(57)【要約】【課題】複数の動翼による騒音を低減する。【解決手段】複数の動翼を有している飛行体からの騒音を低減するものであって、複数のスピーカーと、１つ以上の評価マイクと、動翼回転角周波数推定部と、能動消音処理部と、を含む。複数のスピーカーは、動翼ごとに同軸円周状に配置されている。１つ以上の評価マイクは、複数の動翼から発せられる騒音と、複数のスピーカーから発せられる制御音とを取得する。動翼回転角周波数推定部は、複数の動翼のそれぞれの角周波数を推定する。能動消音処理部は、評価マイクでの音圧を下げるように複数の制御信号を生成し、同軸円周状に配置されているスピーカー間の円中心からの配置角、角周波数、及びスピーカー数に依存したスピーカーごとに対応した時間遅れにより、複数の制御信号を遅らせて対応するスピーカーに制御信号を入力する。【選択図】図１
2018111461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の動翼を有している飛行体からの騒音を低減する動翼騒音低減装置であって、
前記動翼ごとに同軸円周状に配置された複数のスピーカーと、
前記複数の動翼から発せられる騒音と、前記複数のスピーカーから発せられる制御音とを取得する１つ以上の評価マイクと、
前記複数の動翼のそれぞれの角周波数を推定する動翼回転角周波数推定部と、
前記評価マイクでの音圧を下げるように複数の制御信号を生成し、同軸円周状に配置されているスピーカー間の円中心からの配置角、前記角周波数、及びスピーカー数に依存したスピーカーごとに対応した時間遅れにより、前記複数の制御信号を遅らせて対応するスピーカーに制御信号を入力する能動消音処理部と、を備える動翼騒音低減装置。
【請求項２】
動翼半径がａの場合、できる限りａに近い半径、少なくとも２ａ以下の半径ｂの円周上に前記スピーカーを並べる請求項１記載の動翼騒音低減装置。
【請求項３】
翼枚数Ｂの動翼に対し制御対象次数ｘまで前記騒音を低減する場合、前記スピーカーはこの動翼に関して２Ｂｘ＋１個以上配置する請求項１または２記載の動翼騒音低減装置。
【請求項４】
前記スピーカーを動翼ごとに２Ｂｘ＋１個から２Ｂｘ＋２個円状に配置する場合、前記スピーカーを円状に配置する円の半径ｂ以上の距離を前記動翼の中心からとり、かつ、天頂角０．３ｒａｄ以上０．７ｒａｄ以下に評価マイクを配置する請求項１または２記載の動翼騒音低減装置。
【請求項５】
前記スピーカーを動翼ごとに２Ｂｘ＋３個以上円状に配置する場合、前記スピーカーを円状に配置する円の半径ｂ以上のｒとし、（ｒ，θ，φ）に評価マイクを配置し（φは任意の数）、動翼半径をａ、ｍ次第二種球ハンケル関数をｈｍ、回転リング半径をｒｐ、スピーカー個数をＬ、ルジャンドル陪関数をＰｍｎ、とした場合、
【数１】
2018111461.tif 000020
上式（６）を最小にする天頂角θに前記評価マイクを配置する請求項１または２記載の動翼騒音低減装置。
【請求項６】
前記スピーカーを動翼ごとに２Ｂｘ＋３個以上円状に配置する場合、前記スピーカーを円状に配置する円の半径ｂ以上の距離を前記動翼の中心からとり、かつ、前記動翼及び前記スピーカーと同一平面上に前記評価マイクを配置する請求項１または２記載の動翼騒音低減装置。
【請求項７】
前記スピーカーを動翼ごとに２Ｂｘ＋３個以上円状に配置する場合、前記スピーカーを円状に配置する円の半径ｂ以上の距離を前記動翼の中心からとり、かつ、天頂角１．１ｒａｄ以上２．１ｒａｄ以下に前記評価マイクを配置する請求項１または２記載の動翼騒音低減装置。
【請求項８】
前記能動消音処理部は、前記時間遅れに加え、スピーカーごとの個体差を補正するフィルタを含む請求項１乃至７のいずれか１項記載の動翼騒音低減装置。
【請求項９】
前記動翼回転角周波数推定部は、前記動翼を駆動する回転機器への指令値から角周波数を推定する、または発生する騒音や発生する風速から角周波数を推定する請求項１乃至８のいずれか１項記載の動翼騒音低減装置。
【請求項１０】
前記能動消音処理部は、前記評価マイクでの音圧を下げるように、前記制御信号と、前記評価マイクからのマイク信号と、円周状に配置された複数の前記スピーカーから前記評価マイクまでの空間伝達特性とを使用して、能動消音アルゴリズムにより制御信号を生成する制御フィルタを更新する請求項１乃至９のいずれか１項記載の動翼騒音低減装置。
【請求項１１】
前記能動消音処理部は、前記動翼の近傍ごとに配置された評価マイクでの音圧を下げるように、各動翼の角周波数に対応する制御信号と、前記各評価マイクからのマイク信号と、各円周状に配置された複数のスピーカーから前記各評価マイクまでの空間伝達特性とを使用して、干渉を考慮した能動消音アルゴリズムにより各制御信号を生成する各制御フィルタを更新する請求項１乃至９のいずれか１項記載の動翼騒音低減装置。
【請求項１２】
前記飛行体の動翼ごとに配置したリングマイクアレイを構成する複数のリング評価マイクに対し、円周上に配置されているリング評価マイク間の円中心からの配置角、前記角周波数、及び、前記リング評価マイクの個数に依存した時間遅れにより、各リング評価マイクからの出力信号を遅らせ加算平均した信号を、前記能動消音処理部が誤差信号として使用する請求項１乃至１０のいずれか１項記載の動翼騒音低減装置。
【請求項１３】
翼枚数Ｂの動翼に対し、制御対象次数ｘまで前記騒音を低減する場合、前記評価マイクはこの動翼に関して２Ｂｘ＋１以上配置する請求項１２記載の動翼騒音低減装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項記載の動翼騒音低減装置を備える飛行体。
【請求項１５】
コンピュータを、請求項１乃至１３のいずれか１項記載の動翼騒音低減装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、動翼騒音低減装置、飛行体及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、翼枚数２から３のプロペラを４つ以上有しこれらを回転させて飛行するマルチロータ飛行体は、運搬や撮影を目的に頻繁に用いられはじめている。マルチロータ飛行体は、これらのプロペラを回転させ飛行するため、翼流騒音を発生する。さらに、飛行体の大型化に伴い騒音が問題となることが多くなっている。
【０００３】
騒音を低減する方法として、能動消音制御（アクティブノイズコントロール、ＡＮＣとも称す）が知られている。ＡＮＣは、騒音と同振幅で逆位相の信号（制御音）を制御スピーカーから出力することにより、騒音を低減することを可能にするものである。
【０００４】
