騒音（予測発生音）と集音部が集音した合成音とに基づいて、環境音を抽出することが可能となる。したがって、回転体の回転音の録音及びこれの逆位相となる音波のスピーカを用いた出力を行うことなく、回転音の影響を除いた環境音を取得することが可能となっている。

【0008】

好ましくは、記録部をさらに備え、前記記録部は、前記回転情報と、前記合成音とを記録するよう構成される。

【0009】

好ましくは、前記回転体が複数設けられ、前記回転情報計測部も複数の回転体に対応して複数設けられており、前記集音部は、前記複数の回転体からの発生音と環境音とを含む合成音を集音するよう構成され、複数の回転情報計測部はそれぞれ、対応する回転体の回転情報を計測するよう構成される。

【0010】

また、本発明によれば、上記の飛行体を備えた環境音取得システムであって、発生音生成部と、環境音抽出部とを備え、前記発生音生成部は、前記回転情報に基づいて前記回転体から発生したと予測される予測発生音を生成し、前記環境音抽出部は、前記合成音と前記予測発生音とに基づいて、前記環境音を抽出する、環境音取得システムが提供される。

【0011】

好ましくは、集音部と、回転情報計測部と、発生音生成部と、環境音抽出部とを備え、前記集音部は、回転体からの発生音と前記環境音とを含む合成音を集音するよう構成され、前記回転情報計測部は、前記回転体の回転情報を前記集音部による集音と同期して計測するよう構成され、前記回転情報は、前記回転体の位相の経時変化の情報を含み、前記発生音生成部は、前記回転情報に基づいて前記回転体から発生したと予測される予測発生音を生成し、前記環境音抽出部は、前記合成音と前記予測発生音とに基づいて、前記環境音を抽出する。

【0012】

また、本発明によれば、回転体からの発生音と環境音とを含む合成音から前記環境音を抽出する環境音抽出プログラムであって、前記合成音と同期して計測された前記回転体の回転情報に基づいて、当該回転体から発生したと予測される予測発生音を生成する処理と、前記合成音と前記予測発生音とに基づいて、前記環境音を抽出する処理と、を実行させる、プログラムが提供される。

【0013】

また、本発明によれば、回転体からの発生音と環境音とを含む合成音から前記環境音を取得する環境音取得方法であって、前記合成音を集音する工程と、前記回転体の回転情報を前記集音と同期して計測する工程と、前記回転体の回転情報に基づいて当該回転体から発生したと予測される予測発生音を生成する工程と、前記合成音と前記予測発生音とに基づいて、前記環境音を抽出する工程と、を備える、環境音取得方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係る環境音取得システム１を示すブロック図である。

【図2】図２Ａは、図１の環境音取得システム１の飛行体２を示す上面図であり、図２Ｂは、同飛行体２を示す側面図である。

【図3】飛行体２の構成を模式的に示す説明図である。

【図4】図１の環境音取得システム１において、情報処理装置３が飛行体２の記録した情報から環境音を取得する方法を示す概略図である。

【図5】飛行体２の１つの回転情報計測部２３Ａが計測した回転情報Ｉ１と、集音部２２が集音した音の波形との関係を示す実験データである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

【0016】

１．環境音取得システム１の構成
本発明の一実施形態に係る環境音取得システム１は、環境音、例えば工場や鉄道等の騒音源から発生する騒音を上空から計測するためのシステムである。本実施形態の環境音取得システム１は、図１～図３に示すように、複数の回転体２１Ａ～２１Ｄを備えた飛行体２と、情報処理装置３とを備える。飛行体２は、回転体２１Ａ～２１Ｄからの発生音Ｎ１～Ｎ４及び環境音Ｎ６を含む合成音Ｎ５を集音する。情報処理装置３は、集音した合成音Ｎ５から発生音Ｎ１～Ｎ４を取り除く（キャンセリングする）ことで、環境音Ｎ６を抽出する。以下、飛行体２と情報処理装置３の各構成を説明し、その後、環境音取得システム１を用いて環境音（予測環境音ｎ６）を取得する方法を説明する。

【0017】

１．１ 飛行体２
本実施形態の飛行体２は、マルチコプター型のドローンであり、図１～図３に示すように、飛行体本体２０と、複数（本実施形態では４つ）の回転体２１Ａ～２１Ｄと、集音部２２と、複数（本実施形態では４つ）の回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄと、記録部２４と、制御部２５とを備える。また、飛行体２は、上記各構成を動作させるための電力を供給するバッテリ（図示せず）と、飛行体２を無線操縦するための無線伝送部（図示せず）も備えている。

