(57)【要約】【課題】システムの時間応答性を低下させることなく、デジタルデータをホストに送信できるようにしたセンサ信号処理装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ４は、信号処理部１０によりホスト９からの送信要求の受信周期に応じて次の送信タイミングＴＮを算出し（Ｓ１）、センサ素子８のセンサ信号を信号処理してセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測し（Ｓ５）、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を用いて次の送信タイミングＴＮにおける送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を予め生成する（Ｓ６，Ｓ７）。そして通信回路５は、ホスト９から送信要求を受け付けると送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）に応じたデータをホスト９に送信する（Ｓ８）。【選択図】図３
2019020756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を計測しセンサ信号を出力するセンサ素子（８）、及び、送信要求を出力するホスト（９）に接続され、前記センサ信号をサンプリングするサンプリング周期と前記ホストからの送信要求を受け付ける受信周期とが互いに異なるセンサ信号処理装置（１）であって、
前記ホストから送信要求を受け付けると送信用デジタルデータ（Ｄｉｎｔ）に応じたデータを前記ホストに送信する送信部（５）と、
前記ホストからの送信要求の受信周期に応じて次の送信タイミング（ＴＮ）を算出し、前記センサ信号（Ｓｍｓｒ）のサンプリング処理を含む信号処理をして前記センサ信号の将来値（Ｓｅｓｔ）を予測し、当該センサ信号将来値を用いて前記次の送信タイミングにおける前記送信用デジタルデータを予め生成する信号処理部（１０）と、
を備えたセンサ信号処理装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、
前記センサ素子のセンサ信号に応じて次のサンプリングタイミング（ｔｎ＋１、ｔｋ＋１）におけるセンサ信号将来値（Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１），Ｓｅｓｔ（ｔｋ＋１））を予測するセンサ信号予測処理部（１１）と、
前記センサ信号及び前記センサ信号将来値に所定のフィルタ処理をすることに応じて、フィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ（ｔｎ）、Ｌｍｓｒ（ｔｋ））、及び、前記次のサンプリングタイミングにおけるフィルタ処理後信号将来値（Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）、Ｌｅｓｔ（ｔｋ＋１））を算出するデジタルフィルタ処理部（１２）と、
前記フィルタ処理後信号値、及び、前記フィルタ処理後信号将来値を、前記次の送信タイミングにて補間処理することに応じて、前記次の送信用デジタルデータを予め生成する補間処理部（１３）と、
を備える請求項１記載のセンサ信号処理装置。
【請求項３】
前記センサ信号予測処理部は、
関数フィッティングを用いる方法又は常微分方程式を用いる方法を用いて、前記センサ素子のセンサ信号から前記次のサンプリングタイミング（ｔｎ＋１）における前記センサ信号将来値を予測する請求項２記載のセンサ信号処理装置。
【請求項４】
前記センサ信号予測処理部は、
前記センサ信号将来値の予測方法として前記関数フィッティングを用いるときには、
自己回帰モデルまたは機械学習を用いて、現在及び過去のサンプリングタイミング（ｔｎ，ｔｎ−１，ｔｎ−２）に計測されたセンサ信号にフィッティングした関数から前記次のサンプリングタイミング（ｔｎ＋１）における前記センサ信号将来値を予測する請求項３記載のセンサ信号処理装置。
【請求項５】
前記センサ信号予測処理部は、
前記センサ信号将来値の予測方法として前記常微分方程式を用いるときには、
オイラー法またはルンゲクッタ法を用いて、前記センサ素子のセンサ信号の出力特性に基づく常微分方程式を解くことに応じて前記次のサンプリングタイミングにおける前記センサ信号将来値を予測する請求項３記載のセンサ信号処理装置。
【請求項６】
前記デジタルフィルタ処理部は、
計測された現在の前記センサ信号（Ｓｍｓｒ（ｔｎ））、及び、過去のセンサ信号をフィルタ処理したフィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１），Ｌｍｓｒ（ｔｎ−２））にデジタルフィルタ係数（Ａ０，Ｂ１，Ｂ２）を積和演算することによりデジタルフィルタ処理して現在のフィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ（ｔｎ））を算出し（（１）式）、
前記センサ信号予測処理部により予測されたセンサ信号将来値（Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１））、現在及び過去のフィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ（ｔｎ）、Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１））に前記デジタルフィルタ係数と同一値のデジタルフィルタ係数（Ａ０，Ｂ１，Ｂ２）を積和演算することでデジタルフィルタ処理して前記フィルタ処理後信号将来値（Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１））を算出する（（３）式）、請求項２記載のセンサ信号処理装置。
【請求項７】
前記デジタルフィルタ処理部は、ＩＩＲローパスフィルタを用いて、
過去２点以上のフィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１），Ｌｍｓｒ（ｔｎ−２））、及び、計測されたセンサ信号（Ｓｍｓｒ（ｔｎ））から現在のフィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ（ｔｎ））を算出し（（１）式）、
過去１点以上のフィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１））、算出された現在のフィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ（ｔｎ））、及び、前記センサ信号予測処理部により予測されたセンサ信号将来値（Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１））に応じて前記フィルタ処理後信号将来値（Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１））を算出する（（３）式）、請求項６記載のセンサ信号処理装置。
【請求項８】
前記デジタルフィルタ処理部は、ＦＩＲローパスフィルタを用いて、
現在及び過去に計測されたセンサ信号に応じてフィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ）を算出し（（７）式）、
前記現在及び過去に計測されたセンサ信号、及び、前記センサ信号予測処理部により予測されたセンサ信号将来値（Ｓｅｓｔ（ｔｋ＋１））に応じて前記フィルタ処理後信号将来値（Ｌｅｓｔ（ｔｋ＋１））を算出する（（８）式）、請求項２記載のセンサ信号処理装置。
