JP3909232B2 - 磁気記録データのデータ復調方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気カード等の各種磁気記録媒体に書き込まれた磁気記録データの復調を行う磁気記録データのデータ復調方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、磁気カード等の磁気記録媒体を取り扱う各種記録再生装置では、例えば図17に示されているように、磁気カード等の磁気記録媒体1に書き込まれた2種類の周波数(F,2F)の組合せからなる磁気記録データ情報(図18(a)参照)を、磁気ヘッド2によりアナログ信号として再生し、そのアナログ再生信号を、2系統の増幅器3,3に通した後の信号(図18(b)参照)のうちの一方側を、コンパレータ4で波形成形して2値化データ(図18(e)参照)を得るとともに、上述したアナログ再生信号の磁気反転位置に生じているピーク位置を、微分回路や積分回路等を備えたピーク検出回路5により検出しておき(図18(c)参照)、それをコンパレータ6で波形成形して2値化したピーク間隔信号(図18(d)参照)に従って、タイミング発生回路7から、上記アナログ再生信号のピーク出力に対応したタイミング信号(図18(f)参照)を発生させ、更にそれを、データ弁別回路又はCPU8に用いて、隣接するピーク位置どうしの間の時間間隔を計時し、それによって得た間隔データに基づいて前記磁気記録データの復調を行うようにしている。
【0003】
このとき、上記データ弁別回路又はCPU8では、上記ピーク間隔データTに関して基準時間αTを設定しておき、その基準時間αT内における信号極性の反転の有無を検出することにより2値判定を行って復調データを得るようにしている。このようしてデータ復調を行うにあたっては、特に、マニュアル方式の記録再生装置において、磁気カード等の磁気記録媒体を手動で搬送させるようにした場合の搬送速度の変動に対応し得るように、例えば図19のようなビット追従方式が従来から提案されている。このものでは、現在復調の対象となっているビットのピーク間隔データTk(k=1,2,・・・)に対して、その直前のピーク間隔データTk-1 を用いて基準時間αTk-1(1/2<α<1)を設定し、それらの値の大小比較を行っている。このビット追従方式によれば、搬送速度の変動が生じて上記再生信号のビット時間間隔に多少の変動を生じても、直前のビットから基準信号を算出することによって、誤読の発生が防止される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁気カード等の磁気記録媒体の通過速度が急変したり停止してしまった場合には、上述したビット追従方式における直前の間隔データTk-1 の読込速度と、現在の間隔データTk の読込速度とが大幅に異なってしまうことから、それら両データどうしの比較できなくなってしまい、正確な復調が不可能になることがある。このようなことから、ビット追従方式などを用いてピーク間隔データの正規化を行い、その正規化して速度変動分を取り除いたピーク間隔データを復調に用いるようにした提案もなされている。例えば、本願発明者が提案した特願2000−338901号においては、「1」信号に関するピーク間隔データと、「0」信号に関するピーク間隔データとを分類した結果を用いて正規化を行うようにしている。
【0005】
ところが、この提案においても、隣り合うピーク間隔データどうしの関係に基づいて判別を行っていることから、磁気カードの速度が突然に2倍以上になったり、それとは逆に半分以下になるような予想範囲外の極端な速度変動を生じた場合には、正確な判別ができなくなってしまい、正規化処理自体が良好に行われなくなってしまうという問題がなお存在している。
【0006】
そこで本発明は、簡易な構成で、磁気記録媒体の搬送速度が急変したり停止したりした場合においても、正確な正規化を可能として磁気記録データの復調を良好に行うことができるようにした磁気記録データのデータ復調方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1記載の磁気記録データのデータ復調方法では、磁気記録データの再生信号における隣接するピーク位置どうしを順次結んでピーク包絡線を算出し、そのピーク包絡線を用いて、前記磁気記録媒体と磁気ヘッドとの相対移動速度に対応した速度曲線を求め、当該速度曲線に基づいて、上記磁気記録データの再生信号における各ピーク位置間の平均速度を演算し、そのピーク位置間の平均速度を用いて、前記磁気記録データの再生信号におけるピーク位置間隔データの正規化を行い、その正規化した後のピーク間隔データに基づいて、前記「0」「1」信号からなる磁気データ情報を復調するようにしている。
