JP6503795B2 - 受信装置、判定方法および判定プログラム - Google Patents

Description

本件は、受信装置、判定方法および判定プログラムに関する。

センサが出力するデジタル信号についてフィルタによってフィルタリングする受信装置が開示されている。この受信装置において、ノイズなどの受信経路の状態を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特表２００３−５０３７８４号公報 特開平６−２３２８０６号公報

しかしながら、特許文献１，２の技術では、センサからの受信経路の状態を判定することが困難である。

１つの側面では、本発明は、センサからの受信経路の状態を判定することができる受信装置、判定方法および判定プログラムを提供することを目的とする。

１つの態様では、受信装置は、センサからのデジタル信号のノイズを除去する第１フィルタと、前記第１フィルタに入力される前の前記デジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする第１カウント部と、前記第１フィルタから出力された後の前記デジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする第２カウント部と、前記第１および第２カウント部のカウント値の大小関係が、通信品質の劣化を判定するための基準を満たすか否か判定する判定部と、を備える。

１つの側面として、センサからの受信経路の状態を判定することができる。

（ａ）は実施例１に係る受信装置の全体構成を表すブロック図であり、（ｂ）はセンサから出力されるデジタル信号のイメージ図である。 演算部による演算処理のフローチャートの一例である。 実施例２に係る受信装置の全体構成を表すブロック図である。 演算部による演算処理のフローチャートの一例である。 演算部のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、実施例について説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る受信装置１００の全体構成を表すブロック図である。図１（ａ）で例示するように、受信装置１００は、センサ１０、フィルタ２０、および演算部３０を備える。演算部３０は、第１検出部３１、第２検出部３２、第１カウント部３３、第２カウント部３４、比較部３５、判定部３６、および出力部３７を備える。

センサ１０は、ダム水位、河川水位、用水水位、道路情報などの所定の情報を検出するセンサであり、検出値をデジタル信号に変換して出力する。図１（ｂ）は、センサ１０から出力されるデジタル信号のイメージ図である。図１（ｂ）で例示するように、デジタル信号は、電圧値のハイ「１」とロー「０」とを含む。センサ１０からフィルタ２０への回線の劣化等に起因してノイズが発生すると、デジタル信号に当該ノイズが重畳することになる。例えば、ハイ「１」よりも短い間隔のスパイクノイズなどがデジタル信号に重畳する場合がある。

フィルタ２０は、デジタル信号に対してフィルタリングを行うことで、当該デジタル信号に重畳するノイズなどを除去するフィルタである。フィルタ２０は、本実施例においては一例として電子回路などのハードウェアフィルタである。フィルタ２０の時定数は、センサ１０からのデジタル信号のクロック周期よりも短く設定されており、例えば１０μｓ、１５ｍｓなどである。受信装置１００においては、フィルタ２０は、センサ１０が出力するデジタル信号のノイズを除去し、ノイズ除去後のデジタル信号を出力する。

第１検出部３１および第２検出部３２は、デジタル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検出する装置である。第１検出部３１は、フィルタ２０よりも前段において、フィルタ２０に入力される前のデジタル信号の立ち上がりエッジおよび立下りエッジを検出する。第２検出部３２は、フィルタ２０よりも後段において、フィルタ２０から出力された後のデジタル信号の立ち上がりエッジおよび立下りエッジを検出する。

第１カウント部３３は、第１検出部３１が検出するエッジをカウントすることによって、フィルタ２０よりも前段においてデジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする。第２カウント部３４は、第２検出部３２が検出するエッジをカウントすることによって、フィルタ２０が出力したデジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする。第１カウント部３３のカウント結果を、以下、ＣＮＴ１と称する。第２カウント部３４のカウント結果を、以下、ＣＮＴ２と称する。

比較部３５は、ＣＮＴ１とＣＮＴ２とを比較する。例えば、ＣＮＴ１とＣＮＴ２との大小を比較する。判定部３６は、比較部３５の比較結果が所定の基準を満たすか否か判定する。当該基準は、一例として、センサ１０からのデジタル信号の受信経路における通信品質の劣化を検出するための基準である。当該通信品質には、センサ１０からフィルタ２０に至る回線の良否、センサ１０からのデジタル信号の受信経路に係る各装置の故障（動作良否）などが含まれる。出力部３７は、判定部３６の判定結果を出力する。例えば、出力部３７は、判定部３６が通信品質に劣化が生じていると判定した場合に、アラームを出力する。