【請求項９】
前記補間処理部は、
前記デジタルデータの補間方法として線形補間を用いて、
前記デジタルフィルタ処理部により算出された現在のフィルタ処理後信号値（Ｌｍｓｒ（ｔｎ））、及び、前記フィルタ処理後信号将来値（Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１））に応じて前記次のデジタルデータの送信タイミングにおける送信用デジタルデータ（Ｄｉｎｔ）を生成する（（４）式）、請求項２記載のセンサ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を示すセンサ信号に応じたデジタルデータを生成し、その生成したデジタルデータをホストに送信するセンサ信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば圧力等の物理量を示すセンサ信号を計測し、この計測されたセンサ信号に信号処理を施して生成したデジタルデータをホストに送信するセンサ信号処理装置が提案されている。センサ信号処理装置がホストにデジタルデータを送信すると、ホストは、センサ信号処理装置から受信したデジタルデータを用いて所定の処理（例えば、排ガスフィルタの目詰まり等の事象を判定）を行う。
【０００３】
センサ信号処理装置がデジタルデータをホストに送信すると、当該センサ信号処理装置によるセンサ信号のサンプリング周期とデジタルデータのホストへの送信周期とが異なる可能性がある。これらの周期が異なる場合、センサ信号のサンプリングタイミングとデジタルデータの送信タイミングの時間差にばらつきを生じてしまい、センサ信号の送信抜けを生じたり、センサ信号とは異なる波形の信号をデジタルデータとして送信してしまう。
【０００４】
そこで、ホストからのコマンドが通信手段に受信された周期を通信周期として計測し、データ更新処理に費やすデータ更新処理時間が通信周期に同調して一定となるようにクロックの周波数調整を行うようにする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載の技術によれば、送信周期に同調してセンサ信号をサンプリングしてデジタルデータを生成でき、サンプリングタイミングと送信タイミングとの時間差のばらつきを解決できる。
【０００５】
また、欠損したセンサ信号を予測して補間することで、センサ信号の送信抜けを解決する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２記載の技術によれば、事前に算出された一組の重みで特徴付けられる予測フィルタを用いて、以前に計測されたセンサ信号から欠損したセンサ信号を予測することで、断続的なセンサ信号の損失を補間できる。また、センサ信号が連続して欠損した場合においても、計測したセンサ信号の代わりに予測したセンサ信号を用いて予測フィルタ処理を施すことで、連続してセンサ信号を予測することができ、センサ信号の送信抜けを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１１４７７４号公報
【特許文献２】特表２００８−５０３８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術を適用すると、サンプリングから信号処理までに要する時間を調整するため、センサ信号のサンプリングタイミングとホストへの送信タイミングとの間の時間差のばらつきを縮小できる。
【０００８】
しかしながら、連続する送信タイミング間の時間差そのものをなくすことはできない。このため、ホストからの送信要求を受け付ける受信周期とセンサ信号のサンプリング周期とが異なるようなシステムに適用した場合には、ホストから送信要求を受け付けたときに直ぐにホストに応答できず、システムの時間応答性が低下してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、システムの時間応答性を低下させることなく、デジタルデータをホストに送信できるようにしたセンサ信号処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、物理量を計測しセンサ信号を出力するセンサ素子、及び、送信要求を出力するホストに接続され、センサ信号をサンプリングするサンプリング周期とホストからの送信要求を受け付ける受信周期とが互いに異なるようなセンサ信号処理装置を対象としている。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、信号処理部は、ホストからの送信要求の受信周期に応じて次の送信タイミングを算出し、センサ素子のセンサ信号を信号処理してセンサ信号将来値を予測し、センサ信号将来値を用いて次の送信タイミングにおける送信用デジタルデータを予め生成する。そして送信部は、ホストから送信要求を受け付けると送信用デジタルデータに応じたデータをホストに送信する。
【００１２】
ホストからの送信要求の受信周期に応じて次の送信タイミングを算出しているため、ホストへの送信用デジタルデータの送信タイミングを、ホストからの送信要求の受信周期に同期させることができる。このため、たとえホストからの送信要求の受信周期と、センサ信号をサンプリングするサンプリング周期とが互いに異なっていたとしても、ホストからの送信要求を受け付けたときに、予め生成されている送信用デジタルデータを即時送信できるようになり、受信周期とサンプリング周期との周期ずれに応じて生じる時間応答性の悪化を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】全実施形態に係るセンサ信号処理システムの概要を示すブロック図
【図２】センサ信号のデータフロー図
【図３】センサ信号の信号処理のフローチャート
【図４】センサ信号の信号処理の流れを示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のセンサ信号処理装置を、自動車に搭載される自動車用圧力センサの信号処理装置に適用した実施形態について図面を参照しながら説明する。図１はセンサ信号処理システムＳの概要をブロック図により示している。
【００１５】
この図１に示すように、センサ信号処理システムＳは、センサ信号処理装置１を主として構成されている。このセンサ信号処理装置１は、ＡＤ変換回路２、及びマイコン３を備える。マイコン３は、ＣＰＵ４、送信部としての通信回路５、ＲＡＭ６、及びＲＯＭ７を備える。ＲＯＭ７には、制御処理用のコンピュータプログラムが記憶されている。このＲＯＭ７は非遷移的実態的記録媒体として用いられる。このセンサ信号処理装置１は、センサ素子８及びホスト９を外部に接続して使用される。
【００１６】
マイコン３は、ＣＰＵ４がＲＯＭ７に記憶されたプログラムを実行することで信号処理部１０としての機能を備える。より詳細には、信号処理部１０の信号処理機能は、センサ信号予測処理部１１、デジタルフィルタ処理部１２、及び、補間処理部１３の機能に区分できる。
【００１７】
センサ素子８は、例えば圧力を検知しこの検知したアナログセンサ信号をセンサ信号処理装置１に出力する。ＡＤ変換回路２は、センサ素子８からアナログセンサ信号を入力すると、そのアナログセンサ信号にＡＤ変換処理してデジタルセンサ信号を生成する。そしてＡＤ変換回路２は、そのＡＤ変換後のデジタルセンサ信号をマイコン３に出力する。
【００１８】
マイコン３は、ＡＤ変換回路２から出力されたデジタルセンサ信号を図示しない入力回路を通じてＣＰＵ４に入力する。ＣＰＵ４は、信号処理部１０によりデジタルセンサ信号に信号処理を施してデジタルデータを生成する。センサ素子８のセンサ信号は時々刻々変化するアナログ信号であるため、ＣＰＵ４は、信号処理部１０によりホスト９の送信デジタルデータが当該センサ信号の変化に追従するように信号処理する。
