JP3778742B2 - データの復調方法およびデータの復調装置 - Google Patents
データの復調方法およびデータの復調装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3778742B2 JP3778742B2 JP31188499A JP31188499A JP3778742B2 JP 3778742 B2 JP3778742 B2 JP 3778742B2 JP 31188499 A JP31188499 A JP 31188499A JP 31188499 A JP31188499 A JP 31188499A JP 3778742 B2 JP3778742 B2 JP 3778742B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- character
- peak
- segment length
- demodulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば磁気カード等に記録されているデータ信号の復調方法およびデータ信号の復調装置に関するもので、周波数変調方式により記録されているデータを高い信頼性で復調することができるものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば磁気カードリーダ等の記録再生装置においては、Fおよび2Fという2種類の周波数の組み合わせによって2値のデータ信号を記憶するFM変調方式が一般に知られている。このFM変調方式によって記録されたデータの再生時は、磁気カードの磁気ストライプに対して相対的に磁気ヘッドが摺動することにより、磁気記録データをアナログ再生信号の形態で再生し、このアナログ再生信号の信号波形に基づき、2値データを復調するようになっている。
【0003】
一般的な磁気カードの磁気ストライプは、実際に記録データが記憶されている有効データ領域だけではなく、その前の同期ビット領域と、記録データの始まりを示すSTXコード領域と、有効データ領域の後ろのデータ終了を示すETXコード領域、LRCコード領域および同期ビット領域を有している。
【0004】
図17に上記のような従来の磁気カードの記録データ復調時の一般的な機能ブロックを、図18にその各部の信号波形を示す。図17において、磁気カード10が相対移動することによって得られる磁気ヘッド11の出力信号は二つの増幅器12、15によって増幅される。増幅器12の出力信号はピーク検出回路13によってピーク検出が行われ、ピーク検出回路13のピーク検出信号はコンパレータ14によってゼロレベルと比較されゼロクロス点が検出されるようになっている。他方の増幅器15の出力信号はコンパレータ16によってゼロクロス点が検出され、その出力信号はタイミング発生回路17に入力される。タイミング発生回路17では、一方のコンパレータ14から出力される信号の転換位置における他方のコンパレータ16の出力信号レベルを見て、そのときのコンパレータ16の出力信号レベルに応じてその出力レベルを転換するようになっている。タイミング発生回路17の出力信号はデータ弁別回路またはCPU18に入力され、所定の信号処理が行われることによって文字が判別されるようになっている。
【0005】
図17に示す機能ブロックの動作を、図18を併せて参照しながらさらに具体的に説明する。磁気カード10に記録されている信号の例を図18(a)に示す。記録信号はFおよび2Fという2種類の周波数の組み合わせによる2値のデータ信号であって、1ビット分の時間間隔T内において信号極性が反転するか否かによってそのビットが「0」であるか、または「1」であるかを表している。図18(a)の例は「01101」を表している。この記録信号を磁気ヘッド11で読み取り、増幅器12、15で増幅したものの例を図18(b)に示す。記録信号「0」に対応する増幅器12、15の出力の周波数に対して記録信号「1」に対応する増幅器12、15の出力の周波数は2倍、したがって周期は1/2になっている。
【0006】
ピーク検出回路13は微分回路からなるものと考えてよく、従ってピーク検出出力は図18(c)に示すように増幅器12の出力信号のピーク位置でゼロクロスとなる信号波形が得られる。その信号はコンパレータ14によりゼロレベルと比較され、図18(d)に示すように上記ピーク検出波形のゼロクロス位置で反転するデジタル信号に変換される。他方の増幅器15の出力波形はコンパレータ16によりゼロレベルと比較され、図18(e)に示すように増幅器15の出力波形のゼロクロス位置で反転するデジタル信号に変換される。タイミング発生回路17は、コンパレータ14の出力信号の転換位置におけるコンパレータ16の出力信号のレベルを見て、そのときのコンパレータ16の出力信号レベルに応じてその出力レベルを転換し、図18(f)に示すような信号を出力するようになっている。図18(f)に示す信号は(a)に示す信号と同じ「01101」を表すデジタル信号となっており、磁気カードに記録されているデータ信号が復調されることがわかる。
【0007】
以上説明したような磁気カードに記録されているデータの読み取り性能は、磁気記録媒体であるカードの状態や、磁気ヘッドの汚れや摩耗、モータなどからの電気的なノイズ、機械的なノイズなどの影響を受ける。すなわち、磁気カード等の記録媒体は、繰り返し使用されることによって様々な負荷を受ける結果、記録媒体の表面の汚れや傷により、本来存在するはずのない位置に信号が発生することがある。また、記録媒体に記録される基本データは1回書き込まれると使用を繰り返しても書き換えられることはないため、繰り返し使用して磁気ヘッドとの接触を繰り返すうちに磁力が減衰し、再生に必要な信号強度が不足してデータの読み取りの信頼性が低下する。さらに、磁気ヘッドの摩耗によって磁気ヘッドの分解能が低下し、ピークシフトが発生する。
【0008】
このようにしてデータの読み取り波形に異常が生じると、媒体に記録されているデータの読み取り性能を低下させる要因となり、データを正しく判別することができなくなる。また、本来存在するはずのないピークが存在したり、本来存在すべき位置にピークが存在しなかったりすると、異常波形が忠実にデコードされることを原因としてビット数を誤って読み取り、以降のビットの区切りにもずれが生じ、この影響が後続の文字区間に波及し、後続の文字区間でも誤読を引き起こす原因となる。
【0009】
前述のFM変調方式では、図2に示すように、1ビットの時間間隔Tに関して一定の基準時間αT(ただし、0≦α≦1、例えばα=0.8)を設定し、この基準時間αT内に読み取り信号の極性反転があるかないかで2値データが「0」かまたは「1」かの判定を行うようになっている。すなわち、基準時間αT内に極性反転がなければ周波数Fで2値データは「0」、基準時間αT内に極性反転があれば周波数2Fで2値データは「1」と判定する。これによってある程度のピークシフトによる影響を回避することができる。