すなわち、このような構成を有する請求項1にかかる磁気記録データのデータ復調方法によれば、磁気記録データの再生信号におけるピーク位置どうしを結んだピーク包絡線により得た速度曲線に基づいてピーク間隔の正規化を行っていることから、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの相対移動速度が極端に変動した場合であっても、正規化処理が安定して正確に行われるようになっている。そして、その正確に正規化したピーク間隔データを用いることによって、元のピーク間隔データから速度変動分が良好に除かれることなり、磁気データ情報の復調が正確に行われることとなる。
【0008】
このとき、請求項2にかかる磁気記録データのデータ復調方法では、前記請求項1記載のピーク包絡線の算出を行うにあたっては、磁気記録データの再生信号におけるピーク位置に関するデータ数を減縮して縮小処理を行うようにしており、また、請求項3にかかる磁気記録データのデータ復調方法では、前記請求項2記載の縮小処理したピーク包絡線を用いて求めた速度曲線を、元のピーク位置のデータ数に拡大して補完処理を行うようにしていることから、速度変動が特に激しく行われたことによって良好に検出されなかったピーク位置に対応する異常データが無視されることとなり、結果的に一層正確な速度曲線が得られるようになっている。
【0009】
さらに、請求項4にかかる磁気記録データのデータ復調方法では、前記請求項3記載の補完処理を、3次たたみ込み内挿法により行うようにしていることから、上記補完処理が容易かつ高精度に行われる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を磁気カードの読取に用いた場合の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
まず、図1に示されているように、磁気記録媒体としての磁気カード11に書き込まれた磁気記録データ(図18(a)参照)は、当該磁気カード11が図示を省略した走行通路内を手動又は自動で搬送される際における磁気ヘッド12との相対移動によってアナログ信号(AMP信号)として再生される。このアナログ再生信号(AMP再生信号)は、従来と同様な構成を有する通常のピーク検出部13内に配置されたF2F生成回路及びF2F波形判定間隔計測回路に用いられて、隣接するピーク位置どうしの間の間隔が計測され、得られたピーク間隔検出信号(図18(f)参照)が出力されるようになっている。
【0011】
このようにして得られたアナログ再生信号(AMP再生信号)は、データ復調部14に入力されて、「0」「1」信号からなる磁気データ情報に復調され、その磁気データ情報は、適宜のデータ使用部15において外部表示又は外部送信される。
【0012】
ここで、上述したデータ復調部14においては、本発明にかかるピーク間隔データの正規化処理、並びにタイムパターンマッチング処理、及びエラーキャラクタの推定処理が順次行われることなるが、まず、本発明にかかるピーク間隔データの正規化処理の一実施形態について説明する。
【0013】
上述した磁気記録データのアナログ再生信号(AMP再生信号)は、デジタル変換されて図2に示されているようなアンプ信号波形となる。このデジタル再生信号は、取得されたデータ番号(図2の横軸がデータ番号)の順に、それぞれに対応する値(図2の縦軸)を有するものであるが、そのデジタル再生信号(AMP再生信号)におけるピーク位置の絶対値どうしを、図3に示されているように順に結んでいくことによって、図4に示されているようなデジタル信号によるピーク包絡線が算出される。
【0014】
