JP2006308345A - 時系列データの記憶方法、検索方法、表示方法及び記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】時系列データを記憶手段に格納する際、時系列データを、それぞれが複数個のデータから構成される複数のデータグループに分け、そのデータグループを代表する予め定めた代表データを生成し、時系列データとともに、当該データグループの代表データを記憶する。
【選択図】 図1
Description
アナログ入力は、必要に応じてアイソレーション、信号レベル変換、直流電位変換、フィルタリング処理等のシグナルコンディショニング処理が施された後、A/D変換器1によりA/D変換されてアナログ波形に相当するデジタル時系列データが得られる。例えば、16ビットのA/D変換器を用いた場合は、時系列データの1データは16ビットで、2の補数形式などのデジタル数値データで表現されている。得られた時系列データは、制御手段3を介して記憶手段6に格納される。このシグナルコンディショニング条件の設定や、A/D変換のサンプリングクロック等は、制御手段から与えられる。1チャネル分のアナログ入力だけを図示しているが、データロガーでは一般的には複数チャネルを備える場合がほとんどである。
[データ収集]
・シグナルコンディショニング条件設定
・サンプル間隔の選択・決定
・サンプルクロック生成やサンプリング制御
・時系列データの記憶手段への格納
[表示]
・収集中の時系列データの表示内容の生成(波形表示など)
・記憶格納されていた時系列データの表示内容の生成(波形表示等)
・シグナルコンディショニング設定状態などの表示
・操作方法や操作手順などの表示
[データ検索]
・収集中の時系列データにおける特徴点の検索(トリガ点検出など)
・格納されていた時系列データにおける特徴点の検索(異常点の検出等)
・検索結果の表示
[操作等]
・本体に内蔵されたパネルキーやダイヤルの処理
・外部のコンピュータ等との通信によるデータ等の送出や読み込み
・外部のコンピュータ等との通信によるリモート操作
(1)アドレス0のデータを読み出し、データ値:0であることを知る→アドレス0のデータは、横軸左端の画素に対応する。また、データ値:0は縦軸中央画素に対応する→横軸左端の縦軸中央画素を点灯させる。ここで、点灯とは波形表示色を表示することを指し、消灯とは背景色を表示することを指す。
(2)アドレス1〜2,047について同様の手順をあと2,047回繰り返し、表示を行う。(1)と同じ画素が繰り返し点灯される。
(3)アドレス2,048のデータを読み出し、データ値:512であることを知る→アドレス2,048のデータは横軸左端の画素に対応する。また、データ値:512は縦軸中央画素の一つ上の画素に対応する→横軸左端の、縦軸中央画素の一つ上の画素を点灯させる。
(4)アドレス2,048〜4,095について同様の手順をあと2,047回繰り返し、表示を行う。(3)と同じ画素が繰り返し点灯される。
(5)アドレス4,096〜1,048,575について同様の手順を繰り返し、波形表示を行う。
(1)アドレス0〜4,095のデータが横軸左端の画素に対応する→この範囲のデータ4,096個を順次読み出し、0〜+511の値を取ることを知る→この値は、縦軸中央画素とその一つ上の画素に対応することを知り、この2画素を点灯する。
(2)アドレス4,096〜8,191のデータが横軸左端から2番目の画素に対応する→この範囲のデータ4,096個を順次読み出し、+512〜+1,023の値を取ることを知る→この値は、縦軸中央画素の二つ上と三つ上の画素に対応することを知り、この2画素を点灯する。
(3)アドレス8,192〜1,048,575について同様の手順を繰り返し、波形表示を行う。
(1)横軸1画素に対応するアドレス範囲のデータを読み出し、データ値の最小値と最大値を知る。
(2)該横軸1画素において、データ値の範囲に相当する縦軸画素を点灯させる(縦線を表示する)。
(3)(1)、(2)を横軸全画素について繰り返して、波形を表示する。
(1)アドレス0のデータを読み出し、データ値:0/1のいずれであるかを知る→アドレス0のデータは、横軸左端の画素に対応する→横軸左端において、データ値0/1に対応する縦軸画素を点灯させる。