軸流送風機騒音の能動消音手法の理論的解析がなされている（例えば、非特許文献１から３参照）。非特許文献１は、多重音源である軸流送風機の動翼回転モデルを示し、音響パワーを最小化するように、制御スピーカーを動翼回転中心と同軸円周状に配置し、送風機騒音の低減方法を示している。また、非特許文献２及び３は、動翼回転モデルを球面調和関数に基づき展開し、モード振幅を、動翼回転による主音源と、円周上に並べた制御スピーカーによる制御音源とで、合わせ能動消音を実現している。円周上に並べる制御スピーカーの個数は、非特許文献１、２、及び３により最小個数が２Ｍ＋１、最大個数が２Ｍ＋３（しかし２Ｍ＋３以上使用しても効果は落ちない）と割り出されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】本田善久，佐部利誠司，松久寛，佐藤進：‘軸流送風機の動翼回転騒音の能動的最小化’; 日本機械学会論文集（Ｃ編）, Vol.59, No. 562 (1993-6)，論文No. 92-1472
【非特許文献２】青木琢哉，森下達哉，田中利幸，多氣昌生:‘球面調和関数展開に基づいた自由空間中でのファン騒音の能動制御’; 日本音響学会誌,Vol. 59 No .7 (2003)，pp. 379-387
【非特許文献３】青木琢哉，田中利幸，多氣昌生:‘離散リング音源を用いた回転騒音源の能動制御に関する理論的検討’; 日本音響学会誌,Vol. 60 No .11 (2004)，pp. 639-645
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、非特許文献１、２、及び３のいずれも、理論的解析による検討であり、主音源の基準位相を生ずる角度と、円周上に仮想的に配置される体積速度の大きさとが既知であることを前提としている。ただし、一般にこれらの情報は別途計測する必要があり、能動消音と同時には取得できない。
【０００７】
このように、実用可能な能動消音システムの低減手法は明らかになっていない。さらに、飛行体はホバリング時に類似した回転角周波数を各ロータが発生させるため、騒音干渉により通常のＡＮＣ手法では能動消音を達成できない。
【０００８】
そこで本発明が解決しようとする課題は、複数の動翼による騒音を低減する動翼騒音低減装置、飛行体及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態に係る動翼騒音低減装置は、複数の動翼を有している飛行体からの騒音を低減するものであって、複数のスピーカーと、１つ以上の評価マイクと、動翼回転角周波数推定部と、能動消音処理部と、を含む。複数のスピーカーは、動翼ごとに同軸円周状に配置されている。１つ以上の評価マイクは、複数の動翼から発せられる騒音と、複数のスピーカーから発せられる制御音とを取得する。動翼回転角周波数推定部は、複数の動翼のそれぞれの角周波数を推定する。能動消音処理部は、評価マイクでの音圧を下げるように複数の制御信号を生成し、同軸円周状に配置されているスピーカー間の円中心からの配置角、角周波数、及びスピーカー数に依存したスピーカーごとに対応した時間遅れにより、複数の制御信号を遅らせて対応するスピーカーに制御信号を入力する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る主音源リングモデルと３次元極座標系とを示す図。
【図２】実施形態に係る主音源リングモデルと制御音源リングとの３つの位置関係を示す図。
【図３】第１実施形態に係る、制御スピーカー数が２Ｍ＋３個以上の場合での評価マイクの設置位置を示す図。
【図４Ａ】図３の条件下の一例での仰角を変数とした式（５）の絶対値のプロットを示す図。
【図４Ｂ】図３の条件下の一例での仰角を変数とした式（５）の位相のプロットを示す図。
【図５】例１での仰角を変数とした式（６）のプロットを示す図。
【図６】例１で評価マイク位置を主音源の近傍に変更した一例での仰角を変数とした式（６）のプロットを示す図。
【図７】例１で評価マイク位置を主音源リングの内側に変更した一例での仰角を変数とした式（６）のプロットを示す図。
【図８】実施形態に係る２Ｍ＋１〜２Ｍ＋２個の制御スピーカー数の場合の評価マイクの設置位置を示す図。
【図９】例２での仰角を変数とした式（９）のプロットを示す図。
【図１０】第２実施形態に係る動翼騒音低減装置を示す図。
【図１１Ａ】位相調整器を含む図１０の能動消音処理系とその周辺を示す図。
【図１１Ｂ】図１１Ａの制御スピーカーの配置を示す図。
【図１２】第２実施形態に係る動翼騒音低減装置の一例を示す図。
【図１３】第２実施形態に係る動翼騒音低減装置の別例を示す図。
【図１４Ａ】例３で主音源及び制御音源リングが設置される平面から３ｍ上方の能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図１４Ｂ】例３で評価マイクが設置される位置を含むｘｙ平面での能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図１５Ａ】評価マイクが適切な位置でない一例の主音源及び制御音源リングが設置される平面から３ｍ上方の能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図１５Ｂ】図１５Ａと同一条件での評価マイクが設置される位置を含むｘｙ平面での能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図１６Ａ】例４で主音源及び制御音源リングが設置される平面から３ｍ上方の能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図１６Ｂ】例４で評価マイクが設置される位置を含むｘｙ平面での能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図１７Ａ】例４で評価マイクの仰角を１．５ラジアンに変更した場合での図１６Ａに対応する図。
【図１７Ｂ】例４で評価マイクの仰角を１．５ラジアンに変更した場合での図１６Ｂに対応する図。
【図１８】第２実施形態に係る動翼騒音低減装置のさらに別の例を示す図。
【図１９】第３実施形態に係る動翼騒音低減装置が適用される形態を示す図。
【図２０Ａ】例５で主音源及び制御音源リングが設置される平面から３ｍ上方の能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図２０Ｂ】例５で評価マイクが設置される位置を含むｘｙ平面での能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図２１】第４実施形態に係る動翼騒音低減装置が適用される形態を示す図。
