特開 2024-999 試験測定システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000999

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】試験測定システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 23/16 20060101AFI20231226BHJP

   G01R 13/20 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

G01R23/16 D

G01R13/20 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023101876

(22)【出願日】2023-06-21

(31)【優先権主張番号】63/353,956

(32)【優先日】2022-06-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/211,410

(32)【優先日】2023-06-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】391002340

【氏名又は名称】テクトロニクス・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＴＥＫＴＲＯＮＩＸ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】ジャスティン・イー・パターソン

(72)【発明者】

【氏名】カン・タン

(57)【要約】

【課題】元のデータ・セットの主成分分析（ＰＣＡ）に基づいて出力を生成する。
【解決手段】システム９００には、データ・セット・ドメインにおいて少なくとも２セットのデータ・セットを含むデータ・セットを受けるポート９０２がある。主成分抽出部９３２は、主成分分析を用いてデータ・セットから少なくとも２つの主成分を導出する。少なくとも２つの主成分は互いに直交している。ＰＣマッパ９３４は、データ・セットを、少なくとも２つの主成分から導出された主成分ドメインにマッピングする。データ生成部９３６は、主成分ドメインにおいて追加データを生成する。リマッパ９３８は、主成分ドメインの追加データを、新たに生成されたデータ・セットとしてデータ・セット・ドメインに再マッピングする。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

データ・セット・ドメインにおいて少なくとも２セットのデータを含むデータ・セットを受ける入力部と、
１つ以上のプロセッサと
を具え、
該１つ以上のプロセッサが、
主成分分析を使用してデータ・セットから互いに直交する少なくとも２つの主成分を導出する処理と、
上記少なくとも２つの主成分に由来する主成分ドメインに上記データ・セットをマッピングする処理と、
上記主成分ドメインにおいて追加データを生成する処理と、
上記主成分ドメインにおける上記追加データを新たに生成されたデータ・セットとして上記データ・セット・ドメインに再マッピングする処理と
を行うよう構成される試験測定システム。

【請求項2】

上記主成分ドメインにおいて生成された上記追加データは、上記主成分ドメインにおいて標準分布又は非標準分布を有するデータから生成される請求項１の試験測定システム。

【請求項3】

上記新たに生成されたデータ・セットから信号を生成するように構成された信号生成部を更に具える請求項１の試験測定システム。

【請求項4】

少なくとも２セットのデータを含む上記データ・セットが、上記入力部で受信された元の信号から生成されたものである請求項３の試験測定システム。

【請求項5】

上記入力部で受信した信号を測定するように構成された測定ユニットを更に具える請求項４の試験測定システム。

【請求項6】

上記システムは、生成された信号が１つ以上の信号定義に適合することを保証するように構成された信号検証部を更に具える請求項３の試験測定システム。

【請求項7】

データ・セット・ドメインにおいて少なくとも２セットのデータを含むデータ・セットを受ける処理と、
主成分分析を用いて上記データ・セットから互いに直交する少なくとも２つの主成分を導出する処理と、
上記少なくとも２つの主成分に由来する主成分ドメインにデータ・セットをマッピングする処理と、
上記主成分ドメインにおいて追加データを生成する処理と、
上記主成分ドメインにおける上記追加データを新たに生成されたデータ・セットとして上記データ・セット・ドメインに再マッピングする処理と
を具える試験測定方法。

【請求項8】

上記主成分ドメインにおいて生成された上記追加データは、上記主成分ドメインにおいて標準分布又は非標準分布を有するデータから生成される請求項７の試験測定方法。

【請求項9】

上記新たに生成されたデータ・セットから信号を生成する処理を更に具える請求項７の試験測定方法。

【請求項10】

入力信号から少なくとも２セットのデータを含む上記データ・セットを生成することを更に具える請求項７の試験測定方法。

【請求項11】

入力信号を受ける処理と、
上記入力信号に対して１つ以上の測定を実行する処理と、
上記入力信号の１つ以上の測定値から少なくとも２セットのデータを含むデータ・セットを生成する処理と
を更に具える請求項７の試験測定方法。

【請求項12】

上記生成された信号を１つ以上の信号定義に対して検証する処理を更に具える請求項９の試験測定方法。

【請求項13】

コンピューティング・デバイスの１つ以上のプロセッサによって実行されると、上記コンピューティング・デバイスに請求項７から１２のいずれかの方法を実行させるコンピュータ・プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、試験測定システム及び方法に関し、より詳細には、信号生成のために主成分分析を使用する試験測定システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

試験データは、様々な目的で生成される。機械学習（ＭＬ）ワークフローをトレーニングするためにも生成され、これは、トレーニング・システムのために、大量の又は非常に大量のデータを使用する。デバイスの特定の動作をモデル化するためのデータも生成されても良い。更に、データは、任意波形発生装置（Arbitrary Waveform Generator：ＡＷＧ）によって生成されるような特定の試験信号を生成する際の主要なステップ信号として使用することができる。これら全ての場合において、高次元データのモデル化は、生成されるデータが、正確でありながら、試験に使用される変動性を含むことを保証するために、複雑なタスクである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０２２－５０９２６７号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】「テクトロニクス社製オシロスコープ」の紹介サイト、テクトロニクス、［online］、［２０２３年６月１５日検索］、インターネット<https://www.tek.com/ja/products/oscilloscopes>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的なアプローチとしては、生成されるデータの基礎を形成する観測された測定値を独立したものとして扱うこと、又は、補間、ライン・フィッティング（line fitting）、摂動法などの形式で、複雑な数学を使用して、特定の測定値間の関係を解くことがある。これらのアプローチはいずれも、不正確な結果を生じるか、又は、正確な結果を達成するためにかなりの処理を必要とするので、理想的なものではない。

