CN105320574B - 具有与监视对象运转状况对应的错误纠正功能的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有与监视对象运转状况对应的错误纠正功能的控制装置，其具备：状态监视部，其对监视对象的状态进行分析，输出状态信息；错误纠正处理部，其切换错误纠正码，使得每个状态的纠正率成为预定的范围；以及纠正率计算部，其根据该错误纠正处理部的纠正结果来计算每个状态的纠正率，从而具有错误纠正能力。

Description

具有与监视对象运转状况对应的错误纠正功能的控制装置

技术领域

本发明涉及一种存储器和通信所使用的具有用于自动纠正错误来提高装置/系统的可靠性的错误纠正功能的控制装置，特别涉及在基于温度、振动、噪音等的操作环境恶劣的状况下必须进行正常动作的工业装置/系统或医疗、航空宇宙、公共系统等要求可靠性的装置/系统中利用的具有错误纠正功能的控制装置。

背景技术

在数据的可靠性提高中存在使用了错误纠正码的对错误进行自动纠正的错误纠正方法。目前作为编码理论而研究错误纠正码，提出了为突发错误而特殊化的纠正码、局部强化了错误纠正能力的纠正码等功能不同的各种结构的纠正码。一般，针对假设的错误设计一个有充分纠正能力的错误纠正码。但是，在机械、特别是机床中，由于依存于设置环境和动作状况的错误因素，错误会产生时间上的偏差，一个错误纠正码会有纠正能力不足和资源的浪费使用的情况。

针对这样的问题，作为现有技术，提出一种存储器(例如参照日本特开2012-155737号公报)，其将根据错误纠正码检测出的错误而求出的错误率作为基础，切换编码效率不同的错误纠正码。

不过，在现有技术的错误纠正方法中，只根据错误率切换纠正能力，因此不能够针对依存于机械的状态的错误切换为适当的纠正能力。或者根据不能纠正的错误的检测来计算错误率，因此不能够防止由于不能纠正造成的机械的停止。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种错误纠正方法，其针对由于依存于设置环境和动作状况的错误因素造成的有时间上的偏差的错误，通过适当切换错误纠正能力，消除纠正能力不足和资源的浪费使用。

本发明的控制装置具有错误纠正功能，即通过错误纠正码进行从信息数据向代码字的编码和从代码字向信息数据的解码，在解码中自动纠正能够纠正的错误。该控制装置具有：状态监视部，其对监视对象的状态进行监视，输出状态信息；纠正率计算部，其输出每个上述状态的纠正率；以及错误纠正处理部，其具备具有多个错误纠正码的错误纠正码群，切换上述错误纠正码来进行从信息数据向代码字的编码和从代码字向信息数据的解码，并且输出错误纠正相关的纠正信息，其中，上述多个错误纠正码具有根据预定标准进行了定义的纠正能力的等级。并且，上述纠正率计算部构成为，根据上述状态监视部输出的上述状态信息和上述错误纠正处理部输出的上述纠正信息来计算每个上述状态的纠正率，另外，上述错误纠正处理部构成为，根据从上述纠正率计算部输出的每个上述状态的纠正率来切换上述错误纠正码。

上述控制装置还具备逐次运算电路，上述纠正率计算部可以构成为，通过上述逐次运算电路计算每个上述状态的纠正率。

上述纠正率计算部可以构成为，具有将上述状态信息和上述纠正信息关联存储的纠正信息履历表，根据上述状态监视部输出的上述状态信息、上述错误纠正处理部输出的上述纠正信息和上述纠正信息履历表来计算每个上述状态的纠正率。

上述错误纠正处理部可以构成为，能够将基于上述错误纠正码群所具有的一个错误纠正码的代码字重新编码为基于上述错误纠正码群所具有的其他错误纠正码的代码字。

上述错误纠正码群可以具有根据能纠正随机错误比特数将纠正能力进行了量化的错误纠正码。

上述错误纠正码群可以具有根据能纠正突发错误比特数将纠正能力进行了量化的错误纠正码。

上述错误纠正码群可以具有根据编码率将纠正能力进行了量化的错误纠正码。

上述状态监视部可以具有：状态信息生成部，其监视设置在监视对象中的传感器的测定值，判定上述测定值是否在预定的范围内，根据判定结果生成状态信息；以及范围变更部，其变更上述预定的范围。

