JPH0611366A - モニタリングアルゴリズムの定式化装置及びモニタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数の情報の中から或状態量の推移の様子を
自動的に決定して表示することにより扱い者の状況判断
の負担を軽減する。 【構成】 オフラインでファジィ数量化３類による分析
アルゴリズムを用い、正規化されたサンプルデータから
モニタリングのためのデータ変換アルゴリズム（数量化
アルゴリズム）を求める。次に、オンライン動作時に
は、各種状態の推移状況を示す複数の信号を一定の時間
間隔で入力すると共に、入力した複数の信号を上記ファ
ジィ数量化３類に基づく数量化アルゴリズムにしたがっ
て２次元平面内の１点で示される状態値として算出し２
次元画像出力部へ逐次出力する。この結果、多数の入力
情報によって決定される状態が２次元情報としてモニタ
リングでき、したがって扱い者の状況判断が容易とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多数の入力情報から決
定される或状態量の推移の様子を表示するモニタリング
アルゴリズムの定式化装置及びモニタリング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】多数の様々な情報に基づいて例えば「危
険」、或いは「異常」等の状態をモニタリングする場
合、最も単純なモニタリング手法は、これらの全情報を
入力して画面上に表示させると共に、その後は人間が画
面上に表示された各情報を見ながら総合的に判断する方
法が一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、情報の
種類が多すぎると、人間の状況判断が複雑となり、特に
状態の推移の様子等を判断する場合には相当の経験的知
識と熟練が必要になる。そこで、いくつかの情報を入力
して特定のアルゴリズムにしたがって演算を行うことに
より限られた数の情報に変換できるならば、画面上に表
示される情報も少なくなり状況判断も容易となる。しか
し、これらの演算アルゴリズムは、監視対象の情報によ
って異なるのが一般的であり、当然のことながらアルゴ
リズムを求める手法も千差万別であって汎用性のある手
法を得ることができない。したがって、画面上に表示さ
れる画面デザインも一様には決定できない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、多数の入力情報から決定される状態
量の推移の様子を表示するモニタリング装置であって、
データ記憶部、分析アルゴリズム記憶部及び第１，第２
の演算部を備え、第１の演算部はデータ記憶部に記憶さ
れているサンプルデータの標準偏差を算出して正規化を
行い正規化データ及び正規化パラメータを生成すると共
に、第２の演算部はこの正規化データをファジィ数量化
３類に基づく分析アルゴリズムにしたがって分析を行
い、カテゴリウェイトを算出してデータ変換数式として
定めるようにしたものである。また、信号検出部、２次
元画像出力部及び第３，第４の演算部を備え、第３の演
算部は信号検出部により検出された状態量の推移を示す
複数のデータを上記正規化パラメータに基づき正規化す
ると共に、第４の演算部はこの正規化されたデータを上
記データ変換数式にしたがってカテゴリスコアのファジ
ィ平均として算出し、この算出された値を２次元画像出
力部へ出力するようにしたものである。

【０００５】

【作用】サンプルデータは、正規化され、さらにファジ
ィ数量化３類に基づく分析アルゴリズムにしたがってカ
テゴリウェイトとして算出されるため、多数の入力情報
から決定される状態量の推移の様子をモニタリングする
場合、モニタリングするためのデータ変換数式、即ち数
量化アルゴリズムを容易に求めることができる。また、
検出された状態量の推移を示す複数のデータは、ファジ
ィ数量化３類に基づく分析アルゴリズムにより得られる
上記数量化アルゴリズムにしたがってカテゴリスコアの
ファジィ平均として算出され２次元平面内の１点で示さ
れる状態値として２次元画像出力部へ逐次出力される。
この結果、多数の入力情報の中から或状態が２次元情報
としてモニタリングでき、状況判断が容易となる。

【０００６】

【実施例】従来、多変量解析をファジィ数やファジィ群
まで扱えるように拡張されたファジィ多変量解析には、
ファジィ回帰分析やファジィ数量化１類〜４類等の解析
手法が提案されており、本発明の手法は、入力情報につ
いてのサンプルデータを［０，１］に正規化し、この正
規化された質的なデータを基にモニタリングのためのデ
ータ変換数式を求める方法として、ファジィ数量化３類
のアルゴリズムを用いている。即ち本発明は、或動作に
伴う状態量の推移の様子をモニタリングする場合、まず
モニタリングの対象となるサンプルデータを収集し、そ
のデータをファジィ数量化３類により解析する。そして
状態推移が最も顕著に表現できる第１軸と第２軸に対す
るカテゴリウェイトを求め、状態量の推移をモニタリン
グするためのデータ変換パラメータとして記憶する。一
方、実際の入力データについては、そのデータ変換パラ
メータ（カテゴリウェイト）によって得られるカテゴリ
ウェイトのファジィ平均を算出してその結果を第１軸及
び第２軸によって構成される２次元平面にプロットす
る。この結果、状態量の推移の様子が２次元平面上でモ
ニタリングできる。

