WO2016103634A1 - 監視システム、監視方法、および監視用プログラムが記憶された記憶媒体 - Google Patents

監視システム、監視方法、および監視用プログラムが記憶された記憶媒体 Download PDF

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石川　和典
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Definitions

  • the present invention relates to a monitoring system, a monitoring method, and a storage medium in which a monitoring program for monitoring a change in characteristics of a characteristic measurement target device is stored.
  • Radio Frequency (RF) signal There is an amplification detector that amplifies and detects a radio frequency signal (Radio Frequency (RF) signal).
  • RF Radio Frequency
  • the output characteristics of an amplification detector vary depending on the frequency, temperature during measurement, aging, and the like.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a monitoring system for measuring the output characteristics of the amplification detector.
  • input signals Sa to Sn are input to the amplification detectors 3a to 3n, respectively.
  • the amplification detectors 3a to 3n input detection signals obtained by amplifying and detecting the input signals Sa to Sn input to the monitoring circuits 4a to 4n, respectively.
  • Each of the monitoring circuits 4a to 4n inputs monitoring result signals Ma to Mn indicating monitoring results based on the input detection signal to the control unit 9.
  • Patent Document 1 describes a method of shaping a waveform of a transmission output signal generated by a signal generator and distributed by a distributor to each amplifier and amplifying the waveform of a transmission output signal into a predetermined waveform.
  • the method described in Patent Document 1 is considered to be used for calibration of an amplifier that amplifies a signal to be monitored.
  • Patent Document 2 describes a device in which an analog multiplexer switches a signal input to a monitoring circuit that outputs a signal of a voltage corresponding to a measurement result of a sensor circuit between a monitoring target signal and a reference signal. ing.
  • JP 2013-251823 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-64135
  • the amplification detectors 3a to 3n and the monitoring circuits 4a to 4n must be prepared according to the input signals Sa to Sn, respectively. Therefore, when there are n input signals, it is necessary to prepare n amplification detectors and n monitoring circuits, respectively, and there is a problem that installation and maintenance are costly and troublesome.
  • the monitoring target signal is input during the operation of the amplification detectors 3a to 3n, and the calibration is performed during the calibration of the amplification detectors 3a to 3n.
  • a reference signal is input.
  • the operation of switching the input signals Sa to Sn between the monitoring target signal and the reference signal is performed manually, for example. Then, it is difficult to switch quickly, and there is a problem that when the amplification detectors 3a to 3n are calibrated, the operation of the amplification detectors 3a to 3n must be stopped for a long time.
  • Patent Document 2 uses an analog multiplexer for switching the input signal from the sensor circuit.
  • a high-frequency input signal such as a radio frequency signal is appropriately switched. I can't.
  • the present invention provides a monitoring system, a monitoring method, and a monitoring program capable of monitoring a change in characteristics of a characteristic measurement target device to which a high-frequency signal is input without stopping operation for a long time.
  • An object is to provide a stored storage medium.
  • a monitoring target signal and a reference signal are input, and input means for inputting any one of the input signals to the characteristic measurement target device, and characteristics when the reference signal is input
  • the input / output characteristic calculation means for calculating the input / output characteristic of the characteristic measurement target device, and the monitoring target signal is input based on the calculation result of the input / output characteristic calculation means. Whether or not the device is out of order based on the correction result signal generated by the correction result generator and the correction result signal generated by the correction result generator.
  • a failure determination means for determining the above.
  • a monitoring target signal and a reference signal are input, an input step for inputting any one of the input signals to the characteristic measurement target device, and a characteristic when the reference signal is input.
  • the input / output characteristic calculation step for calculating the input / output characteristic of the characteristic measurement target device, and the monitoring target signal is input based on the calculation result in the input / output characteristic calculation step Whether or not the device is out of order based on the correction result generation step for generating the correction result signal indicating the result of correcting the output signal of the target device for characteristic measurement and the correction result signal generated in the correction result generation step.
  • a correction result generation step of generating a correction result signal that can be determined.
  • the storage medium storing the monitoring program according to the present invention inputs any one of the input signals to the characteristic measurement target device to the input means for inputting the monitoring target signal and the reference signal to the computer.
  • Input / output characteristic calculation processing for calculating the input / output characteristics of the target device for characteristic measurement based on the input processing to be performed, the output signal of the target device for characteristic measurement when the reference signal is input, and the reference signal Based on the calculation result of the process, it shows the result of correcting the output signal of the characteristic measurement target device when a monitoring target signal is input, and generates a correction result signal that can determine whether the device is faulty
  • a monitoring program characterized by executing a result generation process is stored.
  • the present invention it is possible to monitor a change in characteristics of a characteristic measurement target device to which a high-frequency signal is input without stopping the operation for a long time.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a monitoring system 100 according to the first embodiment of this invention.
  • the monitoring system 100 according to the first embodiment of the present invention includes a multiplexer 2, a monitoring circuit 4, and a synchronization signal generator 5.
  • the multiplexer 2 is an RF switch, for example.
  • the multiplexer 2 of this example is provided with 12 input signal input terminals 2i-1 to 2i-12 and one output terminal 2o.
  • the monitoring target signals are input to the input terminals 2i-1 to 2i-9, respectively.
  • the standard signal generator 1 is connected to the input terminal 2i-10, and the standard signal generated by the standard signal generator 1 is input.
  • the standard signal generator 1 is connected to the input terminals 2i-11 via the attenuator 6, and the standard signal generated by the standard signal generator 1 is attenuated by the attenuator 6 and input.
  • the attenuator 6 attenuates the standard signal by 6 dB.
  • the input terminal 2i-12 is connected to a ground level terminal. In this example, it is assumed that the input terminal 2i-12 is connected to a ground level terminal via an electric resistance.
  • the multiplexer 2 outputs the signal input to any one of the input terminals 2i-1 to 2i-12 from the output terminal 2o in accordance with the synchronization signal input by the synchronization signal generator 5. Then, the signal output from the output terminal 2 o of the multiplexer 2 is input to the amplification detector 3.
