エンベデッドシステムスペシャリスト 2023年 秋期 午後Iの問題文6問です。図・表・別冊資料と正解は掲載していませんので、出典の公表資料またはアプリでご確認ください。
共通の文章
建設機械の自動・自律運転システムに関する次の記述を読んで,設問に答えよ。
A社は,ICTを活用した自動・自律運転の建設機械が相互に連携して土木工事を行う
システム(以下,SDシステムという)を開発した。SDシステムは,クラウドサービス
で工事の計画を立案し,複数台の建設機械の連携動作を管理する(AF,これらをSD
サービスという)ことで,大規模な土木工事を少人数で効率的に行うことができる。
山間部にあるダムの工事現場内で,SDシステムを用いて,自動・自律運転可能な,
ブルドーザ(以下,ACブルドーザという),ショベルカー(AF,ACショベルとい
う),及びダンプカー(以下,ACダンプという)の車両(以下,ACブルドーザ,AC
ショベル及びACダンプを総称してAC車両という)を連携させて,土木工事を行う
ことになった。A社で構築したローカル5Gネットワーク(以下,L5Gという)を介
LT,各AC車両間,タブレット端末,現場事務所のL5G基地局を接続する。また,
パブリック5Gネットワーク(以下,P56Gという)を介して,SDサービス,測位サー
ビス,現場事務所のP5G送受信部を接続する。SDシステムのシステム構成を図1に,
SDシステムの主な構成要素を表1に示す。
—4 GNSS"測位衛星ピッービメ53
へる現場事務所
ACブルドーザ基地局||送受信部
端末
ACショベル
注りGNSS(Global Navigation Satellite System)
M1 SDシステムのシステム構成
as 2ビー
表1 SDシステムの主な構成要素
MERE
・前方に装着されたブレードで土砂を押すこと(以下,押土という)によって,土砂の運
ACブルドーザ搬,及び土砂を均す作業を行う整地用の建設機械として用いる車両である。凸凹の多い
地形でも走行可能である。
JC SAIL・アームの先端に装着されたバケットで土砂の掘削・積込み,傾斜部分の整備作業を行う
“a建設機械として用いる車両である。凸凹の多い地形でも走行可能である。
ダッゴ・荷台に土砂などを積載し,運搬するほか,荷台を傾斜させることによって土砂を降ろす
=こと(以下,排土という)ができる車両である。
・各AC車両が工事現場で計測したデータなどを取得し,現在の地面の状態を示したデー
タ(以下,現地盤という)を作成する。
a・各AC車両が計測したデータなど,様々な情報を用いてAIとシミュレーション技術によ
って最適化した,全AC車両が連携する1日分の工事の計画(以下,工事計画という)
を立案する。工事計画は,予定した作業終了時の地面の状態を示した3D設計データ
(以下,設計地盤という)などのデータで構成されている。
・AC車両の位置を高精度に測位するためのGNSS補正値データ(以下,測位補強データと
測位サービスいう)を,各AC車両へ送信する。測位補強データによってセンチメートル級の測位が
可能となる。
・5Gネットワークの一つであり,携帯電話通信事業者の回線を用いる。
P5G・工事現場が山間部にある場合など,—MOWMCBEBAIRSCEAMHS,
・SDサービス,測位サービスと現場事務所のP5G送受信部とが通信するために使用する。
・5Gネットワークの一つであり,4社で構築したSDシステム用の専用回線を用いる。
L5G・工事現場全域で通信可能である。
・AC車両,タブレット端末と現場事務所のL5G基地局とが通信するために使用する。
、_-PSGの通信に使用する無線通信部である。
L56 ssh・L5Gの通信に使用する無線の基地局である。:
.・大容量かつ低遅延の通信が可能であり,通信機器間の時刻の同期が可能である。
タブレット端末|人事務所に駐在するオペレーターが,SDシステムの監視及び制御に使用するタブレッ ト型のコンピュータである。
[SDシステム導入前の土木工事〕
土木工事のーつに,ブルドーザが,ダンプカーによって排土された土砂山を数回
に分けて突き崩し,押土を行いながら設計の内容に従って土砂を均す作業(以下,
しきなら
敷均しという)がある。
運転者が従来式のブルドーザに搭乗して敷均しを行っていた頃は,設計担当者が
作成した工事の計画を基にして,測量担当者が事前に工事現場を測量し,基準地点
を設置しておき,運転者がブルドーザを頻繁に乗り降りして設計目標を満たせるよ
うに作業結果を目視確認する必要があった。運転者は,ブルドーザの運転席に乗り
込み,車速計などの計器と周囲を見ながらレバーなどを操作してブルドーザの運転
as 3=
を行っていた。凸凹の多い地形を走行するときにはブルドーザの車体が傾斜するの
で,熟練した運転技術を要した。
(SDシステム導入後の土木工事の例〕
SDシステムでの土木工事では,設計地盤を目標にして,ACブルドーザでの高精度
の敷均しを実現することができる。オペレーターが次の手順で作業を実施する。
①オペレーターがタブレット端末でSDサービスに指示を出し,SDサービスから全
AC車両に起動指令を送信する。各AC車両は,自己診断を実施し,異常がないこと
