(57)【要約】【課題】多重化装置を小型化する。【解決手段】直列に接続される複数の多重化基板２−１〜２−Ｎを有し、複数の音響センサが検出する信号を多重化する多重化装置１であって、各多重化基板２−ｋは、音響センサ７−ｋにおいて検出された音響信号をデジタル信号に変換して音響データを生成する変換部４−ｋと、変換された音響データを後段の多重化基板に出力する出力部２１と、前段の多重化基板から受信する音響データを格納する格納部５−ｋと、後段の多重化基板へ音響データを出力した後に、格納部５−ｋに格納された音響データを後段の多重化基板に出力させるように出力部２１を制御する出力制御部２２と、を有するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続される複数の多重化基板を有し、複数の音響センサが検出する信号を多重化する多重化装置であって、
前記各多重化基板は、
前記音響センサにおいて検出された音響信号をデジタル信号に変換して音響データを生成する変換部と、
変換された前記音響データを後段の多重化基板に出力する出力部と、
前段の多重化基板から受信する前記音響データを格納する格納部と、
前記後段の多重化基板へ前記音響データを出力した後に、前記格納部に格納された前記音響データを該後段の多重化基板に出力させるように前記出力部を制御する出力制御部と、
を有する多重化装置。
【請求項２】
前記出力制御部は、
変換された前記音響データを前記出力部が出力する際、該音響データの先頭にヘッダーデータを付して前記出力部に出力させ、
前記前段の多重化基板から受信する前記音響データを受信すると、該音響データの先頭に付された前記ヘッダーデータを除いて該音響データを前記格納部に格納させる、請求項１に記載の多重化装置。
【請求項３】
直列に接続される複数の多重化基板によって、複数の音響データを多重化する多重化方法であって、
前記音響データを後段の多重化基板に出力するとともに、前段の多重化基板から受信する前記音響データを格納部に格納し、
前記後段の多重化基板へ前記音響データを出力した後に、前記格納部に格納された前記音響データを該後段の多重化基板に出力する、多重化方法。
【請求項４】
前記音響データを前記後段の多重化基板に出力する際、該音響データの先頭にヘッダーデータを付して出力し、
前記前段の多重化基板から前記音響データを受信すると、該音響データの先頭に付された前記ヘッダーデータを除いて該音響データ前記格納部に格納する、請求項３に記載の多重化方法。
【請求項５】
直列に接続される複数のコンピュータに、
音響データを後段のコンピュータに出力するとともに、前段のコンピュータから受信する前記音響データを格納部に格納する手順と、
前記後段のコンピュータへ前記音響データを出力した後に、前記格納部に格納された前記音響データを該後段のコンピュータに出力する手順を実行させるためのプログラム。
【請求項６】
前記音響データを前記後段のコンピュータに出力する際、該音響データの先頭にヘッダーデータを付して出力する手順と、
前記前段のコンピュータから前記音響データを受信すると、該音響データの先頭に付された前記ヘッダーデータを除いて該音響データ前記格納部に格納する手順とをさらに有する、請求項５に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の音響センサが検出する信号を多重化する多重化装置、多重化方法、およびコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の音響センサが検出する信号を多重化して出力する多重化装置は、音響センサに接続される複数の多重化基板を有する。伝送データのタイミング調整をより簡単にして回路設計を容易とするために、従来の多重化装置は、Ｎ個の多重化基板が（Ｎ＋１）個目の多重化基板と並列に接続された構成である。Ｎは２以上の整数である。
【０００３】
上記の多重化装置では、Ｎ個の多重化基板のそれぞれは、音響センサが検出した信号を増幅したデータに変換し、（Ｎ＋１）個目の多重化基板に出力する。（Ｎ＋１）個目の多重化基板は、Ｎ個の多重化基板から受信するデータを多重化して出力する。
【０００４】