  • the amplification detector 3 includes an amplifier that amplifies the input signal and a detector that detects the signal amplified by the amplifier. Therefore, the amplification detector 3 generates a detection signal obtained by amplifying and detecting the signal output from the multiplexer 2 and inputs the detection signal to the monitoring circuit 4.
  • the detector inputs, for example, a detection signal corresponding to the result of LOG detection of the signal amplified by the amplifier to the monitoring circuit 4.
  • the monitoring circuit 4 generates a monitoring result signal indicating a monitoring result based on the detection signal input by the amplification detector 3.
  • the monitoring circuit 4 is realized by, for example, a computer that executes processing according to program control or a plurality of circuits.
  • the synchronization signal generator 5 generates a synchronization signal that synchronizes the switching timing of the output signal in the multiplexer 2 and the generation timing of the monitoring result signal by the monitoring circuit 4 at a predetermined time interval. Then, the synchronization signal generator 5 inputs the generated synchronization signal to the multiplexer 2 and the monitoring circuit 4.
  • the synchronization signal generator 5 determines whether or not the amplification detector 3 is normally operated based on the monitoring result signal, and transmits the signals input to the input terminals 2i-1 to 2i-12 of the multiplexer 2. It is determined whether or not the source, route, etc. are operating normally. Then, the synchronization signal generator 5 generates a notification signal according to the determination result.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of signals input / output in the multiplexer 2.
  • the multiplexer 2 is provided with, for example, input terminals 2s-1 to 2s-12 for synchronization signals corresponding to the input terminals 2i-1 to 2i-12.
  • a synchronization signal is input to each of the input terminals 2s-1 to 2s-12.
  • rectangular-wave synchronization signals are sequentially input to the input terminals 2s-1 to 2s-12.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of signals input / output in the multiplexer 2.
  • the multiplexer 2 is provided with, for example, input terminals 2s-1 to 2s-12 for synchronization signals corresponding to the input terminals 2i-1 to 2i-12.
  • a synchronization signal is input to each of the input terminals 2s-1 to 2s-12.
  • rectangular-wave synchronization signals are sequentially input to the input terminals 2s-1 to 2s-12.
  • an RF switch having a plurality of input terminals is prepared as the multiplexer 2.
  • an on-state synchronization signal is input to any of the input terminals 2s-1 to 2s-12
  • input terminals corresponding to the input terminals 2s-1 to 2s-12 to which the on-state synchronization signal is input 2i-1 to 2i-12 and the output terminal 2o are electrically connected.
  • the on-state synchronization signal is being input to the input terminals 2s-1 to 2s-12
  • the signals input to the corresponding input terminals 2i-1 to 2i-12 are output from the output terminal 2o. Since the input terminal 2i-12 is connected to a ground level terminal, the output terminal 2o becomes a ground level potential when an on-state synchronization signal is input to the corresponding input terminal 2s-12. .
  • an ON state synchronization signal is input to each of the input terminals 2s-1 to 2s-12, for example, at intervals of 0.5 seconds. Then, with 0.5 seconds as one cycle, the input signals input to the input terminals 2i-1 to 2i-12 are sequentially and periodically output from the output terminal 2o.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the input signal and the output signal in the amplification detector 3.
  • the 0 dB signal input to the input terminal 2i-10 of the multiplexer 2 the -6 dB signal input to the input terminal 2i-11, and the input terminal 2i-12 are electrically connected to the ground terminal. And a signal corresponding to the case of being connected to.
  • Signals input to these input terminals 2i-10 to 2i-12 are reference signals.
  • the monitoring target signals input to the input terminals 2i-1 to 2i-9 are corrected (calibrated) according to a calculation result described later, which is calculated based on the reference signal, and is output.
  • the amplifier amplifies the input signals with a predetermined amplification factor, and the detector generates a detection signal obtained by detecting the amplified signal. Therefore, the output signal is a detection signal obtained by detecting the amplified signal.
  • the monitoring circuit 4 sets the relationship between the input signal level and the output signal level in the amplification detector 3 to the least square method according to the synchronization signal input by the synchronization signal generator 5 and the voltage value of each input detection signal. Based on this, an approximate expression is derived as a linear function.
  • the monitoring circuit 4 determines the synchronization signal input by the synchronization signal generator 5 and the voltage value of each input detection signal.
  • the monitoring circuit 4 is an output signal output from the amplification detector 3 in accordance with a signal input to any of the input terminals 2i-10 to 2i-12 in the multiplexer 2 based on the input synchronization signal. Can be specified.
  • the monitoring circuit 4 derives an approximate expression of the relationship between the three signals input to the input terminals 2i-10 to 2i-12 and the three output signals output from the amplification detector 3.
  • n 3.
  • x 1 to x 3 are 0 according to ⁇ dB, 0.775 according to ⁇ 6 dB, and 1.55 according to 0 dB, respectively.
  • the relationship between the design input signal level and the output signal level of the amplification detector 3 of this example is It is.
  • the relationship shown in Expression (5) is shown by a solid line in FIG.
  • the monitoring circuit 4 corrects (calibrates) the output value y of the amplification detector 3 to the output value Y using the following equation (6) based on the above-described equations (4) and (5). .
  • y 1.43 (the third decimal place is rounded off).
  • Y 2.82 (rounded to the second decimal place).
  • the monitoring circuit 4 inputs a monitoring result signal indicating the calculated output value Y to the synchronization signal generator 5.
  • the synchronization signal generator 5 is input to any of the input terminals 2i-1 to 2i-12 in the multiplexer 2 based on the output value Y indicated by the input monitoring result signal and the output timing of the synchronization signal. It is determined whether the output value Y corresponds to the signal.
  • the synchronization signal generator 5 determines whether each device has failed based on the determination result. Specifically, for example, at the timing when the synchronization signal is input to the synchronization signal input terminal 2s-10 corresponding to the input terminal 2i-10 to which the standard signal of 0 dB is input, the synchronization signal generator 5 is output. A monitoring result signal indicating that the value Y is 5.0 V or a value close thereto should be input. However, at such timing, for example, when a monitoring result signal indicating that the output value Y is not close to 5.0 V, such as 2.0 V, is input, the synchronization signal generator 5 has a fault. A notification signal for notifying the occurrence is generated and output.