を確認する。
②BAC車両は,SDサービスで作成された工事計画を取り込む。工事計画には,設
計地盤のほか,ACブルドーザの敷均し範囲,.ACダンプが運搬してきた土砂を排土
する予定位置(以下,排土位置という)などが複数登録されている。
③オペレーターがタブレット端末でSDサービスに指示を出し,SDサービスから全
AC車両に工事開始指令を送信する。ACブルドーザとACダンプは,工事開始指令
を受信し,自動・自律運転を開始する。
④ACダンプは,L5G経由でACブルドーザの位置を常時把握し,排土位置まで移動
して排土する。
©ACブルドーザも同様にACダンプの位置を常時把握し,排土位置に向かって移動
し,ACダンプの排土が完了するまで待機する。
©ACダンプは,排土後に,排土完了をACブルドーザに通知し,工事現場内にある
所定の土砂の積込み位置まで移動する。
⑦Aブルドーザは,排土された土砂をブレードで押土しながら走行することによ
って(以下,押土されている土砂を押土土砂という),敷均しを実施し,進捗状況
をSDサービスに送信する。
ACダンプは,土砂の積込みが完了すると進捗状況をSDサービスに送信する。
©SDサービスは,FAC車両の進捗状況を常に把握し,機器故障などによって工事
に遅れが発生した場合は,工事計画の見直しを実施して更新された工事計画を各
AC車両に送信する。
[SDシステムの遠隔監視制御]
オペレーターは,AC車両のと近くにいなくてもタブレット上端末でSDサービスに指示
を出し,SDサービスからAC車両への起動指令,工事開始指令を送信できるとともに,
進捗状況を把握することができる。また,タブレット端末からのAC車両への非常停
止指令は,SDサービスを介さず,送信できる。遠隔監視制御では,SDサービスが,
AC車両などから受信したデータを用いて,設計地盤と現地盤の比較をリアルタイム
で行う。その結果に基づき,タブレット端末に,設計地盤を3Dで描画した地図上に
工事計画の完了ノ未完了の箇所を色分けして,工事の進捗状況を表示することがで
きる。さらに,PAC車両の位置を表示することができる。
(AC車両の概要)
AC車両には,GNSS受信部,慣性計測ユニット(以下,IMUという),3D-LiDAR,ス
』テレオカメラ,ミリ波レーダー,L5G送受信部などの機器が搭載されている。
GNSS受信部は,GNSS測位衛星からの電波を受信する。AC車両ではGNSS測位方式
(以下,6-測位という)を採用しており,GNSS測位衛星から受信したデータを基に,
測位サービスが算出した測位補強データを使用して高精度な測位を可能にしている。
G-測位では,1秒周期で車両の位置及び方位を更新する。
車体IMUは,3軸加速度,3軸角速度を計測し,車体の動きを計測するのに使用す
る。データ更新周期は1ミリ秒である。
3D-LiDARは,光を使ったんリモートセンシング技術を用いて物体検知や対象物まで
の距離,及び対象物の光の反射率を計測し,敷均しの仕上がり確認などに使用する。
計測したデータ(以下,点群データという)を,ほかの機器に送信する。1 BO 3D-
LiDARで1秒間に3Mバイトの点群データを送信する。
ステレオカメラ,ミリ波レーダーは,自車の周辺監視に使用する。
L5G送受信部は,L5G基地局を介して,ほかのAC車両及びタブレット端末と通信
したり,現場事務所のイーサネットで接続されたP5G送受信部を経由してSDサービ
ス及び測位サービスと通信したりすることができる。
AC車両は,計測日時データ,3D-LiDARで取得した点群データ,作業中の工事の内
容を示す作業記録データ,機器故障の内容などのデータを記録する。
ー5一
(ACブルドーザの外観及び機器構成〕
ACブルドーザには,(AC BOMB)で説明されている機器のほか,次の機器な
どが搭載されている。
・ブレードIMは,3軸加速度,3軸角速度を計測し,ブレードの動きを計測するた
めに使用する。データ更新周期は1ミリ秒である。
・車両制御装置は,工事計画に基づいて,自車の自動・自律運転の計画(以下,運
転計画という)を作成する。運転計画に基づき,走行経路,走行速度及びブレー
ドの位置を自動制御して工事を行い,その結果を基に,運転計画を更新する。
HEY UY Slt,ブレードの油圧制御に使用する。また,付属している,ストロ
ークセンサーは車体に対するブレードの上下の位置,油圧センサーはブレードが
押土土砂から受ける圧力などの計測に使用する。
ACブルドーザの外観を図2に,ACブルドーザのシステム構成を図3に,ACブルド
ーザの車両制御装置の主な構成要素を表2に示す。
故障表示灯・スピーカーag LSC
SELF mia Nap
i pl dhe SS
ster2e um mame||KR? 油圧シリンダsean]|Areeラプ 軸
の*ロ
ブレードのSH I ar =Sa。|クローテー
wy,,
iクローラー
|車両基準位置
注記1ステレオカメラ(A)は,省略している。
注記2車両基準位置は。クローラーの中心線に対し,GNSS受信部(前)の位置から直交線を下して,クロ
ーラーの底面と交わる位置とする。
図2 ACブルドーザの外観
ー6一
!