【0006】

本開示による実施形態は、従来の測定装置に見られるこれら及び他の制約に取り組むものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態には、元のデータ・セットの主成分分析（ＰＣＡ：Principal Component Analysis）に基づいて出力を生成するデータ生成又は信号生成がある。ＰＣＡは、通常、被試験デバイス（ＤＵＴ）やその他のソースからの測定データによって生成されたデータ・セットなど、大規模なデータ・セットに対して動作する。ＰＣＡに使用されるデータ・セットは、以前に収集されたデータを格納するデータベースから取得することもできる。最初のステップとして、これらのデータ・セットに対してＰＣＡを実行すると、データに含まれる測定値など、データに関する最も多くの情報を含む変数に関する洞察が得られる。概して、ＰＣＡは、データの行列の分解であり、これにより、ユーザは、主成分（Principal Component：ＰＣ）ドメイン（測定データを生成した測定ドメインとは異なるドメイン又は元のデータ・セットの元のドメインとは異なるドメイン）の測定値を分析して洞察を抽出できる。いくつかの点で、元のドメインからＰＣドメインにデータを再マッピングするＰＣＡの機能は、例えば、時間ドメインで収集されたデータを周波数ドメインの測定値に再特性化するフーリエ変換に似ている。ＰＣＡツールを使用すると、ユーザは、ＰＣＡ分析なしでは認識できなかった特定の測定値又は関連データに関する関係を識別できる場合がある。ＰＣＡ分析は、複数の変数を分析し、どの変数が互いに相関しているかを判断するのに特に強力である。次に、ＰＣＡの後の２番目のステップとして、ＰＣドメイン自体内で何らかの方法でデータを変更して、変更されたデータを作成する。常にではないが、通常、変更されたデータは、元のデータよりも大きなデータ・セットである。最後に、変更されたデータは、ＰＣドメインから元のドメインにマッピングされ、そこで試験、トレーニング又はその他の様々な用途のための新しいデータ・セットになる。これら全てのステップとプロセスの詳細とバリエーションについては、以下で詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、主成分分析を用いるシステムが、本開示技術の実施形態に従って、そのような分析をデータの集合にどのように適用するかを示すグラフである。

【図2】図２は、本開示技術の実施形態による主成分分析を実施することがあるデータの集合のグラフである。

【図3A】図３Ａは、データ・セットの個別データのグラフである。

【図3B】図３Ｂは、データ・セットの個別データのグラフである。

【図3C】図３Ｃは、従来法によるデータの合成を示す。

【図3D】図３Ｄは、従来法によるデータの合成を示す。

【図4A】図４Ａは、図３Ａ及び図３Ｂのデータ・セットの第１主成分のグラフである。

【図4B】図４Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂのデータ・セットの第２主成分のグラフである。

【図4C】図４Ｃは、本開示技術の実施形態による主成分ドメインにおけるデータ生成方法を用いたデータ合成を示す。

【図4D】図４Ｄは、本開示技術の実施形態による主成分ドメインにおけるデータ生成方法を用いたデータの合成を示す。

【図5A】図５Ａは、本開示技術の実施形態による、主成分ドメインにおけるデータ生成方法を用いて合成されたデータ・セットに対してマッピングされた従来生成データ・セットの例を示す。

【図5B】図５Ｂは、本開示技術の実施形態による、主成分ドメインにおけるデータ生成方法を用いて合成されたデータ・セットに対してマッピングされた従来生成データ・セットの例を示す。

【図5C】図５Ｃは、本開示技術の実施形態による、主成分ドメインにおけるデータ生成方法を用いて合成されたデータ・セットに対してマッピングされた従来生成データ・セットの例を示す。

【図6A】図６Ａは、直交する測定値のヒストグラムの例を示す。

【図6B】図６Ｂは、本開示技術の実施形態による主成分ドメインにおけるデータ生成方法に使用される主成分ヒストグラムを示す。

【図6C】図６Ｃは、直交する測定値のヒストグラムの例を示す。

【図6D】図６Ｄは、本開示技術の実施形態による主成分ドメインにおけるデータ生成方法に使用される主成分ヒストグラムを示す。

【図7】図７は、本開示技術の実施形態による、少数のデバイス・サンプルを用いた主成分ドメインにおけるデータ生成方法を示すチャートである。

【図8】図８は、本開示技術の実施形態による主成分ドメインを用いたデータ及び信号生成のための動作を示す一例のフローチャートである。

【図9】図９は、本開示技術の実施形態による主成分分析を含むデータ生成システムの機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