  • the range of the output value Y corresponding to the timing when the synchronization signal is input to the synchronization signal input terminals 2s-1 to 2s-12 is set in advance in the synchronization signal generator 5, for example.
  • a notification signal is generated and output to the synchronization signal generator 5.
  • the monitoring target signal and the failure determination signal are repeatedly input to the multiplexer 2, and the multiplexer 2 switches the signal to be input to the amplification detector 3 at high speed, so that the operation using the monitoring target signal is performed. Can be determined without stopping for a long time. For example, even if calibration must be performed within 1 second in operation, in this example, calibration and monitoring are performed with 0.5 second as one cycle. None stop.
  • the monitoring circuit 4 follows the change and the input signal level and the output signal level in the amplification detector 3 are changed. Is updated and the calculation formula of the output value Y is updated, so that it is possible to continuously monitor the failure with high accuracy. If the frequency generated by the standard signal generator 1 is changed according to the frequency of the monitoring target signal, failure monitoring based on the monitoring target signal of various frequencies can be performed.
  • the amplification detectors 3a to 3n and the monitoring circuits 4a to 4n are prepared for the input signals Sa to Sn, respectively.
  • the multiplexer 2 since the multiplexer 2 is arranged on the upstream side of the amplification detector 3, it is sufficient to prepare one amplification detector 3 and one monitoring circuit 4. Then, the cost and labor of installation and maintenance can be saved. In addition, the power consumption, volume, and dimensions of the entire system including the amplification detector 3 can be reduced.
  • for calibration of the amplification detector if the amplification detector 3 is calibrated, each input signal is calibrated, so that the calibration cost can be reduced well. be able to. And since the number of apparatus to comprise can be reduced, the failure rate as a system can be reduced favorably.
  • the DC offset of the output signal of the amplification detector 3 is set. It can be easily detected.
  • the standard signal generator 1 has a function of generating a standard signal with sufficiently high accuracy. Specifically, the standard signal generator 1 has a function of generating a standard signal having a signal intensity change amount of ⁇ 10 to + 55 ° C. of 0.2 dB or less in a frequency band of 108 to 118 MHz, for example.
  • the input terminals 2i-1 to 2i-9 are input with signals based on radio waves emitted by an instrument landing device (ILS) for guiding an aircraft at an airport, for example.
  • ILS instrument landing device
  • a signal received by an antenna (FFM: Far Field Monitor) provided at a location far from the emission position of the radio wave is input to the input terminal 2i-1.
  • a signal received by an antenna (NFM: Near Field Monitor) provided near a position where the radio wave is emitted is input to the input terminal 2i-2.
  • a signal input to the antenna for emitting the radio wave is branched and input to the input terminal 2i-3.
  • a failure of the monitoring antenna is detected based on the output value Y corresponding to the signal input to each of the input terminals 2i-1 and 2i-2, or the input terminals 2i-1 to 2i are detected. Based on the output value Y corresponding to the signal input to -3, it is possible to quickly detect the failure of the radio wave emission source.
  • the degree of modulation of emitted radio waves SDM: Sum of Depth of Modulation
  • the difference in the degree of modulation of radio waves with different modulation frequencies Difference in Depth of Modulation
  • the monitoring circuit 4 is configured to output a calibrated output value Y corresponding to the change.
  • the detection signal output by can be monitored with higher accuracy.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a monitoring system with improved reliability.
  • two sets of the standard signal generator 1, the amplification detector 3, and the monitoring circuit 4 shown in FIG. 1 are connected in parallel to the multiplexer 2, the synchronous signal generator 5, and the attenuator 6. Yes.
  • the signal generated by any pair of standard signal generators 1 is connected to one set 101 of the amplification detector 3 and the monitoring circuit 4 via the branch switch 8 and the multiplexer 2. It is input to at least one of the other set 102.
  • the amplification detector 3 and the monitoring circuit 4 are made redundant, and the reliability can be improved.
  • a highly reliable PIN (P-Intrinsic-N) diode is used for the multiplexer 2 and the two-branch switch 8, and therefore, in the example shown in FIG. 4, the multiplexer 2 and the two-branch switch 8 are made redundant. Not.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a monitoring system with higher reliability.
  • two sets of the standard signal generator 1, the amplification detector 3, the monitoring circuit 4, and the attenuator 6 shown in FIG. 1 are connected to the synchronous signal generator 5 in parallel.
  • the monitoring target signal is input to one set 103 and the other set 104 of the standard signal generator 1, the multiplexer 2, the amplification detector 3, the monitoring circuit 4, and the attenuator 6. Further, each monitoring target signal is distributed to one set 103 and the other set 104 according to a distributor (not shown) prepared according to each monitoring target signal, for example.
  • the reliability can be further increased.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the monitoring system 10 according to the second embodiment of this invention.
  • the monitoring system 10 according to the second embodiment of the present invention includes an input unit 11, an input / output characteristic calculation unit 12, a correction result generation unit 13, and a failure determination unit 14.
  • the input unit 11 corresponds to, for example, the multiplexer 2 shown in FIG.
  • the input / output characteristic calculation unit 12 and the correction result generation unit 13 correspond to, for example, the monitoring circuit 4 illustrated in FIG.
  • the failure determination unit 14 corresponds to, for example, the synchronization signal generator 5 illustrated in FIG.
  • the input unit 11 receives the monitoring target signal and the reference signal, and inputs any one of the input signals to the characteristic measurement target device 15.
  • the characteristic measurement target device 15 corresponds to, for example, the amplification detector 3 shown in FIG.
  • the input / output characteristic calculation unit 12 calculates the input / output characteristic of the characteristic measurement target device 15 based on the output signal of the characteristic measurement target device 15 and the reference signal when the reference signal is input.
  • the correction result generation unit 13 generates a correction result signal indicating a result of correcting the output signal of the characteristic measurement target device 15 when the monitoring target signal is input based on the calculation result by the input / output characteristic calculation unit 12.
  • the failure determination unit 14 determines whether or not the device has failed based on the correction result signal generated by the correction result generation unit 13.