|直行・油圧|」 |
ーー油圧
車体計測CANシリンダ
ユニット|
車両制御|
ストローク|
センサー1| L5G6通信|ー
し! |
ae
M3 ACブルドーザのシステム構成
表2 ACブルドーザの車両制御装置の主な構成要素
周辺監視・ステレオカメラ,ミリ波レーダーからのデータを基に,自車周辺の人,AC車両などの接近を
ユニット監視する。
・GNSS受信部からの測位データとL5G通信ユニットからの測位補強データ,及び車体IMUから
seconのデータを基に車両基準位置及び方位を算出する。
gen i・車体MAUからの3軸加速度,3軸角速度のデータを基に車体の動きを計測する。
ー^・ブレードIWからの3軸如速度3軸角速度のデータ,油圧シリンダのストロークセンサーと油圧
センサーのデータ,及び車体の動きを基にブレードの動きを監視する。
・運転計画と次の情報・指令を基に,走行・油圧制御ユニットにクローラー制御情報を送信する。
-周辺監視ユニットからの対人・対物検知情報
-車体計測ユニットからの位置・方位・動きの情報
車両制御-L5G通信ユニットから受信した各種の指令
ューット・車体計測ユニットからの情報を基に走行・油圧制御ユニットにブレード動作指示情報を送信
ーする。
・周辺監視ユニットからの対人・対物検知情報を基にスピーカーから警告音を出力する。
・機器故障,非常停止時に故障表示灯を点滅する。
・L5G通信ユニットから非常停止指令を受信すると車両の運転を停止する。
ei ya|'受信したブレード動作指示情報を基に油圧シリンダの電磁弁を制御する。
say»|クローラー制御情報を基にクローラーを制御する。 ー"・従来式のブルドーザで使用していたユニットのソフトウェアを改修した。
L5G通信・工事計画,測位補強データなどをL5G経由で受信する。
ユニット・作業記録データなどをL5G経由で送信する。
・3D-LiDARからの点群データを基に,土砂の形状,敷均しの仕上がり状態などを計測し,車両
地盤計測制御ユニットに送信する。
ユニット・点群データはデータ量が大きいので,冗長なデータを取り除き,現地盤の作成に必要なデー
タだけを,L5G通信ユニットを介してSDサービスに送信する。
—7—
(ACブルドーザの自動・自律運転と敷均し基本動作]
オペレーターはタブレット端末でSDサービスに指示を出し,SDサービスからAC
ブルドーザに起動指令を送信する。ACブルドーザの車両制御ユニットは,L5G通信
ユニット経由で起動指令を受信すると,ACブルドーザを起動する。COR,ACブル
ドーザの自動・自律運転は,幾つかある動作パターンを切り替えて実施する。
ACブルドーザの敷均しを図4に示す。敷均しでは,ACブルドーザは設計地盤が示
す地面の形と同じになるように,ブレードの下側の刃先(以下,ブレード下端とい
う)を設計地盤が示す高さの-36mmから+30mmの範囲で高精度に制御して,押土土砂
を使って,地盤を整形する。設計地盤が示す地面より現地盤が示す地面が低い場合
には押土土砂で埋められ,高い場合には設計地盤が示す地面より上にある土砂が削
られる。この動作を繰り返し,敷均しを完成させる。
ぐつACブルドーザの進行方向
et a"as ACブルドーザ
人PPP
ACブルドーザの敷均しの動作パターンの一つの例として,基本パターンの手順を
次に示す。
①車両制御ユニットはSDサービスから工事計画及び現地盤をL5G通信ユニット経
由で受信する。
②SDサービスから工事開始指令を受信すると,工事計画にある排土位置の近くに
移動する。
③ACダンプから排土完了を通知されると,車両制御ユニットは,工事計画にある
設計地盤と現地盤の差分に基づいて運転計画を更新する。
④車両制御ユニットは,運転計画に従って,走行経路,走行速度を制御するとと
もに,ブレードの上下,傾斜を制御し,排土された土砂山の土砂を数回に分けて
突き崩し,押土を行う。
ー8一
©La|ことを検知すると,排土位置の近くに移動する。
©排土された土砂山が残っている場合,その土砂を使って敷均しを継続し,土砂
山が残っていない場合,ほかの動作パターンに切り替える。
また,次の処理は,自動・自律運転中,同時並行で実施される。
・3D-LiDARで取得した点群データを一部抽出し,SDサービスに送信する。また,AC
ダンプから排土された土砂山の形状と土砂量を推定する。