例えば、ＣＮＴ１＝ＣＮＴ２であれば、デジタル信号にノイズが重畳されておらず、フィルタ２０が正常に動作していることになる。そこで、判定部３６は、ＣＮＴ１＝ＣＮＴ２であるか否かを判定し、ＣＮＴ１＝ＣＮＴ２であれば、通信品質が劣化していないと判定する。ＣＮＴ１＞ＣＮＴ２であれば、デジタル信号にノイズが重畳していても、フィルタ２０が正常に動作していることになる。そこで、判定部３６は、ＣＮＴ１＞ＣＮＴ２であるか否かを判定し、ＣＮＴ１＞ＣＮＴ２であれば、通信品質が劣化していないと判定する。または、ＣＮＴ１＞ＣＮＴ２の場合にはデジタル信号にノイズが重畳していることから、判定部３６は、通信品質が劣化していると判定してもよい。例えば、判定部３６は、ＣＮＴ１＞２×ＣＮＴ２の場合に、センサ１０からフィルタ２０への回線に劣化が生じていると判定する。

また、ＣＮＴ１＜ＣＮＴ２であれば、フィルタ２０の誤動作、他の装置の誤動作などが考えられる。そこで、判定部３６は、ＣＮＴ１＜ＣＮＴ２であるか否かを判定し、ＣＮＴ１＜ＣＮＴ２であれば、センサ１０からのデジタル信号の受信経路に係るいずれかの装置の故障であると判定する。以上のように、判定部３６は、ＣＮＴ１およびＣＮＴ２が所定の基準を満たすか否かを判定することによって、センサ１０からのデジタル信号の受信経路における状態を検出する。

図２は、演算部３０による演算処理のフローチャートの一例である。図２で例示するように、比較部３５は、第１カウント部３３からＣＮＴ１を受信し、第２カウント部３４からＣＮＴ２を受信する（ステップＳ１）。次に、比較部３５は、ＣＮＴ１とＣＮＴ２との比較を行う（ステップＳ２）。次に、判定部３６は、ＣＮＴ１≧ＣＮＴ２であるか判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３で「Ｙｅｓ」と判定された場合、判定部３６は、ＣＮＴ１＞２×ＣＮＴ２であるか判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４で「Ｙｅｓ」と判定された場合、判定部３６はセンサ１０からフィルタ２０に至る回線に劣化が生じていると判定し、出力部３７は回線の劣化に係るアラームを出力する（ステップＳ５）。ステップＳ４で「Ｎｏ」と判定された場合、判定部３６は、通信品質が劣化していないと判定する（ステップＳ６）。ステップＳ３で「Ｎｏ」と判定された場合、判定部３６は、センサ１０からの受信経路に係るいずれかの装置が故障していると判定し、出力部３７は故障に係るアラームを出力する（ステップＳ７）。ステップＳ５〜ステップＳ７の実行後、フローチャートの実行が終了する。

本実施例によれば、ＣＮＴ１およびＣＮＴ２が所定の基準を満たすか否かを判定することによって、センサ１０からのデジタル信号の受信経路における状態を判定することができる。例えば、センサ１０からのデジタル信号の受信経路における通信品質の劣化を検出することができる。ここで、センサの検出結果を用いるシステムにおいては、ノイズなどの異常信号はフィルタによるフィルタリングによって破棄され、正常信号に対する異常信号の割合などについて認識することが困難であった。したがって、通信品質の劣化状況を認識することが困難であった。これに対して、本実施例によれば、これまで用いられていなかったＣＮＴ１を用いることで、正常信号に対する異常信号の割合などを認識可能となるため、通信品質の劣化状況を認識することができるようになり、センサ１０からフィルタ２０に至る回線の改善ができるようになる。

図３は、実施例２に係る受信装置１００ａの全体構成を表すブロック図である。図３で例示するように、受信装置１００ａが図１の受信装置１００と異なる点は、フィルタ２０の代わりに受信部２０ａが設けられ、演算部３０の代わりに演算部３０ａが設けられている点である。受信部２０ａは、第１フィルタ２１、バッファレジスタ２２、および第２フィルタ２３を備える。演算部３０ａは、演算部３０の各装置に加えて、第３カウント部３８を備える。実施例１と同じ機能を有する装置については、同符号を付すことによって説明を省略する。