  • the present embodiment it is possible to monitor a change in characteristics of a characteristic measurement target device to which a high-frequency signal is input without stopping the operation for a long time.

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Abstract

［課題］運用を長時間に亘って停止させることなく、高周波の信号が入力される特性測定対象機器の特性の変化を監視することができる監視システムを提供する。 ［解決手段］入力部１１は、監視対象信号と参照信号とが入力され、入力された信号のうちいずれか１つの信号を特性測定対象機器１５に入力する。入出力特性算出部１２が、参照信号が入力された場合の特性測定対象機器１５の出力信号と参照信号とに基づいて、特性測定対象機器１５の入出力特性を算出する。補正結果生成部１３が、入出力特性算出部１２による算出結果に基づいて、監視対象信号が入力された場合の特性測定対象機器１５の出力信号を補正した結果を示す補正結果信号を生成する。故障判定部１４が、補正結果生成部１３が生成した補正結果信号に基づいて、機器が故障しているか否かを判定する。

Description

監視システム、監視方法、および監視用プログラムが記憶された記憶媒体
　本発明は、特性測定対象機器の特性の変化を監視する監視システム、監視方法、および監視用プログラムが記憶された記憶媒体に関する。
　無線周波数信号（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ）信号）を増幅して検波する増幅検波器がある。一般に、増幅検波器の出力特性は、周波数や、測定時の温度、経年等に応じて変化する。
　図７は、増幅検波器の出力特性を測定する監視システムの構成例を示すブロック図である。図７に示す例では、増幅検波器３ａ～３ｎに、入力信号Ｓａ～Ｓｎがそれぞれ入力される。そして、増幅検波器３ａ～３ｎは、入力された入力信号Ｓａ～Ｓｎを増幅して検波した検波信号を監視回路４ａ～４ｎにそれぞれ入力する。各監視回路４ａ～４ｎは、入力された検波信号に基づく監視結果を示す監視結果信号Ｍａ～Ｍｎを制御部９に入力する。
　特許文献１には、信号発生器が発生して分配器が分配した信号が各増幅器にそれぞれ入力されて増幅された送信出力信号の波形を所定の波形に整形する方法が記載されている。なお、特許文献１に記載されている方法は、監視対象の信号を増幅する増幅器の校正に用いられると考えられる。
　特許文献２には、アナログマルチプレクサが、センサ回路の測定結果に応じた電圧の信号を出力する監視回路に入力する信号を、監視対象の信号と基準信号との間で相互に切り替える装置が記載されている。
特開２０１３－２５１８２３号公報 特開平１１－６４１３５号公報
　しかし、図７に示すような監視システムでは、入力信号Ｓａ～Ｓｎに応じて増幅検波器３ａ～３ｎおよび監視回路４ａ～４ｎをそれぞれ用意しなければならない。したがって、入力信号がｎ個ある場合に、ｎ個の増幅検波器およびｎ個の監視回路をそれぞれ用意しなければならず、設置や維持管理にコストや手間がかかるという問題がある。
　また、図７に示すような監視システムには、入力信号Ｓａ～Ｓｎとして、増幅検波器３ａ～３ｎの運用中には監視対象信号が入力され、増幅検波器３ａ～３ｎの校正中には校正用の基準信号が入力される。そして、入力信号Ｓａ～Ｓｎを、監視対象信号と基準信号との間で相互に切り替える作業は、例えば、人手で行われる。そうすると、迅速な切り替えが困難であり、増幅検波器３ａ～３ｎの校正作業が行われる場合には、増幅検波器３ａ～３ｎの運用を長時間に亘って停止しなければならないという問題がある。
　特許文献１に記載されている方法で各増幅器の校正作業を行うときには、当該各増幅器に入力する信号を監視対象の信号から信号発生器が発生した信号に切り替える必要がある。そして、当該校正作業が終了したときに、当該各増幅器に入力する信号を信号発生器が発生した信号から監視対象の信号に切り替える必要がある。これらの切り替え作業は、前述したように、人手で行われる。そうすると、特許文献１に記載されている方法で各増幅器の校正作業を行うときには、各増幅器の運用を長時間に亘って停止しなければならないという問題がある。
　また、特許文献２に記載されている装置は、センサ回路からの入力信号の切り替えにアナログマルチプレクサを用いているが、アナログマルチプレクサを用いる方法では、無線周波数信号等の高周波の入力信号を適切に切り替えることができない。
　そこで、本発明は、運用を長時間に亘って停止させることなく、高周波の信号が入力される特性測定対象機器の特性の変化を監視することができる監視システム、監視方法、および監視用プログラムが記憶された記憶媒体を提供することを目的とする。
　本発明による監視システムは、監視対象信号と参照信号とが入力され、入力された信号のうちいずれか１つの信号を特性測定対象機器に入力する入力手段と、参照信号が入力された場合の特性測定対象機器の出力信号と参照信号とに基づいて、特性測定対象機器の入出力特性を算出する入出力特性算出手段と、入出力特性算出手段による算出結果に基づいて、監視対象信号が入力された場合の特性測定対象機器の出力信号を補正した結果を示す補正結果信号を生成する補正結果生成手段と、補正結果生成手段が生成した補正結果信号に基づいて、機器が故障しているか否かを判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
　本発明による監視方法は、監視対象信号と参照信号とが入力され、入力された信号のうちいずれか１つの信号を特性測定対象機器に入力させる入力ステップと、参照信号が入力された場合の特性測定対象機器の出力信号と参照信号とに基づいて、特性測定対象機器の入出力特性を算出する入出力特性算出ステップと、入出力特性算出ステップにおける算出結果に基づいて、監視対象信号が入力された場合の特性測定対象機器の出力信号を補正した結果を示す補正結果信号を生成する補正結果生成ステップと、補正結果生成ステップで生成した補正結果信号に基づいて、機器が故障しているか否かを判定可能な補正結果信号を生成する補正結果生成ステップとを含むことを特徴とする。
