JPH09258957A - Arithmetic method and arithmetic device - Google Patents

Arithmetic method and arithmetic device

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JPH09258957A
JPH09258957A JP8062214A JP6221496A JPH09258957A JP H09258957 A JPH09258957 A JP H09258957A JP 8062214 A JP8062214 A JP 8062214A JP 6221496 A JP6221496 A JP 6221496A JP H09258957 A JPH09258957 A JP H09258957A
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numerical
error
data
calculation
rule
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Shiro Nagashima
史朗 永嶋
Tsugihito Maruyama
次人 丸山
Yoshikazu Ueki
美和 植木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily detect how much degree of error is contained in numeric data being an arithmetic result by always executing a numeric arithmetic and an error arithmetic in a pair based on a numeric arithmetic rule and an error arithmetic rule. SOLUTION: An arithmetic means 20 executes the numeric arithmetic and the error arithmetic based on the numeric arithmetic rule and the error arithmetic rule, which are read from a rule storage means 10, on numeric data and error data, which are inputted from outside, or numeric data and error data, which are read from a data storage means 30, and generates new numeric data and new error data. Thus, new numeric data and new error data, which are thus generated, are outputted outside the arithmetic device 100 or stored in the data storage means 30 for using it for the next arithmetic. Thus, how much degree of error is contained in the final arithmetic result can immediately be learnt.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は数値データに数値演
算を施す演算方法および演算装置に関し、詳細には、誤
差情報の管理に特徴を有する演算方法および演算装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arithmetic method and an arithmetic device for performing numerical arithmetic on numerical data, and more particularly to an arithmetic method and an arithmetic device characterized by management of error information.

【0002】[0002]

【従来の技術】センサ等で測定して得られた数値データ
には不可避的に誤差が含まれており、誤差についての研
究も従来からなされている。しかしながら、誤差の評価
は通常極めて複雑であり、簡単には誤差の評価を行なう
ことはできない。ここでは、一例としてレーザレンジフ
ァインダ(LRF)による測定値の誤差について考察す
る。
2. Description of the Related Art Numerical data obtained by measuring with a sensor or the like inevitably contains an error, and a study on the error has been conventionally made. However, the error evaluation is usually extremely complicated, and the error cannot be evaluated easily. Here, as an example, the error of the measurement value by the laser range finder (LRF) will be considered.

【0003】図7は、レーザレンジファインダ(LR
F)による距離測定の様子を示す模式図、図8は、LR
Fによる距離測定原理の説明図である。図7に示すよう
に、LRF1から所定の仰角φの方向に、図8(a)に
示すような光パルスを繰り返し出射する。この光パルス
は、LRF1から出射された後測定対象物に向かって進
み、測定対象物に照射され、測定対象物で反射した成分
がLRF1に戻り、その戻り光が例えば図8(c)のよ
うに検出される。ここでLRF1から繰り返し出射した
複数の光パルスのうちの光パルスPOが、その出射した
時刻から時間Tだけ遅れてLRF1に戻ってきたとき、
この時間Tを測定することによって、その時間Tを、図
7に示す距離xに換算することができる。
FIG. 7 shows a laser range finder (LR).
FIG. 8 is a schematic diagram showing a state of distance measurement by F), and FIG.
It is explanatory drawing of the distance measurement principle by F. As shown in FIG. 7, the optical pulse as shown in FIG. 8A is repeatedly emitted from the LRF 1 in the direction of the predetermined elevation angle φ. This light pulse travels toward the measurement object after being emitted from LRF1, the component irradiated on the measurement object and reflected by the measurement object returns to LRF1, and the returning light is as shown in FIG. 8C, for example. Detected by. Here, when the optical pulse PO of the plurality of optical pulses repeatedly emitted from the LRF1 returns to the LRF1 with a delay of the time T from the emission time,
By measuring this time T, the time T can be converted into the distance x shown in FIG. 7.

【0004】ただし、ここでは、光パルスは、図8
(a)に示すように繰り返し出射しているため受信信号
も図8(c)に示すような繰り返し波形となり、図8
(a)に示す光パルスP0に対応する受光信号は、図8
(c)に示す受光信号POであるか、受光信号P1であ
るかは一般的には不明である。そこで、何らかの方法に
より、距離xは、図8(b)に示すような受光信号が得
られる距離xmin と図8(d)に示すような受光信号が
得られる距離xmax との間にあることがわかっているも
のとし、時間Tを測定する代わりに図8(a)の波形と
受信信号波形との位相差を検出してその位相差を距離x
に換算する手法が採られる。このようにして、複数の角
度φについての各距離xを求める。
However, here, the optical pulse is as shown in FIG.
Since the signal is repeatedly emitted as shown in FIG. 8A, the received signal also has a repetitive waveform as shown in FIG.
The received light signal corresponding to the optical pulse P0 shown in FIG.
It is generally unknown whether the received light signal is the received light signal PO or the received light signal P1 shown in (c). Therefore, by some method, the distance x is between the distance x min at which the light receiving signal shown in FIG. 8B is obtained and the distance x max at which the light receiving signal shown in FIG. 8D is obtained. Assuming that it is known, instead of measuring the time T, the phase difference between the waveform of FIG.
The method of converting to is adopted. In this way, each distance x for a plurality of angles φ is obtained.