複数のデータを多重化して出力する方法の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１には、映像符号化部と、符号化映像を記憶するＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ  Ｏｕｔ）メモリと、音声符号化部と、符号化音声を記憶するＦＩＦＯメモリと、多重化部とを有するデータ送出装置が開示されている。多重化部は、各ＦＩＦＯメモリから順次データを読み出して多重化して出力する。この場合、映像符号化部および音声符号化部の符号化処理のタイミングが合わなくても、各ＦＩＦＯメモリが、多重化処理対象のデータを受信した順にストックし、受信した順に出力するので、多重化部は、符号化映像と符号化音声とを同期させて出力できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術を用いて、（Ｎ＋１）個目の多重化基板にＮ個のＦＩＦＯメモリを設けることが考えられる。しかし、多重化基板の数が多くなると、Ｎ個の多重化基板と（Ｎ＋１）個目の多重化基板とを並列に接続する配線を設けるための面積が大きくなる。また、Ｎ個の多重化基板と（Ｎ＋１）個目の多重化基板とを接続する配線の中には、配線が他の配線に比べて長くならざるを得ない場合もある。その結果、装置全体が大きくなってしまい、装置を小型化できないことがある。
【０００７】
そこで、本発明は、小型化した多重化装置、多重化方法、およびコンピュータに実行させるプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る多重化装置は、直列に接続される複数の多重化基板を有し、複数の音響センサが検出する信号を多重化する多重化装置であって、各多重化基板は、音響センサにおいて検出された音響信号をデジタル信号に変換して音響データを生成する変換部と、変換された音響データを後段の多重化基板に出力する出力部と、前段の多重化基板から受信する音響データを格納する格納部と、後段の多重化基板へ音響データを出力した後に、格納部に格納された音響データを後段の多重化基板に出力させるように出力部を制御する出力制御部と、を有するものである。
【０００９】
本発明に係る多重化方法は、直列に接続される複数の多重化基板によって、複数の音響データを多重化する多重化方法であって、音響データを後段の多重化基板に出力するとともに、前段の多重化基板から受信する音響データを格納部に格納し、後段の多重化基板へ音響データを出力した後に、格納部に格納された音響データを後段の多重化基板に出力するものである。
【００１０】
本発明に係るプログラムは、直列に接続される複数のコンピュータに、音響データを後段のコンピュータに出力するとともに、前段のコンピュータから受信する音響データを格納部に格納する手順と、後段のコンピュータへ音響データを出力した後に、格納部に格納された音響データを後段のコンピュータに出力する手順を実行させるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、配線に必要な面積が大きくなることが抑制され、多重化装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の多重化装置の一構成例を示す図である。
【図２】図１に示した多重化部の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示した多重化部の一構成例を示す図である。
【図４】図２に示した出力制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した各多重化基板が出力する音響データを示す図である。
【図６】従来の多重化装置の一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
本実施の形態１の多重化装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１の多重化装置の一構成例を示す図である。多重化装置１は、例えば、水中音響センサから取得した音響信号を多重化して出力するものであり、複数の多重化基板２−１〜２−Ｎ（Ｎは２以上の整数）を有する。ｋを２〜Ｎ−１の任意の整数とすると、多重化基板２−ｋは、前段の多重化基板２−（ｋ−１）および後段の多重化基板２−（ｋ＋１）と配線で接続されている。多重化基板２−Ｎは、前段の多重化基板２−（Ｎ−１）と配線で接続され、後段側が情報処理装置５０と接続されている。情報処理装置５０は、例えば、コンピュータである。
【００１４】
図１に示すように、多重化基板２−ｋ（ｋは１〜Ｎの任意の整数）には、複数の音響センサ７−ｋが接続されている。図１に示す構成例では、アレイ状に配置されたｍ個（ｍは２以上の任意の整数）の音響センサ７−ｋが多重化基板２−ｋに接続されている。音響センサ７−ｋは、例えば、圧電素子である。音響センサ７−ｋは、検出する音響信号を多重化基板２−ｋに出力する。音響センサ７−ｋの数は多重化基板２−ｋ毎に異なっていてもよい。
【００１５】