上述のように、ＰＣＡは、データのセットに対して動作する。図１は、ＰＣＡの基本的な基礎の１つを示すデータのチャート１０である。グラフ１０上のデータは、Ｘ成分とＹ成分を持つデータであると仮定する。データは、データのＸＹ成分に従ってチャート１０上にマッピングされる。ＰＣＡは、座標変換によって測定ドメインから主成分ドメインにデータをマッピングする。主成分軸を見つけるために、以下に説明するプロセスで測定データに対して特異値分解（Singular Value Decomposition）が実行される。主成分軸（この場合は軸２０）は、データ・セットのデータが、その特定の軸に投影されたときに最大の分散（variance）を持つ軸になる。データ・セットに対して特異値分解を実行するためには、元のデータに対して任意の方向に軸を生成し、この任意の軸にデータ・セットを投影することを想定しても良い。現在の軸についての投影データの分散が記録され、元のデータを新しい任意の軸に投影することによって、このプロセスが繰り返される。このプロセスは、可能な全ての軸方向で繰り返される。可能な全ての軸が生成されると、各軸の分散データが分析され、元のデータが投影されたときに、分散が最も大きい軸が特定される。分散が最も大きい軸が、主成分軸である。つまり、主成分軸は、測定データの分散が最も大きい方向を向いている。図１のデータ・セットでは、主成分軸は、軸２０とラベル付けされており、最も変化の大きいデータの方向を向いている。他の軸も、データ中の各変数（つまり、各測定値（each measurement））につき１つ、生成しても良い。ＰＣＡでは、各主成分軸は互いに直交しているため、図１に示すように、２次成分軸３０は、主成分軸２０に直交している。ＰＣＡは、フィード・フォワード・イコライザ（Feed-Forward Equalizer）のタップに関する測定値など、測定値が線形に依存する場合や、様々なレベルの信号で伝送されるデータの場合に特に有益である。なお、ＰＣＡ分析を用いた可視化を含む測定データの可視化は、測定値の個数が３個以上になると難しくなるが、もっと控えめな個数の測定値を解析するには有用なツールである。ＰＣＡが測定データの分析に役立つ理由の１つは、ＰＣＡが主成分の階層的な結果を生成することである。このため、ユーザは、ＰＣドメインのデータを変更するときに、主成分をシステマチック（体系的に）に選択して、トレーニング目的又は信号生成の目的で追加のデータ・セットを生成することができる。

【0010】

本願で使用される例の多くは、測定データを元（オリジナル）のデータとして言及しているが、本願に含まれる実施形態は、元のデータとして任意のタイプのデータを使用しても良く、測定データのタイプのみに限定されない。しかし、元のデータについてＰＣＡを使用するには、元のデータに少なくとも２つのデータ・セットが含まれている必要があるという注意点がある。

【0011】

図２は、ノン・リターン・トゥ・ゼロを符号化に使用するシステムから収集されたレベル測定値を有する測定データを示しており、このとき、これらレベルは、線形に依存しており、ＰＣＡの例として使用される。レベル１（lvl1）の値は、Ｘ軸にグラフ化され、レベル０（lvl0）の値は、Ｙ軸にグラフ化される。このデータは、１０００対の線形に依存したデータを使用して生成される。言い換えると、記録された測定値は、数式１に従って、平均とは反対方向に同時に移動する。
[数１]
lvl1＝ｘ₁＋ｘ_n
lvl0＝ｘ₀＋ｘ_n
ここで、ｘ₁は、区間[0.8, 1]中に一様に分布し、ｘ₀＝－２ｘ₁＋１、そして、ｘ_nは、標準偏差０.１のゼロ平均ガウス・ノイズ（zero-mean gaussian noise）である。

【0012】

図２の測定データの測定ドメインにおける従来のデータ分析は、図３Ａ及び図３Ｂに例示され、ここで、図３Ａのチャートは、測定値レベル１（lvl1）の様々なビニング（ビンに分配、集約）したデータを示し、図３Ｂのチャートは、測定値レベル０（lvl0）の様々なビニングしたデータを示す。図３Ｃ及び３Ｄは、分布から情報を抽出する（draw）などの従来の方法を使用して、この測定データからより大きなデータ・セットを生成できることを示している。具体的には、図３Ｃは、図３Ａのデータから従来合成されていたデータを示し、図３Ｄは、図３Ｂのデータから従来合成されていたデータを示す。概して、lvl1及びlvl0の両方について、この合成データを生成する従来の方法には、当技術分野で知られているように、分布からの情報抽出、補間、ライン・フィッティング、摂動法などがある。この従来の方法でデータを生成することは、図３Ｃ及び３Ｄの合成データのそれぞれが、単一の変数（lvl1又はlvl0）の変化のみを使用して合成されたため、各測定値が互いに独立していることを前提としている。

【0013】

しかし、記録されたデータにＰＣＡを使用すると、従来のツールでは認識できないデータ内の線形関係を明らかにすることができる。これらの関係は、後で、従来の合成データよりも、元のデータの関係をより正確に反映する合成データの大規模なセットを、より良く生成するために使用されても良い。

【0014】

最初に、ＰＣＡを実行するために、特異値分解を使用して、元の測定データから主成分を抽出し、上記の主成分軸を決定する。次に、主成分が導出された後、測定ドメインで最初に収集された測定値が主成分（ＰＣ）ドメインに投影されるが、このとき、各ＰＣは、複数のレベルの線形な結合である。

【数2】

例えば、数式２を使用すると、レベル[１, －１]Ｖは、[－０.２２３, ０.０００２]にマッピングされる。

【0015】

第１主成分軸（ＰＣ１）と第２主成分軸（ＰＣ２）を図２に示するが、これらは、数式２に従って、図２の測定データに対してＰＣＡを行うことによって決定されたものである。なお、図２のＰＣ２軸３０は、ＰＣ１軸２０と直交している。

