(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定した演算処理を実行する複数の信号処理系が正常に動作しているか否かを診断する故障診断方法において、
前記複数の信号処理系のうちの診断対象となる信号処理系で、入力データを基に演算処理を実行して出力データを生成する演算実行過程と、
該演算実行過程で生成された出力データを前記複数の信号処理系のうちの他の信号処理系に送る通信過程と、
前記他の信号処理系で、前記診断対象の信号処理系からの出力データを基に、前記演算実行過程での演算処理に対応した逆演算処理を実行して検算データを生成する逆演算実行過程と、
前記演算実行過程で用いられた入力データと前記逆演算実行過程で生成された検算データとを照合し、データの一致に応じて前記診断対象の信号処理系の正常動作を判断し、データの不一致に応じて前記診断対象の信号処理系の故障を判断する診断過程と、
を含んでなることを特徴とする信号処理系の故障診断方法。
【請求項２】
前記通信過程は、前記演算実行過程で生成された出力データと伴に、前記演算実行過程での演算処理に対応した逆演算処理に関する情報を前記他の信号処理系に送り、
前記逆演算実行過程は、前記他の信号処理系から送られる逆演算処理に関する情報に従って検算データを生成することを特徴とする請求項１に記載の信号処理系の故障診断方法。
【請求項３】
予め設定した演算処理を実行する複数の信号処理系が正常に動作しているか否かを診断する故障診断装置であって、
前記各信号処理系が、入力データを基に演算処理を実行して出力データを生成する演算実行部と、該演算実行部で生成された出力データを前記複数の信号処理系のうちの他の信号処理系に送る通信部と、前記他の信号処理系から送られる出力データを基に、前記他の信号処理系での演算処理に対応した逆演算処理を実行して検算データを生成する逆演算実行部と、を有し、
前記複数の信号処理系のうちの診断対象となる信号処理系の演算実行部で用いられた入力データと、該入力データに対応して他の信号処理系の逆演算実行部で生成された検算データとを照合し、データの一致に応じて前記診断対象の信号処理系の正常動作を判断し、データの不一致に応じて前記診断対象の信号処理系の故障を判断する診断手段を備えたことを特徴とする信号処理系の故障診断装置。
【請求項４】
前記通信部は、前記演算実行部で生成された出力データと伴に、前記演算実行部での演算処理に対応した逆演算処理に関する情報を前記他の信号処理系に送り、
前記逆演算実行部は、前記他の信号処理系から送られる逆演算処理に関する情報に従って検算データを生成することを特徴とする請求項３に記載の信号処理系の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号処理系が正常に動作しているか否かを診断するための故障診断方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば人身などの安全に関わる制御において、信号処理系を備えた複数の端末装置を通信回線に接続し、通信回線を経由して各端末装置の間で相互に情報交換して所定の制御を行う各種のシステムが利用されている。このようなシステムでは、各端末装置の制御出力信号が周辺機器等に出力されることになるが、この制御出力信号は、端末装置の故障や通信の誤りが発生すると誤りを生じてしまう。このような制御出力信号の誤りに対応するために、従来、例えば各端末装置に冗長構成を採用している。
【０００３】
上記のような冗長構成の端末装置について、例えば、制御出力信号を生成する２つの信号処理系が正常に動作しているか否かを診断する故障診断方法としては、それぞれの信号処理系に同じ処理を実行させ、その最終処理結果あるいは中間処理結果を互いに照合することにより、信号処理系の不具合を判断して制御出力信号の誤りを検出する方法などが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の信号処理系の故障診断方法については、２つの信号処理系が共通の原因によって同時に誤ってしまうようなトラブル（共通原因障害）への対応が要求される。しかしながら、冗長構成の信号処理系に欠陥が潜在していると、具体的には、例えば各々の信号処理系で使用するＣＰＵに設計上の潜在欠陥（バグ）などが存在していると、各々の信号処理系は共通の原因によって同時に誤ってしまう可能性がある。