【００１９】
ＲＡＭ６には、ＡＤ変換回路２から入力されるデジタルセンサ信号が記憶されると共に信号処理部１０による信号処理の過程で算出された作業用データ、その結果を示すデジタルデータなどの各種デジタルデータが記憶される。またＣＰＵ４は、ホスト９から送信される送信要求を通信回路５を通じて受信すると、この送信要求の受信完了を契機としてＲＡＭ６に格納されたデジタルデータを通信回路５によりホスト９に送信させる。
【００２０】
ホスト９は、各種電子制御処理を行う電子制御装置（ＥＣＵ）であり、センサ信号処理装置１から受信したデジタルデータの時間変化を検知し、このデジタルデータの時間変化に応じて、例えば排気ガスのフィルタの目詰まり等の事象を判定する。
【００２１】
センサ信号処理装置１は、センサ素子８により出力されるセンサ信号をＡＤ変換回路２によりサンプリングしてＡＤ変換処理し、そのＡＤ変換処理後のデジタルセンサ信号に信号処理して生成されたデジタルデータについて、ホスト９からの送信要求の受信完了を契機として通信回路５を通じてホスト９に送信する。
【００２２】
すなわちセンサ信号処理装置１は、センサ信号のサンプリングとデジタルデータの送信処理とを非同期で実行することになる。センサ信号のサンプリング処理と、デジタルデータの送信処理とが非同期で実行されると、当該サンプリング周期とデジタルデータの送信周期とが互いに異なることがある。これらの周期が互いに異なるときには、センサ信号のサンプリングタイミングとデジタルデータの送信タイミングとの時間差にばらつきを発生してしまう。すると、デジタルデータの送信抜けを生じたり、センサ信号に追従していない信号波形のデジタルデータを送信してしまう可能性がある。
【００２３】
このような事情を考慮し、本実施形態では、センサ信号処理装置１は信号処理部１０により以下に示す信号処理を実行する。
図２は、本実施形態における各ブロック５，６，１１〜１３、センサ素子８、及びホスト９との間のデータ授受のデータフロー図を示す。また図３は、本実施形態の信号処理のフローチャートを示している。図３の処理は、そのステップＳ１〜Ｓ８の処理内容を必要なタイミングで繰り返し実施する周回処理を示している。図４は、このように実施された信号処理のタイミングチャートを模式的に示している。
【００２４】
なお、図４中の「処理」は各段階の処理内容を符号「Ａ」〜「Ｇ」で示しているが、「Ａ」は次のサンプリングタイミング及び送信タイミングの計算処理、「Ｂ」はセンサ信号のサンプリング及び計測処理、「Ｃ」は計測されたセンサ信号のデジタルフィルタ処理、「Ｄ」はセンサ信号の予測処理、「Ｅ」は予測されたセンサ信号のデジタルフィルタ処理、「Ｆ」は補間処理、「Ｇ」はデジタルデータ送信処理、を示す。
【００２５】
まず図３において、ＣＰＵ４は、Ｓ１においてセンサ素子８により計測されたアナログセンサ信号のサンプリング周期に基づいて次のサンプリングタイミングｔを計算する。このサンプリングタイミングｔは、サンプリングタイミングｔｎ−２，ｔｎ−１，ｔｎ，ｔｎ＋１，ｔｎ＋２…を総称又はその一部を示している。アナログセンサ信号のサンプリング周期が例えば所定周期であるときには、この所定周期に応じた時間の経過タイミングを次のサンプリングタイミングｔとして計算すると良い。また、アナログセンサ信号のサンプリング周期が規則的であればこの規則に応じた時間の経過タイミングを次のサンプリングタイミングｔとして計算すると良い。
【００２６】
他方、ＣＰＵ４は、ホスト９から通信回路５を通じて送信要求を受信すると、この送信要求の受信周期に応じて、デジタルデータの送信周期を算出し、この送信周期に応じて、次のデジタルデータＤｉｎｔ（Ｔ）の送信タイミングＴを計算する（図４中の処理「Ａ」参照）。この送信タイミングＴは、送信タイミングＴＮ−１，ＴＮ…を総称又はその一部を示している。送信要求の受信周期もまた、例えば所定周期であるときには、この受信周期に応じた時間の経過タイミングを次の送信タイミングＴとして計算すると良い。また、同様に送信要求の受信周期が規則的であれば、この規則に応じて時間の経過タイミングを次の送信タイミングＴとして計算すると良い。
【００２７】
例えば図４には、「Ａ」の処理において、時刻ｔ（…ｔｎ−２，ｔｎ−１，ｔｎ，ｔｎ＋１…）をサンプリングタイミングとして繰り返し導出し、時刻Ｔ（…ＴＮ−１、ＴＮ…）をデジタルデータＤｉｎｔ（Ｔ）の送信タイミングとして繰り返し計算した場合について例に挙げて説明している。
【００２８】
なお、図４のステップＳ１ａの矢印は、「Ａ」のタイミングにて算出された次のサンプリングタイミングｔ（例えばｔｎ−２，ｔｎ−１，ｔｎ，ｔｎ＋１）を示し、ステップＳ１ｂの矢印は、「Ａ」のタイミングにて算出された次の送信タイミングＴ（例えばＴＮ−１、ＴＮ）を示している。
【００２９】
ＡＤ変換回路２は、センサ素子８のアナログセンサ信号をサンプリングしてＡＤ変換処理したデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔ）をＣＰＵ４に出力する（図４中の処理「Ｂ」参照）。これにより、ＣＰＵ４はセンサ素子８によるセンサ信号の計測値を取得できる（図３のＳ２）。
【００３０】
なお、図４中の処理「Ｂ」を参照すれば明らかなように、この「Ｂ」のＡＤ変換処理は、直前の「Ａ」の処理にて算出された「次のサンプリングタイミング」とは異なり、その「Ａ」の処理よりも前に図３の周回処理を実行したときのステップＳ１にて計算されたサンプリングタイミングを示している。
【００３１】
次にＣＰＵ４は、このデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔ）を入力し、デジタルフィルタ処理部１２によりデジタルフィルタ処理を実行する（図３のＳ３：図４の処理「Ｃ」）。
本実施形態において、デジタルフィルタ処理部１２は、ＩＩＲローパスフィルタを主としてフィルタ処理するように構成されソフトウェアにより実現される。ＣＰＵ４は、センサ信号のフィルタ処理値を算出しＲＡＭ６に記憶させる。このフィルタ処理は、双一次変換を施した２次のＩＩＲローパスフィルタから移動平均フィルタ成分を削除した下記の（１）式に基づく処理を示している。
【数１】
2019020756.tif 000003
【００３２】
ここでＬｍｓｒ（ｔｎ）は、時刻ｔｎにおけるフィルタ処理値（以下、フィルタ処理後信号値と称する）を示しており、Ｓｍｓｒ（ｔｎ）、Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１）、Ｌｍｓｒ（ｔｎ−２）は、時刻ｔｎにて計測されたデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）、フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）の１次遅延値Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１）、フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）の２次遅延値Ｌｍｓｒ（ｔｎ−２）、をそれぞれ示している。
【００３３】