　本発明による監視用プログラムが記憶された記憶媒体は、コンピュータに、監視対象信号と参照信号とが入力される入力手段に、入力された信号のうちいずれか１つの信号を特性測定対象機器に入力させる入力処理と、参照信号が入力された場合の特性測定対象機器の出力信号と参照信号とに基づいて、特性測定対象機器の入出力特性を算出する入出力特性算出処理と、入出力特性算出処理の算出結果に基づいて、監視対象信号が入力された場合の特性測定対象機器の出力信号を補正した結果を示し、機器が故障しているか否かを判定可能な補正結果信号を生成する補正結果生成処理とを実行させることを特徴とする監視用プログラムが記憶されている。
　本発明によれば、運用を長時間に亘って停止させることなく、高周波の信号が入力される特性測定対象機器の特性の変化を監視することができる。
本発明の第１の実施形態の監視システムの構成例を示すブロック図である。 マルチプレクサにおいて入出力される信号の例を示す説明図である。 増幅検波器における入力信号と出力信号との関係を示す説明図である。 信頼性を高めた監視システムの構成例を示すブロック図である。 より信頼性を高めた監視システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の監視システムの構成例を示すブロック図である。 増幅検波器の出力特性を測定する監視システムの構成例を示すブロック図である。
　実施形態１．
　本発明の第１の実施形態の監視システム１００について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の監視システム１００の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態の監視システム１００は、マルチプレクサ２、監視回路４、および同期信号発生器５を含む。
　マルチプレクサ２は、例えば、ＲＦスイッチである。そして、本例のマルチプレクサ２には、１２個の入力信号用の入力端子２ｉ－１～２ｉ－１２と１個の出力端子２ｏとが設けられている。そして、入力端子２ｉ－１～２ｉ－９には、監視対象信号がそれぞれ入力される。また、本例では、入力端子２ｉ－１０には、標準信号発生器１が接続され、標準信号発生器１が発生した標準信号が入力される。入力端子２ｉ－１１には、アッテネータ６を介して標準信号発生器１が接続され、標準信号発生器１が発生した標準信号がアッテネータ６によって減衰されて入力される。本例では、アッテネータ６は、標準信号を６ｄＢ減衰させるとする。また、入力端子２ｉ－１２は、グラウンドレベルの端子に接続されている。本例では、入力端子２ｉ－１２は、電気抵抗を介してグラウンドレベルの端子に接続されているとする。
　マルチプレクサ２は、同期信号発生器５が入力した同期信号に応じて、入力端子２ｉ－１～２ｉ－１２のうちいずれかに入力された信号を出力端子２ｏから出力する。そして、マルチプレクサ２の出力端子２ｏから出力された信号は、増幅検波器３に入力される。
　増幅検波器３は、入力された信号を増幅する増幅器と、増幅器によって増幅された信号を検波する検波器とを含む。したがって、増幅検波器３は、マルチプレクサ２から出力された信号を増幅および検波した検波信号を生成して、監視回路４に入力する。なお、検波器は、例えば、増幅器によって増幅された信号をＬＯＧ検波した結果に応じた検波信号を監視回路４に入力する。
　監視回路４は、増幅検波器３が入力した検波信号に基づいて、監視結果を示す監視結果信号を生成する。なお、監視回路４は、例えば、プログラム制御に従って処理を実行するコンピュータや複数の回路によって実現される。
　同期信号発生器５は、所定の時間間隔で、マルチプレクサ２における出力信号の切り替えタイミングと、監視回路４による監視結果信号の生成タイミングとを同期させる同期信号を生成する。そして、同期信号発生器５は、生成した同期信号をマルチプレクサ２および監視回路４に入力する。
　また、同期信号発生器５は、監視結果信号に基づいて、増幅検波器３が正常に運用されているか否か、およびマルチプレクサ２の入力端子２ｉ－１～２ｉ－１２に入力された信号の発信元や経路等が正常に運用されているか否かを判定する。そして、同期信号発生器５は、判定結果に応じて、報知信号を生成する。
　次に、マルチプレクサ２において入出力される信号について説明する。図２は、マルチプレクサ２において入出力される信号の例を示す説明図である。なお、マルチプレクサ２には、例えば、各入力端子２ｉ－１～２ｉ－１２に応じた同期信号用の入力端子２ｓ－１～２ｓ－１２が設けられているとする。そして、各入力端子２ｓ－１～２ｓ－１２には、同期信号が入力される。図２に示す例では、矩形波状の同期信号が各入力端子２ｓ－１～２ｓ－１２に順次に入力される。そして、図２に示すように、入力端子２ｓ－１～２ｓ－１２に同期信号が入力されると、対応する入力端子２ｉ－１～２ｉ－１２に入力された信号が出力端子２ｏから出力される。なお、本例では、入力端子２ｉ－１，２ｉ－２には、例えば、１０８～１１８ＭＨｚの搬送波が９０Ｈｚまたは１５０Ｈｚの変調波でＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調された信号が入力されているとする。そして、図２には、簡単のため、それら信号が包絡線的に示されている。
　より具体的には、マルチプレクサ２として、例えば、入力端子を複数備えたＲＦスイッチが用意される。そして、入力端子２ｓ－１～２ｓ－１２のいずれかにオン状態の同期信号が入力された場合に、オン状態の同期信号が入力された入力端子２ｓ－１～２ｓ－１２に対応する入力端子２ｉ－１～２ｉ－１２と出力端子２ｏとが電気的に接続される。そうすると、入力端子２ｓ－１～２ｓ－１２にオン状態の同期信号が入力している間に、対応する入力端子２ｉ－１～２ｉ－１２に入力された信号が出力端子２ｏから出力される。なお、入力端子２ｉ－１２は、グラウンドレベルの端子に接続されているので、対応する入力端子２ｓ－１２にオン状態の同期信号が入力された場合に、出力端子２ｏはグラウンドレベルの電位になる。
　各入力端子２ｓ－１～２ｓ－１２のそれぞれには、例えば、０．５秒間隔でオン状態の同期信号が入力されるとする。そうすると、０．５秒を１サイクルとして、各入力端子２ｉ－１～２ｉ－１２に入力された入力信号が順次繰り返し周期的に出力端子２ｏから出力されることになる。