【0016】

これら主成分（従って、ＰＣドメイン）が導出された後、そして、元の測定データもＰＣドメインに投影された後、元のデータだけでは不可能なデータ分析が進むことがある。例えば、ヒストグラムが、ＰＣドメイン・データ上に生成されても良い。図４Ａは、第１主成分ＰＣ１にマッピングされた元のデータの測定値ヒストグラムを示し、図４Ｂは、第２主成分ＰＣ２に投影された後の測定データのヒストグラムを示している。ＰＣ２が、ＰＣ１と直交していることを上述から思い出してください。

【0017】

元の測定データに関する情報をほとんど提供しなかった図３Ａ及び３Ｂのプロットとは異なり、図４Ａ及び４Ｂに示すヒストグラムは、変換されたデータをビニング（binning）した時に明らかになるパターンなど、測定データに関する有用な情報を提供する。図４Ａにグラフ化されたＰＣ１のビニング・データは、中央にあるビンの多くが、ビンあたりの測定値がほぼ同じであり、これは、データがＰＣ１に沿って比較的均一に分布していることを示している。著しく異なるのは、図４Ｂにグラフ化されたＰＣ２のビニング・データである。このデータは、ガウス分布のように見え、より多くのデータ値が、両端部ではなく、中央のビンに配置されている。重要なのは、図４Ａに見られるような比較的均一なタイプのデータと、図４Ｂに見られるようなガウス分布特性を示すデータの両方が、データの「標準」タイプの分布として認識されることである。

【0018】

ＰＣドメインのデータが標準タイプの分布である場合、これらのタイプの分布のいずれかに適合する新しいデータを生成することにより、新しいデータ・セットを主成分ドメインに直接生成できる。例えば、図４Ｃに示すＰＣ１合成データは、図４Ａの元のデータと比較して、それぞれが比較的均一な分布を有する、より多数のヒストグラムを示す。同様に、図４Ｄに図示されるＰＣ２合成データは、図４Ｂに図示される元のＰＣ２データに近似するビンを有するヒストグラムを示すが、図４Ｄでは、そのデータに追加のデータが生成される点で異なる。標準分布を持つ個々のＰＣドメインの元のデータから新しいデータ・セットを生成する方法には、ＰＣドメインの分布から直接抽出（draw）することが含まれる。更に、標準分布を持たない個々のＰＣドメインの元のデータからデータを生成することも可能である。非標準分布の場合、追加のデータ・セットを生成する方法には、個々のＰＣドメインでの補間、ライン・フィッティング、摂動法（perturbating）などがある。

【0019】

新しいデータ・セットがＰＣドメインで生成された後、これらは、データのソースの元のドメインにマッピングされなおしても良い。

【0020】

図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃは、ＰＣＡを使用してデータ・セットを合成し、合成したデータを元のドメインに再マッピングすることの利点を示している。図５Ａは、図３Ｃ及び３Ｄを参照して上述したように、測定値の分布から抽出された合成データを示す。データがどれほど図２に示されている元のデータ・セットに従っていないか、むしろ、極めて変化に富んでおり、本質的に、ほぼランダムに見えることに注意されたい。これは、レベル１とレベル０の測定値が独立しており、独立して合成されると仮定したために発生したが、実際には、ＰＣＡが示すように、これらは互いに関連している。図５Ｂは、ＰＣドメインで抽出され、特に図４Ｃと図４ＤのＰＣ１とＰＣ２の両方の分布から抽出された合成データを示している。最後に、図５Ｃは、同じくＰＣドメインから合成されたデータを示しているが、ＰＣ１のみから抽出されたものであり、ＰＣ１は、上述のように、元のデータ・セットの主成分である。ＰＣ２は、０に設定されている。図５Ｂ及び５Ｃに示されているデータ・セット、即ち、ＰＣドメインに抽出され、元のドメインに再マッピングされたデータ・セットは、特に図５Ａの測定分布から抽出されて生成されたデータ・セットと比較した場合、図２に示す元のデータ・セットとはるかに密接に関連している。本開示技術の実施形態を用いて生成されたこれらの新しいデータ・セットは、機械学習システムのトレーニングや、一部（サブセット）のデバイスのみを観察することから複数のデバイスをモデル化するなどの様々な目的に使用できる。これは、本開示技術の実施形態に従って生成されたデータが、追加データにどれほど密接に追跡しているかを考えれば理解できよう。場合によっては、上述の方法を使用して、第１デバイスからのデータを変更することで、第２デバイスの測定を行わずに、第２デバイスのデジタル・ツイン（digital twin：双子のようにデジタル的に再現したもの）を生成することもできよう。

【0021】

元のデータ・セットによく似た新しいデータ・セットを生成する別の用途には、任意波発生装置（ＡＷＧ：Arbitrary Wave Generator）などを使った信号の生成がある。元のデータ・セットに近いが異なるデータ・セットを生成するのと同様に、元の信号に近いが異なる信号を生成するのは有用である。例えば、第１デバイスからの信号が測定され、その信号を記述する元のデータ・セットに変換されても良い。次いで、上述のＰＣＡ技術を用いて、元のデータ・セットによく似つつも異なるデータ・セットを生成するのに、本開示による実施形態を使用しても良い。次に、この合成されたデータ・セットを信号に変換し直すことで、ＡＷＧなどの装置が、元の信号とは異なるものの、元の信号に基づく複数の異なる信号を生成できる。このように、このようなＡＷＧを使用して、デバイスからの元の信号に基づいて、エッジ試験又はデバイスの様々なパラメータの試験のために、複数の異なる信号を生成することもできる。