上述状态监视部可以具有：状态信息生成部，其监视执行控制程序的机械控制装置的程序计数器，判定上述程序计数器的值是否在预定的程序块内，根据其判定结果生成状态信息；以及定义变更部，其变更上述预定的程序块的定义。

上述控制装置可以具有在上述错误纠正码群中登录或变更错误纠正码的错误纠正码登录变更部。

上述纠正率计算部可以构成为，根据每个上述状态的预定期间的纠正比特数来计算每个上述状态的纠正率。

根据本发明能够提供一种具有错误纠正功能的控制装置，该错误纠正功能为，针对由于依存于设置环境和动作状况的错误因素造成的有时间上的偏差的错误，根据每个状态的纠正率适当切换错误纠正能力，由此消除纠正能力不足和资源的浪费使用。

另外，根据每个状态的纠正率变更为纠正能力富裕的错误纠正码，从而在产生不能纠正的错误之前能够提高纠正能力，能够降低由于不能纠正造成的系统停止的频率。

附图说明

通过参照附图说明以下的实施例，能够明确本发明的上述以及其他目的和特征。

图1是本发明的具有错误纠正功能的控制装置的一个实施方式的功能框图。

图2是说明图1的控制装置所具备的状态监视部的动作的流程图。

图3是说明图1的控制装置所具备的纠正率计算部的动作的流程图。

图4是表示图1的控制装置所具备的纠正率计算部的、基于逐次运算的纠正率的计算的例子的图。

图5是表示使用了纠正履历表的纠正率的计算例的图。

图6是表示纠正信息履历表的图。

图7是表示图1的控制装置所具备的错误纠正处理部的动作的流程图。

图8是表示图1的控制装置所具备的错误纠正处理部所执行的错误纠正码切换处理的一例的流程图。

具体实施方式

首先，使用图1的功能框图说明本发明的具有错误纠正功能的控制装置的一个实施方式。

控制装置10具有：对监视对象20的状态进行监视的状态监视部11、计算每个状态的纠正率的纠正率计算部12、执行信息数据的编码处理和编码数据的解码处理的错误纠正处理部13。

接着，说明构成该控制装置10的各部的功能、动作。

首先，使用图2的流程图说明图1的控制装置10所具备的状态监视部11的动作。

状态监视部11取得与监视对象20相关的信息(步骤S201)，根据取得的信息分析监视对象20的状态(步骤S202)。然后，根据进行了分析的监视对象20的状态生成状态信息(步骤S203)，将生成的状态信息输出给纠正率计算部12(步骤S204)。

监视对象20可以是例如安装了控制装置10的机床，作为这种情况下的用于分析监视对象20的状态的信息，例如可以是从设置在该机床上的温度传感器取得的温度信息。在使用温度信息的情况下，分析从设置在监视对象20上的温度传感器取得的温度属于根据所设定的温度阈值而决定的哪个温度范围，将高温、常温、低温等状态生成为状态信息，输出给纠正率计算部12。

另外，监视对象20可以是例如执行控制程序的处理器，作为这种情况下的用于分析监视对象20的状态的信息，可以是设置在该处理器中的程序计数器的值。这时候，根据从监视对象取得的程序计数器的值，分析正在执行哪个程序块，将程序块的名称生成为状态信息，输出给纠正率计算部12。

另外，关于为了分析监视对象20的状态所使用的温度范围的阈值和程序块的定义等的信息，可以使用预先定义的信息，也可以将用于从外部设定这些分析中所使用的信息的单元组装到控制装置中。通过这样的结构，能够通过设定变更来对应监视对象20的设置场所的变化等。