　図３は、増幅検波器３における入力信号と出力信号との関係を示す説明図である。増幅検波器３には、マルチプレクサ２の入力端子２ｉ－１０に入力された０ｄＢの信号と、入力端子２ｉ－１１に入力された－６ｄＢの信号と、入力端子２ｉ－１２がグラウンド端子に電気的に接続された場合に応じた信号とが入力される。これら入力端子２ｉ－１０～２ｉ－１２に入力される信号が参照信号である。入力端子２ｉ－１～２ｉ－９に入力される監視対象信号は、参照信号に基づいて算出される、後述する算出結果に応じて、補正（校正）されて出力される。
　増幅検波器３では、増幅器が、入力されたそれらの信号を所定の増幅率で増幅し、検波器が、増幅後の信号を検波した検波信号を生成する。したがって、出力信号は、増幅後の信号が検波された検波信号である。
　図３に白丸（○）で示す例からわかるように、０ｄＢの信号が増幅検波器３に入力された場合に、２．３Ｖの検波信号が生成されて監視回路４に入力される。また、図３に白丸（○）で示す例からわかるように、－６ｄＢの信号が増幅検波器３に入力された場合に、２．０Ｖの検波信号が生成されて監視回路４に入力される。図３に示す例では、入力端子２ｉ－１２がグラウンド端子に電気的に接続された場合に応じた信号が増幅検波器３に入力された場合に、白丸（○）で示すように、０Ｖの検波信号が生成されて監視回路４に入力される。つまり、本例では、増幅検波器３においてＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）オフセットは生じていない。
　監視回路４は、同期信号発生器５が入力した同期信号、および入力された各検波信号の電圧値に応じて、増幅検波器３における入力信号レベルと出力信号レベルとの関係を最小二乗法に基づいて一次関数に近似式を導出する。
　具体的には、監視回路４は、同期信号発生器５が入力した同期信号、および入力された各検波信号の電圧値に応じて、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 で表される近似式を導出する。
ここで、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 である。
　なお、監視回路４は、入力された同期信号に基づいて、マルチプレクサ２においていずれの入力端子２ｉ－１０～２ｉ－１２に入力された信号に応じて増幅検波器３から出力された出力信号であるのかを特定可能であるとする。
　本例では、監視回路４は、入力端子２ｉ－１０～２ｉ－１２に入力された３つの信号と増幅検波器３から出力された３つの出力信号との関係の近似式を導出するので、上記（２），（３）式においてｎ＝３である。
　また、本例では、上記（２），（３）式において、ｘ１～ｘ３は、それぞれ－∞ｄＢに応じて０、－６ｄＢに応じて０．７７５、および０ｄＢに応じて１．５５であり、ｙ１～ｙ３は、それぞれ０、２．０、および２．３であるとする。すると、ａ＝１．４８であり、ｂ＝０．２８であることがわかる（小数点第３位を四捨五入）。
　つまり、本例の増幅検波器３における入力信号レベルと出力信号レベルとの関係は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 という近似式で表現される。式（４）に示す関係を図３において破線で示す。
　ここで、本例の増幅検波器３は入力信号レベルと出力信号レベルとの関係が、５／１．５５＝２．５／０．７７５＝３．２３（小数点第３位を四捨五入）になるように設計されているとする。すると、本例の増幅検波器３の設計上の入力信号レベルと出力信号レベルとの関係は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 である。式（５）に示す関係を図３において実線で示す。
　そして、監視回路４は、前述した（４）式および（５）式に基づいて、増幅検波器３の出力値ｙを以下に示す式（６）を用いて出力値Ｙに補正（校正）する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、式（４）のｘに、本例の増幅検波器３に０ｄＢに応じた１．５５を代入すると、ｙ＝２．５９（小数点第３位を四捨五入）になる。そして、算出したｙ＝２．５９を式（６）に代入すると、Ｙ＝５．３４（小数点第３位を四捨五入）になる。そうすると、式（５）においてｘに１．５５を代入した場合のｙ＝５．０１に近似した値が監視回路４の出力値Ｙとして算出される。
　また、式（４）のｘに、本例の増幅検波器３に－６ｄＢに応じた０．７７５を代入すると、ｙ＝１．４３（小数点第３位を四捨五入）になる。そして、算出したｙ＝１．４３を式（６）に代入すると、Ｙ＝２．８２（小数点第３位を四捨五入）になる。そうすると、式（５）においてｘに０．７７５を代入した場合のｙ＝２．５０に近似した値が監視回路４の出力値Ｙとして算出される。つまり、監視回路４は、増幅検波器３の出力値ｙを補正（校正）した出力値Ｙを算出する。
　監視回路４は、算出した出力値Ｙを示す監視結果信号を同期信号発生器５に入力する。同期信号発生器５は、入力された監視結果信号によって示される出力値Ｙと、同期信号の出力タイミングとに基づいて、マルチプレクサ２における入力端子２ｉ－１～２ｉ－１２のうちいずれに入力された信号に応じた出力値Ｙであるのかを判断する。
　そして、同期信号発生器５は、判断結果に基づいて、各機器が故障しているか否かを判定する。具体的には、同期信号発生器５には、例えば、０ｄＢの標準信号が入力される入力端子２ｉ－１０に応じた同期信号用の入力端子２ｓ－１０に同期信号を入力したタイミングでは、出力値Ｙが５．０Ｖまたはそれに近い値を示す監視結果信号が入力されるはずである。しかし、そのようなタイミングで、例えば、出力値Ｙが２．０Ｖ等の５．０Ｖに近いとはいえない値を示す監視結果信号が入力された場合に、同期信号発生器５は、障害が発生したことを報知する報知信号を生成して出力する。
　なお、同期信号発生器５には、例えば、同期信号用の入力端子２ｓ－１～２ｓ－１２に同期信号を入力したタイミングに応じた出力値Ｙの範囲が予め設定されているとする。そして、入力された監視結果信号によって示される出力値Ｙの値が当該範囲外である場合に、同期信号発生器５には報知信号を生成して出力する。
　本実施形態によれば、マルチプレクサ２に監視対象信号と故障判定用の信号とが繰り返し入力され、マルチプレクサ２が、増幅検波器３に入力する信号を高速で切り替えるので、監視対象信号を用いた運用を長時間にわたって停止させることなく、故障判定を行うことができる。例えば、運用上、校正を１秒以内で行わなければならない場合であっても、本例では０．５秒を１サイクルとして校正および監視を行うので、監視対象信号を用いた運用を長時間にわたって停止させることはない。