また、Ａ０、Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ、０次のローパスフィルタ係数、１次のローパスフィルタ係数、２次のローパスフィルタ係数を示している。これらの係数Ａ０、Ｂ１、Ｂ２は、アナログセンサ信号１４のサンプリング周波数と、デジタルフィルタ処理部１２のローパスフィルタのカットオフ周波数とに応じて決定される。なおＣＰＵ４は、（１）式に応じて算出されたフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）、その１次遅延値Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１）、及び２次遅延値Ｌｍｓｒ（ｔｎ−２）を、それぞれＲＡＭ６に順次記憶する。
【００３４】
以降の処理は、サンプリングタイミングｔとデジタルデータの送信タイミングＴとの大小関係に応じて異なる処理となるため分けて説明する。
＜次のデジタルデータＤｉｎｔ（Ｔ）の送信タイミングＴが次のサンプリングタイミングｔより遅く計算された場合＞
ＣＰＵ４が、Ｓ１において「Ａ」処理により送信タイミングＴとサンプリングタイミングｔとを計算したときに、送信タイミングＴが次のサンプリングタイミングｔより遅い場合がある。図４の一連処理Ｓａ１〜Ｓａ３を参照。
【００３５】
例えば、一連処理Ｓａ１においては、処理「Ａ」にて算出される次の送信タイミングＴＮがサンプリングタイミングｔｎ−１より遅く到来する。このときＣＰＵ４は、Ｓ４でＮＯと判定してこの周回処理を終了し、次回の周回処理の実行タイミングまで待機する。例えば一連処理Ｓａ２の場合も同様に、処理「Ａ」にて算出される次の送信タイミングＴＮがサンプリングタイミングｔｎより遅く到来する。このときもＣＰＵ４は、Ｓ４でＮＯと判定してこの周回処理を終了し、次回の周回処理の実行タイミングまで待機する。このような場合、ＣＰＵ４は、その次回の周回処理を実行するときに、次のサンプリングタイミングｔ、及び、デジタルデータＤｉｎｔ（Ｔ）の次の送信タイミングＴ、を再度計算することになる。
【００３６】
＜次のデジタルデータＤｉｎｔ（Ｔ）の送信タイミングＴが次のサンプリングタイミングｔより早く計算された場合＞
逆にＣＰＵ４が、Ｓ１において「Ａ」処理により送信タイミングＴとサンプリングタイミングｔとを計算したときに、送信タイミングＴが次のサンプリングタイミングｔより早い場合がある。図４の一連処理Ｓｂ１，Ｓｂ２参照。
【００３７】
例えば、一連処理Ｓｂ１においては、処理「Ａ」にて算出される次の送信タイミングＴＮ−１がサンプリングタイミングｔｎ−２より早く到来する。このとき、ＣＰＵ４は図３のＳ４でＹＥＳと判定し、図３のＳ５〜Ｓ８に示すように、センサ信号予測処理部１１、デジタルフィルタ処理部１２、及び、補間処理部１３としての機能を用いて信号処理部１０により信号処理する。後述参照。
【００３８】
例えば、一連処理Ｓｂ２においては、処理「Ａ」にて算出される次の送信タイミングＴＮがサンプリングタイミングｔｎ＋１より早く到来する。このときも同様に、ＣＰＵ４はＳ４でＹＥＳと判定し、図３のＳ５〜Ｓ８に示すように信号処理部１０により信号処理する。後述参照。
【００３９】
＜図３のＳ５〜Ｓ８（図４の「Ｄ」〜「Ｇ」）の処理説明＞
図３のステップＳ５〜Ｓ８の処理は、図４の「Ｄ」〜「Ｇ」処理にそれぞれ対応している。ＣＰＵ４は、センサ信号予測処理部１１により、デジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）から自己回帰モデルに応じて次の将来時刻ｔｎ＋１におけるセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測する（図３のＳ５：図４の「Ｄ」）。このときの自己回帰モデルは、以下の（２）式のように表される。
【数２】
2019020756.tif 000004
【００４０】
Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）は、将来時刻ｔｎ＋１にて計測されることが予測されるセンサ信号将来値を示す。また、ａ０，ａ１，ａ２，ａ３は自己回帰係数を示している。この自己回帰モデルは、現在及びその過去の２点のサンプリングタイミングｔｎ，ｔｎ−１，ｔｎ−２で計測されたデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ），Ｓｍｓｒ（ｔｎ−１），Ｓｍｓｒ（ｔｎ−２）に自己回帰係数ａ１，ａ２，ａ３をそれぞれ乗算し、さらに自己回帰係数ａ０を加算することでセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測するモデルである。
【００４１】
本実施形態において、自己回帰モデルに使用される自己回帰係数ａ０，ａ１，ａ２，ａ３は、計測されたデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）を時間ｔｎから遡って４周期分のデジタル信号と、過去３点の計測したデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ−１）、Ｓｍｓｒ（ｔｎ−２）、Ｓｍｓｒ（ｔｎ−３）を、それぞれ時刻ｔｎ−１、ｔｎ−２、ｔｎ−３から遡った４周期分のデジタルセンサ信号と、を用いて得られる４つの方程式を解くことで算出できる。
【００４２】
自己回帰モデルを構成するとき、過去に計測したデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ−１）等のデータ数、及び、自己回帰係数ａ０、ａ１、ａ２、ａ３を算出する際に使用するデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ−３〜ｔｎ）のデータの数は４周期分として説明しているが、システムの処理速度やセンサ信号の予測精度の要求に応じて適宜変更しても良い。
【００４３】
ここでは、自己回帰モデルを用いて、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を関数フィッティングして予測する形態を示しているが、これに限らず、いわゆる機械学習を用いて関数フィッティングして予測するようにしても良く、他の方法を用いてセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測しても良い。また、圧力センサに限らず、様々な物理量を測定するセンサに適用できるが、この物理量の時間的変化特性に応じて最適な予測方法を用いることで、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）の予測誤差を最小限にできる。
【００４４】
ＣＰＵ４は、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）についても、デジタルフィルタ処理部１２によりデジタルフィルタ処理することでフィルタ処理後の将来値（以下、フィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）と称する）を算出する（図３のＳ６：図４の「Ｅ」）。このデジタルフィルタ処理は、下記の（３）式に基づく処理により実行される。
【数３】
2019020756.tif 000005
【００４５】
この（３）式において、Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）は、将来時刻ｔｎ＋１における圧力のセンサ信号のフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）であり、また、Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１），Ｌｍａｒ（ｔｎ），Ｌｍａｒ（ｔｎ−１）は、それぞれ、予測されたセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１），フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ），フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）の１次遅延値Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１）を示している。