図１を参照して、多重化基板２−ｋの構成を説明する。多重化基板２−２〜２−Ｎは同様な構成であるため、ここでは、多重化基板２−２の構成を説明する。また、多重化基板２−１は、多重化基板２−２〜２−Ｎと比較すると、ＦＩＦＯ回路５−２〜５−Ｎが設けられていないことを除いて、他の構成は同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００１６】
図１に示すように、多重化基板２−２は、複数のＨＡ（Ｈｅａｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）３−２と、複数のＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部４−２と、ＦＩＦＯ回路５−２と、多重化部６−２とを有する。ＨＡ３−２は音響センサ７−２と配線で接続されている。
【００１７】
ＨＡ３−２は、音響センサ７−２から受信する音響信号を予め決められた利得でレベル調整する増幅器である。Ａ／Ｄ変換部４−２は、ＨＡ３−２から受信する音響信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して音響データを生成する。ＦＩＦＯ回路５−２は、前段の多重化基板から受信する音響データを一時的に保持する格納部の役目を果たす。ＦＩＦＯ回路５−２は、前段の多重化基板から受信する音響データを格納し、格納した音響データを受信した順に出力する。
【００１８】
図２は、図１に示した多重化部の一構成例を示す機能ブロック図である。図２は、図１に示した多重化基板２−２に設けられた多重化部６−２の構成を示す。図３は、図２に示した多重化部の一構成例を示す図である。図２に示す破線の矢印は、データの入出力ではなく、制御に関する信号の送受信を示す。
【００１９】
図２に示すように、多重化部６−２は、複数のＡ／Ｄ変換部４−２から受け取る音響データを出力する出力部２１と、ＦＩＦＯ回路５−２に格納された音響データの出力を制御する出力制御部２２とを有する。図３に示すように、多重化部６−２は、プログラムを記憶するメモリ３２と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３１とを有する。ＣＰＵ３１がプログラムを実行することで、出力部２１および出力制御部２２が多重化基板２−２に構成される。メモリ３２とは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。なお、ＣＰＵ３１の代わりにプログラマブルデバイス（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を使用してもよく、これにより基板を小型化することができる。
【００２０】
出力部２１は、複数のＡ／Ｄ変換部４−２から音響データを受信すると、複数の音響データを後段の多重化基板に時分割多重化して出力する。出力制御部２２は、出力部２１が音響データを後段の多重化基板に出力する際、データの先頭を示すヘッダーデータを音響データの先頭に付して出力させる。出力制御部２２は、出力部２１からの音響データの出力を監視し、出力部２１の音響データの出力が完了した後、続けて、ＦＩＦＯ回路５−２に対して、格納された音響データの多重化基板２−３への出力を開始させる。また、出力制御部２２は、前段の多重化基板から音響データを受信すると、音響データの先頭に付されたヘッダーデータを除いて音響データをＦＩＦＯ回路５−２に格納させる。
【００２１】
図４は、図２に示した出力制御部の動作手順を示すフローチャートである。図４を参照して、多重化部６−ｋの出力制御部２２の動作を説明する。図１に示したｍ個の音響センサ７−ｋが音響信号をＨＡ３−ｋに出力すると、ＨＡ３−ｋは音響信号を増幅してＡ／Ｄ変換部４−ｋに出力する。Ａ／Ｄ変換部４−ｋは、音響信号をデジタル信号の音響データに変換して多重化部６−ｋに出力する。
【００２２】
多重化部６−ｋの出力制御部２２は、出力部２１を制御して、デジタル信号に変換されたｍ個の音響データの先頭にヘッダーデータを付して後段の多重化基板２−（ｋ＋１）への出力を開始させる（ステップＳＴ１０１）。出力制御部２２は、出力部２１による音響データの出力を監視する（ステップＳＴ１０２）。ステップＳＴ１０１〜ＳＴ０１２の間、多重化基板２−ｋは、先頭にヘッダーデータが付された音響データを前段の多重化基板２−（ｋ−１）から受信する。出力制御部２２は、受信する音響データの先頭に付されたヘッダーデータを除いて、ｍ個の音響データをＦＩＦＯ回路５−ｋに格納させる。
【００２３】
