エンベデッドシステムスペシャリスト 2020年 10月 午後I 問題

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日本円紙幣整理機に関する次の記述を読んで,設問1一3に答えよ。 A社は,金種が混在した日本円紙幣(以下,バラ紙幣という)を,操作者が指定し た金種(以下,指定金衝という)ごとに100枚の東にする日本円紙幣整理機(以下, 整理機という)を開発している。整理機の概観を図1に,整理機のシステム構成を 図2に示す。 “anーー ET 東排出口 図1整理機の概観図2整理機のシステム構成 [整理機の動作概要〕 操作者は,バラ紙幣を投入口に入れ,東にしたい金種を1種類だけ操作部で指定 LT,開始ボタンを押す。整理機は,投入口のバラ紙幣を1枚ずつ取り込み,紙幣 整理を行う。紙幣整理では,金種を鑑別し,鑑別結果が指定金年であれば,紙幣の 裏表と向きをそろえて東の生成を行い,鑑別結果が指定金種でなければ,MH eK 却口に排出する。東の生成では,指定金種の紙幣が100枚たまるごとに,帯状の紙 を巻き付けて束にし,サーバから指示された管理番号をその帯状の紙に印字して, 東排出口に排出する。 整理機は,投入口のバラ紙刺が全て取り込まれるか,紙幣整理の動作中に操作部の 停止ボタンが押されると,投入口からのバラ紙幣の取込みを中止し,整理機内の全 ての紙幣について紙幣整理を行った後,動作を停止する。動作の停止後,整理機内 に残っている100枚に満たない紙幣は,手動で取り出すことができる。また,整理 機内で紙幣が詰まった場合は,直ちに動作を停止し,紙幣詰まりの発生を操作部に 表示する。操作部に表示後,整理機内に詰まっている紙幣は,手動で取り出すこと ができる。 [整理機の機能概要] 整理機のシステム構成要素の機能概要を表1に示す。 ーゥ2ー 表1整理機のシステム構成要素の機能概要 構成要素名機能概要 ey xe ・機構部を制御する。 wane ・指定金種の紙幣の裏表と向きをそろえた100 MOMMIC,帯状の紙を巻き付けて束にする。 機構部・サーバから指示された管理番号を帯状の紙に印字する。 ・鑑別結果が指定金種でない紙向を返却口に排出する。 ・東にする金種の指定,開始ボタンによる動作開始,及び停止ボタンによる動作停止の指示を 操作部制御部に送信する。 ・制御部からの表示データを表示する。 ・帯状の紙に印字する管理番号を管理する。 [機構部の構造] 機構部は,紙幣鑑別ユニットと東ユニットを内蔵している。機構部の構造を図3 に,機構部の構成要素の機能概要を表2に示す。 !HEHE ww 33én|TBD Ceセンサ 返却口!O:mee 反転機構1一MI So me:HS iS! !M3しsti It—y b 反転職構2一| NN RAD! 1方向+ー紙幣センサ |! ーー東ユニット !S6東排出口 注記1紙幣がS3を通過してからS4に到着するまでに掛かる時間は,紙幣が反転機構1を通過した 場合と通過しなかった場合で同じである。紙幣がS4を通過してからS5に到着するまでに持 かる時間は,紙幣が反転機構2を通過した場合と通過しなかった場合で同じである。 注記2搬送路の紙幣は,一定の速度で搬送され,紙幣整理が行われる。 注記3投入口とS1,及びS6と束ユニットの距離は非常に短く,紙幣詰まりは発生しない。 図3機構部の構造 ーー3ーー 表2機構部の構成要素の機能概要 .モータを内蔵し,入れられたバラ紙幣を1枚ずつ送り出す。 ・鑑別結果が指定金種でない紙整をためる。 ・モータを内蔵し,紙幣を搬送する。 .どの金種を鑑別するかを,制御部から受信する。 紙向鑑別ユニッ|・金種,紙幣の裏表と向きを鑑別し,鑑別結果を制御部に送信する。 ト・日本円の紙幣鑑別用データを保持しており,そのデータを基に鑑別する。 BB,MEICMMGEWAT-FEWETSL,取得したデータを基に鑑別する。 反転機構1,2・図4に示すように,紙幣を反転する。 .搬送路からの紙刺を一時的に保管する集積部を二つ備える。 ーーつの集積部に紙幣が100枚たまると,帯状の紙を巻き付けて東にする。次に,制御部に 束ユニット管理番号の取得依頼を送信して,制御部経由でサーバから管理番号を取得する。取得した 管理番号を帯状の紙に印字して,東を東排出口に排出する。 ・動作の停止後,集積部に残っている紙沿は,手動で取り出すことができる。 sR HEH・紙幣100枚の東が排出される。 .紙幣を検出している間は1を,紙向を検出しなくなると0を出力する。 2方向に分岐した搬送路の搬送する方向を切り替える。 An-M1を動作させると,紙幣が返却口方向に搬送される。 