従って、冗長構成とした信号処理系の各処理結果を照合するだけでは、共通原因障害による制御出力信号の誤りを検出することが困難であるという問題点がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、共通原因障害にも対応できる簡易な方式の信号処理系の故障診断方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる信号処理系の故障診断方法は、予め設定した演算処理を実行する複数の信号処理系が正常に動作しているか否かを診断する故障診断方法において、前記複数の信号処理系のうちの診断対象となる信号処理系で、入力データを基に演算処理を実行して出力データを生成する演算実行過程と、該演算実行過程で生成された出力データを前記複数の信号処理系のうちの他の信号処理系に送る通信過程と、前記他の信号処理系で、前記診断対象の信号処理系からの出力データを基に、前記演算実行過程での演算処理に対応した逆演算処理を実行して検算データを生成する逆演算実行過程と、前記演算実行過程で用いられた入力データと前記逆演算実行過程で生成された検算データとを照合し、データの一致に応じて前記診断対象の信号処理系の正常動作を判断し、データの不一致に応じて前記診断対象の信号処理系の故障を判断する診断過程と、を含んでなる方法である。
【０００７】
また、本発明にかかる信号処理系の故障診断装置は、予め設定した演算処理を実行する複数の信号処理系が正常に動作しているか否かを診断する故障診断装置であって、前記各信号処理系が、入力データを基に演算処理を実行して出力データを生成する演算実行部と、該演算実行部で生成された出力データを前記複数の信号処理系のうちの他の信号処理系に送る通信部と、前記他の信号処理系から送られる出力データを基に、前記他の信号処理系での演算処理に対応した逆演算処理を実行して検算データを生成する逆演算実行部と、を有し、前記複数の信号処理系のうちの診断対象となる信号処理系の演算実行部で用いられた入力データと、該入力データに対応して他の信号処理系の逆演算実行部で生成された検算データとを照合し、データの一致に応じて前記診断対象の信号処理系の正常動作を判断し、データの不一致に応じて前記診断対象の信号処理系の故障を判断する診断手段を備えたものである。
【０００８】
上記のような信号処理系の故障診断方法および装置によれば、診断対象の信号処理系で実行された演算処理の結果を示す出力データが、他の信号処理系に送られて逆演算処理が実行され検算データが生成される。そして、診断対象の信号処理系での演算処理に用いられた入力データと検算データとが照合され、その照合結果に基づいて、診断対象の信号処理系が正常に動作しているか否かが診断される。これにより、各信号処理系において異なる演算処理が実行されるようになるため、診断対象の信号処理系および他の信号処理系に潜在欠陥が存在して共通原因障害が発生しても、各々の信号処理系の動作状態を相違させることができ、診断対象の信号処理系の動作状態を正確に診断することが可能になる。
【０００９】
また、上記の故障診断装置については、前記通信部が、前記演算実行部で生成された出力データと伴に、前記演算実行部での演算処理に対応した逆演算処理に関する情報を前記他の信号処理系に送り、前記逆演算実行部が、前記他の信号処理系から送られる逆演算処理に関する情報に従って検算データを生成するようにしてもよい。かかる構成によれば、各々の信号処理系ごとに逆演算の設定を行う必要がなくなるため、初期設定作業や設定変更作業を容易に行うことが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる故障診断装置の構成を示すブロック図である。
図１において、本故障診断装置は、例えば、２つの処理系１，２に対応して、演算実行部および逆演算実行部としての機能を有する信号処理回路１１，２１と、通信部１２，２２と、診断手段としての機能を有する照合回路１３，２３と、をそれぞれ備えて構成される。
【００１１】
