CN107110672A - 信号处理装置、信号处理方法及计算机程序 - Google Patents
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Abstract
信号处理装置(100)包含预测电路(20),该预测电路(20),将传感器(80)的输出信号Va(T)从与表示测定对象的某个属性的参数P1对应的收敛值Vc1变成与P2对应的收敛值Vc2的时间设为Tr,将Va(T)从Vc2变成Vc1的时间设为Td时,在Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的Va_T1,生成与应在T1后的T2得到的输出信号对应的Vb_T2;预测电路,将预测值成为与Vc2对应的值的时间设为TrE,将预测值成为与Vc1对应的值的时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1‑Td/Tr|>|1‑TdE/TrE|的预测值。
Description
技术领域
本发明关于信号处理装置、信号处理方法及计算机程序,尤其是关于根据来自传感器的输出信号求出推定值的信号处理装置、信号处理方法及计算机程序。
背景技术
例如,使用半导体的气体传感器、湿度传感器及温度传感器之中,存在有从开始测定到输出信号的值(例如电压值)收敛为止需要较长时间者。也就是说,根据来自传感器的输出信号求出测定对象的某个属性时,在输出信号的值收敛前,无法求出其属性。
此外,本说明书中,「输出信号的值收敛」是指经过充分时间时的某个时刻的输出信号的值与较某个时刻前的时刻的输出信号的值的差在预定时间内成为预定范围内的值,将收敛后的输出信号的值称为「收敛值」。另外,将从开始测定到输出信号的值收敛为止的时间称为「响应时间」,将响应时间经过前的期间称为「过渡响应期间」。
为了根据来自传感器的输出信号尽快求出测定对象的某个属性,只要根据过渡响应期间中的输出信号的值推定与其属性对应的收敛值即可。推定此种收敛值的方法已经过各种探讨。例如,在专利文献1,关于放射线检测器,揭示根据过渡响应期间的初期或中期的剂量率(dose rate)或计数率预测收敛值(最终响应值)的方法。
专利文献1:国际公开第2006/090634号
发明内容
然而,传感器(包含各种检测器)的响应特性,在上升与下降不同的情形居多。此处,上升指传感器的输出信号的值增大的情形,下降指传感器的输出信号的值减少的情形,以Tr表示上升响应时间,以Td表示下降响应时间。
专利文献1记载的预测方法,针对上升响应及下降响应分别使用相同的时间常数(T),传感器的响应时间在上升响应与下降响应不同的情形,针对上升响应及下降响应的两者,不易高精度求出收敛值。
另外,在上升响应与下降响应分别使用独立的响应时间时,虽然可以高精度求出个别的收敛值,但获得收敛值的时间在上升响应与下降响应不同。如此,进入使用个别的收敛值的后续处理的时序在上升响应时与下降响应时不同,会有后续处理变复杂的问题。
本发明为了解决上述问题而构成,其目的在于提供信号处理装置、信号处理方法及计算机程序,该等信号处理装置、信号处理方法及计算机程序可以简便地进行使用以来自上升响应时间与下降响应时间不同的传感器的输出信号为依据的预测值的处理。
本发明实施方式的信号处理装置,包含:输入接口,从传感器接收输出信号Va(T);以及预测部,将该输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与该第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将该输出信号Va(T)的值从该第二收敛值Vc2变成该第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在该响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的该输出信号的值Va_T1,生成与应在该时刻T1后的时刻T2得到的该输出信号的值对应的预测值Vb_T2;该预测部,将该预测值成为与该第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将该预测值成为与该第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的该预测值。
在某个实施方式,该预测部,在该输出信号Va(T)的值经过较该响应时间Tr或Td长的时间取得该第一收敛值Vc1时,生成接近该第一收敛值Vc1的预测值,在该输出信号Va(T)的值经过较该响应时间Tr或Td长的时间取得该第二收敛值Vc2时,生成接近该第二收敛值Vc2的预测值。
在某个实施方式,该预测部具有与该输出信号Va(T)的上升或下降的每个相对应的预测部。
在某个实施方式,该预测部具有存储与该输出信号Va(T)的上升或下降的每个相对应的参数的存储器。
在某个实施方式,该信号处理装置也可以进一步具有显示该预测值的显示装置。
在某个实施方式,进一步具有根据该预测部所生成的该预测值生成信息的信息生成部。
在某个实施方式,该信号处理装置也可以进一步具有显示该信息的显示装置。
在某个实施方式,该信号处理装置具有通过网路彼此连接的用户终端与服务器设备;该用户终端具有至少该输入接口与通信部。