【0010】
しかしながら、図2に示す例のように、基準時間αTを設定し、その時間αT内に読み取り信号の極性反転があるかないかで2値データを判定するようにしても、前述のような、本来存在するはずのないピークが存在したり、本来存在すべき位置にピークが存在しなかったりすることによって誤読を生じることがある。
【0011】
そして、ビット列中のたった一つのビットだけについて誤読を生じたとしても、この誤読が後続のビット列にも波及し、誤った判定をすることになる。そこで本発明者らは、一つのビットの誤読が後続のビット列に波及することのないようにしたデータの復調方法について先に特許出願した。特願平11−88048号、特願平11−105065号、特願平11−116202号の明細書および図面に記載されている発明がそれで、個々のビットの2値データを判定するに当たり、1文字分の文字時間間隔を合理的な方法で区切り、この1文字分の文字時間間隔という要素を加味することによって、誤読を大幅に減らし、信頼性の高いデータの復調を可能としたものである。
【0012】
上記各出願に係る発明の狙いは、再生波形データを解析し、その波形データを正確に1文字分ごとに区切ること、すなわちセグメンテーションを正確に行うことである。上記各出願にかかる発明のうち特願平11−116202号にかかる発明は、予め1文字を構成する各ビットのピーク間隔値を文字ごとに基準配列パターンとして用意しておき、上記再生信号の各ピーク間の時間間隔を計測し、1文字分を構成する個々のピーク間隔値を上記基準配列パターンと比較してタイムパターンマッチングを行い、最も高い類似度を示す上記基準配列パターンに対応する文字を該当する文字と判定するものである。こうすることによって、より信頼性の高いデータの復調が可能である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上記の各出願にかかる発明によれば、データ復調の信頼性を高めることができる。しかしながら、上記各出願にかかる発明によっても、読み取り信号の異常の出方によっては、記録媒体上の記録データを正しく読み取ることが困難な場合がある。例えば、読み取り信号波形にピークシフトが存在すると、1文字分の2値データの配列パターンが誤って読み取られることがある。その結果、文字の選択を誤ることになるため、何らかのエラー処理が必要になる。また、例えば、第2番目のビットで2値変換を誤ったとすると、第3ビット以降のビットの区切りにずれが生じ、この影響が後続の文字区間に波及し、後続の文字区間でも誤読を生じる原因となる場合もある。このように、上記各出願にかかる発明は、さらに改良する余地がある。
【0014】
本発明は上記のような従来技術に鑑みてなされたもので、読み取り信号波形にピークシフトが存在していても、正確に記録情報を復調することができるようにし、もって、誤読を大幅に減らすことができ、信頼性の高いデータの復調方法およびデータの復調装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項1に記載されているように、高低2種の周波数信号の組み合わせによる周波数変調信号で2値データを形成し、この2値データの所定ビット数により1文字分のデータを形成するようになっており、記録されたデータ信号を再生して得られる再生信号波形よりピーク点の有無を検出することにより2値データを読み取るようにしたデータの復調方法であって、上記再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測し、1文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較することにより2値データからなるビット配列に変換し、1文字分のデータを復調するに際し、1文字分のデータ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基準セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセグメント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長候補に対して基準波形データとパターンマッチングを行い、その類似度により該当する文字を判定することを特徴とする。
【0016】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記パターンマッチングはタイムパターンマッチングであり、上記セグメント長候補は上記基準セグメント長に対し近いものから順位付けされるようにしたものである。
【0017】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記基準セグメント長は、復調すべきセグメントの直前における複数個のセグメント長の平均により定めるものである。
【0018】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、上記基準セグメント長は、セグメントごとに更新するものであるとともに、上記セグメント長候補は同一極性のピーク位置が選定されるようになっており、前記パターンマッチングの評価値が基準値を満たすものであるかどうかを判定するようにしたものである。
【0019】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、上記パターンマッチングの評価値が基準値を満たすものでなかった場合、基準セグメント長に最も近いセグメント長候補を選定するようにしたものである。
【0020】
請求項6記載の発明は、高低2種の周波数信号の組み合わせによる周波数変調信号で2値データを形成し、この2値データの所定ビット数により1文字分のデータを形成するようになっており、記録されたデータ信号を再生して得られる再生信号波形よりピーク点の有無を検出することにより2値データを読み取るようにしたデータの復調装置であって、上記再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測する計測手段と、1文字分を構成する個々のピーク時間間隔値を基準値と比較することにより2値データからなるビット配列に変換し、1文字分のデータを復調する復調手段と、この復調手段で復調するに際し、1文字分のデータ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基準セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセグメント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長候補に対して基準波形データとパターンマッチングを行い、その類似度により該当する文字を判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるデータの復調方法およびデータの復調装置の実施形態について図1〜図16を参照しながら説明する。