　また、本実施形態によれば、増幅検波器３の入出力特性が設計上の特性から変化しても、監視回路４が変化に追従して、増幅検波器３における入力信号レベルと出力信号レベルとの関係を更新して、出力値Ｙの算出式を更新するので、高い精度で継続して故障監視を行うことが可能である。なお、監視対象信号の周波数に応じて、標準信号発生器１が発生する周波数を変化させれば、様々な周波数の監視対象信号に基づく故障監視を行うことができる。
　図７に示す例では、入力信号Ｓａ～Ｓｎ毎に増幅検波器３ａ～３ｎと監視回路４ａ～４ｎがそれぞれ用意されていた。それに対して、本実施形態によれば、マルチプレクサ２を増幅検波器３の前段側に配置したので、増幅検波器３と監視回路４とを１つずつ用意すればよい。そうすると、設置や維持管理のコストや手間を省くことができる。また、増幅検波器３を含んだシステム全体としての消費電力、容積、寸法を削減することができる。また、増幅検波器の校正について、本実施形態によれば、増幅検波器３の校正を行えば、各入力信号についての校正を行ったことになるになるので、校正のコストを良好に低減することができる。そして、構成する機器の数を減少させることができるので、システムとしての故障率を良好に低減することができる。
　また、本実施形態によれば、入力端子２ｉ－１２がグラウンド端子に電気的に接続された場合に応じた信号も増幅検波器３に入力するので、増幅検波器３の出力信号のＤＣオフセットを容易に検出することが可能である。
　なお、標準信号発生器１は、十分に精度が高い標準信号を発生する機能を有するとする。具体的には、標準信号発生器１は、例えば、１０８～１１８ＭＨｚの周波数帯において、－１０～＋５５℃の間の信号強度の変化量が０．２ｄＢ以下の標準信号を発生する機能を有する。
　また、入力端子２ｉ－１～２ｉ－９には、例えば、空港等において、航空機を誘導するための計器着陸装置（ＩＬＳ：Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｌａｎｄｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）によって発射された電波に基づく信号が入力される。具体的には、入力端子２ｉ－１には、当該電波の発射位置から遠い箇所に設けられたアンテナ（ＦＦＭ：Ｆａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｍｏｎｉｔｏｒ）が受信した信号が入力される。また、入力端子２ｉ－２には、当該電波の発射位置に近い箇所に設けられたアンテナ（ＮＦＭ：Ｎｅａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｍｏｎｉｔｏｒ）が受信した信号が入力される。入力端子２ｉ－３には、当該電波を発射するためのアンテナに入力される信号が分岐されて入力される。そのような構成によれば、各入力端子２ｉ－１，２ｉ－２に入力された信号に応じた出力値Ｙに基づいて監視用のアンテナの故障を検出したり、入力端子２ｉ－１～２ｉ－３に入力された信号に応じた出力値Ｙに基づいて当該電波の発射元の故障を迅速に検出したりすることができる。
　また、互いに、変調周波数や変調度が異なる信号が入力端子２ｉ－４～２ｉ－９に入力されるように構成された場合には、入力端子２ｉ－４～２ｉ－９に入力された信号に応じた出力値Ｙに基づいて、故障が発生したこととともに、故障が生じた箇所や内容を把握することが可能になる。
　なお、ＩＬＳでは、発射された電波の変調度（ＳＤＭ：Ｓｕｍ　ｏｆ　Ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）や互いに変調周波数が異なる電波の変調度の差（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎ　Ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）は、システムの性能に大きな影響を与える。それらは検波信号の最大値および最小値に基づいて算出可能であるので、検波信号は、ＩＬＳのシステム性能上重要な監視項目である。
　本実施形態によれば、増幅検波器３の入出力特性が変化しても変化に監視回路４が変化に応じた校正した出力値Ｙを出力するように構成されているので、増幅検波器３が出力した検波信号をより精度よく監視することができる。
　監視システムは、信頼性を高めるために、以下のように構成されていてもよい。図４は、信頼性を高めた監視システムの構成例を示すブロック図である。図４に示す例では、図１に示す標準信号発生器１、増幅検波器３、および監視回路４の組が２つ並列に、マルチプレクサ２、同期信号発生器５、およびアッテネータ６に接続されている。そして、図４に示す例では、いずれかの組の標準信号発生器１が発生した信号が、分岐スイッチ８およびマルチプレクサ２を介して、増幅検波器３、および監視回路４の一方の組１０１と他方の組１０２とのうち少なくとも一方に入力される。
　図４に示す例では、増幅検波器３、および監視回路４が冗長化されており、信頼性を高めることができる。なお、マルチプレクサ２および２分岐スイッチ８には、一般に、信頼性が高いＰＩＮ（Ｐ－Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ－Ｎ）ダイオードが用いられるので、図４に示す例では、マルチプレクサ２および２分岐スイッチ８は冗長化されていない。
　図５は、より信頼性を高めた監視システムの構成例を示すブロック図である。図５に示す例では、図１に示す標準信号発生器１、増幅検波器３、監視回路４、およびアッテネータ６の組が２つ並列に同期信号発生器５に接続されている。そして、標準信号発生器１、マルチプレクサ２、増幅検波器３、監視回路４、アッテネータ６の一方の組１０３と他方の組１０４とには、監視対象信号がそれぞれ入力される。また、各監視対象信号は、例えば、各監視対象信号に応じてそれぞれ用意された分配器（図示せず）に応じて一方の組１０３と他方の組１０４とにそれぞれ分配される。
　そのような構成によれば、信頼性をさらに高めることができる。