在某个实施方式,该信号处理装置也可以进一步具有该传感器。
本发明实施方式的信号处理方法,包含:从传感器接收输出信号Va(T)的工序;以及将该输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与该第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将该输出信号Va(T)的值从该第二收敛值Vc2变成该第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在该响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的该输出信号的值Va_T1,生成与应在该时刻T1后的时刻T2得到的该输出信号的值对应的预测值Vb_T2,将该预测值成为与该第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将该预测值成为与该第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的该预测值的工序。
本发明实施方式的程序,使计算机执行:从传感器接收输出信号Va(T)的工序;以及将该输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与该第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将该输出信号Va(T)的值从该第二收敛值Vc2变成该第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在该响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的该输出信号的值Va_T1,生成与应在该时刻T1后的时刻T2得到的该输出信号的值对应的预测值Vb_T2,将该预测值成为与该第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将该预测值成为与该第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的该预测值的工序。
根据本发明的实施方式,可提供信号处理装置、信号处理方法及计算机程序,该等信号处理装置、信号处理方法及计算机程序可以简便地进行使用以来自上升响应时间与下降响应时间不同的传感器的输出信号为依据的预测值的处理。
附图说明
图1(a)至(c)是用以说明本发明实施方式的信号处理装置或信号处理方法所生成的预测值与传感器的输出信号的关系的图,(a)是以示意方式表示测定对象的属性的时间变化的图,(b)是以示意方式表示传感器的输出信号的时间变化的图,(c)是以示意方式表示实施方式的信号处理装置或信号处理方法所生成的预测值的时间变化的图。
图2是以示意方式表示本发明实施方式一的信号处理装置100的构成的图。
图3是说明实施方式一的信号处理方法的流程图。
图4是以示意方式表示本发明实施方式二的信号处理装置200的构成的图。
图5是说明实施方式二的信号处理方法的流程图。
图6是以示意方式表示作为预测电路20使用的预测电路20A的构成的图。
图7是以示意方式表示作为预测电路20使用的预测电路20B的构成的图。
图8是以示意方式表示本发明实施方式三的信号处理装置100A的构成的图。
图9是以示意方式表示本发明实施方式四的信号处理装置200A的构成的图。
图10是以示意方式表示本发明实施方式五的信号处理装置200B的构成的图。
图11是以示意方式表示本发明实施方式六的信号处理装置200C的构成的图。
具体实施方式
以下,参照附图说明信号处理装置、信号处理方法及计算机程序。
本发明实施方式的信号处理装置,包含:输入接口,从传感器接收输出信号Va(T);以及预测电路(预测部),将输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将输出信号Va(T)的值从第二收敛值Vc2变成第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的输出信号的值Va_T1,生成与应在时刻T1后的时刻T2得到的输出信号的值对应的预测值Vb_T2;预测电路,将预测值成为与第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将预测值成为与第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的预测值。测定对象的属性为例如湿度、温度、气体浓度等,表示属性的参数分别为相对湿度(RH)60%、温度25℃、浓度0.1ppm等。
本发明实施方式的信号处理方法,包含:从传感器接收输出信号Va(T)的工序;以及将输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将输出信号Va(T)的值从第二收敛值Vc2变成第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的输出信号的值Va_T1,生成与应在时刻T1后的时刻T2得到的输出信号的值对应的预测值Vb_T2,将预测值成为与第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将预测值成为与第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的预测值的工序。本发明实施方式的信号处理方法可通过例如上述信号处理装置执行。