【0022】

図６Ａ～６Ｄは、測定値の別の例と、これらがＰＣドメインで互いにどのように関連しているかを示す。図６Ａと図６Ｃは、互いに直交する測定値であるランダム・ジッタ（ＲＪ）と正弦波ジッタ（ＳＪ）の測定ドメインのヒストグラムを示している。ＰＣＡが、ＲＪ及びＳＪについて計算される場合、ＰＣ１はＳＪに等しく、ＰＣ２はＲＪに等しいことに注意されたい。この例では、ＳＪは、より多くのバリエーションがあるため、ＰＣ１に割り当てられている。従って、これら測定値が直交している場合、ＰＣ分布から抽出（draw）して新しいデータ・セットを生成することは、測定値分布から抽出して新しいデータ・セットを作成することと同じである。

【0023】

図７は、ＰＣドメインでの処理を使用して、データ・セットを生成する更に別の例を示す。この図は、４つのデバイスに関する最初の２つの主要成分ＰＣ１とＰＣ２を示している。この例では、デバイスごとに９つのサンプルしかなく、これは、データ・セットを生成する統計分析のためには、サンプル数が限られている。サンプルが限られる場合、分布は任意の形状をしているため、一般に「標準」ではない。一例として、目標が、４つの測定されたデバイスから約２００台のデバイスのデータ・セットを合成することである場合、本開示による実施形態は、各デバイスに５０個の摂動（perturbation：わずかな変化）を発生させて、合計２００個のデバイスを得ることができる。前の例と同様に、摂動は、主成分ドメインで実行される。

【0024】

図８は、本開示技術の実施形態による主成分分析を用いて、試験データを生成するための処理を示す一例のフロー図である。フロー８００は、少なくとも２セットのデータ又は測定値を含む元のデータのセットを調達する工程８０２で開始される。２つの元のデータ・セットは、試験データ、測定データ又は任意のタイプのデータである。データは、ＤＵＴなどの別のデバイスから受信されても良いし、以前に記憶されたデータのデータベース８０１から取り出されても良い。データが収集されると、工程８０４において、データに対してＰＣＡが実行され、上述のように、元のデータが、その元のドメインから主成分ドメインに変換される。生成できる主成分の数は、元のデータ内の独立したセット又は測定値の数に制限される。例えば、元のデータに３つの測定値が含まれている場合、上記のプロセスを使用して、最大３つの主成分を生成できる。

【0025】

工程８０４において、元のデータがＰＣドメインにマッピングされた後、データは、工程８０６においてＰＣドメインにおいて分析され、特定のドメインについてのデータが標準分布であるかどうかが判断される。標準分布には、一様な分布若しくはガウス分布、又は、これらの標準分布に近似する分布が含まれることを上述から思い出してください。特定のドメインのデータが標準分布である場合、工程８０８において、新しいデータが、ＰＣドメインで生成される。この一例としては、図４Ａ～図４Ｄを参照して先に提供したものがある。これに代えて、特定のドメインのデータが標準分布でない場合、データは、工程８０７において、ＰＣドメインにおいて拡張される。このような拡張としては、変数を摂動させる処理や、補間、ライン・フィッティングを使用してＰＣドメインにおいてデータを変更する処理が含まれても良い。ＰＣドメインにおける摂動法の例としては、図６Ａ～６Ｄを参照して先に提供したものがある。工程８０７において拡張されたら、次に、上述のようにＰＣドメインにおいて新しいデータが生成されても良い。

【0026】

次に、新しいデータがどのようにしてＰＣドメインにおいて生成されたにしても、つまり、工程８０７又は８０８のいずれを使用したとしても、新しく生成されたデータは、次いで、工程８１０において、その元のドメインに再度マッピングされる。この工程は、ＰＣドメインの生成に使用した形式の逆行列を使用し、次いで、数式２で使用した平均値を加算して処理される。

【0027】

いくつかの実施形態では、フロー８００が、新たに生成されたデータで停止し、このデータを本願に記載される様々な目的のために使用しても良い。別の実施形態では、新たに生成されたデータが、信号を生成するために使用される。これらの実施形態では、新しい信号は、工程８１２において生成される。概して、工程８０２で収集された元のデータ・セットを生成するために信号の測定値が使用された場合に、工程８１２において、信号が生成される。最後に、工程８１２で生成された信号は、妥当なものか検証（validate）される。この信号は、開示技術の実施形態を用いて合成されたので、合成波形と呼ばれることがある。この検証には、合成波形が最大電圧、最小又は最大タイミングなどの特定の要件に準拠しているか確認することが含まれても良い。図８には図示されていないが、合成波形又は工程８１２において合成波形を生成するために使用されるデータは、記憶データのデータベース８０２に記憶されて、再度使用されても良い。

【0028】

このように、上述の技術を用いて、任意の所望の量の試験データを、元のデータ・セットからＰＣＡを用いて生成しても良い。生成されたデータ・セットは、元のデータ・セットを正確に反映しているため、生成されたデータ・セットは、元のデータ・セットのデータ内の相関関係を保持する。