【図２２】図２１の形態で複数の評価マイクと、それらマイクからの出力信号の合成する装置部分を示す図。
【図２３】図２１のロータに配した評価マイクが設置される位置を含むｘｙ平面での能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図２４】図２３での次数を３に変更した場合の能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【図２５】図２４で評価マイク数を１５個に増やした場合の能動消音低減量音圧の分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。以下の実施形態では、同一の構成要素に同一の参照符号を付して、重ねての説明を省略する。本実施形態では、飛行体が発生する動翼騒音を低減する装置、飛行体及びプログラムについて示す。
【００１２】
まず、実施形態の動翼騒音低減装置、飛行体及びプログラムについて概要を説明する。  
本実施形態では各ロータが発生する翼流騒音の低減手法を明らかにする。本実施形態での動翼騒音低減装置のＡＮＣ（Active Noise Control）の構成は、例えば、リング状に配置した複数の制御スピーカーと１つの評価マイクとを用い評価点の音圧を低減するもので、複数の制御スピーカーの位相を翼角周波数に依存して調整することができる。また、本実施形態では、この評価点での音圧を球面調和関数展開で表すことにより、評価マイクの最適な設置位置を決定する。
【００１３】
さらに飛行体では、ホバリング時などに回転角周波数が各ロータで類似し、各ロータに付けた評価マイクに全てのロータからの騒音が混入する。従って、本実施形態の動翼騒音低減装置は、例えば、ロータ間で非干渉化を実施することによってロータごとに独立に能動消音を達成する。また本実施形態では、能動消音における消音点の設置位置（マイク位置）、及び周期騒音である動翼回転騒音低減のための動翼騒音低減装置を提供する。
【００１４】
またさらに、飛行体ではホバリング時に類似した回転角周波数を各ロータが発生させるため、騒音干渉により通常のＡＮＣ手法では能動消音を達成できない。これに対して本実施形態の動翼騒音低減装置では、２つの解決方法を示す。１つ目は、ＭＩＭＯ型能動消音であり、各ロータのクロストークの影響を考慮して能動消音を行う（第３実施形態）。２つ目は、各ロータ円周上に評価マイクを複数並べ取得した各マイク信号をファン回転角周波数及び評価マイク数に応じて評価マイク信号を遅延させ、ロータ周りの騒音のみを取得するリングマイクアレイを構成しロータごとに独立に翼流騒音低減を行う（第４実施形態）。
【００１５】
本実施形態の要点は、最適な評価マイク設置箇所の提示（第１実施形態）、軸流騒音を低減するための動翼騒音低減装置の提案（第２実施形態）、及びロータ間の非干渉化手法の提案（第３実施形態及び及び第４実施形態）である。
【００１６】
以下、第１実施形態の説明に入るまでは、全ての実施形態で共通する手法について図１から図９を参照して説明する。  
（動翼回転騒音モデル）  
まず、多重音源である軸流送風機の動翼回転モデルについて図１を参照して説明する。  
動翼回転騒音モデルでは、音圧の時間（ｔ）依存性と回転方向の角度（φ）依存性が次式で表される。
【００１７】
【数１】
2018111461.tif 000003
【００１８】
この多重音源は、位相が動翼と共に回転し、一般の騒音放射特性とは異なる騒音特性を有する。ここで、Ｂは動翼の羽枚数、ｘは高調波の次数、Ωは翼回転角周波数、ｉ２＝−１、ｉｎｆは無限大（∞）とする。発生する送風機騒音の角周波数は、ΩＢｘであり、ｘ＝１のΩＢは翼通過周波数と呼ばれる。また、簡便化のため、Ｍ＝Ｂｘとおく。ａｘはｘ次高調波の複素振幅とする。なおη、βは適当な定数である。また以降は、座標は図１に示す３次元極座標を使用する。なお、式（２）の双極音源による音圧を無視しても消音に与える影響は解析上問題ないため、以下の実施形態では動翼回転モデルとして式（１）を採用する。
【００１９】
（必要スピーカー数）  
次に、非特許文献２及び３にならい、制御スピーカーの必要個数、及び主音源と制御音源それぞれのリング半径について説明する。非特許文献１に示されているように、制御スピーカーの必要個数の上限は２Ｍ＋３個であり、これ以上個数を増やしても制御効果の向上は見込まれない。また、非特許文献２及び３では、連続リングモデルでは生じず、離散リングモデルで生じる不要なエイリアスモードの影響を無視できる範囲として、最小個数を２Ｍ＋１個としている。従って、解析的には制御スピーカーの必要個数は２Ｍ＋１以上２Ｍ＋３以下となる。ただし、２Ｍ＋２個は２Ｍ＋１個に比べエイリアスモードが大幅に減り制御効果が大幅に改善するため、制御スピーカー個数に余裕がある場合は、最小個数を２Ｍ＋２個とするのが望ましい。また、上限は理論的には２Ｍ＋３個だが、制御リング半径と主音源リング半径の差が少ない場合は、制御スピーカー数を増やせば制御効果がさらに増加するため、多い方が望ましく２Ｍ＋３個以上の制御スピーカーが設置可能であれば増やした方がよい。
【００２０】
また、翼枚数＝２の下での次数ｘとその場合での制御スピーカーの設置すべき最低個数とは、表１に示される関係がある。例えば、翼枚数Ｂ＝２枚、次数ｘ＝３次まで能動消音を実施する場合、表１を参照して制御効果の最大化を図り、１５個の制御スピーカーを使うものとする。この場合、次数ｘ＝１、２では制御効果の上限個数を超えた数のスピーカーを用いることになるが、スピーカーが増える分には制御効果の劣化は生じないので、次数ｘ＝１、２の低減にも１５個制御スピーカーを使うものとする。本実施形態では、以上に説明したように制御対象の最高次数の必要スピーカー数を用いるものとする。
【００２１】
【表１】
2018111461.tif 000004
【００２２】
また第１実施形態では、制御スピーカー個数が２Ｍ＋１〜２Ｍ＋２個の場合と、制御スピーカー個数が２Ｍ＋３個以上の場合とに分け動翼騒音低減装置における評価マイク位置の設置位置を示す。
【００２３】
（スピーカーリング半径）  
主音源リングと、制御音源リング（制御スピーカーリングとも称す）との位置関係は図２に示すように３パターンが考えられる（例えば、非特許文献１参照）。以降、主音源リング半径をａ、制御音源リング半径をｂとして説明する。  
図２（ａ）の場合（ｂ＜ａ）、スピーカー個数が２Ｍ＋１以上の場合、制御性能が高く制御効果の観点からは望ましいが、ファン半径内部に制御スピーカーを設置することになる。従って、ファン気流を制御スピーカーが阻害するため、ファン性能が劣化してしまうという観点からｂ＜ａは望ましくない。