その算出されたピーク包絡線は、前記磁気カード11の複数の各トラックにそれぞれに書き込まれた磁気記録データ毎に算出されたものであるが、それらの各トラック毎にピーク包絡線の算出を行うにあたっては、次のようなデータの縮小処理が行われる。すなわち、上記縮小処理においては、まず、上述した磁気記録データのデジタル再生信号(AMP再生信号)から作成したピーク包絡線を、全データ数の数十分の一程度の小区間に区切り、それらの各小区間毎において最大値となっている値を、当該区間における代表値として選定することによりデータ数を縮小する。その結果、図5,図6及び図7に示されているような本来のアナログ再生信号から得られたものと同様の各トラック1,2,3に関する縮小ピーク包絡線がそれぞれ算出される。この場合、上述した各小区間の間隔を適宜に設定すれば、それらの各小区間内の最大値を結んで再度作成した包絡線を、本来のアナログ再生信号の包絡線に近いものとすることができる。
【0015】
次いで、上記各トラック毎の縮小ピーク包絡線における最大値を「1」として波形整形が行われ、それにより得られた各トラック1,2,3に関する各縮小ピーク包絡線の合成が行われることによって、例えば図8に示されているような速度曲線が得られる。上述した縮小ピーク包絡線の合成を行うにあたって、本実施形態では、比較的安定したデータを有するトラック1,3が主として用いられるようにしており、予め定められた閾値より大きい値となっている領域では、それら両トラック1,3の平均値が合成値として採用される。また、上記閾値より小さい値となっている領域では、全トラック1,2,3の最小値が、合成値として採用される。
【0016】
次に、上述したように縮小処理された各ピーク包絡線により求められた速度曲線は、例えば、元データの間に複数の新しい点を追加することで新しい点の大きさを元データから推定する公知の方法の一つである、いわゆる3次たたみ込み内挿法による補完処理によって、図9に示されているように元のデータ数に拡大され、そのデータ数が拡大された曲線が、最終的な速度曲線として用いられる。このように各小区間での最大値をとることにより上記の縮小処理を施したデータを用い、そのデータに対して補完処理を施すことによって元のデータと同じ数のデータ数に戻すこととすれば、デジタル信号で、本来のアナログ再生信号に対応したピーク包絡線を精度良く得ることができる。
【0017】
一方、前述した磁気記録データのアナログ再生信号(AMP再生信号(図2参照))から検出したピーク位置と、それらの各ピーク位置に対応したピーク間隔との関係を表した、例えば図10に示されているようなピーク間隔データが用意される。そして、上述したようして得られた速度曲線(図9参照)から、各ピーク位置どうしの間の平均速度に関するデータが、例えば図11に示されているように演算される。
【0018】
次いで、上述したピーク間隔のデータ(図10参照)に対して、上記平均速度のデータ(図11)が乗じられることによって正規化が行われ、元のピーク間隔データが、図12に示されているようにフラット化されたものになされる。このような正規化されたピーク間隔データにおける値は、速度変動に対応して補正されたものとなっていることから、前述した磁気カード11に書き込まれた磁気記録データのピーク間隔を表す「1」又は「0.5」となっているか、或いはそれらの極く近傍の値となっており、これらの各値を用いることによって良好な再生状態が得られる。
【0019】
このように本実施形態では、検出された元のピーク間隔のデータを正規化処理することによって、元のピーク間隔の検出データから、磁気カード11の速度変動分が除去されることなり、その正規化されたピーク間隔データに基づいて、磁気データ情報が正確に復調されることとなる。そして、特に本実施形態では、ピーク間隔の正規化を行うにあたって、磁気記録データの再生信号におけるピーク位置どうしを結んだピーク包絡線に相当する速度曲線が採用されていることから、磁気カード11の移動速度が極端に変動した場合であっても、正規化処理が安定して正確に行われるようになっている。そして、その正確に正規化したピーク間隔データを用いることによって、元のピーク間隔データから速度変動分が良好に除かれることなり、磁気データ情報の復調が正確に行われることとなる。
【0020】