【0029】

本開示技術の実施形態は、特定のハードウェアやソフトウェア上で動作して、上述のＰＣＡ処理を実現する。図９は、元のデータ・セットからデータ・セットを生成するための一例の試験測定システム９００のブロック図である。システム９００は、オシロスコープ又はスペクトラム・アナライザなどの試験測定装置であっても良い。代わりに、システムが、任意波形発生装置であっても良い。システム９００は、代わりに、クラウド処理を使用して実装されても良い。システム９００は、実装の詳細に応じて、多くの形態をとり得る。システム９００は、データ・セットを受信するための１つ以上のポート９０２を有していても良い。いくつかの実施形態では、データ・セットは、入力ポート９０２を介して直接システム９００にインポートされる。別の実施形態では、データ・セットは、被試験デバイス（ＤＵＴ）９９０からの入力信号の形態であり、この場合、ポート９０２は、レシーバやトランシーバを有していても良い。

【0030】

ポート９０２は、ポート９０２で受信されたデータ・セットや信号を処理するために、１つ以上のプロセッサ９１６と結合される。図示を簡単にするために図９では、１つのプロセッサ９１６のみが示されているが、当業者には理解されるように、単一のプロセッサ９１６ではなく、様々なタイプの複数のプロセッサ９１６をシステム９００内で組み合わせて使用しても良い。

【0031】

ポート９０２は、試験システム９００内の測定ユニット９０８に接続されても良い。測定ユニット９０８は、ポート９０２を介して受信された信号の特性（例えば、電圧、アンペア数、振幅、電力、エネルギーなど）を測定できる任意の構成要素を含むことができる。試験測定システム９００は、更なる分析のために受信信号を波形に変換するためのコンディショニング回路、アナログ・デジタル・コンバータや他の回路などの追加のハードウェアやプロセッサを有していても良い。この測定ユニット９０８は、１つ以上のプロセッサ９１６で使用するためや、以下に説明される主成分プロセッサ９３０で使用するために、データの２つ以上のセットを含むデータ・セットを生成する。

【0032】

いくつかの実施形態では、データ・セットが、入力ポート９０２を通じて取り出されず、入力ポートを通じて受信された信号から測定されることもなしに、システム９００内にあるか又は外部データベースであっても良いデータ・セット・ストア９２０から取り出される。

【0033】

１つ以上のプロセッサ９１６は、メモリ９１０からの命令を実行するように構成されてもよく、測定装置が受信した入力信号の表示及び変更など、そのような命令によって示される任意の方法や関連するステップを実行しても良い。メモリ９１０は、プロセッサ・キャッシュ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ソリッド・ステート・メモリ、ハード・ディスク・ドライブ、又は、他の任意のメモリ形式として実装されても良い。メモリ９１０は、取得したサンプル波形、コンピュータ・プログラム・プロダクト及び他の命令などのデータを記憶するための媒体として機能する。

【0034】

ユーザ入力部９１４は、プロセッサ９１６に結合される。ユーザ入力部９１４は、システム９００をセットアップ及び制御するためにユーザが利用できるキーボード、マウス、タッチスクリーンや他の任意の操作装置を有していても良い。ユーザ入力部９１４は、ディスプレイ９１２と連動して操作されるグラフィカル・ユーザ・インタフェース又はテキスト/文字インタフェースを有していても良い。ユーザ入力部９１４は、遠隔コマンド又はプログラム形式のコマンドを、測定装置１００自体上で又は遠隔装置から受信しても良い。ディスプレイ９１２は、波形、測定値及び他のデータをユーザに表示するデジタル・スクリーン、ブラウン管ベースのディスプレイ又は他の任意のモニタであっても良い。試験システム９００の構成要素は、試験測定システム９００内に統合されているものとして描かれているが、当業者であれば、これらの構成要素のいずれかが試験システム９００の外部にあっても良く、任意の従来の方法（例えば、有線や無線の通信媒体やメカニズム）で試験測定システム９００に結合できることが理解できよう。例えば、いくつかの実施形態では、ディスプレイ９１２は、試験測定システム９００から遠隔にあっても良いし、又は、測定装置は、システム９００上で表示することに加えて、リモート・デバイスに出力を送信するように構成されても良い。更なる実施形態では、試験測定システム９００からの出力は、クラウド・デバイスなどのリモート・デバイスに送信又は格納されても良く、クラウド・デバイスは、クラウド・デバイスに結合された他のマシンからアクセス可能である。

【0035】

システム９００は、主成分プロセッサ９３０を含んでもよく、これは、上述した１つ以上のプロセッサ９１６とは別のプロセッサであっても良いし、又は、主成分プロセッサ９３０の機能が、１つ以上のプロセッサ９１６に統合されても良い。更に、主成分プロセッサ９２０は、別個のメモリを有しても良いし、上述のメモリ９１０を使用しても良いし、又は、システム９００によってアクセス可能な他の任意のメモリを有していても良い。主成分プロセッサ９２０は、上述の機能を実装するための専用プロセッサ又は専用処理を有していても良い。例えば、主成分プロセッサ９２０には、データ・セットに対する主成分分析を実行するために使用される主成分抽出部９３２があっても良く、データ・セットは、測定データを有していても良い。主成分抽出部９３２は、上述した元のデータ・セットに対して特異値分解処理を実行しても良い。次いで、主成分ドメイン・マッパ９３４が、データ・セット・ドメインからの元のデータ・セットのデータを、主成分抽出部９３２によって導出された主成分ドメインにマッピングする。データ・セット・ドメインとは、データが元々存在していたドメインを意味する。例えば、このドメインは、測定データの測定ドメインであっても良い。データ・セットのデータが主成分ドメインにマッピングされると、データ生成部９３６は、上述したように、主成分ドメインにおいて更なるデータを生成する。次いで、新しいデータが生成された後、オリジナル・ドメイン・リマッパ９３８は、データ生成部９３６によって生成された新しいデータを含む、主成分ドメインに基づくデータを元の（オリジナルの）データ・セットの元の（オリジナルの）ドメインに再マッピングする。このようにして、主成分プロセッサは、元のデータ・セットに緊密に追従し、関係を維持している合成データ・セットを生成する。

