平成30年春期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験(ES)午後Ⅰ を 解いてみた。

ハードウェアの知識を補いたいので、試しに解いてみました。

※1. 受験した訳でないです。
※2. 解答を記載ましたが、正解とは限りません。

■■■ 問1 ■■■

■設問1.
(1)
a. 反対の向き
[ドローンの自律飛行制御] の中で、反作用との記述があるため。

b. 揚力
c. ドローンの重さ
・[ドローンの自律飛行制御] の記載の流れから推測した。

(2)
d. 設定情報
・設定されている何かしらの値を参照するイメージで、答案を作ってみた。

e. 回転数
・揚力の調整について書かれているので、モータの回転数と推測した。

■設問2.
(1) 撮影ユニット → 本体: 水平発光位置情報(8字)
水平方向の位置合わせ: 移動方向を求め姿勢制御タスクに通知する。(20字)
・[撮影ユニットのシステム構成と自撮り制御] から抜粋した。
・表2 の 移動先指定 で、移動方向を求める、との記載と、移動方向を姿勢制御タスクに通知する、との記載を参考に答案を作ってみた。

(2)
f. 9
g. 11
・表1 で、ホバリング中(機体の回転が静止) で、a1 ~ a4 の 合計が、10 × 4 = 40 と理解できる。
・ホバリング中(真上から見て、機体が右回転)とのことから、11 + f + g + 9 = 40 のはず。
・[ドローンの自律飛行制御] の 注記の図から、もし、f が 11、g が 9 と仮定すると、右回転せず、a1、a2 側が、上空へ、より近づき、a3、a4 側が、地上へ、より近づく形として、傾いた状態のホバリングとなると推測されるので、f が 9、g が 11 と推測した。

■設問3.
(1)
h. 高度測定・障害物検知
i. 無線信号の強度
j. 障害物情報
・表2 から、それぞれ抜粋した。
・h は、メイン以外のタスクを指していると理解できるので、[高度測定・障害物検知]タスクと判断した。
・i は、[通信]タスクから抜粋した。
・j は、[高度測定・障害物検知タスク]タスクから抜粋した。

(2)
k. 移動方向に障害物があった
l. ホバリングに移行させる
・k は、表2 の [移動先指定]タスクから抜粋した。
・l は、表2 の [姿勢制御]タスクから抜粋した。

■■■ 問2 ■■■

■設問1.
(1) 排水停止まで1分掛かるが、貯水槽に水が無い状態で、30秒以上稼働すると故障する可能性があるため。(48字)
・表1 の ポンプ に関する記述から抜粋。

(2) 制御部のRAMから、ポンプの最新の稼働状態を読み出して判断する。(32字)
・[メモリへのデータ保存] に関する記述を参考にして答案作成。

(3)
(a) 1.25[分後]
・[貯水槽の水位の予測方法及びポンプの稼働・停止] の (1)②(ⅰ) が適用されると判断。
・0.4[m/分] のペースで、貯水槽の水位が上昇していると理解できるので、貯水槽の水位が 3[m] になるには、
(3[m] – 2.5[m]) ÷ 0.4[m/分] = 1.25[分後] と理解できる。

(b) 4.2[m]
・表1 の ポンプ の記述から、排水速度は、10[m] ÷ (28[分] – 3[分](※排水開始までにかかる時間)) = 0.4[m/分] と理解できる。・(a) より、1.25[分後] に、ポンプに稼働指示が出るので、4.25[分後] ~ 5[分後] にわたり、排水が行われる筈なので、本問では、0.4[m/分] × (5[分後] – 4.25[分後]) = 0.3[m] の排水が行われると推測される。
・排水しないとすると、貯水層の水位は、2.5[m] + 2[m] = 4.5[m] と推測されるが、0.3[m] の排水を考慮すると、
4.5[m] – 0.3[m] = 4.2[m] と考えられる。

■設問2.
(1) メイン
・表1 表示部 に、履歴情報の表示が可能であるとの記載があり、表2 表示 で、メインタスクから受けた情報を基に画面を作成した後、表示部に表示する。との記載があるため。

(2) 当該時刻になったときに、ポンプへの指示内容を、ポンプ制御タスクに通知する。(37字)
・あまり設問を理解できてない答案となってしまった(汗)

(3)
b. ポンプが排水を開始するまでの時間
c. ポンプが排水を停止するまでの時間
・[貯水槽の水位の予測方法及びポンプの稼働・停止] の (1)②(ⅰ)、(3)②(ⅱ) などの記述を参考に、文言を抜粋。

(4) 2700[byte]
・14:00 ~ 16:00 まで、120[分] ÷ 5[分] + 1 = 25[回] が、カウントされると理解できる。
・履歴情報の更新は、表2 から、水位センサ、貯水槽水位予測、ポンプ制御 の タスクがありうるが、ポンプが停止していたとの記述から、水位センサ、貯水槽水位予測 の 2タスクだけと仮定した。
・水位センサ: 計測値 … 2[byte/台] × 50[台] = 100[byte]、貯水槽予測流入量 … 4[byte]
・貯水槽水位予測: 水位 … 2[byte]、5分後の予測水位 … 2[byte]
→ 以上から、1[回]の更新で、100 + 4 + 2 + 2 = 108[byte/回] なので、108[byte/回] × 25[回] = 2700[byte] と思われる。