また、本実施形態では、上述したピーク包絡線の算出を行うにあたって、既に説明した磁気記録データのデジタル再生信号に関するデータ数を縮小する縮小処理を行うようにしており、また、その縮小処理したピーク包絡線を用いて求めた速度曲線を、元のデータ数に拡大して補完処理を行うようにしていることから、速度変動が特に激しく行われたことによって良好に検出されなかったピーク位置に対応する異常データが無視されることとなり、結果的に一層正確な速度曲線が得られるようになっている。
【0021】
さらに、本実施形態では、縮小データの補完処理を、3次たたみ込み内挿法により行うようにしていることから、その補完処理が容易かつ高精度に行われるようになっている。
【0022】
このようにしてピーク間隔の正規化処理が、データ復調部14(図1参照)において行われた後には、当該正規化処理されたピーク間隔データに基づいて、装置内に予め準備されているA,B,Cなどの文字等の各種キャラクタを用いてタイムパターンマッチング処理が行われ、それによって上記ピーク間隔データの読取が行われるとともに、エラー状態となったキャラクタの推定処理が行われ、読み取れなかったピーク間隔データに基づくキャラクタの推定が行われる。以下、そのエラーキャラクタの推定処理について説明する。
【0023】
まず、図13に示されているようなピーク間隔列がある場合において、そのピーク間隔列の文字区切りが同図中のようにあり、区間Aにおけるピーク間隔列がキャラクタ「N」(0111011)を表し、区間Bのピーク間隔列がキャラクタ「E」(1010010)を表しているとする。それらの各区間において図13中の左端側に存在しているピーク間隔が、それぞれの先頭ピーク間隔である。このとき、各キャラクタ中に含まれるピーク間隔の個数は、キャラクタ毎に異なっているため(キャラクタ「N」では12個、キャラクタ「E」では10個)、直前のキャラクタが確定しない限り次のキャラクタの先頭ピーク間隔は解らない。つまり、図13の場合には、仮に区間Aの復調に失敗して、そこがエラーキャラクタ状態になると、次の区間Bの先頭に当たるピーク間隔が、どのピーク間隔となるのかが決定できなってしまう。このような場合において、下記のフローにしたがった処理を行うことによって、上述したエラーキャラクタにおけるピーク間隔数を決定している。
【0024】
図14に表されたピーク間隔列をプロットした図15は、同図中の区間A,B,Cのそれぞれに、キャラクタ「7」,「8」,「9」を読み込んだ結果のものであるが、例えば、区間Aの番号「76」に対応するピーク間隔の読み込み中に、磁気カードが停止してしまったために、該当番号のピーク間隔の正規化が正常に行われなかったなどの原因によって、上述した区間Aは、エラーキャラクタになったものとする。
【0025】
この場合、その区間Aのエラーキャラクタに対して、図16に示されているようなエラーキャラクタの推定処理が行われて、次の区間Bの先頭ピーク間隔が探知される。
まず、図16における最初のステップ1(ST1)において、エラーキャラクタの推定ピーク間隔数を「1」にセットする。この段階においては、次のステップ2(ST2)におけるエラーキャラクタの推定間隔数は最大値となっていないことから、更に次のステップ3(ST3)に移行して、上記区間Aの先頭ピーク間隔である番号「74」から、上記推定ピーク間隔数「1」だけずらしたピーク間隔番号「75」を区間Bの先頭ピーク間隔とする。
【0026】
そして、ステップ4(ST4)において、ピーク間隔番号「75」よりタイムパターンマッチング処理を行い、そのタイムパターンマッチング処理の結果、ステップ5(ST5)において相関の高いキャラクタを見つける事が出来なかった場合には、ステップ6(ST6)に移行して、この場合における推定ピーク間隔数「1」、及び正常キャラクタ数「0」を記録する。
【0027】
次のステップ7(ST7)において、エラーキャラクタの推定ピーク間隔数を「2」とした上で、上述したステップ2(ST2)を通してステップ3(ST3)に戻り、区間Bの先頭ピーク間隔をピーク間隔番号「76」とする。そして、その位置より、ステップ4(ST4)のタイムパターンマッチング処理を再度行う。
【0028】
タイムパターンマッチング処理の結果、ステップ5(ST5)において、相関の高いキャラクタを見つける事が出来なかった場合には、次のステップ6(ST6)において、そのときの推定ピーク間隔数「2」と、正常キャラクタ数「0」とを記録する。このように推定ピーク間隔数を1ずつ増加させていき、区間Bの先頭ピーク間隔を順にずらしながらタイムパターンマッチング処理を繰り返していく。