【0036】

主成分抽出部９３２、主成分マッパ９３４、データ生成部９３６及びオリジナル・ドメイン・リマッパ９３８を含む、主成分プロセッサ９３０の構成要素のいずれか又は全ては、１つ以上の別個のプロセッサで具現化されてもよく、本願に記載される個別の機能性は、専用又は汎用プロセッサの特定の予めプログラムされた動作として実装されても良い。更に、上述したように、主成分プロセッサ９３０の構成要素又は機能性のいずれか又は全ては、システム９００を動作させる１つ以上のプロセッサ９１６に統合されても良い。

【0037】

本開示技術の態様は、特別に作成されたハードウェア、ファームウェア、デジタル・シグナル・プロセッサ又はプログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされた汎用コンピュータ上で動作できる。本願における「コントローラ」又は「プロセッサ」という用語は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ及び専用ハードウェア・コントローラ等を意図する。本開示技術の態様は、１つ又は複数のコンピュータ（モニタリング・モジュールを含む）その他のデバイスによって実行される、１つ又は複数のプログラム・モジュールなどのコンピュータ利用可能なデータ及びコンピュータ実行可能な命令で実現できる。概して、プログラム・モジュールとしては、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含み、これらは、コンピュータその他のデバイス内のプロセッサによって実行されると、特定のタスクを実行するか、又は、特定の抽象データ形式を実現する。コンピュータ実行可能命令は、ハードディスク、光ディスク、リムーバブル記憶媒体、ソリッド・ステート・メモリ、ＲＡＭなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶しても良い。当業者には理解されるように、プログラム・モジュールの機能は、様々な実施例において必要に応じて組み合わせられるか又は分散されても良い。更に、こうした機能は、集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのようなファームウェア又はハードウェア同等物において全体又は一部を具体化できる。特定のデータ構造を使用して、本開示技術の１つ以上の態様をより効果的に実施することができ、そのようなデータ構造は、本願に記載されたコンピュータ実行可能命令及びコンピュータ使用可能データの範囲内と考えられる。

【0038】

開示された態様は、場合によっては、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はこれらの任意の組み合わせで実現されても良い。開示された態様は、１つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行され得る１つ又は複数のコンピュータ可読媒体によって運搬されるか又は記憶される命令として実現されても良い。そのような命令は、コンピュータ・プログラム・プロダクトと呼ぶことができる。本願で説明するコンピュータ可読媒体は、コンピューティング装置によってアクセス可能な任意の媒体を意味する。限定するものではないが、一例としては、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体及び通信媒体を含んでいても良い。

【0039】

コンピュータ記憶媒体とは、コンピュータ読み取り可能な情報を記憶するために使用することができる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、コンピュータ記憶媒体としては、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリやその他のメモリ技術、コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、ＤＶＤ（Digital Video Disc）やその他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置やその他の磁気記憶装置、及び任意の技術で実装された任意の他の揮発性又は不揮発性の取り外し可能又は取り外し不能の媒体を含んでいても良い。コンピュータ記憶媒体としては、信号そのもの及び信号伝送の一時的な形態は除外される。

【0040】

通信媒体とは、コンピュータ可読情報の通信に利用できる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、通信媒体には、電気、光、無線周波数（ＲＦ）、赤外線、音又はその他の形式の信号の通信に適した同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、空気又は任意の他の媒体を含んでも良い。

実施例

【0041】

以下では、本願で開示される技術の理解に有益な実施例が提示される。この技術の実施形態は、以下で記述する実施例の１つ以上及び任意の組み合わせを含んでいても良い。

【0042】

実施例１は、システムであって、データ・セット・ドメインにおいて少なくとも２セットのデータを含むデータ・セットを受ける入力部と、１つ以上のプロセッサとを具え、該１つ以上のプロセッサが、主成分分析を使用してデータ・セットから互いに直交する少なくとも２つの主成分を導出する処理と、上記少なくとも２つの主成分に由来する主成分ドメインに上記データ・セットをマッピングする処理と、上記主成分ドメインにおいて追加データを生成する処理と、上記主成分ドメインにおける上記追加データを新たに生成されたデータ・セットとして上記データ・セット・ドメインに再マッピングする処理とを行うよう構成される。

【0043】

実施例２は、実施例１によるシステムであって、上記主成分ドメインにおいて生成された上記追加データは、上記主成分ドメインにおいて標準分布を有するデータから生成される。

【0044】

実施例３は、先の実施例のいずれかによるシステムであって、上記主成分ドメインにおいて生成された上記追加データは、主成分ドメインにおいて非標準分布を有するデータから生成される。