(2)アドレス1のデータを読み出し、データ値:0/1のいずれであるかを知る→アドレス1のデータも、横軸左端の画素に対応する→横軸左端において、次の縦軸画素を点灯させる。
・データ値が0で、一つ前のアドレスのデータ値も0のとき
→データ値0に対応する縦軸画素だけを点灯させる。
・データ値が0で、一つ前のアドレスのデータ値が1のとき
→データ値が遷移したので、データ値0とデータ値1を結ぶ縦軸画素を点灯させる。
・データ値が1で、一つ前のアドレスのデータ値が0のとき
→データ値が遷移したので、データ値0とデータ値1を結ぶ縦軸画素を点灯させる。
・データ値が1で、一つ前のアドレスのデータ値も1のとき
→データ値1に対応する縦軸画素だけを点灯させる。
(3)アドレス2〜1,048,575について同様の手順を繰り返し、デジタル波形表示を行う。
(1)アドレス:0〜4,095のデータが横軸左端の画素に対応する→この範囲のデータ4,096個を順次読み出し、これらのデータについて「0と1の両方を含む」「すべて1」「すべて0」のいずれかを知る→「すべて0」であれば0に相当する縦軸画素だけを点灯する。
「すべて1」であれば1に相当する縦軸画素だけを点灯する。
「0と1の両方を含む」であれば、0と1に相当する間の縦軸画素をすべて点灯する。
(2)アドレス4,096〜8,191のデータが横軸左端から2番目の画素に対応する
→データ4,096個を順次読み出し、「0と1の両方を含む」「すべて1」「すべて0」のいずれかを知る
→「0と1の両方を含む」であれば、0と1に相当する縦の画素をすべて点灯する。
「すべて1」であれば、一つ前の横軸画素が「すべて1」であれば、1に相当する画素だけを点灯する。一つ前の横軸画素が「すべて0」であれば、0と1に相当する間の縦の画素をすべて点灯する。
「すべて0」であれば、一つ前の横軸画素が「すべて1」であれば、0と1に相当する間の縦の画素をすべて点灯する。一つ前の横軸画素が「すべて0」であれば、0に相当する画素だけを点灯する。
(3)同様の手順を繰り返し、1Mデータすべてを読み出して表示を行う。
・特定の、ある値になった。
・ある値以上になった。
・ある値を超えた。
・ある値以下になった。
・ある値より小さくなった。
・ある2つの値の間の値をとった。
・ある2つの値の間の値をとった後、その範囲の上に出た。
・ある2つの値の間の値をとった後、その範囲の下に出た。
・ある2つの値の間の値から、その範囲外に出た。
・0→1になった。
・1→0になった。
・0または1が、ある時間以上持続した。
さらに、複数ビットを一括して考えたときには、次のような特徴点を例示することができる。
・特定の、ある値になった。
・一括した複数ビット各々に0/1/X(Xは0でも1でもよいことを示す)を指定し、その値になった。
・ある値以上になった。
・ある値を超えた。
・ある値以下になった。
・ある値より小さくなった。
・ある2つの値の間の値をとった。
・ある2つの値の間の値をとった後、その範囲の上に出た。
・ある2つの値の間の値をとった後、その範囲の下に出た。
・ある2つの値の間の値から、その範囲外に出た。
(1)アドレス:0のデータを読み出し、0であることを知る。
→負の値ではなかったので、次のアドレスへ。
(2)(1)を繰り返し、時系列データを順次チェックする。524,295回繰り返し、アドレス:524,296まで到達したところで、初めて負の値-1を発見する
→アドレス:524,296が、検索結果となる。
前記時系列データを、それぞれが複数個のデータから構成される複数のデータグループに分け、前記データグループを代表する予め定めた代表データを生成し、前記時系列データとともに、前記データグループの複数の代表データを記憶する時系列データ記憶方法。
(2)前記データグループを構成する複数個のデータの数は、予定された時系列データ総量に応じて設定される上記(1)の時系列データ記憶方法。
(3)前記代表データの数は、予定された時系列データ総量に応じて設定される上記(1)の時系列データ記憶方法。