【００４６】
ここで、（３）式の右辺の各項の係数Ａ０、Ｂ１、Ｂ２は、（１）式の係数Ａ０、Ｂ１、Ｂ２に等しい値に設定されている。この（３）式においても、双一次変換が行われた２次のＩＩＲローパスフィルタから移動平均フィルタ成分を削除したフィルタが用いられることになる。ここでセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）の係数Ａ０の絶対値を１未満（より望ましくは０．５未満、さらに望ましくは０．３、０．２、０．１未満）に設定することが望ましい。すると、予測されたセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）に含まれる予測誤差の影響をより少なくできる。
【００４７】
（１）式及び（３）式においては、他種類のＩＩＲローパスフィルタを用いても良く、このフィルタ次数及び係数を変更しても良い。使用するＩＩＲローパスフィルタの種類、及び、その次数並びに係数を適宜調整することで、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）が備える予測誤差の影響をより小さくできる。
【００４８】
ＣＰＵ４は、前記の（１）式に基づいて算出されたフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）、及び、（３）式に基づいて算出されたフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）を補間処理部１３により補間処理する（図３のＳ７：図４の「Ｆ」）。
【００４９】
図３のＳ７においては、次のサンプリングタイミングｔ（例えばｔｎ＋１）が次の送信タイミングＴ（例えばＴＮ）よりも遅いことが判断されているため、次の送信タイミングＴＮは、現在のサンプリングタイミングｔｎと次のサンプリングタイミングｔｎ＋１との間に存在することが分かっている。
【００５０】
このため、現在のサンプリングタイミングｔｎと、次のサンプリングタイミングｔｎ＋１と、次の送信タイミングＴＮ、及びフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）と、フィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）とを用いて補間することで、次の送信タイミングＴＮにおけるフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）を補間したデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を生成できる。本実施形態では、デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）の補間処理に線形補間処理を使用する。この線形補間処理は、下記の（４）式に示すように表すことができる。
【数４】
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【００５１】
Ｄｉｎｔ（ＴＮ）は、次の送信タイミングＴＮにて送信するための補間処理後の送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を示しており、ｔｎ，ｔｎ＋１は、それぞれ、現在、次回のサンプリングタイミングを示している。
【００５２】
本実施形態では、次回の送信タイミングのデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）の生成処理に線形補間処理を用いているが、例えば、２次補間処理のように他の補間方法を用いても良い。フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）の変化特性に合わせて最適な補間方法を用いることで、次回の送信タイミングＴＮで送信するための送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を予め高精度に生成できる。
【００５３】
信号処理部１０は、補間したデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を生成すると通信回路５に出力する。そして通信回路５はホスト９から送信要求を受信すると、この送信要求の受信を契機（トリガ）としてホスト９に送信する（図３のＳ８：図４の「Ｇ」）。
【００５４】
ここで、例えば（４）式の送信タイミングＴＮは、Ｓ１において受信周期に基づいて予測されたタイミングであるものの、実際には、通信回路５がホスト９からの送信要求の受信を契機として送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）をホスト９に送信する。
【００５５】
ホスト９からの送信要求の実際の受信タイミングが、Ｓ１にて算出された送信タイミングＴＮと許容範囲（例えば、数〜数十％）を超えて異なるときには、通信回路５は、エラー通知信号をホスト９へ送信することで異常を通知すると良い。また通信回路５は、前回の補間した送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を記憶しておき、当該記憶された送信用デジタルデータを代替信号としてホスト９に送信することでシステム機能を維持させ、フェールセーフ又はフェールソフトの機能を持たせるようにしても良い。
【００５６】
このように、フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）とフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）とを用いて補間処理することで、次の送信タイミングＴＮの送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を予め生成して保持できる。
【００５７】
したがって、ＡＤ変換回路２がアナログセンサ信号をサンプリングするサンプリング周期と、ホスト９からの送信要求の受信周期（≒送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）の送信周期）とが異なることがあったとしても、アナログセンサ信号の変化に追従した送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を抜けなく即時送信できるようになり、システムの時間応答性を改善できる。
【００５８】
またＣＰＵ４は、フィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）を用いて次のサンプリングタイミングＴＮ＋１にて補間処理しており、フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）をそのまま予測値として繰り返し使用していないため予測誤差を蓄積しなくなる。したがって、次回の送信タイミングＴＮにおける送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を予め高精度で生成できる。
【００５９】