・推定した土砂山の形状と土砂量を用いて,運転計画の見直しを実施する。
・自車周辺に人,AC車両などを検知した場合は,称告音を鳴らして運転を停止する。
・機械系故障,G-測位の異常などの機器故障が発生した場合は,運転を停止し,SD
サービスに機器故障の内容を通知し,故障表示灯を点滅させる。
・L5G通信異常が発生した場合は,運転を停止し,故障表示灯を点滅させる。
(ACブルドーザの車両基準位置測位
ACブルドーザは,GNSS測位衛星からの電波を受信しやすい屋根に,(ア)2台の
GNSS受信部を前後に搭載している。GNSS受信部の位置を測位して,図2に示した車
両基準位置を算出する。
ACブルドーザのブレード下端の高さの制御にも,車両基準位置などの情報を用いる。
問問1 設問1
設問1 SDシステムの仕様について答えよ。
(1)事故の予防について答えよ。
(a)ACブルドーザは,自車周辺の人,AC車両などの検知に,ステレオカメラ
以外にミリ波レーダーも使用しているのはなぜか。35字以内で答えよ。
(b)あるACブルドーザだけが故障表示灯を点滅させて運転を停止した。タブ
レット端末で確認してみるとSDサービスに情報を通知していないのは,そ
DAブルドーザだけであった。運転が停止した原因は何か。本文中の字句
を用いて答えよ。
(2)(SDシステムの遠隔監視制御)}について答えよ。
(a)P5Gの通信データ量を削減するために,地盤計測ユニットでは,点群デー
タから冗長なデータを取り除き,現地盤の作成に必要なデータを抽出して
ー9一
WS,ACブルドーザでは,送信するデータ量を元の点群データに対して,
何%としているか。答えは小数第1位を四捨五入して,整数で求めよ。こ
こで,ACブルドーザの1日当たりの稼働時間は8時間であり,その間に送
信するデータ量は1台当たり27Gバイトとする。また,1Gバイト=1,924M
バイトとする。
(b)タブレット端末に全AC車両の位置を表示する。P5G送受信部を介して
P5G経由で受信するデータのうち,AC車両の位置に関わるデータは何か。
本文中の字句を用いて答えよ。
出典:令和5年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午後Ⅰ 問1 設問1
問問1 設問2
設問2 SDシステムの設計について答えよ。
(1)排圭された土砂山の形状を計測したところ円名型であった。排土された土
砂山の外観を図5に示す。土砂山の勾配は何度か求めよ。答えは小数第1位
を四捨五入して,整数で求めよ。ここで,土砂山の円欠の底面は水平で,か
つ,ACブルドーザの車両基準位置と土砂山の底面の間は水平だったものとす
る。
ンー:ACブルドーザの車両基準位置からの距離6m 頂点:地面からの高さ1m
底面の円周上の点:4《Cブルドーザの車両基準位置からの距離5m
地面からの高さ9m
図5排土された土砂山の外観
(2)〔ACブルドーザの車両基準位置測位について答えよ。
(a)(ACブルドーザの車両基準位置測位]の本文中の下線(ア)について,
車両基準位置を測位する以外にどのような情報を取得するためか,15 FLA
内で答えよ。
(b)地面の凸凸にかかわらず屋根に設置されたGNSS受信部(前)の測位した
位置を用いて車両基準位置を正確に算出するには,2中に記載されてい
るどの機器をどのように使用すればよいか,25字以内で答えよ。
(3)ブレード下端の高さを一定にする制御を19ミリ秒周期で実施したい。1秒
周期で更新される車両基準位置及び方位に加え,油圧シリンダのストローク
センサーだけでは計測が間に合わないことが分かった。ブレード下端の高さ
ー19一
の測位は,どのように行うべきか。39字以内で答えよ。
(4)〔ACブルドーザの自動・自律運転と敷均し基本動作)】について答えよ。
(a)(ACブルドーザの自動・自律運転と敷均し基本動作)の⑤は,ある機器
を用いてある状態になったことを検知する。本文中の| a|に入れる
適切な内容を49字以内で答えよ。
(b)ストロークセンサーの値の変化を図6に示す。図中の矢印(イ)の時点
で,どのようなことが起きたと考えられるか。15字以内で答えよ。ここで,
ACブルドーザは敷均し中で,ブレードを制御しており,TaからTbの間ブ
レード下端は設計地盤で示す高さと一致していたものとする。また,設計
地盤は水平でおあったものとする。
ストロークセンサーの値ーーべべ |(?)