另外,本发明实施方式的计算机程序能使计算机执行上述信号处理方法。计算机也可以是透过网路连接的多个计算机。换句话说,上述信号处理装置可以是计算机,也可以是透过网路连接的多个计算机(例如,包含服务器设备及用户终端)。本发明实施方式的程序例如可安装在计算机的存储器。
传感器的响应特性,例如,可近似为一次延迟现象时,可替代响应时间Tr,Td,使用到达各收敛值的相对63%值为止的时间(有时称为「63%响应时间」)Tr63,Td63。此处,设整体变化量为100%时,收敛值的相对63%值为变化量成为63%的输出信号Va(T)的值。例如,传感器的输出从第一收敛值Vc1往第二收敛值Vc2变化时,第二收敛值Vc2的相对63%值为Vc1+(Vc2-Vc1)×0.63,传感器的输出从第二收敛值Vc2往第一收敛值Vc1变化时,第一收敛值Vc1的相对63%值为Vc2+(Vc1-Vc2)×0.63(此外,×表示乘法。以下相同)。将第一收敛值Vc1的相对63%值表示为「Vc163」,将第二收敛值Vc2的相对63%值表示为「Vc263」。另外,将预测值从第一收敛值Vc1变成第二收敛值Vc2的相对63%值Vc263为止的响应时间表示为「TrE63」,将预测值从第二收敛值Vc2变成第一收敛值Vc1的相对63%值Vc163为止的响应时间表示为「TdE63」。
如上述,传感器的响应特性,例如,可近似为一次延迟现象时,本发明实施方式的信号处理装置具有的预测电路也可以构成为生成成为TrE63<Tr63、TdE63<Td63、|1-Td63/Tr63|>|1-TdE63/TrE63|的预测值。另外,与上述相同,也可以替代63%响应时间,将预测电路构成为使用90%响应时间生成成为TrE90<Tr90、TdE90<Td90、|1-Td90/Tr90|>|1-TdE90/TrE90|的预测值。当然,此等预测电路也可以生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的预测值。
另外,第一收敛值Vc1与第二收敛值Vc2为与表示测定对象的某个属性的参数的不同值对应的不同值,第一收敛值Vc1与第二收敛值Vc2的大小关系不受限制。也就是说,可以为第一收敛值Vc1<第二收敛值Vc2,也可以为第一收敛值Vc1>第二收敛值Vc2。此外,以下主要例示第一收敛值Vc1<第二收敛值Vc2的情形,传感器的测定对象的参数从第一值P1变化成第二值P2时,将传感器的输出信号的值从与第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成第二收敛值Vc2为止的响应时间Tr称为上升响应时间。另外,相反地,传感器的测定对象的参数从第二值P2变化成第一值P1时,将传感器的输出信号的值从与第二值P2对应的第二收敛值Vc2变成第一收敛值Vc1为止的响应时间Td称为下降响应时间。当然,Tr与Td并不限于此例。
例如,传感器为湿度传感器的情形,考量传感器从室外(第一湿度:参数的第一值P1)往室内(第二湿度:参数的第二值P2)移动,再次往室外(第一湿度:参数的第一值P1)移动的情形。
此情形,传感器的测定对象的属性(湿度)的值,如图1(a)所示,从P1往P2变化,再从P2往P1变化。从P1往P2的变化及从P2往P1的变化为阶段性的。
此时的传感器的输出信号的值,例如,表示图1(b)所示的阶段响应特性。如此处所例示,阶段响应特性,在表示一次延迟的阶段响应特性时,可替代响应时间使用63%响应时间。
此外,与P1对应的传感器的输出信号Va(T)的收敛值为Vc1,与P2对应的传感器的输出信号Va(T)的收敛值为Vc2(Vc1<Vc2)。此时,若将与从P1往P2的变化对应的阶段响应的一次延迟的时间常数(上升)设为「tr」,则以Va(T)=Vc1+(Vc2-Vc1)×(1-e-T/tr)表示。另外,若将与从P2往P1的变化对应的阶段响应的一次延迟的时间常数(下降)设为「td」,则以Va(T)=Vc1+(Vc2-Vc1)×e-T/td表示。时间常数tr与Tr63大致相等,时间常数td与Td63大致相等。
如图1(c)所示,本发明实施方式的信号处理装置具有的预测电路,在响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的输出信号的值Va_T1,生成与应在时刻T1后的时刻T2得到的输出信号的值对应的预测值Vb_T2。预测电路,将预测值成为与第二收敛值Vc2对应的值VcE2的响应时间设为TrE,将预测值成为与第一收敛值Vc1对应的值VcE1的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的预测值VcE2,VcE1。也就是说,预测电路生成以预测值为依据的响应时间的比(TdE/TrE)较传感器的响应时间的比(Td/Tr)接近1的预测值。