【００２４】
図２（ｂ）の場合（ｂ〜ａ）（ここで「〜」は「≒」と同様の意味）、制御性能が高く、制御スピーカーの配置も主音源の外側に設定可能なため望ましい。
【００２５】
図２（ｃ）の場合（ｂ＞ａ）、制御性能が劣化するため制御効果の観点からは望ましくない。しかし例えば、主音源近くに制御スピーカーを配置できない場合は図２（ｃ）の形態をとる必要がある。例えば、マッハ数（Ωａ）／ｃ（ここでｃは音速）が０．１以下の場合（小型から中型飛行体プロペラはおおよそこの条件を満たす）、かつ、スピーカー数が２Ｍ＋３個以上の場合、かつｂ＜１０ａの条件の下では、２０ｄＢ以上の低減効果が見込まれる（例えば、非特許文献１の図６）。また、スピーカー数が、２Ｍ＋２個、２Ｍ＋１個と少ない場合、２Ｍ＋２個ではｂ＜３ａの条件の下２０ｄＢの低減効果が見込まれ、２Ｍ＋１個ではｂ＜２ａの条件の下１０ｄＢの低減効果が見込まれる（例えば、非特許文献１の図５）。
【００２６】
以上を踏まえ本実施形態では、制御スピーカーのリング半径ｂは、主音源のリング半径ａに可能な限り近づけ少なくとも２ａ以下とする。なお、ｂ＜２ａ以下の条件は、制御音源リング半径がファン半径の２倍以下であるため厳しいものではなく通常容易に実現できるものである。
【００２７】
非特許文献１、２、及び３での能動消音手法はいずれも、理論的解析検討であり、主音源の基準位相地点及び円周上に仮想的に配置される体積速度の大きさが既知であることを前提としている。一般にこれらの情報は別途計測する必要があり、能動消音と同時には取得できない。
【００２８】
そこで、本実施形態では評価マイクが１つ、もしくは出力信号が単一のアレイマイクを用い、評価点（評価信号）での音圧を低減する動翼騒音低減装置を用い、翼流送風機（動翼を有する装置）の能動消音を達成可能なことを示す。以下に、評価マイクの設置箇所、動翼騒音低減装置、及びそのシミュレーション結果について記載する。
【００２９】
［第１実施形態］  
（評価マイク最適設置位置）  
本実施形態では、実施形態の動翼騒音低減装置に含まれる騒音を評価する評価マイクの設置位置について説明する。動翼騒音低減装置の詳細については第２実施形態以降で説明する。  
制御スピーカー個数が２Ｍ＋１〜２Ｍ＋２個の場合と、２Ｍ＋３個以上の場合との２つに分け、動翼騒音低減装置における評価マイクの最適設置位置を示す。
非特許文献２から、複数制御スピーカーを円周上に並べた場合、評価マイク点（ｒ，θ，φ）における音圧は、球面調和関数展開により以下で表される。  
【００３０】
【数２】
2018111461.tif 000005
【００３１】
ここで、Ｂｍｎ：モード振幅、ｈｎ：ｎ次第二種球ハンケル関数、Ｙｍｎ：球面調和関数、ω：振動の角周波数、ｒｐ：回転リング半径、ｋ：波数、Ｌ：スピーカー個数である。また、ｒｉは以下で表される。
【００３２】
【数３】
2018111461.tif 000006
【００３３】
このｒｉは離散リング音源上の一点から評価マイクまでの距離である。
【００３４】
＜２Ｍ＋３個以上の場合＞  
２Ｍ＋３個以上の制御スピーカーを用いる場合、非特許文献２によれば主要モードは（ｍ，ｎ）＝（Ｍ，Ｍ）のみとなり、制御スピーカーは主音源である連続リング音源と同じモードの音のみを発生することになる。従って、評価マイクの設置位置は、リング半径ａの主音源が発生する音圧分布に対し、リング半径ｂの制御音源が発生する音圧分布の複素定数倍との差異が最小になる位置に設定すればよいことになる。
ここで、φはリング音源に関して対称なため任意定数でよい（今回はφ＝０とする）。ｒは制御スピーカー単体の近接場の影響を受けないように制御リング半径ｂよりも大きくとるのが望ましい。残りの仰角θは、式（３）の内、仰角θに依存する項は以下で定義されるＴ（ｒ，ｒｐ，θ）である。
【００３５】
【数４】
2018111461.tif 000007
【００３６】
ここで、Ｐｍｎ：ルジャンドル陪関数である。そして、以下の評価関数Ｊ（ｒ，θ０）を最小とする仰角θを決定し、この仰角の評価マイクの最適な設置位置点（ｒ，θ，φ）を決定する。
【００３７】
【数５】
2018111461.tif 000008
【００３８】
ここで、式（６）中のｋｂ（θ０）は以下の式を満たす複素定数である。
【００３９】
【数６】
2018111461.tif 000009
【００４０】
評価関数を最小にする仰角θはおおよそ１．１〜２．１ｒａｄ（ラジアン）に存在する（図３参照）。この範囲においては、式（６）で表される評価関数Ｊの値も小さいため、便宜上θ＝π／２、つまりリング音源と同一平面上に評価マイクを設置してよい。
【００４１】
［例１］以下の条件の下、評価関数の式（６）を検証する。  
・リング状音源数：３６個（主音源も便宜的に離散リング音源とする）
・制御音源個数：１０個
・主音源リング半径ａ：０．３８ｍ
・制御音源リング半径ｂ：０．４５ｍ
・評価マイク位置：（ｒ，θ，φ）＝（０．７，θ，０）
・ｒ＝０．７ｍ
・翼枚数：Ｂ＝２
・検討次数：ｘ＝１
・回転角周波数：Ω＝４５×２×π
・検証モード：（ｎ，ｍ）＝（Ｍ，Ｍ）＝（２，２）
図４Ａは半径ａ、ｂそれぞれの場合での式（５）の絶対値のプロットの比較であり、図４Ｂは半径ａ、ｂそれぞれの場合での式（５）の位相のプロットの比較である。図５は式（６）のプロットである。図５から上述した評価マイク配置（仰角θをおおよそ１．１〜２．１ｒａｄに設定）の妥当性がみられる。
【００４２】
これとは別に、諸事情によりマイクを主音源や制御音源の近傍に設置する場合、例えばｒ＝０．３の場合には図６に示す結果となるため、８５ｄｅｇ（約１．４８ｒａｄ）以下に設置することが望ましい。また、マイクを主音源や制御音源の近傍に設置する場合は、図６でθ＝１．６位で式（６）の値が大きくなることがわかる。この原因はリング音源と同一平面上にマイクを設置すると、音圧勾配がリング半径付近で急に変化するためであり、リング音源からと制御音源からとの音波の波面を合わせることが難しいためである。
またさらに内側にマイクを設置した場合では、例えばｒ＝０．２（図７）など、外側の場合と同様に仰角θをおおよそ１．１〜２．１ｒａｄに設定すればよい。ただし、波面は音源リングの内側で合わせるよりも外側で合わせた方が低減効果を得る空間が大きい（例えば、非特許文献１参照）ので、空間全体の低減効果を高めるためには、外側にマイクを設置することが望ましい  。
【００４３】
＜２Ｍ＋１〜２Ｍ＋２個の場合＞  
制御スピーカー個数が２Ｍ＋１個の場合、非特許文献１、２に示されるエイリアスモードの影響が、（｜Ｍ−Ｌ｜，Ｍ−Ｌ）モードで数パーセント程度生じる。例えば、例１の条件では、エイリアスモードが生じ、表２に示すようにＳＰ数５個の場合１４％の寄与率を持つ。