(4)前記時系列データの収集中には、前記時系列データとともに前記データグループの複数の代表データを前記記憶手段に格納し、前記時系列データ収集後に、収集した時系列データ総量に応じて定められた所定の代表データを消去する上記(1)の時系列データ記憶方法。
(5)上記(1)乃至(4)のいずれかの方法により記憶された時系列データから特定データを検索する時系列データ検索方法において、
所定の代表データに基づく検索を行い、続いて検出された代表データが属するデータグループの時系列データ範囲内を検索する時系列データ検索方法。
(6)上記(1)乃至(4)のいずれかの方法により記憶された時系列データから特定データを検索する時系列データ検索方法において、
第1の特定数値のデータグループの代表データに基づく検索を行い、検出された代表データが属するデータグループ内について、前記第1の代表データよりも前記特定数値が小さい第2の代表データに基づく検索を行い、順次前記特定数値がより小さい代表データに基づく検索を繰り返し、続いて検出された代表データが属するデータグループの時系列データ範囲内を検索する時系列データ検索方法。
(7)上記(1)乃至(4)のいずれかの方法により記憶された時系列データを表示する方法において、
前記代表データを用いて前記時系列データを表示する時系列データ表示方法。
(8)上記(1)乃至(4)のいずれかのデータ記憶方法を用いてデータを記録する時系列データ記録装置。
(9)上記(5)乃至(6)のいずれかのデータ検索方法を用いてデータを検索する時系列データ記録装置。
(10)上記(7)のデータ表示方法を用いてデータを表示する時系列データ記録装置。
ここで、以降の説明では、下記のような用語を用いる。〔課題を解決するための手段〕の(1)におけるデータグループを構成する複数個のデータの数を、以降「代表数」と表わす。また、「前記時系列データとともに、前記データグループの複数の代表データを記憶する」としている部分の、「複数の代表データ」の数を、以降「代表データの種類数」と表わす。
・代表数個の時系列データがすべて0であれば、代表データは「すべて0」
・代表数個の時系列データがすべて1であれば、代表データは「すべて1」
・代表数個の時系列データ中に0と1が混在していれば、代表データは「0と1両方」
・代表数1Kの代表データ ・代表数1Mの代表データ の2種類の代表データを生成し、これを時系列データと同時に記憶することができる。数Gデータ以上のデータを扱うときは、さらに代表数1Gの代表データを追加してもよい。
例えば、2^8=256、2^16=65,536…など別の2のn乗や、100、10,000…のような10のm乗系列など、自由な組み合わせを選択することができる。
2進法を基本とした一般的なデジタル回路やCPUで処理するときは、この代表数やステップは、2のべき乗に取るのが便利な場合が多いが、これに限定するものではない。
(2)次の時系列データが最大値レジスタより大きければ、最大値レジスタにその時系列データを入れる。最小値レジスタより小さければ、最小値レジスタにその時系列データを入れる。
(3)順次(2)のステップを繰り返し、1,023回繰り返したら、そのときの最大値レジスタと最小値レジスタの値を代表データとして出力する。
(4)次の時系列データを最初として、(1)〜(3)を繰り返す。
このような処理により、時系列データ1,024個について1組の代表データが生成される。
例えば、代表数を1,024(=1K)としたとき、代表データ生成手段は次のような処理を行う。
(2)次の時系列データが1であれば「1」フラグをセット、0であれば「0」フラグをセットする。(フラグのリセットは行わない。)
(3)順次(2)のステップを繰り返し、1,023回繰り返したら、そのときの「1」フラグと「0」フラグにより、次を代表データとして出力する。
「1」フラグ 「0」フラグ
セット リセット 「すべて1」
リセット セット 「すべて0」
セット セット 「0と1両方」
(4)次の時系列データを最初として、(1)〜(3)を繰り返す。
これは、アナログでもデジタルでも同様である。
(1)代表データ番号:0の代表データを読み出し、最小値が0、最大値+127であることを知る。
→いずれも負の値ではなかったので、次の代表データへ。
(2)(1)を繰り返し、代表データを順次チェックする。