因此,传感器的输出信号Va(T)的响应时间在上升与下降不同的情形(Tr≠Td,此处,作为典型的例子,例示Td>Tr的情形),生成兩个预测值(VcE2,VcE1)的时间(TrE,TdE)分别较传感器的响应时间(Tr,Td)短,且|TdE-TrE|较|Td-Tr|小。因此,可在较传感器的响应时间短的时间获得预测值(及对应的参数),且获得该预测值(及对应的参数)的时间,在测定对象的属性的参数值的变化是产生传感器的输出信号的上升响应还是产生下降响应两者产生的差是不大的。当然,优选为,|1-TdE/TrE|接近0,最优选为0。此外,此处虽例示Td>Tr,但Tr>Td的情形也是相同的。以下,说明以满足这样的关系的方式生成预测值的方法的具体例子。
例如,日本特开2005-216202号公报揭示输出时间序列数据的预测值的方法。具体而言,使第一时间序列数据与时序上较第一时间序列数据之后的第二时间序列数据产生关联。设某个时序的时间序列数据为预测对象,和与特定的学习模式对应的第一时间序列数据产生关联的第二时间序列数据被决定为预测值。如本发明实施方式般,在上升与下降之间响应时间不同的情形,若使用与上升和下降的每个相对应的学习模式,则能输出上升和下降的各个的响应时间缩短后的数据。
在传感器的输出信号的响应特性为一次延迟的阶段响应特性时,也可以以使用63%响应时间生成成为TrE63<Tr63、TdE63<Td63、|1-Td63/Tr63|>|1-TdE63/TrE63|的预测值VcE263,VcE163的方式构成预测电路,也可以替代63%响应时间,以使用90%响应时间生成成为TrE90<Tr90、TdE90<Td90、|1-Td90/Tr90|>|1-TdE90/TrE90|的预测值VcE290,VcE190的方式构成预测电路。
此外,实施方式的信号处理装置具有的预测电路,在测定对象的属性的值未随时间变化时,生成与表示个别的属性的参数对应的预测值。例如,属性的参数为第一值P1且一定时,生成与第一值P1对应的第一预测值,属性的参数为第二值P2且一定时,生成与第二值P2对应的第二预测值。第一预测值具有接近上述收敛值Vc1的值,第二预测值具有接近上述收敛值Vc2的值。
若使用本发明实施方式的信号处理装置,则可以简便地进行使用以来自上升响应时间与下降响应时间不同的传感器的输出信号为依据的预测值的处理。
此外,预测电路用以根据在时刻T1得到的输出信号的值Va_T1,生成与应在时刻T1后的时刻T2得到的输出信号的值对应的预测值Vb_T2的构成,可以为各种的构成。例如,可为使用某个已定的运算式,也可以使用神经网路、遗传演算法、PID控制等。预测电路的具体例子将在之后说明。
此处,说明使用PID控制的的预测的具体例子。例如,日本特开2001-41824号公报揭示通过具有控制参数P、I及D的PID控制器缩短传感器的响应时间的方法。该控制参数P、I及D的各个用作为时间常数的函数。如本发明实施方式般,在上升与下降之间响应时间不同的情形,若利用与上升、下降的每个相对应的控制参数,则能缩短上升、下降的各个的响应时间。
以下,例示用于根据来自湿度传感器的输出信号求出表示湿度的参数P的信号处理装置,说明本发明实施方式的信号处理装置及通过其执行的信号处理方法。另外,本发明实施方式的计算机程序能使计算机执行上述信号处理方法。此外,本发明的实施方式并不限于例示的实施方式。
(实施方式一)
图2以示意方式表示本发明实施方式一的信号处理装置100的构成。此外,以下的附图中,会有对具有相同功能的构成要素附予共同的参照符号以省略说明的情形。
信号处理装置100,包含:输入接口10,从传感器80接收输出信号Va(T);以及预测电路20,将输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1(第一湿度)对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与第一值P1不同的第二值P2(第二湿度)对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将输出信号Va(T)的值从第二收敛值Vc2变成第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的输出信号的值Va_T1,生成与应在时刻T1后的时刻T2得到的输出信号的值对应的预测值Vb_T2。此处,预测电路20,将预测值成为与第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将预测值成为与第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的预测值。信号处理装置100进一步具有任意设置的输出装置60。输出装置60为例如显示装置,显示从预测电路20输出的预测值。此外,预测电路20也可以不直接输出预测值,而是转换成参数的值后输出参数值。例如,来自传感器的输出及其预测值为电压值的情形,也可以不输出电压值,而是作为湿度的值输出。此种转换可通过运算进行,也可以使用查找表。另外,此种转换可以在预测电路20内进行,也可以在输出装置60内进行。
此处,信号处理装置100虽例示为与传感器80独立的装置,但信号处理装置100也可以具备传感器80。关于以下实施方式的信号处理装置同样地也可以具备传感器。
实施方式一的信号处理装置100可执行图3的流程图所示的信号处理方法。