　なお、以上に述べた各例において、マルチプレクサ２において、標準信号発生器１が発生した信号が入力されるポートの損失がばらつく場合がある。そのような場合には、ばらつきを低減するための処理を行ったり、当該ばらつきを低減するための補正量を測定し、測定結果に応じて出力値Ｙを算出したりすることによって、より正確に故障検出を行うことができる。
　実施形態２．
　本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図６は、本発明の第２の実施形態の監視システム１０の構成例を示すブロック図である。図６に示すように、本発明の第２の実施形態の監視システム１０は、入力部１１、入出力特性算出部１２、補正結果生成部１３、および故障判定部１４を含む。
　入力部１１は、例えば、図１に示すマルチプレクサ２に相当する。入出力特性算出部１２および補正結果生成部１３は、例えば、図１に示す監視回路４に相当する。故障判定部１４は、例えば、図１に示す同期信号発生器５に相当する。
　入力部１１は、監視対象信号と参照信号とが入力され、入力された信号のうちいずれか１つの信号を特性測定対象機器１５に入力する。なお、特性測定対象機器１５は、例えば、図１に示す増幅検波器３に相当する。
　入出力特性算出部１２は、参照信号が入力された場合の特性測定対象機器１５の出力信号と参照信号とに基づいて、特性測定対象機器１５の入出力特性を算出する。
　補正結果生成部１３は、入出力特性算出部１２による算出結果に基づいて、監視対象信号が入力された場合の特性測定対象機器１５の出力信号を補正した結果を示す補正結果信号を生成する。
　故障判定部１４は、補正結果生成部１３が生成した補正結果信号に基づいて、機器が故障しているか否かを判定する。
　本実施形態によれば、運用を長時間に亘って停止させることなく、高周波の信号が入力される特性測定対象機器の特性の変化を監視することができる。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　この出願は、２０１４年１２月２５日に出願された日本出願特願２０１４－２６２３１６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　２　　マルチプレクサ
　２ｉ－１～２ｉ－１２、２ｓ－１～２ｓ－１２　　入力端子
　２ｏ　　出力端子
　３、３ａ～３ｎ　　増幅検波器
　４、４ａ～４ｎ　　監視回路
　５　　同期信号発生器
　６　　アッテネータ
　８　　２分岐スイッチ
　９　　制御部
　１０、１００　　監視システム
　１１　　入力部
　１２　　入出力特性算出部
　１３　　補正結果生成部
　１４　　故障判定部
　１５　　特性測定対象機器
　１０１、１０２、１０３、１０４　　組
　Ｓａ～Ｓｎ　　入力信号

Claims (8)

  1. 　監視対象信号と参照信号とが入力され、入力された信号のうちいずれか１つの信号を特性測定対象機器に入力する入力手段と、
    　前記参照信号が入力された場合の前記特性測定対象機器の出力信号と前記参照信号とに基づいて、前記特性測定対象機器の入出力特性を算出する入出力特性算出手段と、
    　前記入出力特性算出手段による算出結果に基づいて、前記監視対象信号が入力された場合の前記特性測定対象機器の出力信号を補正した結果を示す補正結果信号を生成する補正結果生成手段と、
    　前記補正結果生成手段が生成した前記補正結果信号に基づいて、機器が故障しているか否かを判定する故障判定手段とを備えた
    　ことを特徴とする監視システム。
  2. 　前記入力手段は、当該監視システムに運用上許容されている時間よりも短いサイクルで、前記特性測定対象機器に入力する信号を切り替える
    　請求項１に記載の監視システム。
  3. 　前記参照信号は、第１参照信号と、信号レベルが前記第１参照信号とは異なる第２参照信号と、信号レベルが前記第１参照信号および前記第２参照信号とは異なる第３参照信号とを含み、
    　前記入出力特性算出手段は、前記第１参照信号、前記第２参照信号、および前記第３参照信号のそれぞれが入力された場合の前記特性測定対象機器のそれぞれの出力信号と前記第１参照信号、前記第２参照信号、および前記第３参照信号とに基づいて、前記特性測定対象機器の入出力特性を算出する
    　請求項１または請求項２に記載の監視システム。
  4. 　前記第１参照信号の信号レベルは０ｄＢであり、前記第２参照信号の信号レベルは－６ｄＢであり、前記第３参照信号の信号レベルはグラウンドレベルである
    　請求項３に記載の監視システム。
  5. 　前記故障判定手段は、前記補正結果信号が示す補正結果の値が所定の範囲外である場合に、機器が故障していると判定する
    　請求項１から請求項４のうちいずれかに記載の監視システム。
  6. 　前記特性測定対象機器を含む
    　請求項１から請求項５のうちいずれかに記載の監視システム。
  7. 　監視対象信号と参照信号とが入力され、入力された信号のうちいずれか１つの信号を特性測定対象機器に入力させ、
    　前記参照信号が入力された場合の前記特性測定対象機器の出力信号と前記参照信号とに基づいて、前記特性測定対象機器の入出力特性を算出し、
    　前記入出力特性の算出結果に基づいて、前記監視対象信号が入力された場合の前記特性測定対象機器の出力信号を補正した結果を示す補正結果信号を生成し、
    　生成した前記補正結果信号に基づいて、機器が故障しているか否かを判定可能な補正結果信号を生成する
    　ことを特徴とする監視方法。
  8. 　コンピュータに、
    　監視対象信号と参照信号とが入力される入力手段に、入力された信号のうちいずれか１つの信号を特性測定対象機器に入力させる入力処理と、
    　前記参照信号が入力された場合の前記特性測定対象機器の出力信号と前記参照信号とに基づいて、前記特性測定対象機器の入出力特性を算出する入出力特性算出処理と、
    　前記入出力特性算出処理の算出結果に基づいて、前記監視対象信号が入力された場合の前記特性測定対象機器の出力信号を補正した結果を示し、機器が故障しているか否かを判定可能な補正結果信号を生成する補正結果生成処理とを実行させる
    　ための監視用プログラムが記憶された記憶媒体。
PCT/JP2015/006249 2014-12-25 2015-12-15 監視システム、監視方法、および監視用プログラムが記憶された記憶媒体 WO2016103634A1 (ja)

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