さらに、（３）式により表されるフィルタ処理においてフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）の算出処理に用いるときには、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）だけではなく、フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）の１次遅延値Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１）、フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）を使用している。
【００６０】
このため、予測したセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）が、フィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）の算出に与える影響の比率を小さくできる。これにより、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測するときに生じた予測誤差を極力低減でき、補間処理後のデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）の推定精度を向上できる。
【００６１】
また本実施形態では、係数Ａ０の絶対値を１未満に設定することで予測されたセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）に含まれる予測誤差を極力減少でき、補間処理後のデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）の推定精度を向上できる。
【００６２】
＜本実施形態の具体例と効果＞
以下、具体例を挙げて、本実施形態の効果を説明する。例えば、ＡＤ変換回路２によるアナログセンサ信号のサンプリング周波数を３．３７１［ｋＨｚ］、カットオフ周波数を３５２［Ｈｚ］としてデジタルローパスフィルタを設計すると、（１）式、（３）式のフィルタ係数は、Ａ０＝０．３６７、Ｂ１＝０．８７１、Ｂ２＝０．２３８、となる。
【００６３】
例えば、振幅１６［Ｖ］、周期０．１１９［ｓｅｃ］の正弦波に最大振幅１００［ｍＶ］のノイズを重畳した信号を想定し、この信号をデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）としてサンプリングして測定することを想定する。また、センサ信号処理装置１がデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）を用いて４０点分の補間処理後のデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を生成することを想定する。このデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を、以下では「実施形態技術のデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）」と称する。
【００６４】
また発明者は、これに対する比較対象技術として、デジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）に単純にデジタルローパスフィルタ処理したフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）をデジタルデータとしてＲＡＭ６に事前に格納し、送信周期に合わせて直前に格納したデジタルデータを送信する技術を想定した。このデジタルデータを以下では「比較対象技術のデジタルデータ」と称し図４には「バツ」印を付してＺ（ＴＮ−１，ＴＮ）として示した。
【００６５】
また、デジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）を用いて４０点のフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）を算出し、線形補間処理を用いて送信タイミングＴＮにおける理想的なデジタルデータを算出した。このデータを以下では「理想的なデジタルデータ」と称し、図４には「マル」印を付してＹ（ＴＮ−１，ＴＮ）として示した。発明者は、これらの３つのデジタルデータを比較し、それぞれのデジタルデータの誤差を評価し、効果を確認した。
【００６６】
「理想的なデジタルデータ」に対する「実施形態技術のデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）」、「理想的なデジタルデータ」に対する「比較対象技術のデジタルデータ」の二乗平均平方根誤差をそれぞれ算出した結果、比較対象技術では１７００［ｍＶ］であったのに対し、実施形態技術では１８５［ｍＶ］と算出された。すなわち、二乗平均平方根誤差を概ね９分の１に減少させることができることを確認した。
【００６７】
また係数Ａ０，Ｂ１，Ｂ２は、ＡＤ変換回路２のサンプリング周波数と、デジタルフィルタ処理部１２のローパスフィルタのカットオフ周波数とに応じて決定されることになるが、前述したＡ０，Ｂ１，Ｂ２の値は一例を示すものであり、ＡＤ変換回路２のサンプリング周波数と、デジタルフィルタ処理部１２のカットオフ周波数とを調整し、（１）式、（３）式の係数Ａ０を０に近づけるように調整することで、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を用いるときの予測誤差の影響をさらに減少できることが期待される。
【００６８】
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、ＣＰＵ４は、ＡＤ変換回路２によりサンプリング処理した後、信号処理部１０によりデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒを信号処理してセンサ信号将来値Ｓｅｓｔを予測し、当該センサ信号将来値Ｓｅｓｔを用いて次の送信タイミングにおける送信用デジタルデータＤｉｎｔを予め生成している。このときホスト９からの送信要求の受信周期に応じて次の送信タイミングＴＮを算出しているため、ホスト９への送信用デジタルデータＤｉｎｔの送信タイミングＴＮを、ホスト９からの送信要求の受信周期に同期させることができる。
【００６９】
このため、たとえホスト９から出力される送信要求の受信周期と、センサ素子８のセンサ信号Ｓｍｓｒのサンプリング周期とが互いに異なっていたとしても、ホスト９からの送信要求を受け付けたときに、通信回路５により予め生成されている送信用デジタルデータＤｉｎｔを即時送信できるようになり、送信要求の受信周期とサンプリング周期との周期ずれに応じて生じる時間応答性の悪化を改善できる。
【００７０】
また、特許文献２に記載の技術を用いると、センサ信号を連続して予測する際に、以前に予測したセンサ信号を繰り返し使用することになるため、センサ信号の予測誤差が蓄積し、予測精度が低下してしまう問題がある。
【００７１】