首先,通过输入接口10从传感器80取得输出信号Va(T)(S1)。
输入接口10将输出信号Va(T)输出至预测电路20(S2)。
预测电路20生成上述预测值(S3)。
预测电路20将预测值输出至输出装置60,输出装置60将预测值往外部输出(例如,显示)(S4)。此时,也可以替代预测值,将与预测值对应的参数输出。
接着,判断是否使测定结束(S5)。例如,判断预测值是否已收敛。判断预测值未收敛时,返回上述工序S1,判断已收敛时,结束测定。测定结束后,也可以连续地显示与收敛值对应的预测值。或者,在响应时间经过后,也可以不显示预测值而是显示输出信号Va(T)的值。当然,也可以显示将此等转换成参数后的值。
(实施方式二)
图4以示意方式表示本发明实施方式二的信号处理装置200的构成。信号处理装置200,与上述信号处理装置100不同,进一步具有信息生成电路50。
信号处理装置200包含从未图示的传感器接收输出信号Va(T)的输入接口10与预测电路20。预测电路20与实施方式一的信号处理装置100具有的预测电路20同样地动作。预测电路20将生成的预测值输出至信息生成电路50。
信息生成电路50根据输入的预测值生成信息。此处,「信息」指根据预测值变化的信息,会有为「2次信息」的情形。例如,预测值为特定湿度的值的情形,信息为舒适指数、或对于中暑或流感的注意信息等。依据湿度的值变化的信息,不仅是湿度的值,也可以是同时取决于温度(气温)者。作为传感器80,也可以使用温度传感器,因此关于温度传感器的输出信号也可以适用实施方式二的信号处理装置200。
信息生成电路50将生成的信息输出至输出装置60。输出装置60为例如显示装置,显示从信息生成电路50输出的信息。输出装置60也可以进一步加工信息来显示。
实施方式二的信号处理装置200可执行图5的流程图所示的信号处理方法。
首先,通过输入接口10从传感器80取得输出信号Va(T)(S11)。
输入接口10将输出信号Va(T)输出至预测电路20(S12)。
预测电路20生成上述预测值,将预测值输出至信息生成电路50(S13)。
信息生成电路50根据预测值生成信息,输出至输出装置60(S14)。
输出装置60将信息往外部输出(例如,显示)(S15)。此时,也可以进一步加工信息来输出。
接着,判断是否使测定结束(S16)。例如,判断预测值是否已收敛。判断预测值未收敛时,返回上述工序S11,判断已收敛时,结束测定。测定结束后,也可以连续地显示与收敛值对应的信息。
参照图6及图7,说明上述信号处理装置100及200具有的预测电路20的具体例子。
图6所示的预测电路20,可通过例如处理器或半导体集成电路实现。半导体集成电路为例如ASIC(Application Specific Integrated Circuit)及FPGA(FieldProgrammable Gate Array)等。也可以在存储器安装有发挥预测电路20内的各构成要素的功能的计算机程序,通过半导体集成电路内的处理器依次执行计算机程序,实现各构成要素的功能。
图6所示的预测电路20A具有上升/下降判断电路22、与上升预测电路22a及下降预测电路22b。上升/下降判断电路22接收传感器的输出信号Va(T),判断输出信号Va(T)的时间变化是上升还是下降,根据判断结果将输出信号Va(T)输出至上升预测电路22a或下降预测电路22b。上升预测电路22a及下降预测电路22b根据个别的响应特性生成预测值。
由于预测电路20A可根据输出信号Va(T)的上升或下降生成预测值,因此即使上升响应时间Tr与下降响应时间Td不同,针对各自也可以独立地以高精度生成预测值TrE及TdE。另外,预测电路20A可以生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的预测值TrE及TdE。
图7所示的预测电路20B具有上升/下降判断电路22、存储器24、与上升/下降预测电路22c。
上升/下降判断电路22接收传感器的输出信号Va(T),判断输出信号Va(T)的时间变化是上升还是下降。存储器24例如存储响应为上升时用于预测的参数与下降时用于预测的参数。根据上升/下降判断电路22的判断结果,对应各自的响应的参数从存储器24供应至上升/下降预测电路22c。
由于预测电路20B也与预测电路20A相同,可根据输出信号Va(T)的上升或下降生成预测值,因此即使上升响应时间Tr与下降响应时间Td不同,针对各自也可以独立地以高精度生成预测值TrE及TdE。另外,预测电路20A可以生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的预测值TrE及TdE。
实施方式一及二的信号处理装置100及200,也可以为以通过计算机程序执行上述讯号处理方法的方式控制的计算机。计算机可为智能手机般的可携式终端设备。可携式终端设备也可以具备传感器。另外,计算机也可以为平板计算机、智能表(以手表的方式装在手腕上,除了表以外还具有运算处理或通信功能的组件)、穿戴式组件般的终端,终端也可以具备传感器。
以下实施方式三至六的信号处理装置包含透过网路连接的服务器设备及用户终端。用户终端为例如具有通信电路的计算机,也可以为例如智能手机、平板计算机、智能表、穿戴式组件。进一步地,用户终端也可以具备传感器。
(实施方式三)