→代表データ番号:512まで到達したところで、初めて負の値:最小値-127を発見する。
(3)代表データ番号:512に対応する時系列データは、アドレス:524,288〜525,311なので、次にこの範囲の時系列データを検索する。
(4)アドレス:524,288のデータを読み出し、0であることを知る。
→負の値ではなかったので、次のアドレスへ。
(5)(4)を繰り返し、時系列データを順次チェックする。
→アドレス:524,296まで到達したところで、初めて負の値-1を発見する。
→アドレス:524,296が、検索結果となる。
(4μ秒×513回)+(2μ秒×9回)=
2.07m秒
で検索が終了する。
つまり、この例では、代表データを使用することにより、検索を約5百倍高速に実行できることになる。
(1)代表数1M、番号0の代表データを読み出す。
→特徴点が含まれていなかったので、次の代表データへ。
(2)(1)を繰り返し、代表数1Mの代表データを順次チェックする。
→番号512まで到達したところで、初めて特徴点を発見する。
→代表数1M、番号512の代表データは、時系列データのアドレス536,870,912〜537,919,487に相当する代表データであり、またこの範囲に相当する代表数1Kの代表データは、番号524,288〜525,311である。
(3)代表数1M、番号512に対応する、代表数1Kの代表データは、番号524,288〜525,311なので、次にこの範囲の代表数1Kの代表データを検索する。
(4)代表数1K、代表データ番号524,288の代表データを読み出す。
→特徴点が含まれていた。
(5)代表数1K、番号524,288に対応する時系列データは、アドレス536,870,912〜536,871,935なので、次にこの範囲の時系列データを検索する。
(6)アドレス536,870,912の時系列データを読み出す。
→特徴点が含まれていたので、アドレス536,870,912、すなわち1G個の時間軸データの中央が、検索結果となる。
(4μ秒×513回)+(4μ秒×1回)+(2μ秒×1回)=
2.058m秒で検索が終了する。
2μ秒×536,870,913回=1073.741826秒(約18分)かかることになる。
つまり、この例では、2種類の代表データを用いることにより、
1,073.741826秒 ÷ 2.058m秒 ≒ 521,740.44…
となり、50万倍強、検索が高速化されたことになる。
(1)長いデータを最初に荒くぶつ切りにして、そのぶつ切り単位で先頭からチェック。
(2)特徴点が抽出されたぶつ切りのデータ1個を、今度はある程度細かくこま切れにして、そのこま切れ単位で先頭からチェックして絞り込む。
(3)特徴点が抽出されたこま切れの中で、最後にひとつひとつのデータを先頭からチェックして、最終的に特徴点を決定する。
の3段階検索を例示したが、代表数の異なる代表データを何種類か用いて、任意の段階数で検索することができる。
これらのデータを元に、横軸256画素、縦軸256画素に波形を表示する場合を考える。
→これに対応する代表データ4個(代表データ番号0〜3)を読み出し、さらにこれら4つの代表データの最小値と最大値を取り、0〜+511の値を取ることを知る。
→この値は、縦軸中央画素とその一つ上の画素に対応することを知り、点灯する。
(2)横軸左端から2番目の画素には、アドレス4,096〜8,191のデータが対応する。
→これに対応する代表データ4個(代表データ番号4〜7)を読み出し、さらにこれら4つの代表データの最小値と最大値を取り、+512〜+1,023の値を取ることを知る。
→この値は、縦軸中央画素の二つ上と三つ上の画素に対応することを知り、点灯する。
(3)残る横軸画素について同様の手順を繰り返し、波形表示を行う。
(1)横軸1画素に対応する代表データを読み出し、さらにそれらの最小値と最大値を知る。
(2)該横軸1画素の、最小値と最大値の範囲に相当する縦軸画素を点灯させる。
(3)(1)、(2)を、横軸全画素について繰り返して、波形を表示する。
20μ秒×代表データ数:1,024 ≒ 20m秒(20.48m秒)
となる。