作为监视对象20，除了上述以外，也可以是工业用装置/系统或医疗、航空宇宙、公共系统等的要求可靠性的装置/系统，作为用于分析监视对象20的状态的信息，可以使用振动、噪音、放射线量等对装置和系统产生影响的各种信息。

接着，使用图3的流程图说明图1的控制装置10所具备的纠正率计算部12的动作。

纠正率计算部12从错误纠正处理部13取得纠正信息后(步骤S301)，从状态监视部11取得状态信息(步骤S302)，根据该取得的状态信息和从错误纠正处理部13取得的纠正信息，对每个状态计算纠正率(步骤S303)，将该计算出的每个状态的纠正率输出给错误纠正处理部13(步骤S304)。

以下说明纠正率。

一般，错误纠正码有能纠正错误比特数为T比特的纠正能力，在编码中将K比特的信息数据变换为N比特的代码字，在解码中检测并纠正代码字的错误，恢复信息数据，当检测出T比特以上的错误时输出不能纠正的结果。在错误纠正码的纠正能力中，有针对突发错误的能纠正突发错误比特数、针对随机错误的能纠正随机错误比特数和通过N/K表示的编码率等参数。

在本实施方式中，导入与这些参数不同的、表示最近的错误发生状况的参数即纠正率。使用通过错误纠正码进行了纠正的纠正比特数来定义纠正率，作为表示某个时刻的最近的错误发生状况的参数。

以下，表示使用逐次运算电路时的纠正率的定义的一例。当使用能纠正错误比特数为T比特的错误纠正码时，使用到各纠正为止进行了解码的代码字的数量C_i(i＝1、2、……J)和各纠正比特数E_i(i＝1、2、……J)如下述(1)式那样定义在J次(预定的次数)的纠正的时刻的纠正率P。

(J＝2^k，其中，k为整数)

……(1)

这里，P_i是在发生了错误纠正的时刻的与该纠正有关的纠正率，纠正率P作为J次的P_i的总和而被求出。通过如上述式(1)那样来定义纠正率，能够容易地构成使用计数器和比特移位电路等逐次计算纠正率的运算电路。这时，关于P₁～P_J-1，构成为利用上次之前运算出的值即可。

使用图4说明纠正率计算部12的基于逐次运算的纠正率的计算的例子。

图4的表是表示在控制装置中进行的代码字的各解码处理中进行了纠正的纠正比特数的表。表示当纠正比特数成为0时，虽然进行了代码字的解码处理，但不需要进行纠正。在进行了这样的解码处理的情况下，表示计算在进行了第10次的解码处理的阶段的纠正率的例子。另外，假定将能纠正错误比特数T设为3，使用最近4次的纠正信息来计算纠正率。

参照图4的表，在第3次的解码处理时进行1比特的纠正，接着在第5次的解码处理中进行2比特的纠正，在第7次的解码处理中进行1比特的纠正，在第10次的解码处理中进行2比特的纠正。如果根据图4的表应用式(1)来计算纠正率，则到各纠正为止进行了解码的代码字的数分别为C₁＝3、C₂＝5-3＝2、C₃＝7-5＝2、C₄＝10-7＝3，另外，纠正比特数分别为E₁＝1、E₂＝2、E₃＝1、E₄＝2，纠正率根据图4的式子那样为5/32≈0.16。

在本实施方式中，按照状态信息可取的每个状态计算上述纠正率。即，若可取n个状态的状态信息取状态s(s∈S，S＝{s₁……s_n})，当使用了能纠正错误比特数为T_s比特的错误纠正码时，在进行了第J_s次(预定的次数)的纠正的时刻，使用到各纠正为止进行了解码的代码字的数量C_si(si＝1……J_s)、纠正的代码字的纠正比特数E_si(si＝1……J_s)，如以下那样定义纠正率P_s。

(J_s＝2^k，其中，k为整数)……(2)