【０００７】以下、本発明について図面を参照して説明
する。図１は、本発明に係るモニタリング装置の一実施
例を示すブロック図である。同図において、このモニタ
リング装置は、オフライン動作部１００及びオンライン
動作部２００から構成され、オフライン動作部１００に
おいてはモニタリングの対象となるデータの収集や装置
への動作指示コマンドを与えるためにマンマシンインタ
ーフェース２や通信機能部３を備えており、収集された
データはデータ記憶部１に記憶される。第１演算部４
は、データ記憶部１に記憶されているデータを第１の正
規化アルゴリズム記憶部５に記憶されているアルゴリズ
ムにしたがって［０，１］に正規化し、この結果のパラ
メータを正規化パラメータ記憶部６に記憶する。また、
第２演算部７は第１演算部４による演算結果の正規化デ
ータを、分析アルゴリズム記憶部８に記憶されているフ
ァジィ数量化３類による分析アルゴリズムにしたがって
演算し、この結果得られるデータ変換パラメータ（カテ
ゴリウェイト）をデータ変換数式記憶部９に記憶する。

【０００８】一方、オンライン動作部２００はオンライ
ン信号を逐次入力すると共に、入力したオンライン信号
をデータ変換数式記憶部９に記憶されているデータ変換
パラメータにしたがってデータ変換を行いこれの表示を
行うものである。即ち、オンライン動作部２００内の第
３演算部１０は、信号検出部１１により検出されさらに
信号変換部１２により変換された複数のオンライン信号
を一定時間毎に入力しており、入力したオンライン信号
を正規化パラメータ記憶部６のパラメータ及び第２の正
規化アルゴリズム記憶部１３に記憶されている正規化ア
ルゴリズムにしたがって正規化を行い、第４演算部１４
へ送出する。第４演算部１４ではこの正規化データを上
記データ変換数式記憶部９のデータ変換数式及びデータ
変換・表示アルゴリズム記憶部１５に記憶されている表
示のためのアルゴリズムにしたがってデータ変換を行い
この結果を２次元画像出力部１６へ送出し、画面表示さ
せる。

【０００９】次に、図２，図３はオフライン，オンライ
ン動作時のアルゴリズムを示すフローチャートである。
まず、図２のオフライン動作を示すフローチャートに基
づいて、第１演算部４及び第２演算部７によるデータ変
換数式決定アルゴリズムの実行状況を説明する。即ち、
第１演算部４は、データ記憶部１に記憶されている入力
（収集）データＸ1 ，Ｘ2 ，・・・，Ｘn を読み込み
（ステップ２０）、続いて読み込んだ各データの標準偏
差σ１，σ２，・・・，σｎを算出する（ステップ２
１）と共に、標準偏差の３倍の３σの範囲［ａ１，ｂ
１］，［ａ２，ｂ２］，・・・，［ａｎ，ｂｎ］を
［０，１］に正規化し（ステップ２２）、この正規化パ
ラメータ［ａ１，ｂ１］，［ａ２，ｂ２］，・・・，
［ａｎ，ｂｎ］を正規化パラメータ記憶部６に書き込
む。次に、第２演算部７は、分析アルゴリズム記憶部８
に記憶されているファジィ数量化３類に基づく分析アル
ゴリズムにしたがって上記の正規化されたデータの分析
を行い、カテゴリウェイトを算出し（ステップ２４）、
データ変換数式記憶部２５へ記憶する（ステップ２
５）。