图8以示意方式表示本发明实施方式三的信号处理装置100A的构成。
信号处理装置100A包含用户终端100AC及服务器设备100AS。用户终端100AC,除了输入接口10及输出装置60外,进一步包含通信电路30,能与服务器设备100AS透过网路(例如互联网)连接。服务器设备100AS具有预测电路20,用户终端100AC透过通信电路30与服务器设备100AS的预测电路20收发输出信号Va(T)及预测值。信号处理装置100A能与实施方式一的信号处理装置100同样地动作。
(实施方式四至六)
实施方式四至六的信号处理装置200A至200C能与实施方式二的信号处理装置200同样地动作。
图9以示意方式表示本发明实施方式四的信号处理装置200A的构成。
信号处理装置200A包含用户终端200AC及服务器设备200AS。用户终端200AC,除了输入接口10及输出装置60外,进一步包含通信电路30,能与服务器设备200AS透过网路(例如互联网)连接。服务器设备200AS具有预测电路20及信息生成电路50,用户终端200AC透过通信电路30在与服务器设备200AS的预测电路20及信息生成电路50之间收发输出信号Va(T)及信息。
图10以示意方式表示本发明实施方式五的信号处理装置200B的构成。
信号处理装置200B包含用户终端200BC及服务器设备200BS。用户终端200BC,除了输入接口10、预测电路20及输出装置60外,进一步包含通信电路30,能与服务器设备200BS透过网路(例如互联网)连接。服务器设备200BS具有信息生成电路50,用户终端200BC透过通信电路30在与服务器设备200BS的信息生成电路50之间收发预测值及信息。
图11以示意方式表示本发明实施方式六的信号处理装置200C的构成。
信号处理装置200C包含用户终端200CC及服务器设备200CS。用户终端200CC,除了输入接口10、信息生成电路50及输出装置60外,进一步包含通信电路30,能与服务器设备200CS透过网路(例如互联网)连接。服务器设备200CS具有预测电路20,用户终端200CC透过通信电路30在与服务器设备200CS的预测电路20之间收发输出信号Va(T)及预测值。
根据上述实施方式,能依据在预测电路或信息生成电路进行的运算的负荷、处理时间将运算分配至用户终端、服务器设备,因此包含用于通信的处理时间在内能使整体的处理时间最佳化。由此,可缩短用户等待信息输出的时间。
此外,也可以透过网路连接上述实施方式一至六的信号处理装置与传感器80。
上述实施方式中,虽例示测定对象的属性为湿度的情形,但并不限于此,也可以将温度、气压、气体浓度等设为测定对象的属性。测定对象的属性为此种环境信息的情形,在用户从室内往室外移动、或从皮包或口袋取出信号处理装置等测定对象的属性的值急速变化的情形,若使用本发明实施方式的信号处理装置,则即使接入电源立刻进行测定,不论测定值的变化为上升响应、下降响应的任一者,皆无需等待响应时间经过,可尽快得知变化后的湿度、温度、气压等环境信息。
另外,本发明实施方式的信号处理装置,能例如以食材的味道(也就是说,食材在周边空气中的化学物质的浓度)做为测定对象的属性,设定表示食材的熟度(或可食用)等属性的参数。
此时,即使食材的味道的测定值的变化为上升响应、下降响应的任一者,用户也可以无需等待响应时间经过,可尽快得知熟度或是否可食用。因此,例如,可在超市等使用本发明实施方式的信号处理装置选择购买可食用的食材。
另外,在农场或挑选水果时,通过使用本发明实施方式的信号处理装置推定熟度或是否可食用,可决定采收或出货日期、选择出货场所(进或远等)、决定食用期限或品质保持期间。
另外,本发明实施方式的信号处理装置也可以内设在微波炉等调理设备。此情形,也可以使用检测从食材冒出的水蒸气等的传感器的输出信号推定食材的调理状况。
由此,即使测定值的变化为上升响应、下降响应的任一者,用户也可以无需等待响应时间经过,可在过渡响应期间得知食材的调理状况,因此可避免加热过度或烧烤过度等调理的失败,不会错失适当的调理时间。
另外,本发明实施方式的信号处理装置也可以内设在空调或除湿机、加湿机、空气清净机等空调设备。此情形,可使用检测周围环境的温度、湿度、臭味、污染等的传感器的输出信号推定周围环境的状况。
由此,即使测定值的变化为上升响应、下降响应的任一者,也可以无需等待响应时间经过,可在过渡响应期间得知周围环境的温度、湿度、臭味、污染,因此可尽快开始控制空调或空气清净等的控制,其结果,可尽快提供用户舒适的环境。
另外,测定对象的属性也可以为人体或动物的体温、出汗量等生体信息。即使在此情形,针对测定值的变化为上升响应、下降响应的任一者,也可以无需等待响应时间经过,可尽快得知变化后的体温、出汗量等生体信息。
本说明书揭示以下项目记载的信号处理装置、信号处理方法及计算机程序。
(项目一)
信号处理装置,包含:
输入接口,从传感器接收输出信号Va(T);以及
预测部,将该输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与该第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将该输出信号Va(T)的值从该第二收敛值Vc2变成该第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在该响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的该输出信号的值Va_T1,生成与应在该时刻T1后的时刻T2得到的该输出信号的值对应的预测值Vb_T2;