本発明に用いられるハードウエアの構成例を、図1にブロック図で示す。図1において、磁気記録媒体である磁気カード20の磁気ストライプには、Fおよび2Fという高低2種類の周波数信号の組み合わせによる周波数変調信号で形成された2値データが記録されている。2値データは、所定ビット数とパリティビットとにより1文字分のデータを形成するようになっていて、複数文字分のデータが記録されている。図1の例は磁気カード20の記録信号を再生する場合の例で、磁気カード20を記録再生装置に挿入すると、搬送ローラ26が図示されないモータによって回転駆動され、搬送ローラ26は磁気カード20を、その磁気ストライプを磁気ヘッド21に摺接させながら搬送し、磁気ヘッド21は磁気ストライプに記録されているデータ信号を読み出すようになっている。
【0022】
磁気ヘッド21の出力信号は増幅器22で必要な信号強度まで増幅され、アナログ・デジタル変換器23によりサンプリングされてデジタル信号に変換され、バッファメモリ24に記憶されるようになっている。バッファメモリ24の記憶データはCPU25において読み出され、復調処理が実行される。以下、CPU25における復調処理について説明する。
【0023】
図3に示すように、初めにステップ201(以下ステップについては「S40」「S201」のように表す)において波形の平滑化を行い、スパイク状ノイズを除去する。S202において逐次波形のピークを検出し、ピークを検出するごとに一つ前のピークとの時間間隔を計測する。この処理を、LRCを復調するまで、すなわち磁気カードの磁気ストライプ全長にわたって実行し、ピーク間隔データの配列を生成する。これがS203のデータビット検出である。
【0024】
図5に読み取り波形の例とそのピーク間隔データ(以下「ピーク間隔値」という)配列の例を示す。磁気カードは、例えばISO規格では第1、第3トラックは記録密度210BPIであり、カード搬送速度を190mm/Sとすれば、1ビットに相当する時間は636.6μSである。アナログ波形をA/D変換するときのサンプリングレートを10μsとすれば、1ビットに含まれるデータ点数の理論値は63.7個になる。図5の波形の例では、ピーク間隔値配列は「65」「44」「34」「31」「31」……となっている。
【0025】
上記ピーク間隔値配列に基づいてセグメンテーションを行う。セグメンテーションとは、再生波形データを文字に対応するように区切ることをいう(図3、S204参照)。このセグメンテーションの手順の具体例を図5、図6を参照しながら説明する。図5に示す波形はISO第3トラックの例である。ISO第3トラックは4個のデータビットと1個のパリティビットとの合計5ビットで1文字を表す。奇数パリティであるため、ビット0は偶数個しか許されず、従ってセグメントを構成するピーク間隔値の個数は、6、8、10の3通りに限定される。
【0026】
ここで、ピーク間隔値の個数が6ということは、「0」が4個、「1」が1個で構成される文字符号に対応する。ピーク間隔値の個数が8ということは、「0」が2個、「1」が3個の場合であり、ピーク間隔値の個数が10ということは、5ビット全てが「1」の文字符号に対応する。
【0027】
上記セグメンテーションの動作例を図6に示す。図6において、まず、ピーク間隔値累計をゼロにする(S301)。次にS302で基準セグメント長を設定する。これは、前述の例のように5ビットで記録データの1文字分を表すようになっているため、基準ビットセル長の5倍に設定する。基準ビットセル長は、例えば、連続する「0」で構成される同期ビット部分の波形を計測するなどして求める。
【0028】
次に、S303において符号化するセグメントの最初のピーク間隔値をピーク間隔値累計に加算する。続いてS304でピーク間隔値累計が基準セグメント長の0.9倍を超えているかどうかを判断する。図5に示す例において、最初のピーク間隔値を加算した段階ではピーク間隔値累計は「65」で、基準セグメント長の0.9倍を超えることはないので、S307で次のピーク間隔データを取り出し、これをS303に戻ってピーク間隔値累計に加算する。以上の動作を数回繰り返すことによって、S304での判断でピーク間隔値累計が基準セグメント長の0.9倍を超えるので、そのときはS305でここまで加算してきたピーク間隔値の個数が偶数であるかどうかチェックする。
【0029】
S305の判断で偶数でなければ、さらにS307で次のピーク間隔データを取り出し、S304,S305を繰り返す。S305でピーク間隔値の個数が偶数と判断されれば、S306に進み、ピーク間隔値累計が基準セグメント長の1.1倍より小さいかどうかをチェックする。ピーク間隔値累計が基準セグメント長の1.1倍より小さければ、これでセグメンテーションを打ち切る。ピーク間隔値累計が基準セグメント長の1.1倍より大きければ、ピーク間隔値累計が大きすぎると判断できるため、S308で最後の2個分のピーク間隔値データをピーク間隔値累計から差し引くとともにピーク間隔値の個数を表すポインタの値を「2」だけ減じる。2個分のピーク間隔値データを差し引く理由は、ピーク間隔値の個数は偶数個しかとりえないという条件を満足させるためである。
【0030】
このようにして1文字分のセグメントが得られる。ピーク間隔値の累計個数を、上記のようにして基準セグメント長の0.9〜1.1倍の範囲に入るように決定する根拠は、この範囲内にあれば、1文字分のセグメントがほとんど誤りなく得られることが実験的にわかったからである。
【0031】
このようにして切り出されたセグメントに関して、この構成要素である個々のピーク間隔データをチェックし、バイナリ値に変換する。この操作をここではビット変換と呼ぶ。図3に示すS205がそれで、このビット変換の詳細を図11に示す。図11のビット変換について、異常な波形を含む図12の例を用いながら説明する。図12の例では、ピーク間隔データが「19」「21」「32」「29」……「34」「69」となっていて、異常なデータを含む。まずS40においてピーク間隔値累計を「0」にリセットし、未処理ビット数を7または5にセットする。次にS41で、基準セル幅を、(セグメント長−ピーク間隔値累計)/未処理ビット数、の演算を行うことによって設定し、基準境界値を、ピーク間隔値累計+基準セル幅、の演算を行うことによって設定する。また、しきい値Aを、基準境界値−基準セル幅×0.3、の演算を行うことによって設定し、しきい値Bを、基準境界値+基準セル幅×0.3、の演算を行うことによって設定する。
【0032】