【0018】

飛行体本体２０は、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すように、略平板状に形成され、４つの回転体２１Ａ～２１Ｄ、集音部２２、４つの回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄ、記録部２４及び制御部２５を支持する。飛行体本体２０の形状は任意であり、飛行体２の飛行に適した適宜の形状を採用することができる。

【0019】

４つの回転体２１Ａ～２１Ｄは、図２Ａに示すように、飛行体本体２０の略縁部に等間隔に配置される。４つの回転体２１Ａ～２１Ｄは同一の構成であるため、以下では回転体２１Ａの構成を説明する。回転体２１Ａは、図３に示すように、モータ２１ｍと、ギヤ２１ｇと、回転シャフト２１ｓと、回転翼２１ｐとを備える。モータ２１ｍ及びギヤ２１ｇは飛行体本体２０の上面に配置され、回転シャフト２１ｓは、飛行体本体２０から上方に向かって垂直に延びるよう配置される。回転翼２１ｐは、一対のブレード２１ｐ１，２１ｐ２を備え、回転シャフト２１ｓの上端部に設けられる。回転体２１Ａは、モータ２１ｍの回転によりギヤ２１ｇを介して回転シャフト２１ｓが回転し、回転シャフト２１ｓの回転に同期して回転翼２１ｐが回転するよう構成される。ここで、モータ２１ｍは、飛行制御部（図示せず）からの命令を受けてバッテリ（図示せず）の電力により駆動する。回転翼２１ｐが回転することで、飛行体２に揚力が発生する。飛行体２は、４つの回転体２１Ａ～２１Ｄそれぞれの回転翼２１ｐの回転を独立して制御することで、上昇・下降及び前進・後進・旋回と、姿勢制御とを行うことができる。

【0020】

集音部２２は、周囲の音を集音して電気信号に変換する装置であり、例えばマイクロフォンが用いられる。ここで、集音部２２が集音する周囲の音は、飛行体２の４つの回転体２１Ａ～２１Ｄが発生させる発生音Ｎ１～Ｎ４と、飛行体２の飛行位置における環境音Ｎ６との合成音Ｎ５である。集音部２２は、飛行体２の下方の音を集音するため、飛行体本体２０の下方に配置されることが好ましい。ただし、集音部２２は、他の部材の配置条件等に応じて、飛行体本体２０の任意の場所に配置することができる。

【0021】

４つの回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄは、４つの回転体２１Ａ～２１Ｄごとに設けられる。回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄは、回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４として、各回転シャフト２１ｓの位相の経時変化（回転タイミング）を、集音部２２による集音と同期して計測する。ここで、「同期して計測する」とは、集音部２２が集音を行う期間と同じ期間中、継続して、又は断続的に回転シャフト２１ｓの位相を計測し、集音データと位相データの時系列の対応をとることである。これにより、集音した合成音Ｎ５の時系列データに対応した回転シャフト２１ｓの位相の時系列データを得ることができる。回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄは、反射型の光センサ（フォトリフレクタ）により構成される。ただし、回転体２１Ａ～２１Ｄの位相を計測することができれば、他の任意の構成のエンコーダを用いることが可能である。なお、回転シャフト２１ｓと回転翼２１ｐとは一体的に回転するため、回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄは回転翼２１ｐの位相を計測しているとも言える。

【0022】

記録部２４は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体、例えば、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性半導体メモリによって実現される。記録部２４は、後述する制御部２５からの命令に従い、集音部２２が集音した上述の合成音Ｎ５と、４つの回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄが計測した回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４とを記録する。なお、記録部２４は、記録した情報を情報処理装置３に読み込ませるため、飛行体２に対して着脱可能なものとすることが好ましい。

【0023】

制御部２５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等であり、不図示のメモリに記憶されたプログラムを読み出して種々の演算処理を行うことで、回転体２１Ａ～２１Ｄの駆動を制御し、飛行体２の飛行を制御する。また、制御部２５は、集音部２２、４つの回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄ及び記録部２４の動作も制御する。なお、制御部２５の機能の一部をハードウェアで実現することも可能である。

【0024】

上記構成の飛行体２は、無線伝送部（図示せず）を介して操縦されることで、上空の所望の場所において集音を行うことが可能である。飛行体２が飛行するための構成及び飛行の方法については、既知の任意の構成を適用することができるため、その詳細な説明を省略する。