デジタルデータの場合は、横軸を時間軸としたロジックアナライザの波形表示のような表示形式を例示しているが、実際のロジックアナライザでは、その他に複数ビットを一括してヘキサデシマルで表示する等の様々な表示方法があり、本発明もまた同様に様々な表示方法に適用できる。
→これに対応する代表データ4個(代表データ番号0〜3)を読み出す。
4個とも「すべて0」であれば、0に相当する縦軸画素だけを点灯する。
4個とも「すべて1」であれば、1に相当する縦軸画素だけを点灯する。
それ以外であれば、0と1に相当する間の縦軸画素をすべて点灯する。
(2)横軸左端から2番目の画素には、アドレス4,096〜8,191のデータが対応する。→これに対応する代表データ4個(代表データ番号4〜7)を読み出す。
「すべて1」であれば、一つ前の横軸画素が「すべて1」であれば、1に相当する画素だけを点灯する。一つ前の横軸画素が「すべて0」であれば、0と1に相当する間の縦の画素をすべて点灯する。
「すべて0」であれば、一つ前の横軸画素が「すべて1」であれば、0と1に相当する間の縦の画素をすべて点灯する。一つ前の横軸画素が「すべて0」であれば、0に相当する画素だけを点灯する。
それ以外であれば、0と1に相当する間の縦軸画素をすべて点灯する。
(3)残る横軸画素について同様の手順を繰り返し、波形表示を行う。
・代表データを用いる場合:10μ秒×1,024データ=10.24m秒
・代表データを用いない場合:5μ秒×1,048,576データ=5.24288秒となる。
2 サンプリング手段
3 制御手段
4 表示手段
5 操作手段
6 記憶手段
7 代表データ生成手段(アナログ用)
8 代表データ生成手段(デジタル用)
Claims (10)
- 時系列データを記憶手段に格納する時系列データ記憶方法において、
前記時系列データを、それぞれが複数個のデータから構成される複数のデータグループに分け、前記データグループを代表する予め定めた代表データを生成し、前記時系列データとともに、前記データグループの複数の代表データを記憶することを特徴とする時系列データ記憶方法。 - 前記データグループを構成する複数個のデータの数は、予定された時系列データ総量に応じて設定されることを特徴とする請求項1に記載の時系列データ記憶方法。
- 前記代表データの数は、予定された時系列データ総量に応じて設定されることを特徴とする請求項1に記載の時系列データ記憶方法。
- 前記時系列データの収集中には、前記時系列データとともに前記データグループの複数の代表データを前記記憶手段に格納し、前記時系列データ収集後に、収集した時系列データ総量に応じて定められた所定の代表データを消去することを特徴とする請求項1に記載の時系列データ記憶方法。
- 請求項1乃至4のいずれかの方法により記憶された時系列データから特定データを検索する時系列データ検索方法において、
所定の代表データに基づく検索を行い、続いて検出された代表データが属するデータグループの時系列データ範囲内を検索することを特徴とする時系列データ検索方法。 - 請求項1乃至4のいずれかの方法により記憶された時系列データから特定データを検索する時系列データ検索方法において、
第1の特定数値のデータグループの代表データに基づく検索を行い、検出された代表データが属するデータグループ内について、前記第1の代表データよりも前記特定数値が小さい第2の代表データに基づく検索を行い、順次前記特定数値がより小さい代表データに基づく検索を繰り返し、続いて検出された代表データが属するデータグループの時系列データ範囲内を検索することを特徴とする時系列データ検索方法。 - 請求項1乃至4のいずれかの方法により記憶された時系列データを表示する方法において、
前記代表データを用いて前記時系列データを表示することを特徴とする時系列データ表示方法。 - 請求項1乃至4のいずれかのデータ記憶方法を用いてデータを記録することを特徴とする時系列データ記録装置。
- 請求項5乃至6のいずれかのデータ検索方法を用いてデータを検索することを特徴とする時系列データ記録装置。
- 請求項7のデータ表示方法を用いてデータを表示することを特徴とする時系列データ記録装置。
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