図12の例ではセグメント長は「322」であり、当初、ピーク間隔値累計はゼロ、未処理ビット数の初期値は「5」であるから、図11のS41で、基準セル幅を322/5を演算して「64」と設定する。また、ピーク間隔値累計はゼロであるから、基準境界値は「64」となる。この結果、しきい値Aは、64−64×0.3=44、しきい値Bは、64+64×0.3=83となる。
【0033】
図11のS42において、サブビットカウンタを0にリセットし、次にS43でピーク間隔値をピーク間隔値累計に加算し、ピーク間隔値ポインタを更新する。図12の例でセグメント中の最初のピーク間隔値は「19」であり、これがピーク間隔値累計に加算される結果、累計は「19」となる。ピーク間隔値ポインタは「1」に更新される。上記ピーク間隔値累計「19」はS44でしきい値Aと比較され、上記しきい値Aの「44」よりも小さいので、基準セル幅内にピークがあったことを意味することになり、S42’においてサブビットカウンタをインクリメント(ここでは0→1)したあとS43に戻る。S43ではピーク間隔値累計に次のピーク間隔値「21」が加算されて「40」となる。これは、しきい値A=44よりも小さいため、S42’においてサブビットカウンタをインクリメント(ここでは1→2)したあとS43に戻る。
【0034】
ピーク間隔値累計は、これに次のピーク間隔値「32」が加算されて「72」となる。この値はしきい値Aよりも大きく、しきい値Bよりも小さいので、S44、S45、S46の順に進み、S46でサブビットカウンタが0であるかどうかが判断される。上記のようにS42’においてサブビットカウンタはインクリメントされて「2」となっているため、S51が選択され、最初のバイナリ値として「2」が得られる。S52で未処理ビット数が「1」引かれて「5」から「4」に変化する。この未処理ビット数は「0」ではないので、S53での判断を経てS54に進み、バイナリ値は「3」ではないため、S54を経てS41に戻る。
【0035】
S41では前述のように基準セル幅、基準境界値、しきい値A、しきい値Bを演算する。この場合、基準セル幅は(322−72)/4=62、基準境界値は72+62=134、しきい値Aは134−62×0.3=116、しきい値Bは134+62×0.3=152となる。S43ではピーク間隔値累計にピーク間隔値29が加算されて72+29=101となる。上記の処理と同様にS44,S42’の順に実行され、S43に戻り、ピーク間隔値累計「101」に「35」が加算され、ピーク間隔値累計は「136」となる。以下、S44,S45,S46,S47,S50の順に実行され、2番目のバイナリ値=1が得られる。S52で未処理ビット数が「4」から「3」に変化し、従ってその結果は「0」ではなく、バイナリ値も「3」ではないので、S54を経てS41に戻る。
【0036】
S41では、基準セル幅=(322−136)/3=62、基準境界値=136+62=198、しきい値A=198−62×0.3=180、しきい値B=198+62×0.3=216が演算され、それぞれの値がセットされる。以下、S43,S44,S42’,S43,S44,S45,S46,S47,S50の順に実行され、3番目のバイナリ値=1が得られる。以下、未処理ビット数がゼロとなるまで処理が実行され、4番目のバイナリ値=1、5番目のバイナリ値=0が得られる。
【0037】
このようにしてビット変換されることにより、2値で表されるビット列が得られる。上記の例で得られるビット列は「21110」であり、これをもとに文字コードに変換する。この例では第1ビットが「2」になっていて異常を示しており、これ以外の4個のビットは正しいものとみなすことにすると、奇数パリティという制約条件から、この1文字分に含まれるビット「0」の個数は偶数、ビット「1」の個数は奇数でなければならない。上記正常な4個のビットの内訳は、ビット「0」が1個、ビット「1」が3個であるから、残りの1ビットは「0」であることがわかる。従って、本来のビット列は「01110」であり、このセグメントに対応する文字は「OEH」であると推定することができる。
【0038】
このように、再生した信号を記録データの1文字分の長さに相当するセグメントに切り出し、このセグメントを一つの処理単位として、この構成要素であるピーク間隔値の大小関係を基準値と比較し、「0」と「1」からなるビット列を得てこのセグメントに対応する文字コードを得るようにし、1文字分の文字時間間隔という要素を加味しながら個々のビットの2値データを復調するようになっているため、従来のように個々のビットを単位としてビット列を得る場合に比べて、誤読を大幅に減らすことができる。これによって、信頼性の高いデータの復調方法を得ることができ、加えて、1文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較することにより、2値データからなるビット配列に変換するため、ピーク間隔値が極端に小さい場合や極端に大きい場合もこれを検出することができ、この異常なピーク間隔値に対応するビット値を導入することにより、現に評価中のセグメントに波形異常が存在することを検出することができる。
ここまで説明してきたセグメント切り出しおよびビット変換は、本出願人の出願にかかる前記特願平11−116202号および特願平11−105065号に記載されているものと同じである。
【0039】
図3に戻って、ビット変換後S206において異常ピーク間隔検出を行い、S207で異常ピーク間隔ありと判定されたときは、S208においてパターンマッチングを行う。ここでは、予め1文字を構成する各ビットのピーク間隔値を、文字ごとに基準配列パターンとして用意しておき、上記再生信号波形をアナログ・デジタル変換によってデジタル信号に変換し、デジタル化した再生信号の各ピーク間の時間間隔を計測し、1文字分を構成する個々のピーク間隔値を上記基準配列パターンと比較するタイムパターンマッチングを行い、最も高い類似度を示す上記基準配列パターンに対応する文字を該当する文字と判定する。以下、このタイムパターンマッチングについて具体的に説明する。
【0040】
パターンマッチングの機能部分として、テンプレート、マッチング演算手段、データ判別手段などがあり、これらの機能部分は、図1に示すCPUあるいはマイクロコンピュータに持たせることができる。テンプレートの例を図7に示す。ISO第2、第3トラックでは、4データビット+1パリティビットの5ビットで1文字を表現するため、図7に示すテンプレートは全部で16通りのパターンT0,T1,……,T15が存在する。このうちのパターンT0の波形と、この波形のピーク間隔値配列、および各ピーク間隔値の比率を図8に示す。これは、文字コード「10H」に対応する理想的な波形で、ピーク間隔値配列T0={64,64,64,64,32,32}である。テンプレートの値としては、バイナリ「0」の磁化反転間隔を「64」、バイナリ「1」の磁化反転間隔を「32」として、この値をそのまま用いてもよいが、磁化反転間隔の比率が2:1という条件が満たされていれば、図8に示すように、T0’={2,2,2,2,1,1}を用いてもよい。図7の例では、文字コードパターンT0,T1,……,T15のそれぞれにつき、ピーク間隔値配列を磁化反転間隔の比率で表すとともに、それぞれに対応する文字コードを表している。