【0025】

１．２ 情報処理装置３
情報処理装置３は、飛行体２が取得した合成音Ｎ５と回転情報Ｉ１～Ｉ４とに基づいて、環境音Ｎ６を取得するために用いられる。情報処理装置３は、たとえばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）によって構築されており、図１に示すように、データ取得部３０と、制御部３１と、記憶部３２とを備えている。なお、一般的なＰＣの動作に必要なＩＯインタフェースやその他のハードウェア・ソフトウェアの構成については、既知のものを適宜用いることができるため、その詳細な説明を省略する。

【0026】

データ取得部３０は、飛行体２の記録部２４（フラッシュメモリ等）に記録されたデータ、すなわち集音部２２により集音された合成音Ｎ５及び、回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４のデータを読み出す。データ取得部３０の具体的な例は、フラッシュメモリを読み込むリーダーである。

【0027】

制御部３１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等で実現され、情報処理装置３の全体の動作を制御する。また、制御部３１は、発生音生成部４１と環境音抽出部４２とを備える。

【0028】

発生音生成部４１及び環境音抽出部４２は、記憶部３２に記憶されているコンピュータプログラムによって実現される。制御部３１の発生音生成部４１は、データ取得部３０が取得した回転情報Ｉ１～Ｉ４に基づいて回転体２１Ａ～２１Ｄによる発生音を予測し、予測発生音ｎ１～ｎ４を生成する。制御部３１の環境音抽出部４２は、データ取得部３０が取得した合成音Ｎ５と発生音生成部４１が生成した予測発生音ｎ１～ｎ４とに基づいて、予測される環境音（以下、予測環境音ｎ６と呼ぶ）を抽出する。言い換えると、記憶部３２に記憶されたコンピュータプログラムは、合成音Ｎ５と同期して計測された回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４に基づいて予測発生音ｎ１～ｎ４を生成する処理と、合成音Ｎ５と予測発生音ｎ１～ｎ４とに基づいて、予測環境音ｎ６を抽出する処理と、を実行させる。予測環境音ｎ６を取得する具体的な方法については、後述する。

【0029】

記憶部３２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で実現されており、制御部３１による各種プログラムに基づく処理の実行時のワークエリア等として用いられる。記憶部３２は、さらに、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリ、またはＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えていてもよく、制御部３１の処理に利用されるプログラム及び各種データを保存する。一例として、記憶部３２は、データ取得部３０が読み込んだ合成音Ｎ５及び回転情報Ｉ１～Ｉ４のデータを記憶する。

【0030】

２．環境音取得システム１の動作
次に、上記構成の環境音取得システム１によって環境音を取得する動作（環境音取得方法）について説明する。

【0031】

２．１ 飛行体２によるデータの取得
まず、飛行体２の制御部２５は、自律的に又はラジコン等による操縦によって回転体２１Ａ～２１Ｄ（回転翼２１ｐ）の回転を制御し、飛行体２を上空における環境音を取得する所望の場所に移動させる。所望の場所に到達すると、制御部２５は、回転体２１Ａ～２１Ｄ（回転翼２１ｐ）の回転制御によりホバリングを開始する。そして、制御部２５は、自律的に又はラジコン等を介した命令により、集音部２２による集音を開始する。集音部２２は、図３に示すように、４つの回転体２１Ａ～２１Ｄが発生させる発生音Ｎ１～Ｎ４と飛行体２の飛行位置における環境音Ｎ６の合成音Ｎ５を集音する（集音工程）。同時に、制御部２５は、集音部２２による集音と同期して、回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄによる回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４（具体的には、各回転シャフト２１ｓの位相）の計測を開始する（計測工程）。また、制御部２５は、集音部２２が集音した上述の合成音Ｎ５と、４つの回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄが計測した回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４とを、記録部２４に記録する。

【0032】

ホバリング状態での集音部２２による合成音Ｎ５の集音と回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄによる回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４を必要な時間行った後、制御部２５は、自律的に又はラジコン等による操縦によって集音部２２による集音と回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄによる計測を終了し、回転体２１Ａ～２１Ｄ（回転翼２１ｐ）の回転制御により、飛行体２を帰還させ、合成音Ｎ５と回転情報Ｉ１～Ｉ４が記録された記録部２４を回収する。

【0033】

２．２ 情報処理装置３による予測環境音ｎ６の取得
回収された記録部２４に記録された合成音Ｎ５と回転情報Ｉ１～Ｉ４のデータは、情報処理装置３のデータ取得部３０により読み出され、制御部３１の制御により記憶部３２に記憶される。