【0005】このようにして測定された各角度φについ
ての各距離xを、高さ地図に換算する。すなわち、角度
φと距離xから、図7に示すように、水平方向の距離
r,垂直方向の高さzを、 r=xcosφ …(1) z=xsinφ …(2) として求める。このような測定、演算を、図Aの紙面に
垂直な方向についてもLRF1の角度を変えて行なう。
こうすることにより、高さ地図(等高線図)を求めるこ
とができる。
Each distance x for each angle φ thus measured is converted into a height map. That is, the distance r in the horizontal direction and the height z in the vertical direction are obtained from the angle φ and the distance x as r = xcosφ (1) z = xsinφ (2) as shown in FIG. Such measurement and calculation are performed by changing the angle of LRF1 also in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
By doing so, a height map (contour map) can be obtained.

【0006】ここでは、このようなLRFによる測定誤
差が、高さ地図を求めるときにどのように伝播するかを
考察する。ここでは簡単のために、以下の仮定を置く。 (仮定1)LRFと被測定対象との間の真の距離がxで
あるとき、LRFで測定される距離x0 は、
Here, how the measurement error due to such LRF propagates when obtaining the height map is considered. For simplicity, we make the following assumptions. (Assumption 1) When the true distance between the LRF and the measured object is x, the distance x 0 measured by the LRF is

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】であるとする。ただし、xmin ,xmax
は、上述したように、LRFの測定可能距離域の最小
値,最大値、nは分解能(このLRFが距離測定値をb
ビットで表わす場合、分解能nは、n=2b となる)、
[…]は…の整数部分のみを抽出することを表わすガウ
ス記号である。このとき、測定値x0 と真値xとの関係
は、 x=x0 +ε …(4) となる。ただし、誤差εの下限、上限は定まっており、 0≦ε<(xmax −xmin )/n …(5) である。
[0008] However, x min , x max
Is the minimum value and the maximum value of the measurable distance range of the LRF as described above, and n is the resolution (this LRF represents the distance measurement value by b
When expressed in bits, the resolution n is n = 2 b ),
[...] is a Gaussian symbol indicating that only the integer part of ... Is extracted. At this time, the relationship between the measured value x 0 and the true value x is x = x 0 + ε (4) However, the lower and upper limits of the error ε are fixed, and 0 ≦ ε <(x max −x min ) / n (5).

【0009】すなわち、(3)式は、距離最小値xmin
と距離最大値xmax との間を分解能nで表わしたとき
に、量子化誤差εが発生することを意味している。 (仮定2)上記(1),(2)式からわかるように、距
離測定を行なう際には、その測定距離x0 とともに、そ
のときの角度φを測定し、測定角度を測定距離x0 と対
応づけておく必要がある。ここでは、距離測定を行なっ
たときの真の角度がφであるとき、測定される角度φ0
は、 φ=φ0 +d …(6) ただし、誤差dの下限、上限は定まっており、 dmin ≦d≦dmax …(7) であるとする。
That is, the equation (3) is obtained by calculating the minimum distance x min
It means that a quantization error ε occurs when the distance between the maximum distance x max and the maximum distance x max is represented by the resolution n. (Assumption 2) above (1), as can be seen from equation (2), when performing the distance measurement, together with the measured distance x 0, by measuring the angle φ of the time, measured angle and measured distance x 0 Must be associated. Here, when the true angle when the distance measurement is performed is φ, the measured angle φ 0
, Φ = φ 0 + d (6) However, the lower limit and the upper limit of the error d are set, and it is assumed that d min ≦ d ≦ d max (7).

【0010】このような、(仮定1),(仮定2)で仮
定した誤差が、高さ地図に変換するときにどのように伝
播するかを考える。(1),(2)式に上述の(仮定
1),(仮定2)を代入し、 d≦1 …(8) とすると、 r=x0 cosφ0 +ρ …(6) z=x0 sinφ0 +ξ …(7) となる。ただし、ρ、ξは誤差 ρ=−dx0 sinφ0 +εcosφ0 +0(d2 ) …(8) ξ=dx0 cosφ0 +εsinφ0 +0(d2 ) …(9) である。ここで0(…)はランダウ記号であり、…のオ
ーダの値であることを示す。
Let us consider how the error assumed in (Assumption 1) and (Assumption 2) propagates when converted to a height map. Substituting the above (Assumption 1) and (Assumption 2) into the equations (1) and (2), and letting d ≦ 1 ... (8), r = x 0 cosφ 0 + ρ (6) z = x 0 sinφ 0 + ξ (7) However, ρ, ξ is the error ρ = -dx 0 sinφ 0 + εcosφ 0 +0 (d 2) ... (8) ξ = dx 0 cosφ 0 + εsinφ 0 +0 (d 2) ... (9). Here, 0 (...) Is a Landau symbol and indicates a value of the order of.