Ta Tb時間
図6ストロークセンサーの値の変化
出典:令和5年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午後Ⅰ 問1 設問2
問問1 設問3
設問3 SDシステムの機能追加について答えよ。
(1)障害対策について答えよ。
SDシステムは,工事に遅れが発生すると,1日当たり数百万円以上の損失
が生じる可能性がある。そこで,ある障害に対応するために,二つの異なる
回線のP5Gを使用することにした。ここで,新設するP5G eH PSGとし,既
存のP5Gを旧P5Gとする。
AC車両とタブレット端末に新PSGの送受信部を増設した。AC車両がセンサ
ーなどで計測したデータを送信する場合,AC車両はL5Gと新P5Gに同じデー
タを並行して送信する。
(a)二つの異なる回線のP5Gを採用したのは,どのような障害に対策するた
めか。25字以内で答えよ。
(b)ACブルドーザが新P5Gの通信圏内の場合でも,ある情報の取得を確実に
するためにはL5Gは欠くことはできないと考えられる。その情報を二つ,
本文中の字句を用いて答えよ。
ー11一
(2)工事現場内のトンネル内でのACダンプの自動・自律運転について答えよ。
G-測位が利用できないトンネル内でも,AC車両を自動・自律運転可能とす
る機能追加を検討した。曲がりくねった見通しの悪いトンネル内を走行する
ことを想定して,ACダンプの3D-LiDARで自車の周囲369度の点群データを取
得することにした。
そのため,実稼働の前に準備段階としして,トンネルを走行しながら点群デ
ータを取得し,トンネル内の3Dマップを作成して,走行経路と対応付けて記
録することにした。自動・自律運転時には,3Dマップ上に3D-LiDARで取得し
た点群データをマッチングさせて自己位置を推定(以下,自己位置推定とい
う)して走行する。ACダンプの3Dマップ作成の様子を図7に示す。
トンネル内は,L5Gの通信は可能である。また,トンネルの左右の壁面には,
模様が描かれたプレートを20mおきに設置する。プレートの模様は,プレー
トごとに異なり,重複するものはない。
(aes ae ge se. Laer:点群データの可視化イメージ om:プレート
注記図は.トンネルの直進部分を示している。
図7 ACダンプの3Dマップ作成の様子
(a)壁面に設置した異なる模様のプレートを用いて可能となることは何か答
えよ。
(b)次の記述中の|bd|,|c|に入れる適切な字句を答えよ。
ACダンプに搭載されているセンサー類を使って,センサーフュージョン
として自己位置推定の機能の向上を図りたい。そのために各センサーの
[|5|,[|c|,及び耐環境性を把握しておく必要がある。
ー12一
出典:令和5年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午後Ⅰ 問1 設問3
共通の文章
スマートマラソン訓練システムに関する次の記述を読んで,設問に答えよ。
マラソンとは,42.195kmの距離を走る長距離走である。B社は,所属する陸上チー
ムの選手が20 kmの訓練コースで行う走行訓練を支援する,スマートマラソン訓練シ
ATL(以下,訓練システムという)を開発している。訓練システムは,選手の記
録向上を目的に,訓練中の選手の走行状態を分析し,分析した結果を陸上チームの
監督へ知らせ,必要に応じて監督が訓練中に各選手に指示を出すてとができる。訓
練システムの概要を図1に示す。
UO,aoe Read映像のa See 後続ドローン先頭ドローンgf
ee ee 2:eae
am foe:2.8
Se
図1訓練システムの概要
訓練システムは,次の構成要素から成る。
・選手を撮影する先頭ドローン及び後続ドローンの2台のドローン
・先導車に搭載して選手のデータを収集,分析するデータ収集装置
・データ収集装置又はサーバに接続し,選手の映像,分析結果を把握するために監督
が使用するタブレット
・訓練終了後,データ収集装置が収集,分析した各種のデータを訓練データとして
保存するサーバ
・選手の腕に装着するスマートウォッチ(以下,ウォッチという)と,選手のトレ
ーニングウェアに埋め込まれている走行フォームを計測するセンサー(以下,フ
ォーム計測センサーという)
〔訓練システムの機能概要〕
訓練システムの機能概要を次に示す。
・選手支援機能
訓練中の選手の情報を当該選手のウォッチに表示する。選手の情報には,訓練
コース上の位置情報(以下,選手位置情報という),訓練コースを1km単位で区切
った区間ごとの選手の順位(以下,区間順位という),区間の走行時間(以下,ペ
ー13一
ースという),あらかじめ計画したペースの目標値及びペースの目標値と実際のペ
ースとの差異(以下,ペース差異という)がある。
・走行中の選手のデータ収集・分析機能
選手の心拍数と血中酸素濃度(以下,選手状態情報という),選手位置情報,フ
ォーム計測センサーが計測した情報(以下,フォーム計測情報という)を収集し,
それらを基に区間順位,ペース差異の算出及び走行フォームの変化の分析を行う。
・監督支援機能
タブレットを使って,選手の区間順位,前後の選手との距離,ペースとペース
差異,区間の走行フォームの変化(以下,これらをまとめて個人分析結果という),
選手状態情報,選手位置情報,ドローンからの映像を表示する。さらに,指定し
た選手のウォッチに音声の送信を行う。
[訓練システムの構成要素〕
訓練システムの構成要素を表1に示す。
表1訓練システムの構成要素
構成要素名機能説明
・56G通信網でウォッチ,タブレットと接続し,データの送受信を行う。