【0034】

発生音生成部４１は、記憶部３２に記憶された回転情報Ｉ１～Ｉ４のデータから、回転体２１Ａ～２１Ｄによる発生音（騒音）を予測し、予測発生音ｎ１～ｎ４を生成する（予測発生音生成工程、図４参照）。予測発生音ｎ１～ｎ４は、集音された合成音Ｎ５の集音時間に対応して生成される。以下、回転体２１Ａ～２１Ｄが発生させる予測発生音ｎ１～ｎ４を生成する方法を説明する。

【0035】

飛行体２の回転体２１Ａ～２１Ｄによる発生音は、主に回転翼２１ｐの回転により生じる。回転翼２１ｐの回転による発生音は、回転翼２１ｐの回転数に依存した周期的な音である。また、回転翼２１ｐは一対のブレード２１ｐ１，２１ｐ２から構成されており、各ブレード２１ｐ１，２１ｐ２と集音部２２との位置関係は回転翼２１ｐ（回転シャフト２１ｓ）の位相によって周期的に変化する。そのため、各ブレード２１ｐ１，２１ｐ２が発生させて集音部２２に到達する音は、回転翼２１ｐ（回転シャフト２１ｓ）の位相によって周期的に変化する。

【0036】

加えて、回転体２１Ａ～２１Ｄによる発生音は、モータ２１ｍ、ギヤ２１ｇ及び回転シャフト２１ｓの回転によっても生じる。これらモータ２１ｍ、ギヤ２１ｇ及び回転シャフト２１ｓによる発生音であって集音部２２に到達する音についても、回転翼２１ｐと同様、これらの回転数及び位相によって周期的に変化する。

【0037】

図５は、飛行体２の１つの回転情報計測部２３Ａが計測した回転シャフト２１ｓの位相（回転情報計測部２３Ａからの信号）と、環境音の無い状況下で回転体２１が発生させ集音部２２が集音した音（音圧）の波形との関係を示す実験データである。図５においては、回転情報計測部２３Ａからの信号の立下がりタイミングと音波の波形が同期し、音波は回転情報計測部２３Ａからの信号の１周期の間に概ね２つの大きな波形を示している。これは、回転シャフト２１ｓの位相（回転タイミング）の１周期の間に、２つのブレード２１ｐ１，２１ｐ２による異なる特徴を持つ発生音が交互に生じていることを示す。また、音の波形における高周波成分は、回転シャフト２１ｓよりも高速に回転するギヤ２１ｇから生じるものである。本図からも、回転シャフト２１ｓの位相（回転タイミング）と発生音には強い関係があることが理解できる。

【0038】

以上のことから、回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄによって回転シャフト２１ｓの位相（位相の経時変化）を計測することで、回転体２１Ａ～２１Ｄの回転による発生音、すなわち回転翼２１ｐ、モータ２１ｍ、ギヤ２１ｇ及び回転シャフト２１ｓの回転数及び位相が導出でき、回転体２１Ａ～２１Ｄの回転による発生音を予測することができる。具体的に予測発生音ｎ１～ｎ４を生成するには、まず、環境音の無い状況下において回転体２１Ａ～２１Ｄを１つずつ回転させ、回転させている回転体２１Ａ～２１Ｄの発生音を集音部２２に集音させ、回転数及び位相を変化させてゆく。これにより、回転させている回転体２１Ａ～２１Ｄの回転数及び位相に応じた発生音のテーブル（発生音テーブル）を作成することができる。発生音生成部４１は、飛行体２によるデータの取得後に上記のようにして作成された発生音テーブルを参照することで、回転情報Ｉ１～Ｉ４のデータから、予測発生音ｎ１～ｎ４を生成することができる。なお、発生音テーブルは、飛行体２による上空における環境音の取得前に事前に行っても良く、環境音の取得後に事後的に行っても良い。

【0039】

次に、環境音抽出部４２は、発生音生成部４１により生成された予測発生音ｎ１～ｎ４と、記録部２４に記録された合成音Ｎ５とから、予測環境音ｎ６を抽出する（抽出工程）。具体的には、上空において集音部２２が集音した合成音Ｎ５は、環境音Ｎ６と、回転体２１Ａ～２１Ｄから発生した発生音Ｎ１～Ｎ４とが足し合わされたものであるため、図４に示すように、合成音Ｎ５から予測発生音ｎ１～ｎ４を取り除くことで、予測環境音ｎ６を抽出することができる。