【００４４】
【表２】
2018111461.tif 000010
【００４５】
評価マイク点にて制御スピーカーのエイリアスモードの影響が強く生じると、連続リングにはないモードを用い、動翼騒音低減装置で評価マイクを低減することになり、その結果、空間全体の低減効果が下がってしまう。そこで、本実施形態ではエイリアスモードの影響を受けにくく、かつ式（６）の評価値をできる限り小さくなるように評価マイクの配置を決定する。ここでは、簡単のため、式（３）における球面調和関数の内、θとモードに関する次式について考える。
【００４６】
【数７】
2018111461.tif 000011
【００４７】
この式から以下の比について検討する。
【００４８】
【数８】
2018111461.tif 000012
【００４９】
式（９）は主要モード（Ｍ，Ｍ）に対するエイリアスモード（｜Ｍ−Ｌ｜，Ｍ−Ｌ）の影響度を示す。従って、式（９）の値は低い方がよく、一般にθは小さい方が望ましい。ただし、θを小さくすると式（６）の評価値が大きくなる。従って、エイリアスモードの取得を抑制するマイクの最適な配置と、主要モードを主音源に近づけるマイクの最適な配置とはトレードオフの関係になる。このため本実施形態では、式（９）が０．５程度となるθを採用することにする。この場合、おおよその評価マイクの配置位置は、リング円の中心から制御リングの円盤内部の上方空間までの距離よりも遠方の距離にあり、かつθ＝０．５程度に設定する（第８図）。本実施形態では、後述する例３、例６でも示すように評価マイク近傍で１０ｄＢ以上の減衰を実現するように評価マイクの配置を設定し、この場合は０．３＜θ＜０．７が評価マイク位置の範囲になる。評価マイク近傍での減衰程度によってθの範囲は変動し、減衰率が大きいほどθの範囲は狭くなる。
［例２］として、例１の条件において制御スピーカー数（制御音源数）を５個とした場合、式（９）の結果は図９のグラフとなり、θを上げるにつれエイリアスモードの影響が強く生じることがわかる。従って、比率０．５程度のθ＝０．５程度が望ましい。ここでは本実施形態の動翼騒音低減装置における評価マイク位置を２つのケースにおいて示した。
【００５０】
以上の第１実施形態によれば、実施形態の動翼騒音低減装置の評価マイクをどの位置に配置すれば、騒音を効果的に低減できるかが判明する。従って、動翼騒音低減装置の評価マイクを最適な位置に配置することが可能になる。
【００５１】
［第２実施形態］  
（動翼騒音低減装置）  
本実施形態の動翼騒音低減装置は、図１０に示すように、評価マイク１００１、マイクアンプ１００２、アンチエイリアスフィルタ１００３、能動消音処理系（能動消音処理部とも称す）１００４、動翼回転角周波数推定部１００５、補間フィルタ１００６、スピーカーアンプ１００７、及び、制御スピーカー１００８を備える。本実施形態の動翼騒音低減装置は、複数の動翼を有している飛行体からの騒音を低減する。
【００５２】
評価マイク１００１は、本実施形態の手法によって決定される位置に配置されて音波を検出し音波を電気信号へ変換する。評価マイク１００１は、複数の動翼から発せられる騒音と、前記複数のスピーカーから発せられる制御音とを取得する。なお、評価マイク１００１は誤差マイクとも呼ばれる。
マイクアンプ１００２は、評価マイク１００１から出力された電気信号を増幅する。
アンチエイリアスフィルタ１００３は、後段の能動消音処理系１００４に合わせたカットオフを有するローパスフィルタである。
能動消音処理系１００４は、アンチエイリアスフィルタ１００３が出力した信号に基づいて、評価マイク１００１で受け取る騒音を消すように制御スピーカー１００８から出力する音を制御するために制御スピーカー１００８のそれぞれへ出力する信号を制御する。能動消音処理系１００４は、評価マイクでの音圧を下げるように制御信号を生成し、同軸円周状に配置されているスピーカー間の円中心からの配置角、角周波数、及びスピーカー数に依存したスピーカーごとに対応した時間遅れにより、制御信号を遅らせて対応するスピーカーに制御信号を入力する。
【００５３】
動翼回転角周波数推定部１００５は、騒音の源である飛行体の動翼の回転角周波数を推定する。動翼回転角周波数推定部１００５は、例えば、動翼駆動モータや回転機器への指令値を用いたり、発生騒音や発生風速から、回転角周波数を推定し、能動消音処理系１００４へ回転角周波数を渡す。
補間フィルタ１００６は、能動消音処理系１００４の出力に合わせたカットオフを有するローパスフィルタである。
スピーカーアンプ１００７は、補間フィルタ１００６が出力した複数の電気信号のそれぞれを、対応する制御スピーカー１００８に合わせてそれぞれ増幅して対応する制御スピーカー１００８へ出力する。
制御スピーカー１００８は、騒音低減対象である翼（ファン）と同軸円周状に複数個配置される。制御スピーカー１００８はそれらの位置で能動消音処理系１００４によって制御された音を発する。制御スピーカー１００８は、動翼ごとに同軸円周状に配置されている。
【００５４】
次に、能動消音処理系１００４の詳細について図１１Ａを参照して説明する。  
本実施形態の能動消音処理系１００４は、一般的な能動消音処理装置とは異なり、位相調整器１１０１を制御スピーカー１００８に対応して備えている。すなわち、位相調整器１１０１はそれぞれ制御入力信号を受け取り、それぞれ対応する制御スピーカー１００８に応じて制御入力信号の位相を調整して対応する制御スピーカー１００８に調整した信号を出力する。位相調整器１１０１が、離散リング音源を構成する複数のスピーカーへ、次式に対応する位相調整を制御入力に施し各制御スピーカー１００８に信号を分配する。
【００５５】
【数９】
2018111461.tif 000013
【００５６】
位相調整器１１０１は、上式に対応する位相調整（信号遅れｄｉ（ｉ＝１，…，Ｌｃ）、Ｌｃは制御スピーカー数）を施し分配する。ここで、制御スピーカー１００８のスピーカー番号は図１１Ｂに示すように、動翼回転方向に並んでいるものとする。また、式（１０）において、動翼回転角周波数Ωを用いるため、位相調整器１１０１は動翼回転角周波数推定部１００５から動翼回転角周波数Ωを教えてもらう必要がある。なお、動翼回転角周波数推定部１００５は、能動消音処理系１００４に含まれていてもいなくてもどちらもあり得る。さらに、図１１Ａでは、遅れ要素としたが、各スピーカーに個体差がある場合は、制御スピーカー１００８ごとに対応する個体差補正フィルタを式（１０）の右辺に付加して、位相調整器１１０１がこのフィルタを実装してもよい。また、この個体差補正フィルタは、位相調整器１１０１と制御スピーカー１００８との間であれば、どこに設置されていてもよい。