【0041】
上記テンプレートを用いたパターンマッチングの具体的な動作例について、図4、図5、図9、図10を参照しながら説明する。なお、図4、図5に示す波形は同じ波形であり、図4にはその波形についての正しいビット変換と誤ったビット変換を示し、図5には、上記波形を計測して得られるピーク間隔値配列を示す。まず、図10に示すS1で対象パターンのピーク間隔値Pを取得する。図5に示す例では、P={65,44,34,31,31,25,38,58}であり、Pの要素は8であるから、図7に示す16パターンのテンプレートのうち、図9に示すように、要素数8を持つテンプレートTP3,TP5,TP6,TP7,TP9,TP10,TP11,TP12,TP13,TP14の10個を比較の対象となるテンプレートとして取得する(S3)。
【0042】
次に、S4において、対象パターンと、上記比較の対象となる10個のテンプレートとの相関値を演算する。相関値の演算は次の式による。rkは相関値、Snはセグメント、Tkはテンプレートを示す。
【0043】
比較の対象となる10個のテンプレート全てについて相関値の演算が済んだら(S5)、次に、算出された相関値の中から最大相関値を見つける(S7)。図4、図5に示す波形の例について、比較の対象となる上記10個のテンプレートを比較演算して得られた各相関値を図9に示す。この例によれば、テンプレートTP14との相関値が約0.9と最も大きいので、このセグメントの文字は、テンプレートTP14に対応する「0EH」(コード「01110B」)を、該当する文字と判定する。この文字コードは、図4に示す波形の、本来の正しいビット変換値列と一致しており、図4に示すようなピークシフト(ジッタ)が存在する波形であっても、誤りなく読み取ることができることがわかる。
【0044】
図3にS211で示されるように、LRCを復調するまで、ピーク検出およびピーク間隔計測、セグメンテーション、ピーク間隔マッチング(パターンマッチング)操作が繰り返され、LRC復調が終わると、最後にS212でLRCチェック、すなわち全体としての復調結果の成否判定が行われる。
【0045】
以上説明したセグメンテーション、ピーク間隔マッチング(タイムパターンマッチング)操作によれば、予め1文字を構成する各ビットのピーク間隔値を、文字ごとに基準配列パターンとして用意しておき、上記再生信号の時間間隔を計測し、1文字分を構成する個々のピーク間隔値を上記基準配列パターンと比較してパターンマッチングを行い、最も高い類似度を示す上記基準配列パターンに対応する文字を該当する文字と判定するようにしたため、ビット変換では正しく判定することができない異常波形、例えば局所的なピーク間隔の変動があったとしても、1文字分を構成するセグメントという一つのブロック全体として、局所的なピーク間隔の変動の影響を受け難く、正しく文字を判定することができ、データ復調の信頼性を高めることができる。
【0046】
しかしながら、それでも記録媒体の表面の汚れや傷、磨耗により、本来存在するはずのない位置に信号が発生すると、上記のようにして判定した正しい文字のはずが、実は間違った文字であったということがあり得る。そこで、本発明では、前述のセグメンテーションに工夫を加えてデータ復調エラーをさらに低減できるようにした。以下、本発明の特徴的な構成部分であるセグメンテーションの例について具体的に説明する。
【0047】
図13は、セグメンテーションの基本的な処理の流れを示す。図13において、まず、S11で基準セグメント長を更新し、S12でこの基準セグメント長を用いてこれに最も近いセグメントを基準セグメントとして設定する。続いてS13で上記標準セグメント長よりもピーク間隔値が2個分短いセグメントと2個分長いセグメントを選択し、全部で3種類のセグメントをセグメンテーション候補として準備する。さらにS14で上記3種類のセグメントの順位付けを行い、パターンマッチング処理を行うセグメントの順番を設定する。この順番に従い、上記3種類のセグメントに対してタイムパターンマッチングを行い、その結果に従い、S15でこの波形部分のセグメントを決定する。このセグメンテーションについて、波形の例を用いながら以下に詳細に説明する。
【0048】
図14は、上記セグメンテーションを説明するための再生信号波形の一部を示す。この波形は、磁気カードのISO第3トラックを読み出したときに得られる波形の例である。このフォーマットでは、1文字はデータビット4個+パリティビット1個で構成され、パリティは奇数パリティである。いま、セグメンテーションを行おうとしている部分は図14中のSEG(i)である。SEG(i)のセグメンテーションに使用する基準セグメント長は、その直前の連続する4個のセグメントSEG(i−4)、SEG(i−3)、SEG(i−2)、SEG(i−1)のそれぞれのセグメント長の平均値である。こうすることによって基準セグメント長の変動を抑制することができる。図14の例では、上記のようにして得られた基準セグメント長Lmは「106」となっている。
【0049】
次に、標準セグメントを設定する。これは、既に説明した特願平11−116202号に係る発明におけるセグメンテーションと同じ方法で行う。この標準セグメントを含む3種類のセグメント設定の様子を図15に示す。図15に示す例において、標準セグメントの設定に使用するしきい値は、106×0.9=95となる。ピーク間隔データの累計値は、7個のセグメントまで加算したところで「100」となり、これはしきい値の「95」を超える。しかし、加算個数は偶数個でなければならないので、図15の例では8番目のピーク間隔値「9」を加えたところで演算を打ち切る。したがって、標準セグメントは図15にL=109で示すセグメントとなる。
【0050】
上記標準セグメントをもとに、さらに二つのセグメント候補を設定する。ピーク間隔値が2個分短いセグメント、したがって、標準セグメントに隣接する同一極性のピーク位置で区切られるセグメントとして図15にL=91で示すセグメントと、ピーク間隔値が2個分長いセグメント、したがって、標準セグメントに隣接する同一極性のピーク位置で区切られるセグメントとして図15にL=137で示すセグメントを選択し設定する。ピーク間隔値が2個分短く、または、2個分長いセグメントを選択する理由は、セグメントを構成するピーク間隔データの個数は偶数であるという制約に従うからである。すなわち、作為的に作られたカードでない限り、ピーク間隔データが7個もしくは9個などというセグメントは存在しないということである。
【0051】