【0040】

３．本実施形態の作用効果
（１）本実施形態の環境音取得システム１によれば、飛行体２により集音を行うことで上空から環境音Ｎ６を取得することができるため、周辺構造物による反射音・共鳴の影響を受けず、複雑な音響経路を考慮しなくても環境音を精度良く取得することができる。
（２）回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄにより、回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４を集音部２２による集音と同期して計測することで、回転体２１Ａ～２１Ｄの発生音Ｎ１～Ｎ４を予測することが可能となる。したがって、回転体２１Ａ～２１Ｄの予測発生音ｎ１～ｎ４を集音部２２により集音された合成音Ｎ５から取り除くことで、回転体２１Ａ～２１Ｄによる騒音の影響を除去した環境音Ｎ６を得ることができる。
（３）飛行体２が記録部２４を備えていることから、記録部２４に記録された合成音Ｎ５と回転情報Ｉ１～Ｉ４を用いて、事後的に環境音Ｎ６を得ることができる。つまり、情報処理装置３の発生音生成部４１による回転情報Ｉ１～Ｉ４に基づいた予測発生音ｎ１～ｎ４の生成と、環境音抽出部４２による合成音Ｎ５と予測発生音ｎ１～ｎ４からの環境音Ｎ６の抽出はリアルタイムで行う必要はなく、オフラインで行うことができる。したがって、飛行体２により合成音Ｎ５と回転情報Ｉ１～Ｉ４を取得しておけば、当該データの取得後にキャンセリングを演算装置を用いて、又は手動によりきめ細かに調整することも可能となるため、精度の良い予測環境音ｎ６を取得することが可能である。
（４）環境音Ｎ６を取得する方法としては、飛行体２にスピーカを搭載し、スピーカから回転体２１Ａ～２１Ｄの発生音Ｎ１～Ｎ４と逆位相の音を発生させ、リアルタイムでキャンセリングした音を集音することも考えられる。しかしながら、当該方法の場合、飛行体２にスピーカを搭載しなければならないため、飛行体２が大型化・重量化してしまう。また、スピーカによる騒音のキャンセリングを精度良く行うには、回転体２１Ａ～２１Ｄ（騒音源）と集音部を結ぶ直線状にスピーカを配置することが好ましいが、飛行体２が複数の回転体２１Ａ～２１Ｄを備える構成（例えば、ドローン）である場合、そのような配置はほとんど不可能である。一方、本実施形態の環境音取得システム１は、スピーカが不要であるため、飛行体２が複数の回転体２１Ａ～２１Ｄを備える構成であっても、精度良く予測環境音ｎ６を取得することができる。
（５）飛行体２がホバリング中に集音を行うことで、飛行体２の移動による発生音の影響を避けることが可能となる。

【0041】

４．変形例
本発明は、以下の態様でも実施可能である。

【0042】

・上記実施形態では、情報処理装置３を飛行体２とは別体のＰＣ等により構成していたが、情報処理装置３を飛行体２に搭載することも可能である。さらに、この場合、集音部２２による集音及び回転情報計測部２３Ａ～２３Ｄによる回転情報Ｉ１～Ｉ４の取得と並行して、リアルタイムで発生音生成部４１による予測発生音ｎ１～ｎ４の生成と環境音抽出部４２による予測環境音ｎ６の抽出を行い、抽出した予測環境音ｎ６を記録部２４に記録することも可能である。

【0043】

・上記実施形態では、回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４として各回転シャフト２１ｓの位相を計測していたが、モータ２１ｍ、ギヤ２１ｇ、回転翼２１ｐのうちの何れかの位相を計測しても良い。モータ２１ｍ、ギヤ２１ｇ、回転シャフト２１ｓ、回転翼２１ｐのうちの何れか１つの位相がわかれば他の位相も導出可能だからである。また、モータ２１ｍが同期モータであれば、飛行体２の制御部２５からモータ２１ｍへの出力信号を、回転情報として取得することも可能である。

【0044】

・上記実施形態では、飛行体２が記録部２４を備え、記録部２４に記録した集音した合成音Ｎ５及び回転情報Ｉ１～Ｉ４は飛行が終了した後に回収され、情報処理装置３に読み取られる構成であった。しかしながら、集音した合成音Ｎ５及び回転情報Ｉ１～Ｉ４を記録部２４に記録する代わりに、これら合成音Ｎ５及び回転情報Ｉ１～Ｉ４を情報処理装置３に無線伝送部により無線で送信する構成とすることも可能である。また、有線接続により送信することも可能である。