【００５７】
翼流送風機から発生する騒音は、式（１）に示したように、翼通過周波数ΩＢのｘ倍周期騒音であるため、能動消音処理系は適応型フィードバックや、single adaptive notchフィルタ方式を用いた能動消音処理系で十分である。ただし、高速スピンアップやスピンダウンを起こす動翼の場合は、参照信号を動翼駆動モータや回転機器への指令値としたフィードフォワードタイプの能動消音処理系が望ましい。以降では、制御性能の良さ、フィルタ構成のシンプルさ、計算負荷の少なさから、single adaptive notchフィルタ方式を適用した際のシステム構成を示す。この場合の本実施形態の動翼騒音低減装置について図１２、及び図１３を参照して説明する。
【００５８】
まず、１つの周期音（ω＝Ω×Ｍ）を低減するsingle adaptive notchフィルタ方式を適用した動翼騒音低減装置の概要を図１２に示す。適応更新は２変数（ｗ０，ｗ１）のみであるため、計算負荷が少なく適応速度も速いことがこの手法の特徴である。図１２の正弦波信号（αcos(ωｔ)とαsin(ωｔ)）は処理系内部で発生させてもよいし、外部のジェネレータから発生させてもよい。本実施形態では、動翼回転角周波数推定部１００５がΩを推定して、このΩを信号生成部１２５１が入力して周期音ωの正弦波信号を生成する。信号生成部１２５１は、正弦波信号の角周波数ωを、動翼回転角周波数推定部１００５からの情報Ωを元に導出する。
【００５９】
本実施形態の動翼騒音低減装置は、二次経路特性Ｃが制御入力ｕから評価マイク１００１までの伝達特性であることと、図１１Ａに示した各スピーカーへの遅れ要素を含む点が特徴である。ここで、ｃ０、ｃ１はそれぞれ、対象周波数ωに対応する二次経路特性の実部と虚部である。定数更新式は、以下の２つの式で表される。ここで、ｒ０はフィルタ１２２１とフィルタ１２２２からの出力信号を加算した信号を示し、ｒ１はフィルタ１２３１とフィルタ１２３２からの出力信号を加算した信号を示す。定数更新式は以下になる。ここでｅは誤差信号を表す。
【００６０】
【数１０】
2018111461.tif 000014
【００６１】
なお、評価マイク１００１は、スピーカーからの制御音と騒音とを含む空間上の音を誤差信号ｅに変換する。例えば、評価マイク１００１は、騒音源からの騒音とスピーカーからの制御音との合成音圧を検出し、検出した合成音圧を示す誤差信号ｅを生成する。誤差マイク１０４と信号処理部（ＬＭＳ）１２０１との間には、図示しないアナログデジタルコンバータが設けられ、誤差信号ｅは、このアナログデジタルコンバータによってデジタル信号に変換されてＬＭＳ１２０１に与えられる。ＬＭＳ１２０１は、誤差信号ｅに基づいて制御フィルタ２０２を適応的に制御する。具体的には、信号処理部１０２は、誤差信号ｅに基づいた評価関数を最小にするように、フィルタ１２１１とフィルタ１２１２を更新する。
【００６２】
ここで、周期騒音低減時の定数更新では、更新スピードが速まり発散する場合がよくある。そこで本実施形態では、図１３に示す構成にし、発散を抑え、かつ速い収束を達成させる。本実施形態の図１３に示す動翼騒音低減装置の特徴は、信号ｚと信号ｗの差が広がりすぎないように抑制をかけていることにある。これにより、二次経路特性に遅れ特性が多く含まれる場合においても十分速い適応更新が達成される。本実施形態の場合、各制御スピーカー１００８の個体差補正フィルタや、評価マイク１００１の設置位置により遅れ要素が多くなる。
この場合の更新式は以下である。ここでｅ（ｔ）は誤差信号を表す。
【００６３】
【数１１】
2018111461.tif 000015
【００６４】
（シミュレーション結果）  
［例３］（２Ｍ＋１個の場合）  
制御スピーカー１００８の数が２Ｍ＋１個の場合において、評価マイク１００１の位置を上記の検討結果を踏まえ（ｒ，θ，φ）＝（０．６，０．５，０）とした場合の結果を示す。シミュレーション条件は以下の通りである。
・主音源リング状音源数：３６個（主音源も便宜的に離散リング音源とする）
・主音源リング半径ａ：０．３８ｍ
・制御音源リング状音源数：５個
・制御音源リング半径ｂ：０．４５ｍ
・評価マイク位置：（ｒ，θ，φ）＝（０．６，０．５，０）
・翼枚数：Ｂ＝２
・検討次数：ｘ＝１
・回転角周波数：Ω＝４５×２×π
図１４Ａは、マルチロータ飛行体の翼、主音源及び制御音源リングが設置される平面から３ｍ上方の能動消音低減量音圧の分布を示す。横軸と縦軸がマルチロータ飛行体の翼が設置される平面に平行な２次元平面の直交する２軸ｘ、ｙを示す。なお、図１４Ａ以降の音圧分布図では明るい色調になるほど消音低減量が大きいことを示す。図１４Ａの翼付近で３０−４０ｄＢの低減効果があり、翼と翼の間は２０ｄＢ程度の低減効果があることがわかる。図１４Ａでは、図１４Ａから一見ではわからないが、１６ｄＢ以上の低減効果が全体的に生じていることがわかる。また図１４Ａからは直接は読み取れないが、シミュレーションの結果では遠方（１２，１２，１２）（＝（ｘ，ｙ，ｚ））地点での低減量は２２．６ｄＢである。
【００６５】
一方、図１４Ｂは、評価マイク１００１が設置されている位置を含むｘｙ平面での制御効果音圧分布である。ここでｘｙ平面はマルチロータ飛行体の翼が設置される平面に平行である。図１４Ａと同様に図１４Ｂでも横軸と縦軸がマルチロータ飛行体の翼が設置される平面に平行な２次元平面の直交する２軸ｘ及びｙを示す。評価マイク１００１はｒ＝０．６ｍなので、図１４Ｂの方が図１４Ａよりもマルチロータ飛行体の翼が設置される平面に近い位置での音圧分布になる。
【００６６】
図１４Ａ及び図１４Ｂによれば、スピーカー配置に対応した５個の特徴的な音圧分布勾配が生じていることがわかる。この音圧分布勾配が、エイリアスモードの影響であり、制御スピーカー数が少ないとこのように、低減量音圧分布が一様ではなく、スピーカー配置位置に依存した低減量分布を持つことになる。ただし、全体低減量が２２．６ｄＢであるため、本実施形態の動翼騒音低減装置及び評価マイクのこの設定位置では消音は十分機能しているといえる。
【００６７】
なお、参考値として、本実施形態の評価マイク位置としては適切でない位置である評価マイク位置（ｒ，θ，φ）＝（０．６，０．８，０）の場合の結果を図１５Ａ及び１５Ｂに示す。図１５Ａ及び図１５Ｂはそれぞれ、図１４Ａ及び図１４Ｂとは評価マイク位置だけが異なり他は同一な条件での音圧分布を示す。この場合には、本実施形態によって設定されるべきθの値（０．５ラジアン）からはかなり外れた値である。図１４Ａ及び図１４Ｂと、図１５Ａ及び図１５Ｂとを比較すると、本実施形態に対応する方の図１４Ａ及び図１４Ｂの制御効果が優れていることがわかる。また、図１５Ｂでは図１４Ｂに比較するとエイリアスモードの影響幅が増えていることがわかる。以上から、本実施形態の動翼騒音低減装置での評価マイクの設定位置が適切であることがわかる。