そこで本実施形態においては、特にＣＰＵ４は、前述の（１）式において、過去２点以上のフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１），Ｌｍｓｒ（ｔｎ−２）、及び、計測されたデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）から現在のフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）を算出し、さらに（３）式においては、過去１点以上のフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ−１）、算出された現在のフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）、及び、センサ信号予測処理部１１により予測されたセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）に応じてフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）を算出するようにしている。このため、そのまま予測したセンサ信号を繰り返し使用していないため予測誤差を蓄積しなくなり予測精度を向上できる。
【００７２】
また本実施形態によれば、ＣＰＵ４は、センサ信号予測処理部１１によりセンサ信号に応じて次のサンプリングタイミングにおけるセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測し、デジタルフィルタ処理部１２により、センサ信号Ｓｍｓｒ及びセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）に所定のフィルタ処理（例えば（１）式、（３）式）をすることに応じて、フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）、及び、次のサンプリングタイミングにおけるフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）を算出し、補間処理部１３により、フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）及びフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）を、次の送信タイミングＴＮにて補間処理することに応じて次の送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を予め生成するようにしている。これにより、次の送信タイミングＴＮにおける送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を極力正確に推定できる。
【００７３】
また、（１）式と（３）式とのデジタルフィルタ係数Ａ０，Ｂ１，Ｂ２を同一値として積和演算して、フィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）、及びフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）を算出し、これらの算出結果に応じて次の送信タイミングＴＮにおける次の送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を補間処理することで、送信用デジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）の推定精度をより向上できる。
【００７４】
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態の技術と同一機能となる部分が多いため、第１実施形態と同一機能を備えた部分に同一符号を付して説明を行い、共通する部分については必要に応じて説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。
【００７５】
前述の第１実施形態では、ＣＰＵ４がセンサ信号予測処理部１１の機能により自己回帰モデル、機械学習による関数フィッティングを用いて将来のセンサ信号を予測する手法を説明している。これに対し、第２実施形態では、ＣＰＵ４が、センサ信号予測処理部１１の機能によりルンゲクッタ法を用いてデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）の出力特性に基づく常微分方程式を解き、これにより、デジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）からセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測する。
【００７６】
例えば、４次のルンゲクッタ法を使用した例を示す。センサ素子８のセンサ信号の出力特性を未知の関数Ｓｍｓｒ（ｔ）とし、関数Ｓｍｓｒ（ｔ）と時刻ｔとにより表される関数ｆ（ｔ，Ｓｍｓｒ（ｔ））に応じて、以下の（５）式の常微分方程式が成立するものと仮定する。
【数５】
2019020756.tif 000007
【００７７】
この（５）式のｆ（ｔ，Ｓｍｓｒ（ｔ））は、時刻ｔにおいて計測されたデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔ）の勾配を示している。初期時刻ｔ０における初期デジタルセンサ信号をＳｍｓｒ（ｔ０）とし、時刻ｔｎにおけるデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）とその勾配を考慮し、時刻ｔｎから微小時間ｈの経過後の時刻ｔｎ＋１のデジタルセンサ信号Ｓｓｍｒ（ｔｎ＋１）は、以下の（６）式に示すように近似できる。
【数６】
2019020756.tif 000008
【００７８】
Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）は、時刻ｔｎ＋１にて計測されることが予測されるセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）であり、ｋ１、２・ｋ２、２・ｋ３、ｋ４はそれぞれ時刻ｔｎにおけるデジタルセンサ信号Ｓｓｍｒ（ｔｎ）及び微小時間ｈを用いて段階的に算出される勾配を示しており、周知の方法である。
【００７９】
本実施形態において、ＣＰＵ４は、センサ信号予測処理部１１において（６）式に応じてセンサ信号を予測する。そしてＣＰＵ４は、デジタルフィルタ処理部１２によりセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）にデジタルフィルタ処理することでフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）を算出する。
【００８０】
その他の処理方法は、第１実施形態と同様であるためその説明を省略する。なお、本実施形態においては、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測するために１次のルンゲクッタ法を用いているが、このルンゲクッタ法の次数を多次元に変更しても良く、さらに、例えばオイラー法に示されるように常微分方程式を解くための他の方法でセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測するようにしても良い。センサ素子８のセンサ信号の変化特性に応じて最適な予測方法を使用することで、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）の予測誤差を減少させることができる。
【００８１】
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