【0011】以上の状況を観察すると、誤差は、その測
定値φ0 ,x0 にも依存して複雑に伝播していることが
わかる。
Observing the above situation, it can be seen that the error propagates in a complicated manner depending on the measured values φ 0 and x 0 .

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】この例に示すように、
測定値(数値データ)に基づいて種々の演算(この例で
は(1),(2)式に基づく演算)を行なったとき、そ
の演算前の数値データに含まれる誤差がその演算により
どのように伝播するかは極めて複雑であり、その演算の
結果の数値データがどの程度の誤差を含んでいるかを見
極めるのは決して容易ではない。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention As shown in this example,
When various calculations (calculations based on formulas (1) and (2) in this example) are performed based on the measured values (numerical data), how the errors contained in the numerical data before the calculation are caused by the calculation. Propagation is extremely complicated, and it is not easy to find out how much error the numerical data resulting from the operation contains.

【0013】本発明は、上記事情に鑑み、演算前の数値
データに含まれる誤差が演算後の数値データにどのよう
に伝播したかを容易に知ることのできる演算方法、およ
びその演算方法の実施に好適な演算装置を提供すること
を目的とする。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention provides an arithmetic method capable of easily knowing how an error included in numerical data before arithmetic operation propagates to numerical data after arithmetic operation, and implementation of the arithmetic method. It is an object of the present invention to provide a suitable arithmetic unit.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の演算方法は、各数値演算規則に対応して、その数値
演算規則に基づく数値演算を行なった結果の数値データ
に含まれる誤差を演算するための誤差演算規則を定めて
おき、互いに対応づけられた数値データと、その数値デ
ータに含まれる誤差を表わす誤差データとのうちの数値
データに所定の数値演算規則に基づく数値演算を施すに
あたって、その数値データに所定の数値演算規則に基づ
く数値演算を施して新たな数値データを得ると共に、そ
の数値演算を施す前の数値データに対応づけられた誤差
データに、上記所定の数値演算規則に対応する誤差演算
規則に基づく誤差演算を施して新たな誤差データを得、
これら新たな数値データと新たな誤差データを互いに対
応づけておくことを特徴とする。
According to the arithmetic method of the present invention for achieving the above object, the error contained in the numerical data of the result of the numerical operation based on the numerical operation rule is corrected corresponding to each numerical operation rule. An error calculation rule for calculation is set, and the numerical data of the numerical data associated with each other and the error data representing the error included in the numerical data are subjected to the numerical calculation based on the predetermined numerical calculation rule. At that time, new numerical data is obtained by performing numerical calculation on the numerical data based on a predetermined numerical calculation rule, and the predetermined numerical calculation rule is added to the error data associated with the numerical data before the numerical calculation. Error calculation based on the error calculation rule corresponding to to obtain new error data,
It is characterized in that these new numerical data and new error data are associated with each other.

【0015】本発明の演算方法によれば、数値データの
演算と誤差伝播の演算を常にペアにして行なうため、最
終的な演算結果を得たときに、その演算結果への誤差の
伝播状態を容易に把握することができる。ここで、上記
本発明の演算方法において、上記誤差演算規則は、数値
データの真値の最小値および最大値を表わす誤差データ
にその誤差演算規則に基づく誤差演算を施すことによ
り、その誤差データに対応する数値データにその誤差演
算規則に対応する数値演算規則に基づく数値演算を施す
ことにより得られる新たな数値データの真値の最小値お
よび最大値を表わす新たな誤差データを得る演算規則で
あることが好ましい。
According to the calculation method of the present invention, the calculation of numerical data and the calculation of error propagation are always performed as a pair. Therefore, when the final calculation result is obtained, the state of error propagation to the calculation result is determined. It can be easily grasped. Here, in the above-mentioned calculation method of the present invention, the error calculation rule is that the error data is obtained by performing error calculation based on the error calculation rule on the error data representing the minimum value and the maximum value of the true value of the numerical data. This is a calculation rule for obtaining new error data representing the minimum and maximum true values of new numerical data obtained by performing numerical calculation on the corresponding numerical data based on the numerical calculation rule corresponding to the error calculation rule. It is preferable.