【0045】

・上記実施形態の飛行体２について、飛行体２が位置情報取得部をさらに備えていることも好適である。位置情報取得部としては、ＧＰＳや動画撮影の可能なカメラが考えられる。飛行体２が位置情報取得部を備え、位置情報取得部が飛行体２の位置情報を集音部２２による集音と同期して計測することで、飛行エリアにおける建物や風等の影響を考慮して予測環境音ｎ６を取得することが可能となる。

【0046】

・上記実施形態における集音部２２としてのマイクロフォンを、指向性マイクとすることも好適である。この場合、制御部２５は、指向性マイクの向きの情報を記録部２４に記録することが好ましい。これにより、特定方向の環境音を集音することができ、その際の回転体の騒音の影響を抑えることができる。

【0047】

・上記実施形態において、集音部２２による集音は飛行体２のホバリング時に行われるが、ホバリング時において４つの回転体２１Ａ～２１Ｄの回転は同一とは限らない。つまり、集音位置において風が吹いている場合にも飛行体２が流されないようにするため、制御部２５は回転体２１Ａ～２１Ｄの駆動（出力）を常に調整している。したがって、ホバリング時（集音時）の回転体２１Ａ～２１Ｄの回転情報Ｉ１～Ｉ４からその瞬間における風向及び風速を推定し、風による騒音の影響を考慮して環境音を測定することも可能である。

【0048】

・上記実施形態において、飛行体２は複数の回転体２１Ａ～２１Ｄを備えて構成されていた。しかしながら、環境音取得システム１を構成する飛行体として、単一の回転体を有する飛行体（例えば、ヘリコプタ）を用いることも可能である。

【0049】

・上記実施形態の環境音取得システム１は、飛行体２を備え、飛行体２の回転体２１Ａ～２１Ｄによる発生音Ｎ１～Ｎ４をキャンセリングすることで環境音を抽出する構成であった。しかしながら、環境音取得システム１として、飛行体２を備えず、システム外の他の回転体の発生音をキャンセリングするものも、本発明に含まれる。すなわち、飛行体を備えない変形例に係る環境音取得システムは、上記実施形態と同様の構成の、集音部２２と、回転情報計測部２３と、発生音生成部４１と、環境音抽出部４２とを備え、集音部２２は、システム外の他の回転体からの発生音と環境音とを含む合成音を集音するよう構成され、回転情報計測部２３は、システム外の他の回転体の回転情報（位相の経時変化の情報を含む）を集音部２２による集音と同期して計測するよう構成され、発生音生成部４１は、回転情報に基づいてシステム外の他の回転体から発生したと予測される予測発生音を生成し、環境音抽出部４２は、上記合成音と予測発生音とに基づいて、環境音を抽出するよう構成される。ここでシステム外の他の回転体としては、例えば風車やトンネル内のファン等が挙げられる。この場合、動画撮影可能なカメラにより動画を撮影することにより回転情報を取得してもよい。このような構成であれば、回転体（風車やトンネル内のファン等）の近傍においても、回転体の影響を除いた環境音を取得することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本発明による飛行体、環境音取得システム、環境音取得プログラム、及び環境音取得方法は、鉄道騒音、高架道路の騒音、高層建築物の上層階での騒音等の騒音測定（環境アセスメント）に有用である。また、任意の回転体の近傍における、回転体の騒音の影響を除いた環境音の測定に有用である。

【符号の説明】

【0051】

１ ：環境音取得システム
２ ：飛行体
３ ：情報処理装置
２０ ：飛行体本体
２１ ：回転体
２１Ａ～２１Ｄ ：回転体
２１ｇ ：ギヤ
２１ｍ ：モータ
２１ｐ ：回転翼
２１ｐ１ ：ブレード
２１ｐ２ ：ブレード
２１ｓ ：回転シャフト
２２ ：集音部
２３ ：回転情報計測部
２３Ａ～２３Ｄ ：回転情報計測部
２４ ：記録部
２５ ：制御部
３０ ：データ取得部
３１ ：制御部
３２ ：記憶部
４１ ：発生音生成部
４２ ：環境音抽出部
Ｉ１～Ｉ４ ：回転情報
Ｎ１～Ｎ４ ：発生音
Ｎ５ ：合成音
Ｎ６ ：環境音
ｎ１～ｎ４ ：予測発生音
ｎ６ ：予測環境音

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】