要するに、本実施形態によれば、ＣＰＵ４は、センサ信号予測処理部１１によりセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）を予測するときに、オイラー法またはルンゲクッタ法を用いてデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔｎ）の出力特性に基づく常微分方程式を解くことに応じて次のサンプリングタイミングｔｎ＋１におけるセンサ信号将来値（ｔｎ＋１）を予測している。これにより前述実施形態と同様の作用効果を奏すると共にセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｎ＋１）の予測誤差を減少させることができる。
【００８２】
（第３実施形態）
第３実施形態は、第１実施形態の技術と同一機能となる部分が多いため第１実施形態と同一機能を備えた部分に同一符号を付して説明を行い、共通する部分については必要に応じて説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。
【００８３】
第１実施形態においては、ＣＰＵ４はデジタルフィルタ処理部１２において（１）式、（３）式のように双一次変換を施した２次のＩＩＲローパスフィルタから移動平均フィルタ成分を削除したフィルタを使用している。これに対し、第３実施形態では、デジタルフィルタ処理部１２においてＦＩＲローパスフィルタの一種となる単純移動平均フィルタを使用する例を示す。
【００８４】
時刻ｔ０から時刻ｔｋ（ｋ≧１）まで計測したデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔ０〜ｔｋ）のそれぞれにｗｉ＝１（ｉ＝０，１，…，ｋ）を重み付けして乗算した値の和をフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｎ）とすると、これらのデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔ０〜ｔｋ）に適用するフィルタを（７）式のように表すことができる。
【数７】
2019020756.tif 000009
【００８５】
またＣＰＵ４は、前述実施形態と同様の方法によりセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｋ＋１）を算出した後、このセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｋ＋１）を用いて（７）式と同様の重み付け値を有するフィルタに乗算し、フィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｋ＋１）を算出する。
【００８６】
このとき、時刻ｔ１から時刻ｔｋ（ｋ≧１）までのｋ点のデジタルセンサ信号Ｓｍｓｒ（ｔ１〜ｔｋ）、及び、時刻ｔｋ＋１の１点の予測したセンサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｋ＋１）のそれぞれに（７）式と同様のｗｉ＝１（ｉ＝０，１，…，ｋ）を重み付けして乗算した値の和をフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｋ＋１）とすると、センサ信号将来値Ｓｅｓｔ（ｔｋ＋１）に適用するフィルタを（８）式のように表すことができる。
【数８】
2019020756.tif 000010
【００８７】
ＣＰＵ４は、デジタルフィルタ処理部１２の機能により（７）式の単純移動平均フィルタを用いてフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｋ）を算出し、（８）式の単純移動平均フィルタを用いてフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｋ＋１）を算出する。ＣＰＵ４は、補間処理部１３によりフィルタ処理後信号値Ｌｍｓｒ（ｔｋ）、及びフィルタ処理後信号将来値Ｌｅｓｔ（ｔｎ＋１）をそれぞれ（４）式に応じて線形補間することでデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を生成する。
【００８８】
（７）式、（８）式においては、重み付け値をｗｉ＝１（ｉ＝０，１，…ｋ）としているものの、例えば加算移動平均フィルタ、指数移動平均フィルタ、のように重み付け値ｗｉをｉに応じて変更し、次回の送信タイミングＴＮにおけるデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）を生成しても良い。このとき、補間処理したデジタルデータＤｉｎｔ（ＴＮ）の推定精度をさらに向上できる。
【００８９】
また、単純移動平均フィルタ、加算移動平均フィルタ、指数移動平均フィルタなどの移動平均フィルタはＦＩＲローパスフィルタであるものの、他種類のＦＩＲローパスフィルタを用いることも可能であり、そのＦＩＲローパスフィルタの次数又は係数を変更しても良い。ＦＩＲローパスフィルタの種類、次数、又は／及び係数を調整することで、センサ信号の予測誤差をより小さくできる。
【００９０】
（他の実施形態）
本発明は、前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示すように変形又は拡張できる。また前述した複数の実施形態、及び／又は変形例を組み合わせても良い。
【００９１】
自動車用の圧力センサの信号処理装置に適用したが、これに限らず、自動車以外にも例えば二輪車に使用される各種圧力センサに適用しても良く、また、圧力センサに限ることなく、例えば加速度センサ、流量センサ等、電気信号をセンサ信号として出力するセンサの信号処理装置１に適用できる。
【００９２】
通信回路５は、送信用デジタルデータＤｉｎｔをホスト９にそのまま送信する形態を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば送信用デジタルデータＤｉｎｔに所定の処理を施した後にホスト９に送信するようにしても良い。すなわち、送信用デジタルデータＤｉｎｔに応じたデータをホスト９に送信するようにしても良い。
【００９３】
また、信号処理部１０は、ＣＰＵ４がＲＯＭ７に記憶されているコンピュータプログラムを実行することでハードウェア及びソフトウェアを用いて信号処理しているが、センサ信号予測処理部１１、デジタルフィルタ処理部１２、及び補間処理部１３の各信号処理を実現するためのデジタル回路（必要に応じて、アナログ回路）を用いてハードウェアだけで実現することも可能である。
【００９４】
（１）式〜（８）式に応じて各種のデジタルフィルタ処理、補間処理する実施形態を示したが、これに限定されるものではなく、（１）〜（８）式の数式はその次数を変更したり係数を調整して変形しても良い。
【００９５】
前述した複数の実施形態の構成、機能を組み合わせても良い。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。
【００９６】
本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００９７】
図面中、１はセンサ信号処理装置、５は通信回路（送信部）、８はセンサ素子、９はホスト、１０は信号処理部、１１はセンサ信号予測処理部、１２はデジタルフィルタ処理部、１３は補間処理部、Ｓｍｓｒはデジタルセンサ信号、Ｌｍｓｒはフィルタ処理後信号値、Ｓｅｓｔはセンサ信号将来値、Ｌｅｓｔはフィルタ処理後信号将来値、Ｄｉｎｔは補間処理後の送信用デジタルデータ、を示す。
【図１】
2019020756.tif 000011
【図２】
2019020756.tif 000012
【図３】
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【図４】
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