【００６８】
［例４］（２Ｍ＋２よりも非常に多い場合）  
次に、制御スピーカー数１０個＞＞２Ｍ＋２の場合においての一例を示す。この場合には上記の「＜２Ｍ＋３個以上の場合＞」が対応し、評価関数Ｊ（ｒ，θ０）を最小とする仰角θは約１．１〜２．１ｒａｄとなる。この例では、評価マイク位置を（ｒ，θ，φ）＝（０．６，１．２５，０）とした場合の結果を図１６Ａ及び図１６Ｂに示す。他のシミュレーション条件は［例３］と同様とする。図１６Ａによれば、制御スピーカー数が少ない［例３］に比べ遠方であるｚ＝３（ｍ）の断面にて一様に低減効果が生じていることがわかる。また、この場合の遠方（１２，１２，１２）（＝（ｘ，ｙ，ｚ））での低減量は５４．３ｄＢである。図１６Ａによるとリング中心に関してほぼ完全に対称であり、リング音源からと制御音源からとの音波の波面が正確に一致しているといえる。
【００６９】
一方、図１６Ｂは評価マイクを設置した位置での、マルチロータ飛行体の翼が設置される平面に平行なｘｙ平面上での制御効果音圧分布結果であり、制御スピーカー単体の特性が多少生じていることがわかる。これは、評価マイクを制御スピーカー近くに設置した場合（（ｒ，θ，φ）＝（０．６，１．２５，０））、スピーカー単体の特性の影響を受け図１６Ｂのように非対称分布になるためである（（０．５７，０）付近の低減量大）。ただし図１６Ｂによれば、図１５Ｂに比較して中心に関し対称に近いので［例３］に比べスピーカー単体の影響は少ない。さらに図１６Ａと図１６Ｂを比較すると、評価マイクを離せば（ｒを大きくする）、その評価マイクの位置での制御効果はより増加することがわかる。
また、式（６）を最小にはしないが、本実施形態で提案する範囲に含まれるθ＝１．５ｒａｄを用いた結果を図１７Ａ及び図１７Ｂに示す。この場合、遠方（１２，１２，１２）での低減量は１４．８ｄＢと図１６Ａ及び図１６Ｂに比べ低減量は大幅に下がるが、一般的な能動消音低減量基準１５ｄＢ付近であるため許容範囲である。ここまでは、単一周波数を低減するsingle adaptive notchフィルタ方式を示している。
【００７０】
（multi-Channel SAN方式）  
以降では、倍長周波数も低減可能なmulti-Channel SAN方式の場合について説明する。この動翼騒音低減装置は図１８に示す通り、図１２でのフィルタ１２１１、１２１２、１２２１、１２２２、１２３１、１２３２を１つのユニットとして、複数のユニットを設置したものである。
【００７１】
複数の角周波数（ω１＝ΩＢ，ω２＝２ΩＢ，．．．，ωｎ＝ｎΩＢ（ｉ＝１，…，ｎ））の正弦波信号をそれぞれ別々に内部で作成し、各正弦波信号ｘｉに対し制御定数ｗｉ０、ｗｉ１を用意し適応更新を行う。定数ベクトル更新式は以下の式による（ｒｉ０、ｒｉ１はそれぞれ図１８に示す加算器の出力信号）。
【００７２】
【数１２】
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ここで、ｃ０ｉ、ｃ１ｉはそれぞれ、対象周波数ωｉに対応する二次経路特性の実部と虚部である。また、単一周波数制御時と同様に、発散を抑えかつ速い収束を達成させる場合は、図１３を拡張した構成にして定数ベクトル更新式を下記の式にする。
【００７３】
【数１３】
2018111461.tif 000017
【００７４】
また、本実施形態では、single adaptive notch方式のＡＮＣアルゴリズムを記載したが、適応型フィードバックＡＮＣなど周期騒音低減に用いるＡＮＣ手法を適用してもよい。
【００７５】
以上の第２実施形態によれば、評価マイクでの音圧を下げるように複数の制御信号を生成し、同軸円周状に配置されているスピーカー間の円中心からの配置角、前記角周波数、及びスピーカー数に依存したスピーカーごとに対応した時間遅れにより、前記複数の制御信号を遅らせて対応するスピーカーに制御信号を入力することによって、動翼からの騒音を低減することができる。
【００７６】
以下では、複数のロータによる騒音干渉を考慮した動翼騒音低減装置について図１９以降を参照して説明する。  
（各ロータからの騒音非干渉化手法）  
飛行体ではホバリング時に類似回転角周波数を発生させるため、各ロータの騒音干渉により通常のＡＮＣ手法では能動消音を達成できない。本実施形態では、複数のロータを有する飛行体が発生する翼流騒音を解決する手法を２つ提案する。
【００７７】
［第３実施形態］  
（ＭＩＭＯ型クロストーク除去ＡＮＣ）  
１つ目はＭＩＭＯ型能動消音システムである。この手法は、各ロータのクロストークの影響を考慮して能動消音を行うものであり、上記と同様にsingle adaptive notch手法を用いた場合、図１２や図１３を拡張したものとなる。制御定数の更新式は、Ｊ（ｊ＝１，．．．，Ｊ）を制御リング個数（ロータ個数）とし、制御リングｊに対応するジェネレータ信号ｉ（ｉ＝１，．．．，Ｉ）とし、Ｋ（ｋ＝１，．．．，Ｋ）を評価マイク個数とした場合、以下になる。
【００７８】
【数１４】
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ここではＩ＝Ｊ＝Ｋとする。ｗｊｉ０、ｗｊｉ１はそれぞれ、各single adaptive notchへの入力ｘｉ＝cos（ωｉｔ）、ｘ２ｉ＝sin（ωｉｔ）から制御リング音源ｊへの制御定数ゲインである。ｃｉ０ｋｊ、ｃｉ１ｋｊはそれぞれｘｉの駆動角周波数ωｉに対応する周波数での二次経路特性の実部と、虚部である。上記のＭＩＭＯ方式により、ｘｉの駆動角周波数ωｉが各ロータで類似するホバリング時にも能動消音を効果的に発揮できる。また、複数の次数に対応させる場合は、基本的には、式（２１）〜（２７）は、対象周波数に対し独立に動作するため（例えば９０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、２７０Ｈｚ）、並列に実行すればよい。
本実施形態の動翼騒音低減装置は、動翼の近傍ごとに配置された評価マイクでの音圧を下げるように、各動翼の角周波数に対応する制御信号と、前記各評価マイクからのマイク信号と、各円周状に配置された複数のスピーカーから前記各評価マイクまでの空間伝達特性とを使用して、干渉を考慮した能動消音アルゴリズムにより各制御信号を生成する各制御フィルタを更新する。
【００７９】
[例５]