各信号処理回路１１，２１は、それぞれ独立して演算処理を実行することが可能である。処理系１の信号処理回路１１は、例えば、入力データｘ１を基に関数Ｆ１（ｘ１）を演算して出力データｙ１を生成する（ｙ１＝Ｆ１（ｘ１））。また、処理系２の信号処理回路２１は、例えば、入力データｘ２を基に関数Ｆ２（ｘ２）を演算して出力データｙ２を生成する（ｙ２＝Ｆ２（ｘ２））。
【００１２】
各信号処理回路１１，２１で演算された出力データｙ１，ｙ２は、故障診断のために、各処理系１，２の通信部１２，２２を介して異なる処理系２，１の信号処理回路２１，１１に送られて検算処理が行われる。具体的には、処理系１からの出力データｙ１を受けた処理系２の信号処理回路２１は、関数Ｆ１に対応した逆関数Ｆ１-1（ｙ１）を演算して検算データｘ１’を生成する（ｘ１’＝Ｆ１-1（ｙ１））。また、処理系２からの出力データｙ２を受けた処理系１の信号処理回路１１は、関数Ｆ２に対応した逆関数Ｆ２-1（ｙ２）を演算して検算データｘ２’を生成する（ｘ２’＝Ｆ２-1（ｙ２））。そして、各信号処理回路２１，１１で演算された検算データｘ１’，ｘ２’は、通信部１２，２２を介して処理系１，２の照合回路１３，２３に送られる。
【００１３】
照合回路１３は、信号処理回路１１からの入力データｘ１と、通信部１２からの検算データｘ１’とを照合し、その照合結果に応じた診断信号Ａ１を生成する。また、照合回路２３は、信号処理回路２１からの入力データｘ２と、通信部２２からの検算データｘ２’とを照合し、その照合結果に応じた診断信号Ａ２を生成する。
【００１４】
上記の関数Ｆ１，Ｆ２と逆関数Ｆ１-1，Ｆ２-1の具体例としては、公知の関数ｙ＝ｆ（ｘ）とその逆関数ｘ＝ｆ-1（ｙ）や、行列ｙ＝Ａ（ｘ）とその逆行列ｘ＝Ａ-1（ｙ）などが挙げられる。また、時系列データとスペクトラム（周波数領域における位相または振幅）や、エンコードとデコード、暗号化と復号化、異なる言語間の翻訳などの関係としてもよい。さらに、ビットの反転と非反転の関係としても構わない。なお、本発明における関数と逆関数は、上記の具体例に限定されるものではなく、入出力データの関係が逆になるような任意の関係とすることが可能である。
【００１５】
次に、本実施形態の動作を各処理系に対応させて説明する。
本故障診断装置の処理系１では、図２の上段に示すように、まず、演算実行プロセスにより、信号処理回路１１において、入力データｘ１を基に関数Ｆ１（ｘ１）が演算されて出力データｙ１が求められる。この出力データｙ１は、故障診断プロセスにおいて処理系１の動作状態を診断するために処理系２に送られる。
【００１６】
故障診断プロセスでは、演算実行プロセスによって処理系２で演算された出力データｙ２が処理系１の信号処理回路１１に入力され、その信号処理回路１１では、出力データｙ２を基に逆関数Ｆ２-1（ｙ２）が演算されて検算データｘ２’が求められる。この検算データｘ２’は、通信部１２，２２を介して処理系２の照合回路２３に送られる。これと同様にして処理系２の信号処理回路２１で求められた検算データｘ１’が処理系１の照合回路１３に伝えられると、その照合回路１３では、入力データｘ１と検算データｘ１’とが照合され、各データが一致した場合に処理系１の正常動作を示し、不一致の場合に処理系１の故障を示す診断信号Ａ１が生成される。処理系１の正常動作を示す診断信号Ａ１が照合回路１３から出力されると、信号処理回路１１で求められた出力データｙ１が、ここでは図示しないが周辺機器等に制御出力信号として出力される。
【００１７】
一方、本故障診断装置の処理系２では、図２の下段に示すように、演算実行プロセスにより、信号処理回路２１において入力データｘ２を基に関数Ｆ２（ｘ２）が演算されて出力データｙ２が求められる。この出力データｙ２は、故障診断プロセスにおいて処理系２の動作状態を診断するために処理系１に送られる。
故障診断プロセスでは、演算実行プロセスによって処理系１で演算された出力データｙ１が処理系２の信号処理回路２１に入力され、その信号処理回路２１では、出力データｙ１を基に逆関数Ｆ１-1（ｙ１）が演算されて検算データｘ１’が求められる。この検算データｘ１’は、通信部２２，１２を介して処理系１の照合回路１３に送られる。これと同様にして処理系１の信号処理回路１１で求められた検算データｘ２’が処理系２の照合回路２３に伝えられると、その照合回路２３では、入力データｘ２と検算データｘ２’とが照合され、各データが一致した場合に処理系２の正常動作を示し、不一致の場合に処理系２の故障を示す診断信号Ａ２が生成される。処理系２の正常動作を示す診断信号Ａ２が照合回路２３から出力されると、信号処理回路２１で求められた出力データｙ２が、ここでは図示しないが周辺機器等に制御出力信号として出力される。