【0029】
そして、例えば推定ピーク間隔数が「7」になるまでタイムパターンマッチング処理を繰り返しても正常キャラクタ数が最大「1」であった場合には、推定ピーク間隔数を「8」にして区間Bの先頭ピーク間隔をピーク間隔番号「82」に設定する。そして、その位置からタイムパターンマッチング処理を行った結果、ステップ5(ST5)において、区間B及び区間Cのような相関の高いキャラクタが見つかり、そのような相関の高いキャラクタが、再びエラーキャラクタとなるか又はポストアンブルの位置まで続いた場合には、ステップ8(ST8)において、推定ピーク間隔数「8」の正常キャラクタ数をカウントし、見つけることができた相関の高いキャラクタの個数をセットする。
【0030】
次いで、ステップ9(ST9)において、推定ピーク間隔数を「9」から再び1つずつ増加させていき、最大値12(トラック2のキャラクタの最大ピーク間隔数+2)まで同様にチェックしていく。そして、全てのピーク間隔数におけるチェックが終了したら、再びステップ2(ST2)に戻って、それぞれのピーク間隔数での正常キャラクタ数を比較し、その正常キャラクタ数が最大のものである場合には、ステップ10(ST10)において、正常キャラクタ数が既定値以上となっているものを探す。本例では、ピーク間隔数「8」がそれにあたっていることから、ステップ11(ST11)において、エラーキャラクタのピーク間隔数を8に決定する。
【0031】
なお、正常キャラクタ数が既定値以上となっているものがない場合には、ステップ12(ST12)において、一番相関の高かったキャラクタのピーク間隔数を採用するとともに、ステップ13(ST13)において、採用したピーク間隔数をエラーキャラクタのピーク間隔数として、処理を終了する。
【0032】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【0033】
例えば、上述した実施形態では、ピーク包絡線の縮小処理を行う場合に、1区間の代表値として当該区間の最大値を採用しているが、それに限られることはなく平均値などを採用することも可能である。また、そのような縮小処理を行うことなく元のデータ数のままで速度曲線及び平均速度を求めることもできる。
【0034】
さらに、磁気カードの各トラックに関するピーク包絡線を合成するにあたっては、全てのトラックの平均値を算出するなど、他の手法により合成を行うようにすることも可能である。
【0035】
さらにまた、上述した実施形態では、速度曲線を拡大する際の補完処理に、3次たたみ込み内挿法を採用しているが、最近隣内挿法や共1次内挿法など、その他の各種手法を同様に採用することができる。
【0036】
また、上述した実施形態のような正規化に続いて、ビット追従などを使用した正規化を行うようにすることも可能である。
【0037】
さらに、得られた速度曲線は、正規化処理に限ることなく、磁気カードの走行状態を解析する処理などにも使用することができる。
【0038】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1にかかる磁気記録データのデータ復調方法は、磁気記録データの再生信号におけるピーク位置に相当する値を結んだピーク包絡線により得た速度曲線に基づいてピーク間隔の正規化を行い、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの相対移動速度が極端に変動した場合であっても正規化処理を安定して正確に行わせて、元のピーク間隔データから速度変動分を良好に除き、磁気データ情報の復調が正確に行われるようにしたものであるから、磁気記録データの復調を極めて安定的かつ高精度に行うことができ、装置の信頼性を大幅に向上させることができる。
【0039】
また、請求項2にかかる磁気記録データのデータ復調方法は、前記請求項1記載のピーク包絡線の算出を行うにあたって、磁気記録データのデジタル再生信号におけるピーク位置に相当するデータ数を減縮して縮小処理を行うようにしており、また、請求項3にかかる磁気記録データのデータ復調方法は、前記請求項2記載の縮小処理したピーク包絡線を用いて求めた速度曲線を、元のピーク位置のデータ数に拡大して補完処理を行うようにしたことによって、速度変動が特に激しく行われたことによって良好に検出されなかったピーク位置に対応する異常データを無視可能とし、一層正確な速度曲線が得られるようにしたものであるから、上述した効果を更に高めることができる。