一例として６つのロータを有する飛行体がホバリングする時の能動消音を本実施形態の制御手法で行った結果を以下に示す。  
ホバリングしている時なので、各ロータは同一回転角周波数で回転しているものとする。シミュレーション条件は以下の通りである。なお、それぞれの評価マイクの下記に示した位置は、各ロータの中心を原点とした極座標表示を表し、ロータの中心から飛行体の中心へｘ軸が伸び、飛行体の上方（すなわち、鉛直上方）にｚ軸が伸びているとする。この例では評価マイクは６個設定され、それぞれのロータに対応して下記のように極座標表示される。
・主音源リング状音源数：３６個（主音源も便宜的に離散リング音源とする）
・主音源リング半径ａ：０．３８ｍ
・制御音源リング状音源数：１０個
・制御音源リング半径ｂ：０．４５ｍ
・評価マイク位置：（ｒ，θ，φ）＝（０．７，１．３，０）
・翼枚数：Ｂ＝２
・検討次数：ｘ＝１
・回転角周波数：Ω＝４５×２×π
・飛行体機体中心から各ロータ中心までの距離：０．９５ｍ
図２０Ａ及びＢが能動騒音制御結果であり、遠方（１２，１２，１２）（＝（ｘ，ｙ，ｚ））地点での低減量は３６．１ｄＢのため十分に低減していることがわかる。
【００８０】
以上の第３実施形態によれば、動翼の近傍ごとに配置された評価マイクでの音圧を下げるように、各動翼の角周波数に対応する制御信号と、前記各評価マイクからのマイク信号と、各円周状に配置された複数のスピーカーから前記各評価マイクまでの空間伝達特性とを使用して、干渉を考慮した能動消音アルゴリズムにより各スピーカーの制御信号を生成する各制御フィルタを更新することによって、各動翼（ロータ）のクロストークの影響を考慮して効果的に動翼の騒音を低減することができる。
【００８１】
［第４実施形態］  
（リング状アレイマイクによる取得エリア制限）  
本実施形態では、ロータごとに複数の評価マイクを用い干渉を抑える手法を示す。本実施形態では図２１に示すように、ロータの円周上に評価マイク（リング評価マイクとも称す）を複数並べ、かつ取得した信号をファン回転角周波数及び、各ロータに配置する評価マイク数に応じて各評価マイクから出力される信号を遅延させ、特定のロータ周りのみの騒音を取得するリングマイクアレイを構成する。これにより、ロータごとに独立に翼流騒音低減が可能となる。
本実施形態の動翼騒音低減装置のうちのロータごとに複数の評価マイクからの出力信号を合成する装置部分の具体的な構成例を図２２に示す。各マイク信号での遅れ時間は以下で表され、式（１０）の遅れを補うものとして設定する。
【００８２】
【数１５】
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【００８３】
本実施形態の手法は、評価マイク数ｍｈは増えるが、処理系はシンプルであり、計算負荷は少ない。さらに、能動消音システムは第３実施形態のような複雑な演算を必要とせず、図１２や図１３の簡易な処理でロータごとに能動消音を行える。ここで、マイク数は多い方がよいが、コストの面から各ロータに使用している制御スピーカー数２Ｍ＋１以上とする。また、これらの配置位置は、主音源リング半径ａ以上とし、天頂角は第１実施形態を元に決定する。
【００８４】
［例６］以下のシミュレーション条件でマイクリングの音圧取得分布をシミュレーションした結果を図２３に示す。
図２３は、１つのロータ周り（座標（０，０．９５，０）中心）に配したリングマイクの取得音圧分布を示すものであり、各位置から発せられた音波の取得しやすさをあらわす。値は、最大取得地点の音圧を０ｄＢとして決定している。つまり、図中色が明るい範囲から発せられる騒音を取得しやすい。
・主音源リング状音源数：３６個（主音源も便宜的に離散リング音源とする）
・主音源リング半径ａ：０．３８ｍ
・評価マイクリング半径：０．４２ｍ
・評価マイク数ｍｈ：９個
・評価マイク位置（座標（０，０．９５，０）を原点とする極座標）：（ｒ，θ，φ）＝（０．４２，π／２，２πｉ／９）（ｉ＝０，…，８）
・翼枚数：Ｂ＝２
・検討次数：ｘ＝１
・回転角周波数：Ω＝４５×２×π
・飛行体機体中心から各ロータまでの距離：０．９５ｍ
この結果からロータ円周上に十分数のマイクを並べ、適切に遅れ処理を施せば、マイクリング円周上の騒音を強調して取得することが可能なことがわかる。また、次数ｘ＝３とした結果は、図２４に示すものであり、図２３と同様にアレイマイク外周近傍での音圧分布が円状ではなくマイク個数に依存する分布となる。
この対処としては、マイク数を増やせばよく、例えば１５個とすれば図２５のように音圧分布は円状になり解決する。以上から本提案では、評価マイク数は、２Ｍ＋１個以上を用いるものとする。
【００８５】
以上の第４実施形態によれば、飛行体の動翼ごとに配置したリングマイクアレイを構成する複数のリング評価マイクに対し、円周上に配置されているリング評価マイク間の円中心からの配置角、角周波数、及び、リング評価マイクの個数に依存した時間遅れにより、各リング評価マイクからの出力信号を遅らせ加算平均した信号を、能動消音処理部が誤差信号として使用することによって、動翼（ロータ）ごとに独立してその騒音を低減することが可能になる。
【００８６】
また、以上の各装置及びそれらの装置部分は、それぞれハードウェア構成、またはハードウェア資源とソフトウェアとの組み合せ構成のいずれでも実施可能となっている。組み合せ構成のソフトウェアとしては、予めネットワークまたはコンピュータ読み取り可能な記録媒体からコンピュータにインストールされ、当該コンピュータのプロセッサに実行されることにより、各装置の機能を当該コンピュータに実現させるためのプログラムが用いられる。また、動翼が生成する風による制御効果低下を低減するため、羽外周に適当な高さのダクトを取り付けることも本特許の範囲とする。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
１００１…評価マイク、１００２…マイクアンプ、１００３…アンチエイリアスフィルタ、１００４…能動消音処理系、１００５…動翼回転角周波数推定部、１００６…補間フィルタ、１００７…スピーカーアンプ、１００８…制御スピーカー、１１０１…位相調整器、１２１１，１２１２，１２２１，１２２２，１２３１，１２３２…フィルタ、１２５１…信号生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
2018111461.tif 000039
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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