第１フィルタ２１および第２フィルタ２３は、デジタル信号に重畳するノイズなどを除去するフィルタであり、互いに異なるフィルタ特性を有している。本実施例においては、第１フィルタ２１はハードウェアフィルタであり、第２フィルタ２３はソフトウェアフィルタである。ソフトウェアフィルタとは、デジタル信号のデータを取り込む際のサンプリング回数を増やして連続してサンプリングすることで、インパルスなどの瞬時的なノイズを除去するフィルタである。例えば、ソフトウェアフィルタは、サンプリング回数を増やすことによって、ハードウェアフィルタの時定数で除去できないノイズを除去する。例えば、第１フィルタ２１を想定ノイズ対策用のフィルタとして用い、第２フィルタ２３を想定外ノイズ対策用のフィルタとして用いてもよい。

第１フィルタ２１の時定数は、センサ１０からのデジタル信号のクロック周期よりも短く設定されており、例えば１０μｓ、１５ｍｓなどである。第１フィルタ２１は、センサ１０が出力するデジタル信号のノイズを除去し、ノイズ除去後のデジタル信号を出力する。バッファレジスタ２２は、第１フィルタ２１によって出力されたデジタル信号を一時的に記憶するインプットバッファレジスタである。第２フィルタ２３は、バッファレジスタ２２に格納されたデジタル信号を読み出し、当該デジタル信号のノイズを除去し、ノイズ除去後のデジタル信号を出力する。第３カウント部３８は、第２フィルタ２３が出力するデジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする。第３カウント部３８のカウント結果を、以下、ＣＮＴ３と称する。

本実施例においては、比較部３５は、ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３を比較する。例えば、ＣＮＴ１とＣＮＴ２との大小、およびＣＮＴ２とＣＮＴ３との大小を比較する。判定部３６は、比較部３５の比較結果が所定の基準を満たすか否かを判定する。当該基準は、一例として、センサ１０からのデジタル信号の受信経路における通信品質の劣化を検出するための基準である。出力部３７は、判定部３６の判定結果を出力する。例えば、出力部３７は、判定部３６が通信品質に劣化が生じていると判定した場合に、アラームを出力する。また、本実施例においては、出力部３７は、判定部３６の判定結果に応じて、アラームレベルを変更する。

例えば、ＣＮＴ１＝ＣＮＴ２＝ＣＮＴ３であれば、デジタル信号にノイズが重畳されておらず、第１フィルタ２１および第２フィルタ２３が正常に動作していることになる。そこで、判定部３６は、ＣＮＴ１＝ＣＮＴ２＝ＣＮＴ３であるか否かを判定し、ＣＮＴ１＝ＣＮＴ２＝ＣＮＴ３であれば、通信品質が劣化していないと判定する。ＣＮＴ１＞ＣＮＴ２＝ＣＮＴ３であれば、デジタル信号にノイズが重畳していても、第１フィルタ２１が正常に動作していることになる。そこで、判定部３６は、ＣＮＴ１＞ＣＮＴ２＝ＣＮＴ３であるか否かを判定し、ＣＮＴ１＞ＣＮＴ２＝ＣＮＴ３であれば、通信品質が劣化していないと判定する。または、ＣＮＴ１＞ＣＮＴ２の場合にはデジタル信号にノイズが重畳していることから、判定部３６は、通信品質が劣化していると判定してもよい。例えば、判定部３６は、ＣＮＴ１＞２×ＣＮＴ２の場合に、センサ１０からフィルタ２０への回線に劣化が生じていると判定する。

また、ＣＮＴ１＜ＣＮＴ２であれば、第１フィルタ２１の誤動作、他の装置の誤動作などが考えられる。そこで、判定部３６は、ＣＮＴ１＜ＣＮＴ２であるか否かを判定し、ＣＮＴ１＜ＣＮＴ２であれば、判定部３６は、センサ１０からの受信経路に係るいずれかの装置の故障であると判定する。また、ＣＮＴ２＜ＣＮＴ３であれば、第２フィルタ２３の誤動作、他の装置の誤動作などが考えられる。そこで、判定部３６は、ＣＮＴ２＜ＣＮＴ３であるか否かを判定し、ＣＮＴ２＜ＣＮＴ３であれば、センサ１０からの受信経路に係るいずれかの装置の故障であると判定する。