【0040】
さらに、請求項4にかかる磁気記録データのデータ復調方法は、前記請求項3記載の補完処理を、3次たたみ込み内挿法により行うようにして、上記補完処理を容易かつ高精度に行うようにしたものであるから、上述した効果を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる磁気記録データのデータ復調装置の一実施形態を表したブロック図である。
【図2】検出された磁気記録データのデジタル再生信号(AMP再生信号)の一例を表した線図である。
【図3】図2におけるピーク間隔データのピーク包絡線を求める状態を表した線図である。
【図4】図3で得られたピーク包絡線を取り出した線図である。
【図5】トラック1における縮小ピーク包絡線を表した線図である。
【図6】トラック2における縮小ピーク包絡線を表した線図である。
【図7】トラック3における縮小ピーク包絡線を表した線図である。
【図8】各トラックにおけるピーク包絡線を合成した状態を表した線図である。
【図9】合成したピーク包絡線を元のデータ数に拡大した状態を表した線図である。
【図10】磁気記録データの再生信号におけるピーク間隔データをプロットした線図である。
【図11】各ピーク間隔における平均速度を求めた線図である。
【図12】正規化された後のピーク間隔データを表した線図である。
【図13】ピーク間隔列とキャラクタとの関係の一例を表した線図である。
【図14】エラーキャラクタとなるピーク間隔値の一例を表した表である。
【図15】図7におけるピーク間隔値に基づくピーク間隔列を表した線図である。
【図16】エラーキャラクタのピーク間隔数決定処理の手順を表したフローである。
【図17】従来における磁気記録データのデータ復調方法を実施するための装置例を表したブロック線図である。
【図18】従来における磁気記録データのデータ復調方法の実行手順を表したタイミング関係図である。
【図19】信号極性の反転の有無をビット追従方式によって検出する場合の例を表した線図である。
【符号の説明】
11 磁気記録媒体(磁気カード)
12 磁気ヘッド
13 ピーク検出回路
14 データ復調部
15 データ使用部
Claims (4)
- 磁気記録媒体と磁気ヘッドとを相対的に移動させることによって、上記磁気記録媒体に書き込まれた磁気記録データを再生し、その磁気記録データの再生信号におけるピーク位置を検出した後、該検出した隣接するピーク位置どうしの間の時間間隔を計時して得たピーク間隔データに基づいて、「0」「1」信号からなる磁気データ情報を復調するようにした磁気記録データのデータ復調方法において、
上記磁気記録データの再生信号における隣接するピーク位置どうしを順次結んでピーク包絡線を算出し、
そのピーク包絡線を用いて、前記磁気記録媒体と磁気ヘッドとの相対移動速度に対応した速度曲線を求め、
当該速度曲線に基づいて、上記磁気記録データの再生信号における各ピーク位置間の平均速度を演算し、
そのピーク位置間の平均速度を用いて、前記磁気記録データの再生信号におけるピーク位置間隔データの正規化を行い、
その正規化した後のピーク間隔データに基づいて、前記「0」「1」信号からなる磁気データ情報を復調するようにしたことを特徴とする磁気記録データのデータ復調方法。 - 前記ピーク包絡線の算出を行うにあたっては、前記磁気記録データの再生信号におけるピーク位置に関するデータ数を減縮して縮小処理を行うようにしたことを特徴とする請求項1記載の磁気記録データのデータ復調方法。
- 前記縮小処理したピーク包絡線を用いて求めた速度曲線を、元のピーク位置のデータ数に拡大して補完処理を行うようにしたことを特徴とする請求項2記載の磁気記録データのデータ復調方法。
- 前記補完処理を、3次たたみ込み内挿法により行うようにしたことを特徴とする請求項3記載の磁気記録データのデータ復調方法。
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