该预测部,将该预测值成为与该第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将该预测值成为与该第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的该预测值。
根据项目一记载的信号处理装置,可以简便地进行使用以来自上升响应时间Tr与下降响应时间Td不同的传感器的输出信号为依据的预测值的处理。
(项目二)
项目一记载的信号处理装置,其特征在于,该预测部,在该输出信号Va(T)的值经过较该响应时间Tr或Td长的时间取得该第一收敛值Vc1时,生成接近该第一收敛值Vc1的预测值,在该输出信号Va(T)的值经过较该响应时间Tr或Td长的时间取得该第二收敛值Vc2时,生成接近该第二收敛值Vc2的预测值。
根据项目二记载的信号处理装置,在测定对象的属性的值未随时间变化时,可生成与表示各自的属性的参数对应的预测值。
(项目三)
项目一或二记载的信号处理装置,其特征在于,该预测部具有与该输出信号Va(T)的上升或下降的每个相对应的预测部。
根据项目三记载的信号处理装置,即使上升响应时间Tr与下降响应时间Td不同,针对个别也可以独立地以高精度生成预测值。
(项目四)
项目一或二记载的信号处理装置,其特征在于,该预测部具有存储与该输出信号Va(T)的上升或下降的每个相对应的参数的存储器。
根据项目四记载的信号处理装置,即使上升响应时间Tr与下降响应时间Td不同,针对个别也可以独立地以高精度生成预测值。
(项目五)
项目一至四中任一个记载的信号处理装置,其特征在于,进一步具有显示该预测值的显示装置。
根据项目五记载的信号处理装置,例如可对用户显示预测值。
(项目六)
项目一至五中任一个记载的信号处理装置,其特征在于,进一步具有根据该预测部所生成的该预测值生成信息的信息生成部。
根据项目六记载的信号处理装置,可生成以预测值为依据的2次信息。
(项目七)
项目六记载的信号处理装置,其特征在于,进一步具有显示该信息的显示装置。
根据项目七记载的信号处理装置,例如可对用户提供以预测值为依据的2次信息。
(项目八)
项目一至七中任一个记载的信号处理装置,其特征在于,具有通过网路彼此连接的用户终端与服务器设备;
该用户终端具有至少该输入接口与通信部。
根据项目八记载的信号处理装置,可提供信号处理装置的变化。另外,可依据预测或信息生成的运算的负荷,将运算分配到服务器设备或用户终端。
(项目九)
项目一至八中任一个记载的信号处理装置,其特征在于,进一步具有该传感器。
根据项目九记载的信号处理装置,可提供信号处理装置的变化。另外,通过将传感器内设在装置,能使整体构成小型化。
(项目十)
信号处理方法,包含:
从传感器接收输出信号Va(T)的工序;以及
将该输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与该第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将该输出信号Va(T)的值从该第二收敛值Vc2变成该第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在该响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的该输出信号的值Va_T1,生成与应在该时刻T1后的时刻T2得到的该输出信号的值对应的预测值Vb_T2,将该预测值成为与该第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将该预测值成为与该第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的该预测值的工序。
根据项目十记载的信号处理方法,可以简便地进行使用以来自上升响应时间Tr与下降响应时间Td不同的传感器的输出信号为依据的预测值的处理。
(项目十一)
程序,使计算机执行:
从传感器接收输出信号Va(T)的工序;以及
将该输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与该第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将该输出信号Va(T)的值从该第二收敛值Vc2变成该第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在该响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的该输出信号的值Va_T1,生成与应在该时刻T1后的时刻T2得到的该输出信号的值对应的预测值Vb_T2,将该预测值成为与该第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将该预测值成为与该第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的该预测值的工序。