【００１０】こうしてカテゴリウェイトが算出されデー
タ変換数式記憶部２５へ記憶されると、オフライン動作
が終了し、引き続いて第３演算部１０及び第４演算部１
４により図３に示すモニタリングアルゴリズムが実行さ
れ、オンライン動作が開始される。即ち、第３演算部１
０は、信号検出部１１，信号変換部１２を介する複数の
信号を一定の時間間隔で入力する（ステップ３０）と共
に、この入力信号を正規化パラメータ記憶部６に記憶さ
れたパラメータ及び第２の正規化アルゴリズム記憶部１
３に記憶されている正規化アルゴリズムにしたがって正
規化する（ステップ３１）。この正規化されたデータ
は、第４演算部１４へ送られ、第４演算部１４では、デ
ータ変換数式記憶部９に記憶されているデータ変換数式
にしたがってデータ変換を行う。即ち上記カテゴリウェ
イトによって得られるカテゴリスコアのファジィ平均を
算出する（ステップ３２）と共に、この算出された結果
の表示のためのスケーリングを行い（ステップ３３）、
表示情報として２次元画像出力部１６へ出力する（ステ
ップ３４）。このようにこのモニタリング装置は、入力
した多数の情報（信号）をファジィ数量化３類により得
られる数量化アルゴリズムに基づいて２次元平面内の１
点に表示可能な状態量として求めるようにしたものであ
る。この結果、多数の入力情報の中から或状態が２次元
情報としてモニタリングできるようになる。

【００１１】次に、図４〜図６は、本発明のモニタリン
グ装置を障害物回避制御動作に適用した場合の１例を示
す図である。なお図４は、時々刻々移動する障害物Ａを
回避しながら目的地へ移動する移動車Ｂの回避動作を示
している。この場合、障害物Ａと移動車Ｂとの位置関係
が複雑に変化しその状況変化の様子を簡潔に画面上へ表
現することは難しい。本発明は、このような障害物回避
制御動作をモニタリングする場合にも適用可能なもので
あり、多数の状況記述データからモニタリングし易いデ
ータ変換アルゴリズムを求め、このアルゴリズムにした
がってモニタリングするようにしたものである。即ち、
障害物回避制御の動作をモニタリングする場合、まずモ
ニタリングの対象についてのサンプルデータを収集す
る。即ち、障害物Ａと移動車Ｂとの距離をＤ、単位時間
後の障害物Ｂの予測接近距離（接近する場合は負とす
る）をＤＤ、障害物Ａの存在する相対角度（正面を０゜
とし右側を正の角度とする）をＴＨＯ、目的地点の相対
角度（正面を０゜とし右側を正の角度とする）をＴＨＴ
とすると、図４（ａ）の場合は表１に示すようなデータ
が得られ、また図４（ｂ）の場合は表２に示すようなデ
ータが得られ、データ記憶部１に記憶される。これら
Ｄ，ＤＤ，ＴＨＯ，ＴＨＴが図２のステップ２０に示す
入力データＸ1 ，Ｘ2 ，・・・，Ｘn に対応する。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】第１演算部４は、こうして得られた各デー
タを［０，１］の範囲に正規化する。即ち、 Ｄ’→Ｄ／２００ ＤＤ’→ＤＤ／２００＋０．５ ＴＨＯ’→ＴＨＯ／２００ ＴＨＴ’→ＴＨＴ／１００ の各関係に基づいて表１，２に示す各データを［０，
１］の範囲に正規化する。なお、この正規化の方法は、
上記した図２のステップ２２に示す３σの範囲を正規化
する方法ではなく、オペレータの判断において決定され
た正規化基準である。

【００１５】そして、上記の各関係式から、Ｄについて
は［０，２００］、ＤＤについては「−１００，１０
０］、ＴＨＯについては［０，２００］、ＴＨＴについ
ては［０，１００］がそれぞれ正規化パラメータとして
正規化パラメータ記憶部６へ記憶される。この正規化パ
ラメータが図２のステップ２３に示す正規化パラメータ
［ａ１，ｂ１］，［ａ２，ｂ２］，・・・，［ａｎ，ｂ
ｎ］に対応する。そして第２演算部７は、Ｄ’，Ｄ
Ｄ’，ＴＨＯ’，ＴＨＴ’を説明変数として上記の各デ
ータをファジィ数量化３類によって分析する。そして分
析結果として、カテゴリウェイトＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ
１，Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２が得られ、これらと（１）
式，（２）式により得られるカテゴリスコアのファジィ
平均に基づいてデータプロットすれば、障害物回避にお
ける状況変化を顕著に表現できることになる。