出力制御部２２は、出力部２１による音響データの出力が完了すると、最後の音響データの出力に続いて、ＦＩＦＯ回路５−ｋに、格納された音響データの多重化基板２−（ｋ＋１）への出力を開始させる（ステップＳＴ１０３）。出力制御部２２は、ＦＩＦＯ回路５−ｋが多重化基板２−（ｋ＋１）に音響データを出力するまで、ＦＩＦＯ回路５−ｋを監視する（ステップＳＴ１０４）。図４に示す手順を、出力制御部２２は、前段の多重化基板２−（ｋ−１）からｍ個の音響データを受信するタイミングで繰り返す。
【００２４】
図５は、図１に示した各多重化基板が出力する音響データを示す図である。本実施の形態１における多重化方法を、図４に示した手順と図５を参照して、説明する。ここでは、図１に示した構成と同様に、各多重化基板２−ｋに接続される音響センサ７−ｋの数がｍ個であるものとする。また、以下の説明で述べる時間Ｔ１〜ＴＮは、同じ時間の長さであるものとする。また、各多重化基板２−ｋにおいて、ｍ個の音響信号から生成されるｍ個の音響データをｄ１〜ｄｍとする。また、各多重化基板２−ｋで生成されるｍ個の音響データｄ１〜ｄｍを含むデータ群を、ＤＴｋで表す。
【００２５】
図５に示すように、多重化基板２−ｋの出力部２１は、音響データｄ１〜ｄｍの先頭にヘッダーデータｈｄを付けて、データを１つずつ後段の多重化基板のＦＩＦＯ回路５−（ｋ＋１）に出力する（図４に示したステップＳＴ１０１）。例えば、多重化基板２−１は、Ａ／Ｄ変換した音響データｄ１〜ｄｍの先頭にヘッダーデータｈｄを付けて、音響データｄ１〜ｄｍを１つずつ格納した順で多重化基板２−２のＦＩＦＯ回路５−２に出力する。多重化基板２−Ｎは、Ａ／Ｄ変換した音響データｄ１〜ｄｍの先頭にヘッダーデータｈｄを付けて、音響データｄ１〜ｄｍを１つずつ情報処理装置５０に出力する。このヘッダーデータｈｄがデータ群ＤＴＮ〜ＤＴ１のヘッダーとしての役目を果たす。
【００２６】
時間Ｔ１の間に、出力制御部２２は、多重化基板２−（ｋ−１）から受信するヘッダーデータｈｄでデータの先頭を確認する。そして、出力制御部２２は、受信するデータのうち、ヘッダーデータｈｄを除く、音響データｄ１〜ｄｍをＦＩＦＯ回路５−ｋに格納させる。時間Ｔ１の間に、多重化基板２−ｋで生成された音響データｄ１〜ｄｍが後段の多重化基板２−（ｋ＋１）に移されたことになる。
【００２７】
次に、時間Ｔ１経過後から時間Ｔ２の間に、ＦＩＦＯ回路５−ｋは、格納した音響データｄ１〜ｄｍを１つずつ後段の多重化基板２−（ｋ＋１）に出力する（図４に示したステップＳＴ１０３）。例えば、ＦＩＦＯ回路５−２は、多重化基板２−２でＡ／Ｄ変換された音響データｄｍの出力の後に続いて多重化基板２−１から受け取った音響データｄ１〜ｄｍを、多重化基板２−３のＦＩＦＯ回路５−３に出力する。ＦＩＦＯ回路５−３は、後段の多重化基板２−４にデータ群ＤＴ２を出力しながら、前段の多重化基板２−２から受信するデータ群ＤＴ１を格納する。
【００２８】
この時間Ｔ２で、ＦＩＦＯ回路５−３が多重化基板２−４に出力するデータ群ＤＴ２の音響データｄ１〜ｄｍは、多重化基板２−２でＡ／Ｄ変換されたものである。時間Ｔ２に、ＦＩＦＯ回路５−３が多重化基板２−２から受信するデータ群ＤＴ１の音響データｄ１〜ｄｍは、多重化基板２−１でＡ／Ｄ変換された音響データｄ１〜ｄｍである。
【００２９】
図５を参照して説明したように、時間Ｔ２の間、多重化部６−ｋの出力制御部２２は、後段の多重化基板２−（ｋ＋１）への音響データの出力と並行して、ＦＩＦＯ回路５−ｋに、前段の多重化基板２−（ｋ−１）から受信する音響データを格納させる。時間Ｔ２の間に、多重化基板２−ｋで生成された音響データｄ１〜ｄｍがさらに後段の多重化基板２−（ｋ＋２）に移されたことになる。さらに、時間Ｔ２の間に、ＦＩＦＯ回路５−Ｎは、多重化基板２−（Ｎ−１）の音響データｄ１〜ｄｍを１つずつ情報処理装置５０に出力する。
【００３０】
時間Ｔ３〜時間ＴＮまでの各時間において、時間Ｔ２における動作と同様にして、多重化基板２−ｋは、前段の多重化基板２−（ｋ−１）から受信する音響データｄ１〜ｄｍを後段の多重化基板２−（ｋ＋１）に転送する。時間Ｔ３〜時間ＴＮまで、ＦＩＦＯ回路５−Ｎは、多重化基板２−（Ｎ−１）から受信する音響データｄ１〜ｄｍを１つずつ情報処理装置５０に出力する。時間Ｔ３〜時間ＴＮの間、情報処理装置５０に入力される音響データｄ１〜ｄｍは、多重化基板２−（Ｎ−２）〜２−１の各多重化基板で生成された音響データである。
【００３１】
このようにして、多重化基板２−１〜２−（Ｎ−１）の各多重化基板で生成された音響データｄ１〜ｄｍは、多重化基板２−２から多重化基板２−Ｎまで順にリレーされた後、多重化基板２−Ｎから情報処理装置５０に出力される。その結果、多重化基板２−Ｎから多重化基板２−１までの各多重化基板の音響データｄ１〜ｄｍが時分割多重され、各音響データが順に多重化基板２−Ｎから情報処理装置５０に出力される。