■設問3.
(1)
d. 予測雨量流入量
・表3 の 雨水流入量予測 から 文言を抜粋。

e. 各水位センサの最新の計測値
・表2 の 水位センサ ③ から 文言を抜粋。

(2) 雨量流入量予測タスクの処理手順で、処理手順③が最初に実行されるように変更し、処理手順⑤が最後に実行されるように変更する。(60字)
・表示部の表示の更新が停止するとあるので、履歴情報の更新とかが、失敗していると推測される。
※あまり設問を理解できてない答案となってしまった(汗)

■■■ 問3 ■■■

※先頭車両を、車両①、以降の後続車両を、車両② ~ 車両④ と略記した。

■設問1.
(1) 43.6[ms]
・光通信の伝送速度を、1[Mbps] ÷ 8[byte/bit] = 0.125[MB/s] と変換。
・車間距離 で 光通信 するときの 伝送時間 を 無視すると仮定(4[m] ÷ 光の速度[m/s] ≒ ほぼ 0 [s]?)。
・ACKの受信も無視すると仮定。
・車両② ~ 車両④ の 車車間通信ユニット(前方) ~ 車車間通信ユニット(後方) のついて、図3 の シーケンス例 から、読み取れなかったので無視すると仮定。
・車両① → 車両②: 150[byte] ÷ 0.125[MB/s] = 1.2[ms]
・車両② → 車両③: 受信後、最大20[ms]待機となり、次の通信周期で、車両③に送信(1.2[ms])
・車両③ → 車両④: 受信後、最大20[ms]待機となり、次の通信周期で、車両④に送信(1.2[ms])
→ 上記を合計すると、1.2 + 20 + 1.2 + 20 + 1.2 = 43.6[ms]

(2)
(a) 35.1[ms]
・無線通信による通信は、正常に行われるものとする、と記載されているので、無線通信を使うと仮定
・無線通信の伝送速度を、4[Mbps] ÷ 8[byte/bit] = 0.5[MB/s] と変換。
・車両① → 車両②: 50[byte] ÷ 0.5[MB/s] = 0.1[ms]
・車両②: 隊列制御ECU が 最大20[ms]後に起動し、15[ms]の処理時間を経て、関連するECU(エンジンECU、変速機ECU等)の制御が開始されると理解できる
→ 上記を合計すると、0.1 + 20 + 15 = 35.1[ms]

(b) 3.25[m]
加速度(a[m/s2])と、時間(t[s]) と 移動距離(x[m]) の 関係 x = (1/2) * a * t2 から、
(1/2) * (-6[m/s2]) * (500[ms]/1000[ms/s])2 = -0.75[m]
よって、車間距離は、4 – 0.75 = 3.25[m]

■設問2.
(1) 先頭車両の速度、先頭車両の加速度
・表1 の 隊列制御ECU から抜粋。

(2)
a. 周辺監視ミリ波データ
・空欄a 以降で、隣車線後方の車両との記載があるため。

b. 車車間通信
・空欄b 以降で、通信周期ごとに、先頭車両に送信すると記載されているため。

c. UI
・運転手が確認するユニットであるため。

d. 隊列制御
e. ステアリング
・車線変更に関する動作であるため。

f. 前方3Dレーザレーダ
・前方ミリ波レーダ の 検知角度(18度) よりも、検知角度(120度) が 大きいから。

(3) 操舵角が連続的に変化し、ステアリングECUへの継続的な指示が必要なため。(36字)
・無人自動運転する後方車両(車両② ~ 車両④)に、乗ってみたとして、車線変更時に、先頭車両が、どのように見えるかをイメージして答案を作っててみた。

■設問3.
(1) 同一データのやり取りの結果を、比較検証できるので、差分がほとんど無ければ、信頼性が高いと判断できるため。(52字)
・あまり設問を理解できてない答案となってしまった(汗)

(2)
g. 割込み
・図4 から 抜粋

h. 自己診断
i. 各CPUからアクセスするバスの情報
・[隊列制御ECUの安全機構] から 抜粋。

j. 15
・表1 の 隊列制御ECU から抜粋。

(3)
想定される隊列走行中の車両への影響: 正しい先頭車両の速度よりも大きい速度で、後続車両が走行する可能性があること。(38字)
なりすまし防止: 後続車両の速度が、先頭車両の速度を超えて無いか継続監視する。(30字)
・先頭車両のなりすましによる影響で、とりあえず考えられるものをイメージして答案を作ってみた。

参照サイト
■平成30年度春期(1)試験 問題冊子・解答例・採点講評・配点割合(PDF)
https://www.jitec.ipa.go.jp/1_04hanni_sukiru/mondai_kaitou_2018h30_1/2018h30h_es_pm1_qs.pdf

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