切替器M1てM3|>を動作させると,紙整が反転機構1方向に搬送される。 _M3を動作させると,紙幣が反転機構2方向に搬送される。 ・投入口に紙幣がある間は1を,紙幣が全てなくなると0を出力する。 反転機構1及び2の動作の様子を図4に示す。 反転後反転前反転後反転前(凡例) 搬送方向反|搬送方向反 テーっーー Mt lon. 1 2:WHOM 搬送路搬送路 図4反転機構1及び2の動作の様子 [搬送路を流れる紙幣の様子〕 S]通過直後の搬送路を流れる紙幣の様子を図5に示す。S1通過直後の搬送路を流 れる紙整と紙幣との間隔は,紙幣1枚分である。 ビー4 aes 拉送路HCA OFT ewes Sh <—A fol il PI i:表面の紙幣 ——ーー(凡例) aio DOURMOMM|②の状態の紙幣 @の状態の紙幣。⑤の状態の紙幣 注記日本円の紙幣は,全ての金種で紙幣の幅が同じである。 図5 Si通過直後の搬送路を流れる紙幣の様子 [機構部の動作概要] 操作者がバラ紙幣を投入口に入れ,東にしたい金種を1種類だけ操作部で指定し て,開始ボタンを押すと,機構部は直ちに①て⑧の動作を行う。 |①搬送路のモータを駆動させる。次に,投入口のモータを駆動させて,投入口の バラ紙幣を1枚ずつ,紙幣の搬送方向を図5のようにして搬送路に送り出す。 ②紙幣鑑別ユニットで搬送路を流れる紙幣を鑑別する。 ③鑑別結果が指定金種でない紙幣を返却口に排出する。 ④反転機構1及び2によって,紙幣の裏表,向きをそろえる。 ©紙幣が東ユニットに100枚たまると,帯状の紙を巻き付けて東にする。 ©サーバから取得した管理番号を帯状の紙に印字して,東を東排出口に排出する。 QD投入口のバラ紙幣が全て取り込まれると,投入口のモータを停止する。 ⑧紙幣が搬送路からなくなると,搬送路のモータを停止する。 なお,①て⑧の動作中に操作者が操作部の停止ボタンを押すと,投入口のモータ を停止し,搬送路にある全ての紙幣について紙幣整理を行った後,機構部の動作を 停止する。 (制御部のソフトウェア構成] 制御部では,リアルタイムOSを使用する。制御部の主なタスクの処理概要を表3 に示す。| ee Be 表3制御部の主なタスクの処理概要 処理 ・開始ボタンによる動作開始の指示を操作部から受信すると,どの金種を鑑別するかを紙幣鑑別 ユニットに送信した後,搬送路のモータと投入口のモータを駆動する。 ・センサタスクから通知を受けるごとに,紙幣タスクを生成して起動する。 SER AZ DS,搬送完了通知又は返却完了通知を受けると,適切な処理を行う。 gaty・[し。]から通知を受けると,サーバに管理番号の問合せを行い,取得した管理番号を [し』]に還乱する。 ・停止ボタンによる動作停止の指示を操作部から受信すると,投入口のモータを停止する。 MMI AD DDS,紙幣詰まりの通知を受けると,とし。]g[』 紙幣詰まりの発生の表示指示を操作部に送信する。 ・起動したら,次の動作を行う。 ①S2による紙幣検出をセンサタスクに依頼する。 ②紙幣の鑑別依頼を紙整鑑別タスクに通知する。 OQ紙幣鑑別タスクから紙整の鑑別結果を受ける。 ④センサタスクから82による検出通知を受けると,必要に応じてMLを動作させる。 -M1を動作させた場合は,S7による紙幣検出をセンサタスクに依頼する。センサタスクか らS7による検出通知を受けると,返却完了通知をメインタスクに通知した後,自タスク を削除する。 -M1を動作させない場合は,S3による紙幣検出をセンサタスクに依頼する。 ©センサタスクからS3による検出通知を受けると,S4(CH SAMMI EUR AT IK 頼し,必要に応じてM2を動作させる。 紙幣©センサタスクからS4による検出通知を受けると,S5による紙乏検出をセンサタスクに依 頼し,必要に応じてM3を動作させる。 の⑦センサタスクからS5による検出通知を受けると,S6による紙乏検出をセンサタスクに依 頼する。 ⑧センサタスクからS6による検出通知を受けると,搬送完了通知をメインタスクに通知 後,自タスクを削除する。 ・紙幣検出をセンサタスクに依頼する場合は,該当するセンサが紙幣を検出するまでの時間より も少しだけ長い時間!を計測時間として,タイマタスクに通知する。 -タイマタスクから通知を受ける前に,センサタスクから通知を受けた場合は,時間計測の中目 をタイマタスクに通知する。 -タイマタスクから通知を受けると,紙整詰まりの通知をメインタスクに通知後,自タスクを削 除する。 紙幣鑑別・紙幣の鑑別依頼を受けると,紙幣の鑑別結果を依頼元のタスクに通知する。 