【００３２】
情報処理装置５０は、多重化基板２−ｋに接続される複数の音響センサの数の情報を予め記憶している。情報処理装置５０は、多重化装置１から受信するヘッダーデータｈｄでデータの先頭を確認する。そして、情報処理装置５０は、ヘッダーデータｈｄの後に続く音響データのデータ群ＤＴＮ〜ＤＴ１を、多重化基板２−Ｎ〜２−１に対応して記憶した音響センサの数で区切る。これにより、データ群ＤＴＮ〜ＤＴ１のデータ群ＤＴｋの間にヘッダーデータｈｄが付されていなくても、情報処理装置５０は、多重化基板毎に生成された音響データｄ１〜ｄｍを認識できる。その結果、情報処理装置５０は、多重化基板２−ｋ毎に音響データｄ１〜ｄｍを解析処理できる。
【００３３】
なお、本実施の形態１では、多重化基板２−ｋに複数の音響センサ７−ｋが接続される場合で説明したが、多重化基板２−ｋに接続される音響センサ７−ｋは１つであってもよい。この場合、多重化基板２−ｋが生成する音響データの数は１つであってもよい。この場合でも、多重化基板２−１〜２−Ｎの各多重化基板２−ｋで生成される音響データが、時分割多重化され、多重化基板２−Ｎから出力される。また、多重化部６−ｋはマイクロコンピュータであってもよい。この場合、マイクロコンピュータがＨＡ３−ｋおよびＡ／Ｄ変換部４−ｋの機能を備えていてもよい。
【００３４】
本実施の形態１の多重化装置１は、直列に接続される複数の多重化基板２−１〜２−Ｎを有する。多重化基板は、後段の多重化基板に音響データを出力する出力部２１と、前段の多重化基板から受信する音響データを格納するＦＩＦＯ回路５−ｋと、出力部２１のデータ出力の後に続いて、ＦＩＦＯ回路５−ｋにデータ出力を開始させる出力制御部２２とを有する。
【００３５】
本実施の形態１では、直列に接続された複数の多重化基板のそれぞれが自基板で生成された音響データの出力に続いて前段の多重化基板から受信した音響データを出力するので、各多重化基板の音響データが時分割で順に出力される。このため、配線に必要な面積が大きくなることが抑制され、多重化装置の小型化を図ることができる。
【００３６】
図６は、従来の多重化装置の一構成例を示す図である。図６に示すように、従来の多重化装置は、Ｎ個の多重化基板７０−１〜７０−Ｎと、（Ｎ＋１）個目の多重化基板７０−（Ｎ＋１）とを有する。Ｎ個の多重化基板７０−１〜７０−Ｎは多重化基板７０−（Ｎ＋１）と並列に接続されている。図６に示す構成では、多重化基板７０−（Ｎ＋１）と多重化基板７０−ｉ（ｉは１〜Ｎの任意の整数）とを接続する配線の長さは、ｉの値が大きくなるほど、長くなる。従来の多重化装置では、多重化基板７０−（Ｎ＋１）の周りに円周状にＮ個の多重化基板７０−１〜７０−Ｎを配置できない場合、多重化基板７０−（Ｎ＋１）と多重化基板７０−ｉとを接続する配線のうち、一部の配線が極端に長くなってしまう。この場合、データの伝送レートが配線長の最も長いところで律速されてしまう。
【００３７】
これに対して、本実施の形態１では、多重化基板間の配線長は直列に接続される多重化基板間の距離で決まる。そのため、例えば、複数の多重化基板を水平方向に等間隔で配置する、または、複数の多重化基板を等間隔で積層することで、多重化基板間の配線長を共通の長さにすることができる。また、隣り合う多重化基板間の距離を短くすることで、配線長をより短くすることができる。その結果、配線が占める面積を小さくするとともに、共通の配線長に合わせて伝送レートを高くし、通信帯域の高周波化を行って通信速度を上げることができる。
【００３８】
また、本実施の形態１では、Ｎ個の多重化基板が各基板の音響データを多重化して出力するため、図６に示した従来の多重化装置と比べて、（Ｎ＋１）個目の多重化基板を別途、設ける必要がない。また、（Ｎ＋１）個目の多重化基板が不要なため、従来の多重化装置と比べて、配線の数が１本少なくて済む。そのため、従来の多重化装置よりも、多重化装置をより小型化することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  多重化装置
２−１〜２−Ｎ  多重化基板
３−１〜３−Ｎ  ＨＡ（増幅器）
４−１〜４−Ｎ  Ａ／Ｄ変換部
５−２〜５−Ｎ  ＦＩＦＯ回路
６−１〜６−Ｎ  多重化部
７−１〜７−Ｎ  音響センサ
２１  出力部
２２  出力制御部
３１  ＣＰＵ
３２  メモリ
５０  情報処理装置
７０−１〜７０−（Ｎ＋１）  多重化基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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