【００１６】 Ｓ１＝（A1・D'+B1・DD'+C1・THO'+D1・THT'）／（D'+DD'+THO'+THT'） （１） （ただし、A1=1.700，B1=-0.629，C1=-0.536，D1=0.65
5）

【００１７】 Ｓ２＝（A2・D'+B2・DD'+C2・THO'+D2・THT'）／（D'+DD'+THO'+THT'） （２） （ただし、A2=0.041，B1=-0.934，C1=-0.696，D1=1.62
5）

【００１８】ここで、カテゴリスコアのファジィ平均Ｓ
１をプロットする軸を第I 軸、Ｓ２をプロットする軸を
第II軸と表現する。そして障害物回避モニタリングのた
めのデータ変換パラメータとしてカテゴリウェイトをデ
ータ変換数式記憶部９に記憶する。こうしてオフライン
の処理が終了すると、次にオンラインの処理へ移行す
る。即ち、第３演算部１０は、信号検出部１１を介する
実際のデータを入力し、入力した実際のデータを正規化
すると共に、第４演算部１４はこの正規化されたデータ
を（１）式，（２）式にしたがってカテゴリスコアのフ
ァジィ平均Ｓ１，Ｓ２を求め、第I 軸，第II軸にプロッ
トする。このアルゴリズムによる表示例を前述のオフラ
インでの分析用データを用いて表すと図５のようにな
る。そして、このデータプロットを適当な時間間隔分だ
け表示するようにすれば、図６に示すような、障害物回
避動作の状況変化がモニタリングできる。

【００１９】このように、本モニタリング装置で用いる
データ処理方法は、データの物理的特性等に基づくもの
ではないため、扱えるデータが制限されず、したがって
汎用性のあるモニタリング装置を構成できる。また、本
実施例では障害物との距離等、４つの情報を入力情報と
しているが、入力として利用できる情報の数は特に制限
が無く、したがって入力数をさらに増やせば状況の識別
能力をさらに向上させることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
オフラインでファジィ数量化３類による分析アルゴリズ
ムを用いてモニタリングのためのデータ変換アルゴリズ
ム（数量化アルゴリズム）を容易に求めることができ、
またオンライン動作として各種状態の推移状況を示す複
数の信号を一定の時間間隔で入力すると共に、入力した
複数の信号を上記ファジィ数量化３類に基づく数量化ア
ルゴリズムにしたがって２次元平面内の１点で示される
状態値として算出し２次元画像出力部へ逐次出力するよ
うにしたので、多数の入力情報によって決定される状態
が２次元情報としてモニタリングでき、したがって状況
判断が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモニタリング装置の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】上記装置のオフライン動作時におけるデータ変
換数式決定アルゴリズムの実行状況を示すフローチャー
トである。

【図３】上記装置のオンライン動作時におけるモニタリ
ングアルゴリズムの実行状況を示すフローチャートであ
る。

【図４】障害物回避動作の１例を示す図である。

【図５】上記障害物回避動作の際のデータをファジィ数
量化３類によるアルゴリズムしたがって数量化した場合
の図である。

【図６】上記障害物回避動作のモニタリング画面の例を
示す図である。

【符号の説明】

１ データ記憶部 ２ マンマシンインターフェース ３ 通信機能部 ４，７，１０，１４ 演算部 ５ 第１の正規化アルゴリズム記憶部 ６ 正規化パラメータ記憶部 ９ データ変換数式記憶部 １１ 信号検出部 １２ 信号変換部 １３ 第２の正規化アルゴリズム記憶部 １５ データ変換・表示アルゴリズム記憶部 １６ ２次元画像出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｓ 9323−3Ｈ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力情報から決定される状態量の
   推移の様子を表示するモニタリングアルゴリズムの定式
   化装置であって、 データ記憶部、分析アルゴリズム記憶部及び第１，第２
   の演算部を備え、前記第１の演算部は前記データ記憶部
   に記憶されているサンプルデータの標準偏差を算出して
   正規化を行い正規化データ及び正規化パラメータを生成
   すると共に、前記第２の演算部はこの正規化データを前
   記分析アルゴリズム記憶部に記憶されているファジィ数
   量化３類に基づく分析アルゴリズムにしたがって分析を
   行い、カテゴリウェイトを算出してデータ変換数式とし
   て定めることを特徴とするモニタリングアルゴリズムの
   定式化装置。
2. 【請求項２】 複数の入力情報から決定される状態量の
   推移の様子を表示するモニタリングアルゴリズムの定式
   化装置によって得られる正規化パラメータとカテゴリウ
   ェイトに基づくデータ変換数式を記憶する記憶部と、信
   号検出部と、２次元画像出力部及び第３，第４の演算部
   とを備え、前記第３の演算部は前記信号検出部により検
   出された状態量の推移を示す複数のデータを前記正規化
   パラメータに基づいて正規化すると共に、前記第４の演
   算部はこの正規化されたデータを前記データ変換数式に
   したがってカテゴリスコアのファジィ平均として算出
   し、この算出された値を前記２次元画像出力部へ出力す
   ることを特徴とするモニタリング装置。