デーダグ・5.7GHz帯の無線通信でドローンと接続し,データの送受信を行う。
収集装置・選手の区間順位,ペース差異を算出し,走行フォームを分析する。
・訓練終了後,サーバに訓練データを送信する。
フォーム計測|・選手の腰の動きから走行フォームを計測する。
センサー・Bluetoothで接続するウォッチに,計測した情報を59ミリ秒ごとに送信する。
・GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機を内蔵する。
・装着する選手の選手IDが付与されており,選手状態情報及び選手位置情報を計測する。
ウォッチ・選手ID,選手状態情報,選手位置情報,フォーム計測情報を109ミリ秒ごとにデータ収集
装置に送信する。
・データ収集装置から受信したデータを画面に表示する。
-Bluetoothで接続するイヤホンに音声データを送信する。
-ドローンIDが付与されており,GNSS受信機,1台のカメラ,そのほか飛行に必要なセンサ
ー類を内蔵する。走行中の選手の映像を前方上空から撮影する。
・映像データは,2,000%1,000画素,1画素当たりのデータ長は24ビット,39フレームング秒
である。最大100分間分の映像データを保存できる。
・最高飛行速度は,時速80 kmであり,MAIO分間飛行できる。
ドローン・訓練開始前に,訓練開始位置から訓練終了位置までの飛行ルートをデータ収集装置から受信
し,保持する。
・自機の現在の位置情報及び飛行速度をデータ収集装置に1秒ごとに送信する。
-データ収集装置から,5秒後に通過することを目標とする位置の情報(以下,通過目標とい
5)と飛行速度を1秒ごとに受信して飛行する。
・データ収集装置に,圧縮した映像データを送信する。転送速度は,5Mビットブ秒である。
表1訓練システムの構成要素(続き)
構成要素名機能説明
・訓練コースの19m間隔の位置情報,選手数分の選手ID(最大20(8),ペースの目標値.。ドロ
ーンのドローンIDと飛行ルートを格納したデータ(以下,これらをまとめて訓練計画とい
タブレットう)をデータ収集装置に送信する。
・データ収集装置が収集,分析したデータにアクセスすることができる。
・マイクからの音声を,データ収集装置を介して指定した選手のウォッチに送信する。
ュー・データ収集装置から受信した訓練データを保存する。
・タブレットからの要求に従い,保存した訓練データをタブレットに送信する。
[構成要素間のメッセージ概要]〕
構成要素間で送受信する主なメッセージの概要を表2に示す。
表2構成要素間で送受信する主なメッセージの概要
訓練準備|タブレット|テータ了集装置・訓練計画で構成され,訓練の準備を指示する。
撮影準備データ収集装置|ドローンbe alg レッーー本・ドローンIDと飛行ルートで構成され,訓練開始位置への
訓練準備完了|データ収集装置|タフブレット|ドローン及びデータ収集装置の準備完了を通知する。
訓練開始|タブレット|データ収集装置・訓練の開始を指示する。
データ収集装置・指定した選手IDをもつウォッチに走行開始を指示する。
ーーーーーー・ドローンIDと訓練開始時の飛行速度の初期値で構成さ
ga画|EE|eート上での飛行を指示する。 _ーーeas・ドローンIDと通過目標及び飛行速度で構成され,飛行ル
っnn is・ドローンIDとドローンの現在の位置情報及び飛行速度で
;\—4 _-・選手ID,選手状態情報,選手位置情報及びフォーム計測情
2 5 on RFID,個人分析結果,選手状態情報,選手位置情報で構
—ドローンIDとドローンが撮影した映像データで構成され
音声・選手ID,音声データで構成され,音声の再生を指示する。
データ収集装置?訓練の終了を指示する。
ーン
(データ収集装置の動作概要
(1)訓練準備・開始
・タブレットから“Hiei”を受信すると,ドローンに“|sa|"を送信する。
・ドローンから“| b|"を受信し,ドローンが訓練開始位置に移動したこ
とを確認すると,“| c|”をタブレットに送信する。なお,ドローンは,
訓練開始位置に到達すると高度を保ったまま前後左右方向の移動を止めた状態
(以下,ホバリングという)となる。
・タブレットから"捉練開始"を受信すると,ウォッチに“走行指示”を,ドロ
ーンに“飛行指示′をそれぞれ送信する。
(2)訓練中,選手又は監督へ提供する情報
・“選手情報”に含まれるフォーム計測情報を基に,走行フォームの変化を選手が
区間を通過するごとに分析する。また,“選手情報"に含まれる選手位置情報の
変化からペースを計算し,視練計画のペースの目標値と比較してペース差異を
算出する。分析完了後,選手ごとの“個人分析”をそれぞれのウォッチに送信
する。タブレットには全選手の“個人分析"”を送信する。
・訓練中にドローンから“選手映像"を受信し,映像データを保存するとともに.,
タブレットへ“選手映像"を送信する。
-タブレットから“Se”を受信すると,|d|。
(3)ドローンの飛行中の位置制御
・先頭を走行する選手の“選手情報"から直近5秒間の走行速度の平均(以下,平
均速度という)を算出し,平均速度を先頭ドローンの飛行速度とする。また,
先頭の選手が平均速度で走行した場合に5秒後に到達すると推定される位置(以
下,推定位置という)を算出し,推定位置から更に30m先を通過目標に設定して,
飛行速度を加えた"飛行計画”を作成し,1秒ごとに先頭ドローンに送信する。
ただし,訓練開始直後の5秒間は|e|]が|f Joc,衣練開始時の
飛行速度の初期値を使用する。
・先頭ドローンの通過目標から飛行ルート上の間隔が300mに保たれる位置を後続