センサ・S1が紙幣を検出すると,メインタスクに通知する。 ・S2て87が紙幣を検出すると,該当するセンサによる検出通知を依頼元のタスクに通知する。 ・紙幣タスクから通知を受けると,時間計測を開始する。 タイマ・指定された計測時間が経過すると,依頼元のタスクに通知する。 ・時間計測の中止の通知を受けると,依頼元のタスクから指定された時間の計測を中止する。 ・束ユニットから| e ]を受信すると,メインタスクに通知する。 -メインタスクから通知を受けると,その通知内容を東ユニットに送信する。 注り搬送路の紙幣が搬送される速度(以下,搬送速度という)と該当するセンサまでの距離に依存する。 ーー6 aa

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所有者を追尾するスーツケースに関する次の記述を読んで,設問13に答えよ。 B社は,空港構内において,所有者の腕に装着した専用のブレスレット(以下,ブ レスレットという)を追尾するスーツケース(WE,スーツケースという)を開発 している。スーツケースは,ブレスレットの位置を計測するユニット(以下,測位 ユニットという)を用いて,スーツケースから見たブレスレットの位置を特定し, 追尾する。その際,カメラ及び各種センサを搭載したユニット(以下,物体識別ユ ニットという)を用いて,進行方向にある物体とその動きを識別することによって, 追尾中の衝突を回避する。また,所有者のスマートフォン(以下,スマホという) と連携した機能も実行できる。 スーツケースの外観を図1に示す。 ブレスレット 9、測位ユニット 園Bluetooth 2物体識別ユニット ホホLYいり スーツケースの進行方向スーツケース 図1スーツケースの外観 [スーツケースのシステム構成 スーツケースのシステム構成を図2に,スーツケースの主なシステム構成要素の 機能概要を表1に示す。 図2スーツケースのシステム構成 本9 es 表1スーツケースの主なシステム構成要素の機能概要 制御部・MPU,RAM,フラッシュメモリ,リアルタイムクロック,Bluetoothモジュールなどを搭載 "し,ペアリングしたスマホと通信しながら,スーツケース全体を制御する。 .超広帯域無線通信を利用して,スーツケースから見たブレスレットの方向と距離を計測す トー:る。計測可能な距離は15メートルであり,それ以上離れると計測は失敗する。 ・]秒ごとに計測を行い,計測が失敗した場合は計測失敗を,計測が成功した場合は計測成 Ih,ブレスレットの方向と距離を,測位情報として制御部に出力する。 ・カメラ及び各種センサを搭載し,スーツケースの進行方向に対して,水平方向100度,垂直 物体識別ユニ|方向50度,距離5メートルまでの範囲に存在する物体との距離を計測する。 ット・計測した距離から物体を識別し,その物体の大きさ,スーツケースからの距離及び識別した 物体の動きの予測(以下,物体識別情報という)を1秒ごとに制御部に出力する。 加速度センサ|・制御部からの指示でスーツケースの加速度を3軸で計測し,HATS. 、制御部からの指示で,スーツケースの進行方向に対して,水平方向100 BE,距離1.5メート 段差センサVECOMET,走行できない段差(以下,段差という)の有無を検出して出力する。彼差 ありを検出した場合は,段差までの方向と距離を出力する。 ・進行方向決定用のモータ,走行用のモータなどを搭載する。 モータユニッ|・制御部から指示された0.25秒間を単位とする方向及び速度の情報に従い,各モータを駆動す トる。 ・制御部から走行停止を指示されたら,直ちに各モータを停止する。 施錠・解錠ユ|・制御部からの指示でスーツケースの施錠・解錠を行う。また,制御部から施錠・解錠の状態 ニットを読み出すことができる。 ・充電可能な二次電池,電源ボタンなどで構成される。 ・電源ボタンを押すと,制御部に電力を供給する。また,電力が制御部に供給された状態で電 ane源ボタンを押すと,電源ボタンが押されたことを制御部に通知する。 i・制御部からの指示で,制御部以外の各構成要素への電力供給を開始又は停止する。 ・制御部からの指示で,制御部自身への電力供給を停止する。 ・制御部から電池残量の読出しなどを行うことができる。 制御部の動作概要)〕 制御部は,電力が供給されると,他の構成要素に電力を供給して,ブレスレット との超広帯域無線通信が可能になったら,追尾を開始する(以下,追尾モードとい う)。追尾モードで電源ボタンが押されたことが制御部に通知されたら,スーツケー スの走行を停止した後,制御部を含む各構成要素への電力供給を停止する(以下 電源OFFモードという)。