【0016】真値の最小値と最大値を押えておくことが
合理的だからである。ただし、誤差が統計的なものの場
合、統計理論的には最大値、最小値は定まらない場合も
あるが、合理的に定めた最小値、最大値を採用してもよ
く、統計上の、確率的に例えば5%、95%の位置を最
小値、最大値としてもよい。また、上記本発明の演算方
法において、上記誤差演算規則は、誤差の性質にもよる
が数値データの真値の最小値と最大値との間における誤
差の確率分布が一様であるとして新たな誤差データを求
める演算規則であってもよく、あるいは、上記誤差演算
規則は、数値データの真値の最小値と最大値との間にお
ける誤差の確率分布がそれら最小値と最大値との間を複
数の領域に区分したときの各領域内で一様であるとして
新たな誤差データを求める演算規則であってもよい。
This is because it is rational to keep the minimum and maximum true values. However, if the error is statistical, the maximum and minimum values may not be determined statistically theoretically, but the minimum and maximum values that are rationally defined may be adopted. For example, the positions of 5% and 95% may be set as the minimum value and the maximum value. Further, in the above-described calculation method of the present invention, the above-mentioned error calculation rule defines that the probability distribution of the error between the minimum value and the maximum value of the true values of the numerical data is uniform, depending on the nature of the error. It may be an operation rule for obtaining error data, or the error operation rule is such that the probability distribution of the error between the minimum value and the maximum value of the true values of the numerical data is between the minimum value and the maximum value. It may be a calculation rule that obtains new error data assuming that the data is uniform in each area when divided into a plurality of areas.

【0017】さらに、数値積分演算規則に対応する誤差
演算規則の場合、数値積分演算を施す前の数値データの
真値の最小値と最大値との間の各値を有する複数のデー
タそれぞれについてその数値積分演算規則に基づく数値
積分演算を行ない、その数値積分演算の結果得られる複
数の新たなデータのうちの最小値と最大値を、それぞ
れ、新たな数値データの真値の最小値および最大値とす
るものであることが好ましい。
Further, in the case of the error calculation rule corresponding to the numerical integration calculation rule, the plurality of data having respective values between the minimum value and the maximum value of the true value of the numerical data before the numerical integration calculation is performed are Numerical integration operation based on the rules for numerical integration operation is performed, and the minimum value and the maximum value of the new data obtained as a result of the numerical integration operation are respectively the minimum value and the maximum value of the true value of the new numerical data. It is preferable that

【0018】また、上記目的を達成する本発明の演算装
置は、複数の数値演算規則を格納するとともに、数値演
算規則それぞれに対応する、その数値演算規則に基づく
数値演算を行なった結果の数値データに含まれる誤差を
演算するための誤差演算規則を格納する演算規則格納手
段と、互いに対応づけられた、数値データと、その数値
データに含まれる誤差を表わす誤差データとのうちの数
値データに、演算規則格納手段に格納された数値演算規
則に基づく数値演算を施して新たな数値データを生成す
るとともに、その数値演算を施す前の数値データに対応
づけられた誤差データに、演算規則格納手段に格納され
た、その数値演算の基礎となった数値演算規則に対応す
る誤差演算規則に基づく誤差演算を施して新たな誤差デ
ータを生成する演算手段と、演算手段により生成された
新たな数値データと新たな誤差データを、互いに対応づ
けて格納するデータ格納手段とを備えたことを特徴とす
る。
In addition, the arithmetic unit of the present invention which achieves the above object stores a plurality of numerical operation rules, and numerical data obtained as a result of performing a numerical operation corresponding to each numerical operation rule based on the numerical operation rule. Calculation rule storing means for storing an error calculation rule for calculating an error included in, numerical data associated with each other, and numerical data of error data representing an error included in the numerical data, A new numerical data is generated by performing the numerical calculation based on the numerical calculation rule stored in the calculation rule storing means, and the calculation rule storing means stores the error data associated with the numerical data before the numerical calculation. A new error data is generated by performing an error calculation based on an error calculation rule that corresponds to the stored numerical calculation rule that is the basis of the numerical calculation. Means, a new numerical data and the new error data generated by the calculating means, characterized by comprising a data storage means for storing in association with each other.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1は、本発明の演算装置の一実施形態を示
すブロック図である。この図1に示す演算装置100に
は、規則格納手段10、演算手段20、およびデータ格
納手段30が備えられている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the arithmetic unit of the present invention. The arithmetic unit 100 shown in FIG. 1 includes a rule storage unit 10, an arithmetic unit 20, and a data storage unit 30.

【0020】規則格納手段10には、複数の数値演算規
則と、それら複数の数値演算規則それぞれに対応した誤
差演算規則が格納されている。数値演算規則とは、数値
データに、例えば加法、減法、乗法等の各演算を施すと
きの演算規則をいい、誤差演算規則とは、数値演算規則
に基づく数値演算を行なった結果の数値データに含まれ
る誤差を演算するための規則をいい、各数値演算規則毎
に定められる。
The rule storage means 10 stores a plurality of numerical calculation rules and an error calculation rule corresponding to each of the plurality of numerical calculation rules. Numerical calculation rules refer to calculation rules when performing addition, subtraction, multiplication, etc. operations on numerical data, and error calculation rules refer to numerical data resulting from numerical calculations based on the numerical calculation rules. It is a rule for calculating an included error, and is defined for each numerical calculation rule.