ドローンの通過目標とし,飛行速度を加えた"飛行計画"を作成し,後続ドロ
ーンに送信する。
・ドローンから『“ドローン情報”を受信するごとに“飛行計画”と比較し,差分
がある場合は,当該ドローンの通過目標及び飛行速度を補正した“飛行計画
1g
を送信する。
・先頭ドローンが訓練終了位置に到達すると,先頭ドローン及び後続ドローンは,
その時の位置でホバリングをする。
(4)訓練終了
・“選手情報"を基に全選手がゴール地点に到達するか,訓練開始から1時間3分
が経過すると"訓練終了"をウォッチ及びドローンへ送信し,その後,サーバ
へ訓練データを送信する。ドローンは,"訓練終了”を受信すると撮影を完了し,
あらかじめ指定された位置に着陸する。
〔データ収集装置の構成]
データ収集装置の構成要素の概要を表3に示す。
表3データ収集装置の構成要素の概要
・各ユニットとはシステムバスで接続される。
_・選手の走行フォームの変化をAIで分析する。フォーム分析は,1区間分のフォ
[データ収集装置の制御部のソフトウェア構造]
データ収集装置の制御部ではリアルタイム0Sを使用する。データ収集装置の制御
部のタスク構造を図2に,データ収集装置の制御部のタスク処理概要を表4に示す。
>革手分析情報必歴
=ーー
a
注記1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。
注記2破線の矢印は,メモリへの書込みを示す。ただし,メモリからの読出しは省略している。
図2データ収集装置の制御部のタスク構造
表4データ収集装置の制御部のタスク処理概要
・制御部全体を管理する。
・タブレットから"訓練準備"”を受信すると,訓練計画に従って,選手IDを引数として,選手
数分の選手タスクを生成・起動する。
メイン・タブレットから"訓練開始”を受信すると,訓練タスク及び映像通信タスクに訓練の開始を
通知する。
・訓練タスクから訓練の終了を受けると,訓練中に制御部に格納した全データをサーバに送信
する。
・副練を管理する。
・メインタスクから訓練の開始を受けると,先頭ドローンタスク,後続ドローンタスク及び全
ての選手タスクに訓練の開始を通知する。
・訓練の開始を受けてから訓練の終了を通知するまで次の処理を行う。
-タブレットから"音声"を受信すると,該当する選手タスクに音声送信指示を通知する。
訓練-全ての選手タスクに選手分析送信指示を1秒ごとに通知する。
-先頭ドローンの飛行計画を作成し,先頭ドローンタスクに1秒ごとに通知する。
-後続ドローンタスクに,先頭ドローンタスクに通知した飛行計画において,|g]
に保たれる飛行計画を1秒ごとに通知する。
・全選手がゴール地点に到達するか,又は|h JLKS,メインタスク,先頭ドローンタ
スク,後続ドローンタスク及び全ての選手タスクに訓練の終了を通知する。
・1人の選手の情報を管理する。
・起動されると,選手分析情報履歴を初期化する。選手分析情報履歴には,訓練中に受信する
“選手情報"の内容と訓練中に生成する個人分析結果を格納する。
・訓練の開始を受けると,ウォッチに"走行指示"を送信する。
・選手分析送信指示を受けると,選手分析情報履歴の個人分析結果を確認し,未送信の個人分
析結果があれば,ウォッチ及びタブレットにADH”を送信する。
選手・音声送信指示を受けると,ウォッチに“BA”を送信する。
・ウォッチから"選手情報"を受信すると,次の処理を行う。
-選手分析情報履歴に“選手情報"の内容を保存する。
-(7)ある条件のとき,選手の区間順位,前後の選手との距離,ペース差異を算出して選
手分析情報履歴に保存する。また,フォームタスクにフォーム分析指示を通知する。
・フォームタスクから通知を受けると,通知された情報を選手分析情報履歴に保存する。
・訓練の終了を受けると,ウォッチに"訓練終了”を送信する。
・フォーム分析指示を受けると,受けた情報を基に選手分析情報履歴を参照しフォーム分析
フォームに必要な情報を取得してフォーム分析ユニットに書き込む。
・フォーム分析ユニットの分析が完了したら,フォーム分析の結果を選手タスクに通知する。
・訓練タスクから飛行計画の通知を受けると,受けた情報と先頭ドローンから受信した情報を
先頭ドローン基に補正した"飛行計画”"を生成し,先頭ドローンに送信する。
・訓練タスクから訓練の終了の通知を受けると,先頭ドローンに"訓練終了”を送信する。
・訓練タスクから飛行計画の通知を受けると,受けた情報と後続ドローンから受信した情報を
後続ドローン基に補正した"飛行計画"を生成し,後続ドローンに送信する。
・訓練タスクから訓練の終了の通知を受けると,後続ドローンに"訓練終了"を送信する。
問問2 設問1
設問1訓練システムについて答えよ。
(1)1台のドローンが撮影した1Gバイト分の映像データの撮影時間は何秒にな
るか。答えは小数第2位を四捨五入して,小数第1位まで求めよ。ここで,1k
バイト=1,999バイト,1Mバイト=1,0990kバイト,16Gバイト=1,099Mバイトと
する。
(2)2台のドローンから受信した選手の映像データをデータ収集装置の映像処理
ユニットで保存する。映像処理ユニットは,何Gバイトのデータ容量が必要か。
答えは小数第2位を切り上げて,小数第1位まで求めよ。ここで,1Mバイト
=8Mビット,1Gバイト=1,999Mバイトとし,2台のドローンから受信した映像
データの合計は最大3時間とする。
(3)〔データ収集装置の動作概要)について答えよ。
(a)ax#o[sa|-[|c|5|[f]に入れる
適切な字旬を答えよ。
(b)本文中の|d|に入れる適切な内容を35字以内で答えよ。