【0045】

実施例４は、先の実施例のいずれかによるシステムであって、信号生成部を更に具える。

【0046】

実施例５は、実施例４によるシステムであって、上記信号生成部は、上記新たに生成されたデータ・セットから信号を生成するように構成される。

【0047】

実施例６は、実施例５によるシステムであって、少なくとも２セットのデータを含む上記データ・セットが、上記入力部で受信された元の信号から生成されたものである。

【0048】

実施例７は、実施例６によるシステムであって、入力部で受信された信号を測定するように構成された測定ユニットを更に具える。

【0049】

実施例８は、実施例５に係るシステムであって、このシステムは、生成された信号が１つ以上の信号定義に適合することを保証するように構成された信号検証部を更に具える。

【0050】

実施例９は、方法であって、データ・セット・ドメインにおいて少なくとも２セットのデータを含むデータ・セットを受ける処理と、主成分分析を用いて上記データ・セットから互いに直交する少なくとも２つの主成分を導出する処理と、上記少なくとも２つの主成分に由来する主成分ドメインにデータ・セットをマッピングする処理と、上記主成分ドメインにおいて追加データを生成する処理と、上記主成分ドメインにおける追加データを新たに生成されたデータ・セットとしてデータ・セット・ドメインに再マッピングする処理とを具える。

【0051】

実施例１０は、実施例９による方法であって、上記主成分ドメインにおいて生成された上記追加データが、上記主成分ドメインにおいて標準分布を有するデータから生成される。

【0052】

実施例１１は、先の実施例の方法のいずれかによる方法であって、上記主成分ドメインにおいて生成された上記追加データが、上記主成分ドメインにおいて非標準分布を有するデータから生成される。

【0053】

実施例１２は、先の実施例方法のいずれかによる方法であって、上記新たに生成されたデータ・セットから信号を生成する処理を更に具える。

【0054】

実施例１３は、先の実施例の方法のいずれかによる方法であって、入力信号から少なくとも２セットのデータを含むデータ・セットを生成する処理を更に具える。

【0055】

実施例１４は、先の実施例の方法のいずれかによる方法であって、入力信号を受ける処理と、上記入力信号に対して１つ以上の測定を実行する処理と、上記入力信号の１つ以上の測定値から少なくとも２セットのデータを含むデータ・セットを生成する処理とを更に具える。

【0056】

実施例１５は、実施例１２の方法による方法であって、１つ以上の信号定義に対して生成された信号を検証する処理を更に具える。

【0057】

実施例１６は、１つ以上の命令を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、上記１つ以上の命令がコンピューティング・デバイスの１つ以上のプロセッサによって実行されると、データ・セット・ドメインにおいて少なくとも２セットのデータを含むデータ・セットを受ける処理と、主成分分析を用いて上記データ・セットから互いに直交する少なくとも２つの主成分を導出する処理と、上記少なくとも２つの主成分に由来する主成分ドメインにデータ・セットをマッピングする処理と、上記主成分ドメインにおいて追加データを生成する処理と、上記主成分ドメインにおける上記追加データを新たに生成されたデータ・セットとしてデータ・セット・ドメインに再マッピングする処理とを上記コンピューティング・デバイスに行わせる。

【0058】

実施例１７は、請求項１６による非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、上記１つ以上の命令が実行されると、上記主成分ドメインにおいて標準分布を有するデータを使用して、上記主成分ドメインにおいて追加データを生成する処理を上記コンピューティング・デバイスに行わせる。

【0059】

実施例１８は、任意の先行する記憶媒体の例による非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、上記１つ以上の命令が実行されると、上記主成分ドメインにおいて非標準分布を有するデータを使用して、上記主成分ドメインにおいて追加データを生成する処理を上記コンピューティング・デバイスに行わせる。

【0060】

実施例１９は、任意の先行する記憶媒体の例による非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、上記１つ以上の命令が実行されると、上記新たに生成されたデータ・セットから信号を生成する処理を上記コンピューティング・デバイスに行わせる。

【0061】

実施例２０は、実施例１９による非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、上記１つ以上の命令が実行されると、生成された信号を検証して、生成された信号が１つ以上の信号定義に適合することを保証にする処理を上記コンピューティング・デバイスに行わせる。

【0062】

開示された本件の上述のバージョンは、記述したか又は当業者には明らかであろう多くの効果を有する。それでも、開示された装置、システム又は方法のすべてのバージョンにおいて、これらの効果又は特徴のすべてが要求されるわけではない。

【0063】

加えて、本願の説明は、特定の特徴に言及している。本明細書における開示には、これらの特定の特徴の全ての可能な組み合わせが含まれると理解すべきである。ある特定の特徴が特定の態様又は実施例に関連して開示される場合、その特徴は、可能である限り、他の態様及び実施例との関連においても利用できる。

【0064】

また、本願において、２つ以上の定義されたステップ又は工程を有する方法に言及する場合、これら定義されたステップ又は工程は、状況的にそれらの可能性を排除しない限り、任意の順序で又は同時に実行しても良い。

【0065】

説明の都合上、本発明の具体的な実施例を図示し、説明してきたが、本発明の要旨と範囲から離れることなく、種々の変更が可能なことが理解できよう。従って、本発明は、添付の請求項以外では、限定されるべきではない。

【符号の説明】

【0066】

９００ 試験測定システム
９０２ 入力ポート
９０３ 出力ポート
９０８ 測定ユニット
９１０ メモリ
９１２ ディスプレイ
９１４ ユーザ入力部
９１６ プロセッサ
９２０ データ・セット・ストア
９３０ 主要成分プロセッサ
９３２ 主成分抽出部
９３４ 主成分ドメイン・マッパ
９３６ データ生成部
９３８ オリジナル・ドメイン・リマッパ
９４０ 波形及び信号生成部
９９０ データ・セット・ソース（被試験デバイス）

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】