【0021】下記の表1は、規則格納手段10に格納さ
れる数値演算規則と誤差演算規則を示した表である。ま
た、図2は、表1中の記号の説明図である。表1におい
て、xobs は観測値(本発明にいう数値データ)、x
min ,xmaxはその観測値の真値のとり得る、それぞれ
最小値,最大値であり、添字1,2は演算前の2つの観
測値ないし最大値,最大値、添字0は演算結果であるこ
とを表わしている。また、max (x1 ,x2 ,…,x
n )は、x1 ,x2 ,…,xn のうちの最大値、min
(x1 ,x2 ,…,xn )は、x1 ,x2 ,…,xn
うちの最小値を表わしている。ここでは、図2に示すよ
うに、観測値xobs は、最小値xmin と最大値max とに
挟まれた領域内で一様な出現確率をもって観測されるも
のと仮定している。
Table 1 below is a table showing the numerical calculation rules and the error calculation rules stored in the rule storage means 10. Further, FIG. 2 is an explanatory diagram of symbols in Table 1. In Table 1, x obs is an observed value (numerical data according to the invention), x
min and x max are the minimum and maximum values of the true value of the observed value, respectively. Subscripts 1 and 2 are the two observed values or maximum value and maximum value before calculation, and the subscript 0 is the calculation result. It means that. Also, max (x 1 , x 2 , ..., x
n ) is the maximum value of x 1 , x 2 , ..., X n , min
(X 1 , x 2 , ..., X n ) represents the minimum value of x 1 , x 2 , ..., X n . Here, as shown in FIG. 2, it is assumed that the observed value x obs is observed with a uniform appearance probability in a region between the minimum value x min and the maximum value max .

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】図1に示す演算手段20は、外部から入力
された数値データおよび誤差データ(ここでは、観測
値、xobs および最小値xmin ,最大値xmax )、ある
いはデータ格納手段30から読み出した数値データ(観
測値)および誤差データ(最小値xmin ,最大値x
max )に、規則格納手段10から読み出した数値演算規
則および誤差演算規則に基づく数値演算および誤差演算
をそれぞれ施して新たな数値データおよび新たな誤差デ
ータを生成する。このようにして生成された新たな数値
データおよび新たな誤差データは、この演算装置1の外
部へ出力され、あるいは、次の演算に用いるためにデー
タ格納手段30に格納される。このようにして、データ
格納手段30には、途中の演算結果が一時的に格納さ
れ、あるいは、最終の演算結果が保存のために格納され
る。
The arithmetic means 20 shown in FIG. 1 reads out from numerical data and error data (here, observed values, x obs and minimum value x min , maximum value x max ) input from the outside, or data storage means 30. Numerical data (observed values) and error data (minimum value x min , maximum value x)
max ) is subjected to a numerical operation and an error operation based on the numerical operation rule and the error operation rule read from the rule storage means 10, respectively, to generate new numerical data and new error data. The new numerical data and the new error data thus generated are output to the outside of the arithmetic unit 1 or stored in the data storage means 30 for use in the next arithmetic operation. In this way, the intermediate storage result is temporarily stored in the data storage means 30 or the final storage result is stored for saving.

【0024】このように、この演算装置100では、表
1に例示するような数値演算規則および誤差演算規則に
基づく数値演算および誤差演算が常にペアで実行される
ため、最終演算結果を得た際にその最終演算結果にどの
程度の誤差が含まれているかを直ちに知ることができ
る。これにより、例えば、誤差の小さい信頼性の高い演
算結果のみを保存し、誤差の大きな信頼性の低い演算結
果は保存することなく、捨て去ることにより、保存のた
めのメモリ容量を削減することができる。あるいは1つ
の事象を複数の測定方法ないし複数のセンサで測定し、
それらの測定値に基づいて演算を行なって所望の演算結
果を得た場合において、あるいは元の測定値は同一であ
っても複数の演算手法により演算を行なって所望の演算
結果を得た場合において、その一方の測定値もしくは一
方の演算手法に基づいて行なった演算の結果の誤差範囲
がxmin 01〜xmax 01、他方の測定値もしくは他方の演
算手法に基づいて行なった演算結果の誤差範囲がxmin
02〜xmax 02であって、例えばxmin 01<xmin 02<x
max 01<xmax 02の場合に、誤差範囲をxmin 02〜x
max 01のように狭い範囲に抑えることができるなど、本
発明を適用することによりデータの高精度化、高信頼度
化を図ることもできる。
As described above, in the arithmetic unit 100, the table
In numerical calculation rule and error calculation rule as illustrated in 1.
Numerical and error operations based on always performed in pairs
Therefore, when the final calculation result is obtained,
You can immediately see if there is a degree of error
You. This allows, for example, reliable operation with small
Only the calculation result is saved, and the calculation result with large error and low reliability is
The fruits are preserved by discarding them without storing them.
The memory capacity for memory can be reduced. Or one
Of multiple events using multiple measurement methods or multiple sensors,
Perform the calculation based on those measured values to obtain the desired calculation result.
When the fruit is obtained, or the original measurements are the same
Even if you want to perform the desired operation by performing operations using multiple calculation methods
When a result is obtained, one of the measured values or
Error range of the result of the calculation based on the other calculation method
Is xmin 01~ Xmax 01, The other measured value or the other performance
The error range of the calculation result based on the calculation method is xmin 
02~ Xmax 02And, for example, xmin 01<Xmin 02<X
max 01<Xmax 02, The error range is xmin 02~ X
max 01A book that can be limited to a narrow range such as
High accuracy and high reliability of data by applying the invention
It can also be achieved.