为了能够计算这样的每个状态的纠正率，纠正率计算部12对每个状态准备运算电路即可。

作为定义纠正率的其他例子，表示记录纠正履历来使用的情况下的纠正率的定义的一例。当使用能纠正错误比特数为T比特的错误纠正码时，使用到各纠正为止进行了解码的代码字的数量C_i(i＝1、2、……J)和各纠正比特数E_i(i＝1、2、……J)，如以下式(3)那样定义在进行了J次(预定的次数)纠正的时刻的纠正率P。

另外，表示预定次数的J可以使用预先定义的信息，也可以将用于从外部设定表示预定次数的J的单元组装到控制装置中。通过这样的结构，能够通过设定变更来对应监视对象20的设置场所的变化等。

图5表示这样定义了纠正率时的纠正率的计算例。

图5的表是表示在控制装置中进行的代码字的各解码处理中将进行了纠正的纠正比特数记录为纠正履历的纠正履历表。表示当纠正比特数成为0时，虽然进行了代码字的解码处理，但不需要进行纠正。表示根据这样的纠正履历，计算在进行了第10次的解码处理的阶段的纠正率的例子。另外，假定将能纠正错误比特数T设为3，使用最近4次的纠正信息来计算纠正率。

参照图5的表，在第3次的解码处理时进行1比特的纠正，接着在第5次的解码处理中进行2比特的纠正，在第7次的解码处理中进行1比特的纠正，在第10次的解码处理中进行2比特的纠正。如果根据图5的表应用上面的式(1)计算纠正率，则到各纠正为止进行了解码的代码字的数量分别为C₁＝3、C₂＝5-3＝2、C₃＝7-5＝2、C₄＝10-7＝3，另外，纠正比特数分别为E₁＝1、E₂＝2、E₃＝1、E₄＝2，纠正率如图5的式子那样成为5/24≈0.21。

在本实施方式中，按照状态信息可取的每个状态计算上述纠正率。即，若可取n个状态的状态信息取状态s(s∈S，S＝{s₁……s_n})，当使用能纠正错误比特数为T_s比特的错误纠正码时，在进行了预定次数第J_s次的纠正的时刻，使用到各纠正为止进行了解码的代码字的数量C_si(si＝1……J_s)、纠正的代码字的纠正比特数E_si(si＝1……J_s)，如以下式(4)那样定义纠正率P_s。

为了能够计算这种每个状态的纠正率，纠正率计算部12针对从状态监视部11取得的状态信息，与从错误纠正处理部13取得的纠正信息关联后，作为纠正履历存储在纠正信息履历表中并进行管理，在计算每个状态的纠正率时，从纠正信息履历表提取与特定的状态关联的纠正履历来计算每个状态的纠正率。

例如，作为状态信息而取得高温、常温、低温的信息时，纠正率计算部12如果从错误纠正处理部13取得纠正信息，则从状态监视部11取得在取得了纠正信息时刻的监视对象20的状态信息(高温、常温、低温)，存储在纠正信息履历表中。这时候，如图6所示，在纠正信息履历表中存储纠正履历。在根据图6所示的纠正信息履历表计算状态信息表示高温状态情况下的纠正率时，从纠正信息履历表提取在状态信息中记录了高温状态的纠正履历，将提取出的纠正履历应用到上述的运算式中计算出纠正率即可。

图7是表示本实施方式中的错误纠正处理部13的动作的流程图。

错误纠正处理部13从纠正率计算部12取得每个状态的纠正率(步骤S701)，根据取得的每个状态的纠正率从错误纠正码群中选择更适当的错误纠正码并切换(步骤S702)。然后，错误纠正处理部13根据进行了切换的错误纠正码进行从信息数据向代码字的编码处理和从代码字向信息数据的解码处理(步骤S703)。

错误纠正处理部13在执行了代码字的解码处理时，根据该解码处理的结果输出纠正信息。纠正信息包括以下信息，即在针对代码字的解码处理中，在进行了针对代码字的纠正处理时通过该纠正处理进行了纠正的比特数相关的信息。输出的纠正信息用于由纠正率计算部12计算每个状态的纠正率。