(4)ドローンについて答えよ。
(a)先頭ドローンが訓練終了位置に到達した後,先頭ドローン及び後続ドロ
ーンは,“訓練終了”を受信するまでどのような動作をするか。20字以内で
答えよ。
(b)先頭ドローンは,訓練の途中でデータ収集装置からの“飛行計画"をあ
る一定回数連続して受信できなくても,可能な限り飛行し続け,撮影を継
続するようにしている。そのためには,どのようにして飛行すべきか。40
字以内で答えよ。
出典:令和5年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午後Ⅰ 問2 設問1
問問2 設問2
設問2制御部のタスク設計について答えよ。
(1)訓練タスクについて答えよ。
(a)訓練の開始を受けてから訓練の終了を通知するまでの間に選手タスクに
通知するメッセージを表4中の字句で二つ答えよ。
(b)表4中の|9|に入れる適切な内容を29字以内で答えよ。
(c)表4中の|bh|に入れる適切な内容を25字以内で答えよ。
(2)選手タスクについて答えよ。
(a)表4中の下線(ア)のある条件とは何か。49字以内で答えよ。
ms 1G:
(b)“ASA”として送信可能な個人分析結果の作成が完了するのは,ど
のタイミングか。260字以内で答えよ。
(3)フォーム分析ユニットの制御は,選手タスクがフォームタスクを介して行
っている。その目的を20字以内で答えよ。
出典:令和5年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午後Ⅰ 問2 設問2
問問2 設問3
設問3訓練システムの機能追加について答えよ。
選手の安全管理を目的として,体調不良の可能性がある選手(以下,ERE
手という)の訓練中の映像を,後続ドローンでクローズアップ撮影し,BER
び注視選手に関する情報をタブレットに表示する機能を追加することにした。
ここで,クローズアップ撮影とは,注視選手のうちの1人だけを接近して拡大撮
影することである。
〔データ収集装置の変更点]
データ収集装置の変更点を次に示す。E
・選手状態情報又は個人分析結果から体調不良と推測される選手を注視選手と
判断する。
・注視選手が1人の場合は,その選手をクローズアップ撮影対象(AF,クロー
ズアップ選手という)とする。複数の注視選手が存在するときは,体調不良
の度合いが最も高そうな選手をクローズアップ選手とする。
・クローズアップ撮影をするとき,クローズアップ選手を対象として先頭ドロ
ーンの通過目標と同様の方法で設定した通過目標に,飛行速度を加えた“LP
ップ飛行計画”メッセージを新たに追加し,1秒ごとに後続ドローンに送信す
る。
・注視選手が存在するときは,後続ドローンに“アップ飛行計画”を送信し,
注視選手が存在しないときは,|i|。
・注視選手及びクローズアップ選手の情報をタブレットに送信するメッセージ
を新たに追加する。
[ドローンの変更点〕
ドローンの変更点を次に示す。
・走行中の選手をクローズアップ撮影する機能を追加する。
ー20一
・データ収集装置から“アップ飛行計画”を受信すると,走行中の選手をクロ
ーズアップ撮影する。
[データ収集装置の制御部のタスクの変更概要〕
データ収集装置の制御部のタスクの変更概要を表5に示す。
表5データ収集装置の制御部のタスクの変更概要
・訓練の開始を受けてから訓練の終了を通知するまで次の処理を行う。
-選手タスクから注視選手検知を受けると,注視選手のリストを作成し,その中からクロー
ズアップ選手を決定する。
-注視選手が存在するとき,次の処理を1秒ごとに行う。
訓練①クローズアップ選手をクローズアップ撮影するための飛行計画を生成し,アップ撮影指
示として後続ドローンタスクに通知する。
②注視選手及びクローズアップ選手の情報をタブレットに送信する。
-選手タスクから注視選手解除を受けると,次の処理を行う。
①注視選手解除を受けた選手を注視選手のリストから削除する。
②注視選手のリストが空になったとき,後続ドローンタスクにアップ撮影解除を通知する。
・ウォッチから選手情報"を受信すると,次の処理を行う。
選手-注視選手かどうかを判断する。
-注視選手と判断したとき,訓練タスクに注視選手検知を通知する。
-注視選手が注視選手ではなくなったと判断したとき,訓練タスクに注視選手解除を通知する。
・(イ)先頭ドローンに送信する"飛行計画”の情報を,後続ドローンタスクにも通知する。
・訓練タスクからアップ撮影指示を受けると,訓練タスクから受けた情報,後続ドローンから
受信した情報及び先頭ドローンタスクから受けた“飛行計画"の情報を基に“アップ飛行計
後続ドローンi”を生成し,後続ドローンに送信する。
・訓練タスクからアップ撮影解除を受けると,“アップ飛行計画"の生成を終了し,以後,訓練
タスクからの通知に応じて“飛行計画"を生成して後続ドローンに送信する。
(1)|ji ]に入れる適切な内容を15字以内で答えよ。
(2)先頭ドローンタスクが下線(イ)の処理を行う目的を30字以内で答えよ。
(3)クローズアップ撮影中,後続ドローンの通過目標が前回の設定値から大き
く変化した。それは,どのような場合か。20字以内で答えよ。
(4)追加機能の動作検証を実施したところ,クローズアップ撮影が始まらない
という状況が発生した。この状況を回避するために変更するタスク名を表5中
のタスク名で答えよ。また,タスクの変更内容を35字以内で答えよ。
[メモ用紙)
[メモ用紙〕
ー23一
出典:令和5年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午後Ⅰ 問2 設問3