【0025】上述の実施形態では、観測値のxobs の出
現確率は、図2に示すように最小値xmin と最大値x
max との間で一様であるとしたが、誤差の性質によって
は、観測値xobs の出現確率が正規分布に従うものと仮
定した方がよりよい場合がある。図3は、観測値の出現
確率が正規分布である場合の誤差演算手法の説明図であ
る。
In the above-described embodiment, the occurrence probability of the observed value x obs is the minimum value x min and the maximum value x min as shown in FIG.
Although it is assumed to be uniform between max and max, it may be better to assume that the appearance probability of the observed value x obs follows a normal distribution depending on the nature of the error. FIG. 3 is an explanatory diagram of an error calculation method when the appearance probability of an observed value has a normal distribution.

【0026】正規分布誤差は、正規分布関数そのままで
は誤差演算に不便であるため、図3に示すように、最小
値xmin と最大値xmax との間を複数の領域に分け、各
領域内では出現確率は一様であるとして取り扱う。例え
ば観測値xobs がx〜x+8xの領域内にあるときはx
obs がx〜x+dxの領域内のどの位置にあっても出現
確率はhであるとする。
Since the normal distribution error is inconvenient for error calculation if the normal distribution function is used as it is, the area between the minimum value x min and the maximum value x max is divided into a plurality of areas as shown in FIG. Then, the appearance probability is treated as uniform. For example, when the observed value x obs is within the range of x to x + 8x, x
It is assumed that the appearance probability is h regardless of the position of obs in the area of x to x + dx.

【0027】このように、正規分布曲線を階段状に近似
し、x〜x+dxの領域の出現確率がhのとき、xをx
min ,x+dxをxmax とおいて表1の一様分布のとき
と同様に演算を行ない、そのときの演算結果xmin 0
max 0 に挟まれた領域xmi n 0 〜xmax 0 における、
演算後の観測値xobs の出現確率がhであるとする。こ
れを、図3に示す各領域について繰り返すことにより、
演算後の誤差確率分布を得ることができる。
In this way, the normal distribution curve is approximated stepwise, and when the appearance probability of the region of x to x + dx is h, x is x
The calculation is performed in the same manner as in the case of the uniform distribution in Table 1 with min and x + dx as x max, and the calculation result x min 0 ,
in x region sandwiched max 0 x mi n 0 ~x max 0,
It is assumed that the appearance probability of the observed value x obs after the calculation is h. By repeating this for each area shown in FIG.
The error probability distribution after calculation can be obtained.

【0028】尚、正規分布曲線は、理論上は無限小から
無限大まで延びているが、図3に示す分布全体としての
最小値xmin ,最大値xmax は必要な精度や演算速度等
を考慮し、例えば出現確率1%の値をもって最小値x
min ,最大値xmax とする等、適宜定められる。図4
は、数値積分演算の場合の誤差演算手法の説明図であ
る。
Although the normal distribution curve theoretically extends from infinity to infinity, the minimum value x min and the maximum value x max of the entire distribution shown in FIG. Considering, for example, the minimum value x with the value of occurrence probability 1%
min , maximum value x max , etc. are appropriately determined. FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram of an error calculation method in the case of numerical integration calculation.

【0029】ある変数値tのときの関数値(観測値)を
obst、その関数値の真値の最小値,最大値をそれぞれ
min t ,xmax t とし、これを変数値t+dtまで積
分し、観測値xobstが観測値xobstt+dtに変化したと
する。このとき最小値xmin t ,最大値xmax t は、図
4に示す破線a1,a2に沿って積分され、あるいは、
積分の非線形効果により、例えば一点鎖線b1,b2に
沿って値が変化することもあり、演算前の最小値xmin
t ,最大値xmax t を積分演算した結果の値が必ずしも
演算後の観測値xobstt+dtの最小値xmint+dt,最
大値xmaxt+ dtとはならない場合がある。そこで積分
演算のときは、演算前の最小値xmin tと最大値xmax t
とに挟まれた領域内に複数の値(図4に示す×印)を
とり、各値について積分演算を行ない、それら各値につ
いての演算結果(図4に示す△印)のうちの最小値,最
大値を、演算後の観測値xobstt+dtの真値の最小値x
mi nt+dt,最大値xmaxt+dtとする。こうすること
により、積分のような非線形演算についても演算後の誤
差範囲を求めることができる。
The function value (observed value) at a certain variable value t is
xobst, The minimum and maximum true values of the function
xmin t , Xmax t And multiply this by the variable value t + dt
Divided by observation xobstIs the observed value xobst,t + dtHas changed to
I do. At this time, the minimum value xmin t , Maximum xmax t The figure
4 are integrated along broken lines a1 and a2, or
Due to the non-linear effect of integration, for example, the alternate long and short dash lines b1 and b2
The value may change along with it, so the minimum value x before calculationmin 
t , Maximum xmax t The value of the result of integrating
Observed value x after calculationobst,t + dtMinimum value of xmin ,t + dt, Up
Large value xmax ,t + dtMay not be. So the integral
For calculation, the minimum value x before calculationmin tAnd the maximum value xmax t
 Put multiple values (marked x in Fig. 4) in the area sandwiched between
Then, an integration operation is performed for each value and
Of the calculated results (marked with Δ in Fig. 4)
Large value is the observed value x after calculationobst,t + dtMinimum x of the true value of
mi n ,t + dt, Maximum xmax ,t + dtAnd To do this
As a result, non-linear operations like
The difference range can be obtained.