错误纠正处理部13具有错误纠正码群，该错误纠正码群具备根据由预定的基准进行了定义的纠正能力而分级的不同的多个错误纠正码。错误纠正码包括用于处理从信息数据向代码字的编码和从代码字向信息数据的解码的程序和程序的动作所需要的设定值等。各错误纠正码和表示该错误纠正码的纠正能力的参数一起被管理，在切换错误纠正码时，通过参照该参数，能够切换为与监视对象20的状态对应的具有更适当的纠正能力的错误纠正码。表示错误纠正码的纠正能力的参数，例如可以将能纠正随机错误比特数、能纠正突发错误比特数或编码率作为基准进行定量化。另外，错误纠正码可以是BCH码和里德所罗门码，也可以利用其他错误纠正码。

另外，错误纠正码群所具备的错误纠正码可以利用在装置内预先进行编程的码，也可以将例如经由网络能够更新错误纠正码等用于从外部进行设定的单元组装到控制装置中。通过这样的结构，能够通过设定变更来对应监视对象20的设置场所的变化等。

错误纠正处理部13如果从纠正率计算部12取得每个状态的纠正率，则根据所取得的每个状态的纠正率的值，参照错误纠正码的参数，进行切换到更适当的错误纠正码的处理。

根据图8的流程图说明本实施方式的错误纠正码切换处理的一例。

错误纠正处理部13将从纠正率计算部12取得的每个状态的纠正率和所设定的预定的阈值P_H进行比较(步骤S801)，当每个状态的纠正率超过预定的阈值P_H时，参照错误纠正码的参数，切换为纠正能力更高的错误纠正码(步骤S802)。另一方面，当每个状态的纠正率没有超过预定的阈值P_H时，进而比较每个状态的纠正率和预定的阈值P_L(步骤S803)，当每个状态的纠正率小于预定的阈值P_L时，参照错误纠正码的参数，切换为纠正能力更低的错误纠正码(步骤S804)。

每个状态的纠正率变高，如式(2)所明确的那样，意味着在纠正之前进行了解码的代码字的数C_si的值变小(错误频率的上升)或者纠正的代码字的纠正比特数E_si的值变大(错误比特数的增加)。考虑到在成为这种状态时，意味着监视对象20的动作环境变为更加苛刻的状态，所以通过事先切换为纠正能力更高的错误纠正码，能够防止产生成为系统停止等的原因的不可纠正的错误。另外，每个状态的纠正率变低是指与上述情况相反代码字的错误率下降，所以通过切换为纠正能力更低的错误纠正码，能够抑制用于错误纠正的过度的资源使用。

另外，关于切换错误纠正码的每个状态的纠正率的阈值，可以从外部进行适当的切换。通过设置这样的单元，能够在对动作环境的设置后配合情况来调整错误纠正码切换的契机。

另外，关于错误纠正码群的纠正能力的等级，也可以设置能够从外部适当改写的单元。通过设置这样的单元，能够进行调整，使得在对动作环境的设置后配合情况来选择更适当的错误纠正码。

进而，为了对应错误纠正码的切换，错误纠正处理部13可以具备以下功能，即将通过切换前的错误纠正码进行了编码的代码字重新编码为切换后的错误纠正码。

考虑具有这样错误纠正能力的控制装置如上述那样，例如采用机床作为监视对象20，使用温度信息作为状态信息，应用于机床乃至控制装置上所使用的存储器上的数据错误纠正。这时，为了与温度上升所引起的动作环境的恶化相对应，能够切换错误纠正码。

另外，考虑具有上述错误纠正能力的控制装置，进而如上述那样，例如采用执行控制程序的处理器作为监视对象20，使用机械的控制装置执行中的程序块名作为状态信息，也应用于写入带错误纠正功能的ROM中的控制程序的错误纠正。这时，可以构成为，在重复执行控制程序的过程中，按照每个程序块的纠正率切换错误纠正码来重新进行编码。