根据项目十一记载的程序,可以使用计算机简便地进行使用以来自上升响应时间Tr与下降响应时间Td不同的传感器的输出信号为依据的预测值的处理。
本发明可用于根据来自传感器的输出信号求出预测值的信号处理装置、信号处理方法及计算机程序。
附图标记的说明
10输入接口,20,20A,20B预测电路(预测部),22上升/下降判断电路,22a上升预测电路,22b下降预测电路,22c上升/下降预测电路,24存储器,30通信电路,50信息生成电路,60输出装置,80传感器,100,100A,200,200A,200B,200C信号处理装置,100AC,200AC,200BC,200CC用户终端,100AS,200AS,200BS,200CS服务器设备。
Claims (10)
1.一种信号处理装置,包含:
输入接口,从传感器接收输出信号Va(T);以及
预测部,将该输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与该第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将该输出信号Va(T)的值从该第二收敛值Vc2变成该第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在该响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的该输出信号的值Va_T1,生成与应在该时刻T1后的时刻T2得到的该输出信号的值对应的预测值Vb_T2;
该预测部,将该预测值成为与该第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将该预测值成为与该第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的该预测值。
2.如权利要求1所述的信号处理装置,其特征在于,该预测部,在该输出信号Va(T)的值经过较该响应时间Tr或Td长的时间取得该第一收敛值Vc1时,生成接近该第一收敛值Vc1的预测值,在该输出信号Va(T)的值经过较该响应时间Tr或Td长的时间取得该第二收敛值Vc2时,生成接近该第二收敛值Vc2的预测值。
3.如权利要求1或2所述的信号处理装置,其特征在于,该预测部具有与该输出信号Va(T)的上升或下降的每个相对应的预测部。
4.如权利要求1或2所述的信号处理装置,其特征在于,该预测部具有存储与该输出信号Va(T)的上升或下降的每个相对应的参数的存储器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的信号处理装置,其特征在于,进一步具有根据该预测部所生成的该预测值生成信息的信息生成部。
6.如权利要求5所述的信号处理装置,其特征在于,进一步具有显示该信息的显示装置。
7.如权利要求1至6中任一项所述的信号处理装置,其特征在于,具有通过网路彼此连接的用户终端与服务器设备;
该用户终端具有至少该输入接口与通信部。
8.如权利要求1至7中任一项所述的信号处理装置,其特征在于,进一步具有该传感器。
9.一种信号处理方法,包含:
从传感器接收输出信号Va(T)的工序;以及
将该输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与该第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将该输出信号Va(T)的值从该第二收敛值Vc2变成该第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在该响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的该输出信号的值Va_T1,生成与应在该时刻T1后的时刻T2得到的该输出信号的值对应的预测值Vb_T2,将该预测值成为与该第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将该预测值成为与该第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的该预测值的工序。
10.一种程序,使计算机执行:
从传感器接收输出信号Va(T)的工序;以及
将该输出信号Va(T)的值从与表示测定对象的某个属性的参数的第一值P1对应的第一收敛值Vc1变成与表示测定对象的某个属性的参数的与该第一值P1不同的第二值P2对应的第二收敛值Vc2的响应时间设为Tr,将该输出信号Va(T)的值从该第二收敛值Vc2变成该第一收敛值Vc1的响应时间设为Td时,在该响应时间Tr或Td经过前的过渡响应期间,根据在时刻T1得到的该输出信号的值Va_T1,生成与应在该时刻T1后的时刻T2得到的该输出信号的值对应的预测值Vb_T2,将该预测值成为与该第二收敛值Vc2对应的值的响应时间设为TrE,将该预测值成为与该第一收敛值Vc1对应的值的响应时间设为TdE时,生成成为TrE<Tr、TdE<Td、|1-Td/Tr|>|1-TdE/TrE|的该预测值的工序。
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