エンベデッドシステムスペシャリスト 2010年 午後1 問02

解答の導き方

1. 最初の矢印 a は、天体望遠鏡からPCへ向かっています。本文には、動作を開始すると天体望遠鏡が緯度情報及び経度情報をPCに送信し、「位置通知メッセージによって」通知するとあります。したがって、a は「位置通知」です。この通知の後に、観測システムは初期調整モードになります。
2. 次の矢印 b は、PCから天体望遠鏡へ向かっています。初期調整モードでは、観測者が基準天体を選択すると、PCがその方位角及び仰角を計算して天体望遠鏡に送信します。本文では、このとき使うメッセージを「向き制御要求メッセージ」としています。したがって、b は「向き制御要求」です。その後、基準天体が視野の中央に入るまで「微動要求」が繰り返されます。
3. 最後の矢印 c もPCから天体望遠鏡へ向かっています。微調整の後、観測者が調整完了を指示すると、PCは基準天体の方向を再計算し、その方位角及び仰角を天体望遠鏡に送信します。このメッセージは「初期調整完了メッセージ」なので、c は「初期調整完了」です。受信後、天体望遠鏡はその方向を方向記憶領域に記憶し、観測モードへ移行します。

誤りやすいポイント

• a は天体望遠鏡からPCへの通知です。初期調整でPCから送られるメッセージと取り違えないようにします。
• b と c はどちらもPCから天体望遠鏡へ送られますが、送信するタイミングが異なります。基準天体を選んだ段階が「向き制御要求」、微調整を終えて調整完了を指示した段階が「初期調整完了」です。
• 「微動要求」は基準天体を視野の中央に合わせるために繰り返すメッセージです。図4では、b と c の間に示されています。

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解答の導き方

• 方位角
  指示角度までの差は、$121.31-86.77=34.54$度です。$34.54÷0.03\approx 1151.33$なので、パルス数は整数であることから、近い候補は$1151$回と$1152$回です。回転量はそれぞれ$34.53$度、$34.56$度であり、$34.54$度に近いのは$34.53$度です。したがって、方位角は時計回りに$34.53$度回転し、回転後の方向記憶領域の値は$86.77+34.53=121.30$度になります。
• 仰角
  指示角度までの差は、$35.82-12.43=23.39$度です。$23.39÷0.03\approx 779.67$なので、近い候補は$779$回と$780$回です。回転量はそれぞれ$23.37$度、$23.40$度であり、$23.39$度に近いのは$23.40$度です。したがって、仰角は上方向へ$23.40$度回転し、回転後の方向記憶領域の値は$12.43+23.40=35.83$度になります。

誤りやすいポイント

• 指示角度との差をそのまま回転量にしないようにします。$34.54$度や$23.39$度は、$0.03$度の整数倍ではありません。
• 指示された方位角・仰角を、そのまま方向記憶領域の値にしないようにします。モータの回転刻みによって指示角度と実際の到達角度に差が生じるため、実際の回転後の角度を記憶します。
• 回転量は、差を小数第2位に丸めるのではなく、$0.03$度の整数倍のうち指示角度との差が最小になるものを選びます。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• 向き制御につながっていることを根拠に、jを観測モードと決めてしまうことです。iとjはどちらも向き制御につながっているので、区別の手掛かりにはなりません。
• 初期調整モードと観測モードの違いを見落とすことです。初期調整モードはセンサで角度を測りながら向きを合わせ、観測モードは方向記憶領域の値との差分で回転させます。
• kを「センサ」と取り違えることです。センサは現在の向きを測定するタスクで、モータを動かして回転させるのは向き制御タスクです。

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解答の導き方

誤りやすいポイント

• パルス数だけでなく、モータをどちら向きに回転させるかも制御に必要です。
• 1ミリ秒ごとの割込み回数と、モータへパルスを出力する回数は同じではありません。200パルス毎秒にするには、割込み5回ごとに1パルスを出力します。
• モータは同時に回転するため、方位角モータと仰角モータの所要時間を足しません。必要パルス数が多い方の完了時間が全体の所要時間です。

FAQ

解答の導き方

1. 向き異常検出タスクは、方向記憶領域の値とセンサから受け取った向きデータを「1秒ごとに比較」します。つまり、記憶された向きと実際にセンサが測定した向きが異なると、向き異常と判定される可能性があります。
2. 一方、観測モードでは、天体望遠鏡を回転させた後に「方向記憶領域の値を更新する」手順になっています。そのため、モータが回転している途中は、センサの値が変化しても、方向記憶領域には回転前の値が残っています。
3. この間に異常検出処理が動くと、正常なモータ回転によって生じた一時的な差を、向き異常による差と区別できません。差が判定のしきい値を超えれば、異常ではないのに向き異常として検出してしまいます。そこで、向きの制御中は異常検出処理を停止し、制御後に再開します。

誤りやすいポイント

• モータの回転中にセンサの値が変わること自体を、異常の証拠と考えてしまうこと。正常な向き制御でもセンサの値は変化します。
• 方向記憶領域の値も、モータの回転と同時に逐次更新されると考えてしまうこと。本文では、更新は制御後とされています。
• 異常検出処理を停止する理由を、センサの測定精度の問題と捉えること。問題となるのは、回転中のセンサ値と更新前の記憶値との一時的なずれです。

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解答の導き方

誤りやすいポイント

• 向き異常検出タスクが停止した後は、観測モードタスクから停止要求が送られないと思い込むことです。別々のタスクが並行して動作するため、要求を送る処理とタスクの停止が重なる場合があります。
• 向き異常検出通知を受信した瞬間に、観測モードタスクも必ず停止すると考えることです。モード管理タスクによるモード変更と、観測モードタスクによる要求処理には、処理のタイミング差が生じます。
• 異常検出停止要求を送る目的と、停止状態でも要求が送られる条件を混同することです。前者は向き制御中の誤検出防止、後者はタスク間の処理タイミングの重なりに関する問いです。

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