而且，本实施方式的控制装置除了存储器等的错误纠正以外，也可以用于通过通信进行处理的数据等。

以上，本发明的实施方式通过具有错误纠正能力的控制装置的方式进行了说明，不过上述一系列处理的过程能够通过程序或存储了程序的计算机可读取的记录介质的方式进行提供。这时候，通过由计算机读出并执行该程序，可以进行上述处理。这里，计算机可读取的记录介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。另外，也可以通过通信线路将该计算机程序发送给计算机，由接收了该发送的计算机执行该程序。

Claims (9)

1.一种具有错误纠正功能的控制装置，通过错误纠正码进行从信息数据向代码字的编码和从代码字向信息数据的解码，在解码中自动纠正能够纠正的错误，该控制装置的特征在于，

具有：

状态监视部，其对监视对象的状态进行监视，输出状态信息；

纠正率计算部，其输出每个上述状态的纠正率，若可取n个状态的状态信息取状态s，当使用能纠正错误比特数为T_s比特的错误纠正码时，在进行了预定次数第J_s次的纠正的时刻，使用到各纠正为止进行了解码的代码字的数量C_si、纠正的代码字的纠正比特数E_si，以下式定义上述纠正率P_s，其中，n为1以上的自然数，s∈S，S＝{s₁……s_n}，si＝1……J_s，

以及

错误纠正处理部，其具备具有多个错误纠正码的错误纠正码群，切换上述错误纠正码来进行从信息数据向代码字的编码和从代码字向信息数据的解码，并且输出错误纠正相关的纠正信息，其中，上述多个错误纠正码具有根据预定标准进行了定义的纠正能力的等级，

上述纠正率计算部构成为，具有将上述状态信息和上述纠正信息关联存储的纠正信息履历表，根据上述状态监视部输出的上述状态信息、上述错误纠正处理部输出的上述纠正信息和上述纠正信息履历表来计算每个上述状态的纠正率，

上述错误纠正处理部构成为，根据从上述纠正率计算部输出的每个上述状态的纠正率来切换上述错误纠正码。

2.根据权利要求1所述的具有错误纠正功能的控制装置，其特征在于，

上述错误纠正处理部构成为，能够将基于上述错误纠正码群所具有的一个错误纠正码的代码字重新编码为基于上述错误纠正码群所具有的其他错误纠正码的代码字。

3.根据权利要求1或2所述的具有错误纠正功能的控制装置，其特征在于，

上述错误纠正码群具有根据能纠正随机错误比特数将纠正能力进行了量化的错误纠正码。

4.根据权利要求1或2所述的具有错误纠正功能的控制装置，其特征在于，

上述错误纠正码群具有根据能纠正突发错误比特数将纠正能力进行了量化的错误纠正码。

5.根据权利要求1或2所述的具有错误纠正功能的控制装置，其特征在于，

上述错误纠正码群具有根据编码率将纠正能力进行了量化的错误纠正码。

6.根据权利要求1或2所述的具有错误纠正功能的控制装置，其特征在于，

上述状态监视部具有：

状态信息生成部，其监视设置在监视对象中的传感器的测定值，判定上述测定值是否在预定的范围内，根据判定结果生成状态信息；以及

范围变更部，其变更上述预定的范围。

7.根据权利要求1或2所述的具有错误纠正功能的控制装置，其特征在于，

上述状态监视部具有：

状态信息生成部，其监视执行控制程序的机械控制装置的程序计数器，判定上述程序计数器的值是否在预定的程序块内，根据其判定结果生成状态信息；以及

定义变更部，其变更上述预定的程序块的定义。

8.根据权利要求1或2所述的具有错误纠正功能的控制装置，其特征在于，

上述控制装置具有在上述错误纠正码群中登录或变更错误纠正码的错误纠正码登录变更部。

9.根据权利要求1或2所述的具有错误纠正功能的控制装置，其特征在于，

上述纠正率计算部构成为，根据每个上述状态的预定期间的纠正比特数来计算每个上述状态的纠正率。

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