【0030】[0030]

【実施例】以下、前述したレーザレンジファインダ(L
RF)についてのシミュレーション結果について説明す
る。表2は、ここでのシミュレーションに用いたLRF
の仕様を表わした表である。
EXAMPLES Hereinafter, the laser range finder (L
The simulation result of (RF) will be described. Table 2 shows the LRF used for the simulation here.
2 is a table showing the specifications of.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】また、ここでは、このLRFの誤差要因を
表3のように仮定した。各誤差の詳細については、前述
の(仮定1)、(仮定2)で説明されている。
Further, here, the error factors of this LRF are assumed as shown in Table 3. The details of each error are described in the above (Assumption 1) and (Assumption 2).

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】表2に示す仕様、表3に示す誤差を仮定し
たLRFを用いて、ある地形について図7に示すような
距離測定シミュレーションを行ない、測定された距離か
ら、(1),(2)式に従って高さ地図を求めた。尚、
ここでは、図2に示すような一様分布誤差を仮定した。
図5,図6は、上記のようにして求めた高さ地図の、あ
る断面をとって描いた図である。即ち元の地形の縦断面
に対応する。図5と図6は角度精度の相違である。元デ
ータ(真の地形)に対し、ある測定値が存在し、その測
定値を、最大値,最小値が上下から挟んでいる。
Using the specifications shown in Table 2 and the LRF assuming the errors shown in Table 3, a distance measurement simulation as shown in FIG. 7 is performed for a certain terrain, and from the measured distances, (1), (2) The height map was calculated according to the formula. still,
Here, a uniform distribution error as shown in FIG. 2 is assumed.
5 and 6 are views of the height map obtained as described above, taken from a certain cross section. That is, it corresponds to the vertical section of the original terrain. 5 and 6 show the difference in angular accuracy. A certain measured value exists for the original data (true topography), and the measured value is sandwiched between the maximum and minimum values from above and below.

【0035】本発明によれば、このように、誤差範囲が
直ちに判明する。
According to the invention, the error range is thus immediately known.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
演算前の数値データに含まれる誤差が演算結果にどのよ
うに伝播したかを容易に知ることができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to easily know how the error included in the numerical data before calculation propagates to the calculation result.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の演算装置の一実施形態を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a computing device of the present invention.

【図2】表1中の記号の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of symbols in Table 1.

【図3】観測値の出現確率が正規分布である場合の誤差
演算手法の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an error calculation method when the appearance probability of an observed value has a normal distribution.

【図4】数値積分演算の場合の誤差演算手法の説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an error calculation method in the case of numerical integration calculation.

【図5】シミュレーションにより求めた高さ地図のある
断面をとって描いた図である。
FIG. 5 is a diagram drawn by taking a cross section having a height map obtained by simulation.

【図6】シミュレーションにより求めた高さ地図のある
断面をとって描いた図である。
FIG. 6 is a diagram drawn by taking a cross section having a height map obtained by simulation.

【図7】レーザレンジファインダ(LRF)による距離
測定の様子を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing how distance measurement is performed by a laser range finder (LRF).

【図8】LRFによる距離測定原理の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a principle of distance measurement by LRF.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザレンジファインダ(LRF) 10 規則格納手段 20 演算手段 30 データ格納手段 100 演算装置 1 Laser Range Finder (LRF) 10 Rule Storage Means 20 Computing Means 30 Data Storage Means 100 Computing Devices