上記のようにしてセグメント候補が設定されたら、次にセグメントの処理順位を決定する。選択された上記3種類のセグメントの中から、基準セグメント長に最も近いセグメント長を持つセグメントを選択し、これを処理順位1とする。また、2番目に近いセグメント長のセグメントを第2位とし、残りのセグメントを第3位とする。この演算は、単にセグメント長の差を計算し、その値の大小関係で順位を決定すればよい。最後にセグメントの評価・決定を行う。
【0052】
図16は、以上の処理の流れを示す。図16において、まずS21において第1のセグメント候補を設定し、この第1のセグメント候補について、S22においてタイムパターンマッチング演算を実行し、相関値rを得る。マッチング演算は、段落「0039」乃至「0043」に記載した、前述の特願平11−116202号の明細書および図面記載のものと同じ方法によって行う。S23において上記相関値rを、予め用意した規格値r0と比較し、r0以上であればS27においてこのセグメント候補を正しいセグメントとして採択する。S23において相関値rが規格値r0に満たない場合は、S24において未処理候補のセグメントの有無を判定し、もし未評価のセグメントがあればS26において次順位のセグメントについてタイムパターンマッチング演算を行う。未評価のセグメントがない場合は、相関値が規格値を満足しない原因はセグメンテーションの誤りではなく、波形異常の存在によるものとして、S25で第1位のセグメントを正しいセグメントとして採択する。
【0053】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測し、1文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較することにより2値データからなるビット配列に変換し、1文字分のデータを復調するに際し、1文字分のデータ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基準セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセグメント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長候補に対して基準波形データとパターンマッチングを行い、その類似度により該当する文字を判定するため、カードの速度変動等によって再生波形のピーク間隔が著しく乱れた場合でも、正しくカードデータを読み取ることができ、誤読の少ない信頼性の高いデータの復調方法およびデータの復調装置を提供することができる。また、再生波形中の異常なピークや、ピークの欠落を検出することもできる。
【0054】
本発明にかかるデータの復調方法および装置は、モータ駆動式磁気カードリーダにも適用できるし、手動式磁気カードリーダにも適用することができる。
【0055】
【発明の効果】
請求項1または6記載の発明によれば、再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測し、1文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較することにより2値データからなるビット配列に変換し、1文字分のデータを復調するに際し、1文字分のデータ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基準セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセグメント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長候補に対して基準波形データとパターンマッチングを行い、その類似度により該当する文字を判定するため、カードの速度変動等によって再生波形のピーク間隔が著しく乱れた場合でも、正しくカードデータを読み取ることができ、誤読の少ない信頼性の高いデータの復調方法およびデータの復調装置を提供することができる。
【0056】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明において、上記パターンマッチングはタイムパターンマッチングであり、上記セグメント長候補は上記基準セグメント長に対し近いものから順位付けするため、セグメント長候補の選定が合理的に行われ、請求項1記載の発明の効果をよりいっそう高めることができる。
【0057】
請求項3記載の発明によれば、請求項1記載の発明において、上記基準セグメント長は、復調すべきセグメントの直前における複数個のセグメント長の平均により定めるものであるため、基準セグメントの設定が的確に行われ、請求項1記載の発明の効果をよりいっそう高めることができる。
【0058】
請求項4記載の発明によれば、請求項3記載の発明において、上記基準セグメント長は、セグメントごとに更新するものであるとともに、上記セグメント長候補は同一極性のピーク位置が選定されるようになっており、前記パターンマッチングの評価値が基準値を満たすものであるかどうかを判定するものであるため、セグメンテーションが合理的かつ厳格に行われることになり、誤読が少なく、より一層信頼性の高いデータの復調方法を提供することができる。
【0059】
請求項5記載の発明のように、請求項4記載の発明において、上記パターンマッチングの評価値が基準値を満たすものでなかった場合、基準セグメント長に最も近いセグメント長候補を選定するようにしたものにおいても、セグメンテーションが合理的かつ厳格に行われることになり、誤読が少なく、より一層信頼性の高いデータの復調方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるデータの復調方法および復調装置の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図2】F2F変調方式を説明するための波形図である。
【図3】上記実施形態によるデータ復調動作を示すフローチャートである。
【図4】データ復調における再生波形の例とそのビット変換の例を示す波形図である。
【図5】データ復調における再生波形の例とそのピーク間隔値配列を示す波形図である。
【図6】本発明における1文字分のセグメンテーションの例を示すフローチャートである。
【図7】本発明にかかるデータの復調方法においてパターンマッチングに用いるテンプレートの例を示す数列図である。
【図8】本発明に用いることができる特定の1文字分のテンプレートの例を示す波形図である。
【図9】本発明において比較の対象とする基準配列パターンとある再生信号ピーク間隔値配列とを比較した結果を類似度で示す数列図である。
【図10】本発明におけるパターンマッチングの例を示すフローチャートである。
【図11】本発明に適用可能なビット変換の例を示すフローチャートである。