電源OFFモードでは,一般のスーツケースのように,所 有者がハンドキャリーしたり,荷物として飛行機に積み込んだりすることができる。 [スマホとの連携機能] スマホとの連携機能を表2に示す。 —_10— 表2スマホとの連携機能 iC スーツケースの|・スーツケースを施錠・解錠する。 スーッテケースの|スーツケースから送られた測位情報から,スーツケースまでの距離を表示する。 ・電池残量などのスーツケースの情報を読み出す。 〔制御部の追尾処理の概要〕 ・ブレスレットを追尾するための情報を次の手順で生成する。 -測位ユニットから通知される測位情報を受ける。計測に成功していたら,目標 位置として記憶する。 -物体識別ユニットから通知される物体識別情報を受ける。 -目標位置までの距離が1メートル以上の場合,目標位置及び物体識別情報を使 って,目標位置に向けて走行するための走行プランを生成する。目標位置まで の距離が1メートル未満の場合,走行プランの生成は行わなかい。ここで,走行 プランとは,0.25秒間にスーツケースが走行する方向及び速度を一つのレコー ドとし,このレコードを並べて,一つのテーブルにまとめたものである。 ・走行プランに従って,モータユニットを制御しながら走行する。走行プランが新 たに生成されたら,新たに生成された走行プランに従って走行する。走行時の最 高速度は5.4キロメートルン時である。 ・段差を検出し,0.5秒以内にスーツケースがその段差に至ると判断した場合,走行 を停止する。目標位置が変化することなどによって,05秒以内に段差に至らない と判断できれば,走行を再開する。 ・物体との衝突などによる異常な加速度を検出したら,スーツケースを施錠し,F 撃検名メッセージをスマホに送信した後,電源OTRモードに移行する。 〔制御部のソフトウェア構成] 制御部では,リアルタイム0Sを使用する。制御部の主なタスク構成を図3に,制 御部の主なタスクの処理概要を表3に示す。 ー]1一 awe上|ame 注記実線の矢印は,メールボックスを使用したタスク間のメッセージ通信の方向を示す。 図3制御部の主なタスク構成 表3制御部の主なタスクの処理概要 処理 ・起動したら,他の構成要素へ電力供給を開始し,走行プランタスクに追尾モードを通知す る。 ・スマホとの連携機能を実行する。 ・電源ボタンが押されたら,次の電源OFF処理を行う。 メイン-走行プランタスクに電源OFFモードを通知する。4 -スーツケースが走行を停止するまでの時間を待った後,各構成要素への電力供給を停止 する。 ・加速度異常の通知を受けると,施錠後,衝撃検知メツセージをスマホに送信し,電源 OFF処理を行う。 ・追尾モードの通知を受けると,段差検出タスクに検出開始を通知する。 ・測位ユニットからの測位情報を入力し,計測が成功していたら,目標位置として記憶す る。さらに,①入力した測位情報をメインタスクに通知する。 走行プラ・物体識別ユニットからの物体識別情報を入力したら,必要に応じて,目標位置に向けて走 -行するための走行プランを新たに生成し,走行制御タスクに通知する。3 なお,⑨物体識別情報を入力してから,走行プランを生成して走行制御タスクに通知する までに,物体識別情報の内容に依存して0.2~0.6秒掛かる。 ・電源OFRモードの通知を受けると,走行制御タスクに停止指示及び段差検出タスクに検 出停止を通知する。 ・走行プランの通知を受けると,新しい走行プランに更新する。 ・0.25秒ごとに走行プランに従って,モータユニットに方向及び速度を順次指示する。走行 プランで指示された全ての走行の制御が完了した状態で,新たに走行プランの通知を受け 走行制御ていなければ,モータユニットに走行停止を指示する。2 ・段差ありの通知を受け,走行プラン上で0.5秒以内にその段差に至ると判断した場合,モ ータユニットに走行停止を指示する。その後,段差なしの通知を受けるか,又は05 MY 内に段差に至らないと判断できる走行プランの通知を受けると,走行を再開する。 ・停止指示の通知を受けると,モータユニットに走行停止を指示する。 ・検出開始の通知を受けると,検出停止の通知を受けるまでの間,0.1秒ごとに段差モセンサ 段差検出の値を確認し,段差の有無の変化点で段差あり又は段差なしを走行制御タスクに通知す|1 る。 加速度検|・0.1秒ごとに加速度センサで計測した値を解析して,異常な加速度を検出したら,メイン5 Hiタスクに加速度異常を通知する。 .ペアリングしたスマホとの通信を行う。 SED Prはタスクの優先度を示し,値が小さいほど高い。