【００１８】
上述したように本実施形態の故障診断装置によれば、２つの処理系１，２が互いの逆関数を演算する機能を備え、一方の処理系での演算実行結果を検算処理のために他方の処理系に伝え、その検算データを一方の処理系に戻して入力データと照合するようにしたことで、各々の処理系１，２で異なる演算処理が実行されるようになるため、たとえ処理系に潜在欠陥が存在して共通原因障害が生じたとしても、それぞれの処理系１，２の挙動を異ならしめることができる。これにより、各々の処理系１，２についての故障診断を正確に行うことが可能になる。
【００１９】
なお、上記の実施形態では、２つの処理系１，２の間でデータを遣り取りして故障診断を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、３つ以上の信号処理系の間で故障診断を行うようにしてもよい。この場合には、３つ以上の信号処理系のうちから適宜に選択した少なくとも２つの処理系の間で出力データおよび検算データの伝達を行うようにすれば、上述した場合と同様にして互いの処理系の故障診断を行うことが可能になる。もちろん、すべての信号処理系の間でデータを遣り取りすることも可能であり、この場合の故障診断は、他の信号処理系からの検算データのすべてが入力データに一致するときに限らず、例えば入力データと検算データの一致の組み合わせが不一致の組み合わせよりも多いときなどにも、自らの処理系の正常動作を判断するようにしてもよい。
【００２０】
また、処理系１で実行する関数Ｆ１の逆関数Ｆ１-1が処理系２に予め設定され、処理系２で実行する関数Ｆ２の逆関数Ｆ２-1が処理系１に予め設定されている場合について説明したが、例えば図３に示すように、一方の処理系から他方の処理系に演算結果を送る際、出力データと伴に逆関数に関する情報を伝えて、他方の処理系で検算処理を行うようにすることも可能である。このような構成とすることによって、各々の処理系ごとに他の処理系についての逆関数を設定する必要がなくなるため、初期設定作業や設定変更作業を容易に行うことが可能になる。
【００２１】
さらに、前述の実施形態では各々の処理系ごとに照合回路を設けて個別に故障診断を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、各々の照合回路をまとめて各処理系の故障診断を一括して行うようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる信号処理系の故障診断方法および装置によれば、複数の信号処理系のそれぞれにおいて互いに異なる演算処理および逆演算処理が実行されるようになるため、各信号処理系に潜在欠陥が存在して共通原因障害が発生しても、各々の信号処理系の動作状態を相違させることができ、診断対象の信号処理系の動作状態を正確に診断することが可能になる。
【００２３】
また、診断対象の信号処理系から他の信号処理系に、出力データと伴に逆演算処理に関する情報を送るようにしたことで、各々の信号処理系ごとに逆演算の設定を行う必要がなくなるため、初期設定作業や設定変更作業を容易に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる故障診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同上実施形態の動作を説明するための図である。
【図３】同上実施形態に関連した変形例の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１，２    処理系
１１，２１    信号処理回路
１２，２２    通信部
１３，２３    照合回路
Ｆ１，Ｆ２    関数
Ｆ１-1，Ｆ２-1    逆関数
ｘ１，ｘ２    入力データ
ｙ１，ｙ２    出力データ
ｘ１’，ｘ２’    検算データ
Ａ１，Ａ２    診断信号
【図１】
0003883856.tif 000002
【図２】
0003883856.tif 000003
【図３】
0003883856.tif 000004