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各数値演算規則に対応して、該数値演算
規則に基づく数値演算を行なった結果の数値データに含
まれる誤差を演算するための誤差演算規則を定めてお
き、互いに対応づけられた数値データと、該数値データ
に含まれる誤差を表わす誤差データとのうちの数値デー
タに所定の数値演算規則に基づく数値演算を施すにあた
って、該数値データに該所定の数値演算規則に基づく数
値演算を施して新たな数値データを得ると共に、該数値
演算を施す前の数値データに対応づけられた誤差データ
に、該所定の数値演算規則に対応する誤差演算規則に基
づく誤差演算を施して新たな誤差データを得、これら新
たな数値データと新たな誤差データを互いに対応づけて
おくことを特徴とする演算方法。
1. An error calculation rule for calculating an error included in numerical data resulting from a numerical calculation based on the numerical calculation rule is defined corresponding to each numerical calculation rule, and they are associated with each other. Numerical calculation based on the predetermined numerical calculation rule when performing numerical calculation on the numerical data of the numerical data and the error data representing the error included in the numerical data based on the predetermined numerical calculation rule To obtain new numerical data, and the error data associated with the numerical data before the numerical calculation is subjected to error calculation based on the error calculation rule corresponding to the predetermined numerical calculation rule. An arithmetic method characterized by obtaining error data and associating these new numerical data and new error data with each other.
【請求項2】 前記誤差演算規則が、数値データの真値
の最小値および最大値を表わす誤差データに該誤差演算
規則に基づく誤差演算を施すことにより、該誤差データ
に対応する数値データに該誤差演算規則に対応する数値
演算規則に基づく数値演算を施すことにより得られる新
たな数値データの真値の最小値および最大値を表わす新
たな誤差データを得る演算規則であることを特徴とする
請求項1記載の演算方法。
2. The error calculation rule applies error calculation based on the error calculation rule to error data representing the minimum value and the maximum value of the true value of the numerical data, thereby calculating the numerical data corresponding to the error data. A calculation rule for obtaining new error data representing the minimum and maximum true values of new numerical data obtained by performing a numerical calculation based on the numerical calculation rule corresponding to the error calculation rule. The calculation method according to item 1.
【請求項3】 前記誤差演算規則が、数値データの真値
の最小値と最大値との間における誤差の確率分布が一様
であるとして前記新たな誤差データを求める演算規則で
あることを特徴とする請求項1記載の演算方法。
3. The error calculation rule is a calculation rule for obtaining the new error data assuming that the probability distribution of the error between the minimum value and the maximum value of the true values of the numerical data is uniform. The calculation method according to claim 1.
【請求項4】 前記誤差演算規則が、数値データの真値
の最小値と最大値との間における誤差の確率分布が該最
小値と該最大値との間を複数の領域に区分したときの各
領域内で一様であるとして前記新たな誤差データを求め
る演算規則であることを特徴とする請求項1記載の演算
方法。
4. The error calculation rule is such that when the probability distribution of the error between the minimum value and the maximum value of the true values of the numerical data divides the minimum value and the maximum value into a plurality of regions. 2. The calculation method according to claim 1, wherein the calculation rule is a calculation rule for obtaining the new error data assuming that it is uniform in each area.
【請求項5】 数値積分演算規則に対応する誤差演算規
則が、数値積分演算を施す前の数値データの真値の最小
値と最大値との間の各値を有する複数のデータそれぞれ
について該数値積分演算規則に基づく数値積分演算を行
ない、該数値積分演算の結果得られる複数の新たなデー
タのうちの最小値と最大値を、それぞれ、前記新たな数
値データの真値の最小値および最大値とするものである
ことを特徴とする請求項1記載の演算方法。
5. The error calculation rule corresponding to the numerical integration calculation rule is such that the numerical values are set for each of a plurality of data having respective values between the minimum and maximum true values of the numerical data before the numerical integration calculation is performed. Numerical integration operation based on the integration operation rule is performed, and the minimum value and the maximum value of a plurality of new data obtained as a result of the numerical integration operation are respectively the minimum value and the maximum value of the true value of the new numerical data. The calculation method according to claim 1, wherein:
【請求項6】 複数の数値演算規則を格納するととも
に、該数値演算規則それぞれに対応する、該数値演算規
則に基づく数値演算を行なった結果の数値データに含ま
れる誤差を演算するための誤差演算規則を格納する演算
規則格納手段と、 互いに対応づけられた、数値データと、該数値データに
含まれる誤差を表わす誤差データとのうちの数値データ
に、前記演算規則格納手段に格納された数値演算規則に
基づく数値演算を施して新たな数値データを生成すると
ともに、該数値演算を施す前の数値データに対応づけら
れた誤差データに、前記演算規則格納手段に格納され
た、該数値演算の基礎となった数値演算規則に対応する
誤差演算規則に基づく誤差演算を施して新たな誤差デー
タを生成する演算手段と、 前記演算手段により生成された新たな数値データと新た
な誤差データを、互いに対応づけて格納するデータ格納
手段とを備えたことを特徴とする演算装置。
6. An error calculation for storing a plurality of numerical calculation rules and calculating an error corresponding to each of the numerical calculation rules and included in numerical data as a result of performing a numerical calculation based on the numerical calculation rules. Numerical operation stored in the operation rule storage means in numerical value data of numerical data and error data representing an error included in the numerical data, which are associated with each other A new numerical data is generated by performing a numerical operation based on a rule, and the error data associated with the numerical data before the numerical operation is stored in the calculation rule storage means and is the basis of the numerical operation. Calculating means for performing error calculation based on the error calculation rule corresponding to the numerical calculation rule to generate new error data; Numerical data and the new error data, arithmetic apparatus characterized by comprising a data storage means for storing in association with each other such.
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