さらに、ＣＮＴ２＞ＣＮＴ３であれば、第１フィルタ２１でノイズを除去できていないことになる。そこで、判定部３６は、ＣＮＴ２＞ＣＮＴ３であるか否かを判定し、ＣＮＴ２＞ＣＮＴ３であれば、判定部３６は、センサ１０から受信部２０ａに至る回線に劣化が生じていると判定する。なお、ＣＮＴ２とＣＮＴ３との大小関係の程度に応じてアラームレベルを変えてもよい。例えば、第２フィルタ２３のリトライ回数を２回に設定している場合には、３×ＣＮＴ３≧ＣＮＴ２＞ＣＮＴ３であれば、アラームレベルを低くしてもよい。また、ＣＮＴ２＞３×ＣＮＴ３であれば、アラームレベルを高くしてもよい。以上のように、判定部３６は、ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３が所定の基準を満たすか否かを判定することによって、センサ１０からのデジタル信号の受信経路における状態を検出する。

図４は、演算部３０ａによる演算処理のフローチャートの一例である。図４で例示するように、比較部３５は、第１カウント部３３からＣＮＴ１を受信し、第２カウント部３４からＣＮＴ２を受信し、第３カウント部３８からＣＮＴ３を受信する（ステップＳ１１）。次に、比較部３５は、ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の比較を行う（ステップＳ１２）。次に、判定部３６は、ＣＮＴ１≧ＣＮＴ２＝ＣＮＴ３であるか判定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３で「Ｙｅｓ」と判定された場合、判定部３６は、ＣＮＴ１＞２×ＣＮＴ２であるか判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４で「Ｙｅｓ」と判定された場合、センサ１０から受信部２０ａに至る回線に劣化が生じていると判定し、出力部３７は回線の劣化に係るアラームを出力する（ステップＳ１５）。ステップＳ１４で「Ｎｏ」と判定された場合、判定部３６は、通信品質が劣化していないと判定する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１３で「Ｎｏ」と判定された場合、判定部３６は、ＣＮＴ１＜ＣＮＴ２であるか判定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７で「Ｙｅｓ」と判定された場合、判定部３６は、センサ１０からの受信経路に係るいずれかの装置が故障していると判定し、出力部３７は故障に係るアラームを出力する（ステップＳ１８）。ステップＳ１７で「Ｎｏ」と判定された場合、判定部３６は、ＣＮＴ１≧ＣＮＴ２＞ＣＮＴ３であるか判定する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９で「Ｎｏ」と判定された場合、判定部３６は、センサ１０からの受信経路に係るいずれかの装置が故障していると判定し、出力部３７は故障に係るアラームを出力する（ステップＳ２０）。

ステップＳ１９で「Ｙｅｓ」と判定された場合、判定部３６は、３×ＣＮＴ３≧ＣＮＴ２＞ＣＮＴ３であるか否か判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１で「Ｙｅｓ」と判定された場合、判定部３６はセンサ１０から受信部２０ａに至る回線に劣化が生じていると判定し、出力部３７は低レベルのアラームを出力する（ステップＳ２２）ステップＳ２１で「Ｎｏ」と判定された場合、判定部３６はセンサ１０から受信部２０ａに至る回線に劣化が生じていると判定し、出力部３７は高レベルのアラームを出力する（ステップＳ２３）。ステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３の後、フローチャートの実行が終了する。

本実施例によれば、ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３が所定の基準を満たすか否かを判定することによって、センサ１０からのデジタル信号の受信経路における状態を判定することができる。例えば、センサ１０からのデジタル信号の受信経路における通信品質の劣化を検出することができる。ここで、センサの検出結果を用いるシステムにおいては、ノイズなどの異常信号はフィルタによるフィルタリングによって破棄され、正常信号に対する異常信号の割合などについて認識することが困難であった。したがって、通信品質の劣化状況を認識することが困難であった。これに対して、本実施例によれば、これまで用いられていなかったＣＮＴ１，ＣＮＴ２を用いることで、正常信号に対する異常信号の割合などを認識可能となるため、通信品質の劣化状況を認識することができるようになり、センサ１０から受信部２０ａに至る回線の改善ができるようになる。