【図12】余分なピークを含むためにデータ復調における誤読を生じる場合の例を説明するための波形図である。
【図13】本発明に用いることができるセグメンテーションの基本的な処理の例を示すフローチャートである。
【図14】同上セグメンテーションを説明するための再生信号波形の一部を示す波形図である。
【図15】同上セグメンテーションにおいて標準セグメントを含む複数のセグメント候補設定の様子を示す波形図である。
【図16】上記複数のセグメント候補の中から一つのセグメントを選定する様子を示すフローチャートである。
【図17】従来のデータの復調方法の例を示す機能ブロック図である。
【図18】同上従来のデータの復調方法の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
20 磁気カード
21 磁気ヘッド
22 増幅器
23 AD変換器
24 メモリ
25 CPU
Claims (6)
- 高低2種の周波数信号の組み合わせによる周波数変調信号で2値データを形成し、この2値データの所定ビット数により1文字分のデータを形成するようになっており、記録されたデータ信号を再生して得られる再生信号波形よりピーク点の有無を検出することにより2値データを読み取るようにしたデータの復調方法であって、
上記再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測し、1文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較することにより2値データからなるビット配列に変換し、1文字分のデータを復調するに際し、
1文字分のデータ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基準セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセグメント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長候補に対して基準波形データとパターンマッチングを行い、その類似度により該当する文字を判定することを特徴とするデータの復調方法。 - 上記パターンマッチングはタイムパターンマッチングであり、上記セグメント長候補は上記基準セグメント長に対し近いものから順位付けされてなる請求項1記載のデータの復調方法。
- 上記基準セグメント長は、復調すべきセグメントの直前における複数個のセグメント長の平均により定めたものである請求項1記載のデータの復調方法。
- 上記基準セグメント長は、セグメントごとに更新するものであるとともに、上記セグメント長候補は同一極性のピーク位置が選定されるようになっており、前記パターンマッチングの評価値が基準値を満たすものであるかどうかを判定するようにした請求項3記載のデータの復調方法。
- 上記パターンマッチングの評価値が基準値を満たすものでなかった場合、基準セグメント長に最も近いセグメント長候補を選定するようにした請求項4記載のデータの復調方法。
- 高低2種の周波数信号の組み合わせによる周波数変調信号で2値データを形成し、この2値データの所定ビット数により1文字分のデータを形成するようになっており、記録されたデータ信号を再生して得られる再生信号波形よりピーク点の有無を検出することにより2値データを読み取るようにしたデータの復調装置であって、
上記再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測する計測手段と、
1文字分を構成する個々のピーク時間間隔値を基準値と比較することにより2値データからなるビット配列に変換し、1文字分のデータを復調する復調手段と、上記復調手段で復調するに際し、1文字分のデータ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基準セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセグメント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長候補に対して基準波形データとパターンマッチングを行い、その類似度により該当する文字を判定する判定手段とを有することを特徴とするデータの復調装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31188499A JP3778742B2 (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | データの復調方法およびデータの復調装置 |
US09/551,960 US6674786B1 (en) | 1999-04-23 | 2000-04-19 | Data demodulation |
EP00303352A EP1047069A3 (en) | 1999-04-23 | 2000-04-20 | Data demodulating method and data demodulating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31188499A JP3778742B2 (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | データの復調方法およびデータの復調装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001135034A JP2001135034A (ja) | 2001-05-18 |
JP3778742B2 true JP3778742B2 (ja) | 2006-05-24 |
Family
ID=18022582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31188499A Expired - Fee Related JP3778742B2 (ja) | 1999-04-23 | 1999-11-02 | データの復調方法およびデータの復調装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3778742B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7729070B2 (en) * | 2004-12-22 | 2010-06-01 | Certance Llc | Method and apparatus for interpolating peak detection of servo stripe pulses |
JP4923223B2 (ja) * | 2007-05-17 | 2012-04-25 | 日本電産サンキョー株式会社 | 磁気文字認識方法及び磁気文字認識装置 |