また、ソフトウェアフィルタを用いることで、サンプリング数増によってセンサ１０の出力信号からデータを取り出す際の遅延時間も増えるおそれがある。しかしながら、上述したようにセンサ１０から受信部２０ａに至る回線の改善ができるようになることで、ソフトウェアフィルタのサンプリング数増を抑制することができる。それにより、遅延時間を抑制することができる。また、ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の大小関係、例えばＣＮＴ１とＣＮＴ２との大小関係およびＣＮＴ２とＣＮＴ３との大小関係を用いることで、センサ１０からの受信経路の状態を詳細に判定することができる。

（他の例）
図５は、演算部３０および演算部３０ａのハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図５で例示するように、演算部３０および演算部３０ａは、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、記憶装置１０３、インタフェース１０４などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１は、中央演算処理装置である。ＣＰＵ１０１は、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、ＣＰＵ１０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は、不揮発性記憶装置である。記憶装置１０３として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。ＣＰＵ１０１が判定プログラムを実行することによって、受信装置内に演算部３０または演算部３０ａが実現される。または、演算部３０および演算部３０ａは、専用の回路などのハードウェアであってもよい。

なお、上記実施例においては、フィルタ２０および第１フィルタ２１が、センサからのデジタル信号に対してフィルタリングを行う第１フィルタの一例として機能する。第２フィルタ２３が、第１フィルタと異なるフィルタ特性を有し、第１フィルタから出力された後のデジタル信号に対してフィルタリングを行う第２フィルタの一例として機能する。第１カウント部３３が、第１フィルタに入力される前のデジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする第１カウント部の一例として機能する。第２カウント部３４が、第１フィルタから出力された後のデジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする第２カウント部の一例として機能する。第３カウント部３８が、第２フィルタから出力された後のデジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする第３カウント部の一例として機能する。判定部３６が、第１および第２カウント部のカウント値が所定の基準を満たすか否か判定する判定部の一例として機能する。出力部３７が、判定部の判定結果に応じてアラームを出力する出力部の一例として機能する。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ センサ
２０ フィルタ
２０ａ 受信部
２１ 第１フィルタ
２２ バッファレジスタ
２３ 第２フィルタ
３０，３０ａ 演算部
３１ 第１検出部
３２ 第２検出部
３３ 第１カウント部
３４ 第２カウント部
３５ 比較部
３６ 判定部
３７ 出力部
３８ 第３カウント部
１００，１００ａ 受信装置

Claims (6)

1. センサからのデジタル信号のノイズを除去する第１フィルタと、
   前記第１フィルタに入力される前の前記デジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする第１カウント部と、
   前記第１フィルタから出力された後の前記デジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする第２カウント部と、
   前記第１および第２カウント部のカウント値の大小関係が、通信品質の劣化を判定するための基準を満たすか否か判定する判定部と、を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記第１フィルタと異なるフィルタ特性を有し、前記第１フィルタから出力された後の前記デジタル信号のノイズを除去する第２フィルタと、
   前記第２フィルタから出力された後のデジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントする第３カウント部と、を備え、
   前記判定部は、前記第１〜第３カウント部のカウント値の大小関係が、通信品質の劣化を判定するための基準を満たすか否か判定することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記判定部の判定結果に応じてアラームを出力する出力部を備え、
   前記出力部は、前記第１〜第３カウント部のカウント値の大小関係に応じてアラームレベルを変更することを特徴とする請求項２記載の受信装置。
4. 前記第１フィルタは、ハードウェアフィルタであり、
   前記第２フィルタは、ソフトウェアフィルタであることを特徴とする請求項２または３記載の受信装置。
5. センサからのデジタル信号のノイズを除去するフィルタに入力される前の前記デジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントし、
   前記フィルタから出力された後の前記デジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントし、
   前記フィルタの前後の前記デジタル値の変化のカウント値の大小関係が、通信品質の劣化を判定するための基準を満たすか否か判定する、ことを特徴とする判定方法。
6. コンピュータに、
   センサからのデジタル信号のノイズを除去するフィルタに入力される前の前記デジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントし、
   前記フィルタから出力された後の前記デジタル信号についてデジタル値が変化する回数をカウントし、
   前記フィルタの前後の前記デジタル値の変化のカウント値の大小関係が、通信品質の劣化を判定するための基準を満たすか否かを判定する、処理を実行させることを特徴とする判定プログラム。

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