JP4923227B2 (ja) * | 2008-01-17 | 2012-04-25 | 日本電産サンキョー株式会社 | 磁気文字認識方法及び磁気文字認識装置 |
JP4923225B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2012-04-25 | 日本電産サンキョー株式会社 | 文字切り出し方法及び文字切り出し装置 |
JP5752508B2 (ja) * | 2011-07-25 | 2015-07-22 | 日本電産サンキョー株式会社 | 磁気データの復調方法および磁気データの復調装置 |
JP6050059B2 (ja) * | 2012-08-30 | 2016-12-21 | 日本電産サンキョー株式会社 | データ復調装置、データ復調方法、磁気記録データ再生装置、およびプログラム |
JP7178846B2 (ja) * | 2018-09-26 | 2022-11-28 | 日本電産サンキョー株式会社 | 磁気記録媒体処理装置 |
CN112395895B (zh) * | 2019-08-16 | 2023-08-25 | 深圳市复恒自控技术有限公司 | 磁条软件解码方法、装置及计算机可读存储介质 |
CN115348141B (zh) * | 2022-07-29 | 2023-10-31 | 新诺北斗航科信息技术(厦门)股份有限公司 | 一种dsc信号的解调方法、装置及存储介质 |
-
1999
- 1999-11-02 JP JP31188499A patent/JP3778742B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001135034A (ja) | 2001-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6674786B1 (en) | Data demodulation | |
KR970004683B1 (ko) | 자기 데이타 캐리어로부터 판독된 에프투에프(f2f)) 신호의 복호화 방법 및 장치 | |
US6493162B1 (en) | Frame synchronization for viterbi detector | |
US7403460B2 (en) | Information recording and reproducing apparatus, evaluation method, and information recording and reproducing medium | |
JP3778742B2 (ja) | データの復調方法およびデータの復調装置 | |
US6570723B2 (en) | Magnetic card reader and magnetic data reproduction method, data demodulation method and demodulator of magnetic record data | |
EP0555920B1 (en) | Pattern detection and synchronization circuit | |
US5452143A (en) | Apparatus and method for reading binary data from a magnetic stripe | |
EP1041556B1 (en) | Data demodulating method and apparatus for magnetic cards. | |
JPH0648582B2 (ja) | 光学的情報記録再生方法 | |
JP3748496B2 (ja) | データの復調方法 | |
US6600613B1 (en) | Demodulation of magnetically recorded data | |
JP3681570B2 (ja) | データの復調方法 | |
JP3571246B2 (ja) | データの復調方法 | |
US20030058557A1 (en) | Data demodulating method for magnetic recording data | |
JP6898171B2 (ja) | 磁気記録媒体の読み取り方法及び読取装置並びにプログラム | |
KR100889149B1 (ko) | 데이터 전송 방법, 블록 동기 신호 검출 방법 및 재생장치 | |
JP7016749B2 (ja) | 磁気データの復調方法および復調装置 | |
JP2000293961A (ja) | データの復調方法 | |
JP2000293943A (ja) | 遷移タイプ判定システム | |
JP3869186B2 (ja) | 磁気記録データのデータ復調方法 | |
JPH05250816A (ja) | デジタルデータ記録再生装置 | |
JPH06124549A (ja) | 再生データ検出方式 | |
KR20010078376A (ko) | 프리앰블 검출을 위한 평균화된 샘플 결정 방법 | |
JP2003077231A (ja) | 磁気記録データのデータ復調方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051206 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060131 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060222 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060228 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3778742 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100310 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100310 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110310 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110310 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130310 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140310 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |