JP2007043256A - ゲートウェイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノイズ等による異常なデータが発生しても、その影響を抑制することができるゲートウェイ装置を提供すること。
【解決手段】 車内の車載装置Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２で複数の車内ネットワークＡ，Ｂを形成し、形成された異なるネットワーク間を接続して、ネットワークから受信するデータを一時的に保存・変換して別のネットワークに送信するようにし、異なるネットワークに接続している車載装置間でのデータのやり取りを行うゲートウェイ装置１において、受信したデータが予め定めた限界内の場合に別のネットワークへの送信を行うフィルタ処理をCPU２で行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、異なるネットワーク間に属する機器の通信を行うゲートウェイ装置の技術分野に属し、特に車載装置間の異なる通信ネットワーク間の通信を可能にするものに有用である。

従来にあっては、高速バスによる通信が行われる情報系と、低速バスによる通信が行われる制御系をゲートウェイ装置で接続し、不完全なデータや不正なデータを転送しないようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１６６１４号公報（第２−４頁、全図）

しかしながら、従来にあっては、ノイズ等の影響による異常なデータを充分に排除することはできていなかった。高速な通信側から低速な通信側へ、この異常なデータが送信された場合、通信速度の差から、次回の更新までには時間がかかることになり、異常なデータの影響が大きくなるという問題があった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ノイズ等による異常なデータが発生しても、その影響を抑制することができるゲートウェイ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、車内の車載装置で複数の車内ネットワークを形成し、形成された異なるネットワーク間を接続して、ネットワークから受信するデータを一時的に保存・変換して別のネットワークに送信するようにし、異なるネットワークに接続している車載装置間でのデータのやり取りを行う、ゲートウェイ装置において、受信したデータが予め定めた限界内の場合に別のネットワークへの送信を行うフィルタ手段を設けたことを特徴とする。

よって、本発明にあっては、ノイズ等による異常なデータが発生しても、その影響を抑制することができる。

以下、本発明のゲートウェイ装置を実現する実施の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１のゲートウェイ装置を用いたネットワーク構成を示す図である。
実施例１のゲートウェイ装置１は、車両の車載機器のコントローラＡ１，Ａ２を、高速通信を行うバスＡで接続する構成のネットワークＡと、車両の車載機器のコントローラＢ１，Ｂ２を、低速通信を行うバスＢで接続する構成のネットワークＢとを接続するように設けられる。

図２は実施例１のゲートウェイ装置のブロック図である。
ゲートウェイ装置１は、CPU２(フィルタ手段に相当する)、トランシーバ３ａ，３ｂ、電源回路４を主要な構成にしている。
CPU２は、RAM２１とROM２２が内蔵され、一方のネットワークからデータを一時的に保存し、他のネットワークで送信できるデータへ、通信プロトコル等を合わせる変換を行いトランシーバ３ａ，３ｂへ出力する。
RAM２１は、受信データを全て、一時的に記憶する受信データ部２１１を備え、他の制御演算に関するデータ等を一時的に記憶する。
ROM２２は、CPU２で行う処理やデータを記憶する。特に、実施例１では、データベース部２２１を設け、受信データが所定の範囲かどうかを判断するためのパラメータ（範囲データ、リミット値、フィルタ定数）を記憶している。

トランシーバ３ａ，３ｂは、バスＡ，バスＢとCPU２を接続し、バスＡ，バスＢからの通信信号をCPU２に入力できる信号へ変換してCPU２へ出力し、CPU２からの信号をバスＡ，バスＢに流せる通信信号へ変換してバスＡ，バスＢに出力する。
電源回路４は、CPU２及び周辺回路に電源を供給する。

次に作用を説明する。
[受信データフィルタ処理]
図３に示すのは、実施例１のゲートウェイ装置で実行される受信データのフィルタ処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。

ステップＳ１１では、ネットワークＡ（例として高速側）からのデータを受信したかどうかを判断し、受信したならばステップＳ１２へ進み、受信していないならば処理を終了する。

ステップＳ１２では、受信データをRAM２１の受信データ部２１１へ書き込み（ストア）、一時的に記憶させる。

ステップＳ１３では、受信データのIDコードから、ROM２２のデータベース部２２１を参照し、フィルタ処理を行うためのパラメータを選択する。具体的には、そのIDコードからリミット値、範囲、フィルタ演算の定数などを選択する。

ステップＳ１４では、選択したパラメータから、受信データが範囲内、又はリミット値内かどうかを判断する。実施例１では、範囲外またはリミット値を超えた場合には、その前の値にする。

ステップＳ１５では、ネットワークＢ（例として低速側）への送信タイミングであるかどうかを判断し、送信タイミングであるならばステップＳ１６へ進み、送信タイミングでないならば処理を終了する。

ステップＳ１６では、フィルタ処理を行ったデータを送信する。

[受信データのフィルタ作用]
実施例１のゲートウェイ装置において、フィルタ処理を行わない場合について、まず説明する。
その場合の処理の流れを、図４のフローチャートを参照し、以下各ステップについて説明する。

ステップＳ２１では、ネットワークＡ（例として高速側）からのデータを受信したかどうかを判断し、受信したならばステップＳ２２へ進み、受信していないならば処理を終了する。

ステップＳ２２では、受信データをRAM２１の受信データ部２１１へ書き込み（ストア）、一時的に記憶させる。

ステップＳ２３では、最新の受信データを送信データへセットする。

さらに、フィルタ処理を行わない場合について、図５(a)のタイムチャート図を参照して説明する。
時間Ｔ１は、高速側のバスＡからゲートウェイ装置１への受信タイミングである。なお、データ長はここでは２バイト固定としているが、実際にはもっと長い場合もある。データのバス送出順は、IDの優先順位の順となっているが実際はタイミングにより順番は入れ替わる。

時間Ｔ２は、ゲートウェイ装置１から低速側のバスＢへの送信タイミングである。バスＢは低速であるので、図５(a)に示すように、バスＢの送信タイミングまでに、複数回のバスＡの受信タイミングがある。そのため、図４のステップＳ２３で説明したように、最新のデータを送ることになる。よって、ID=100のデータのように、受信データが突発的に変化しても最新のデータがそのまま送られることになる。

このような突発的なデータでも、次のデータ送信までは、そのデータにより制御等がされることになり、特にこの突発的なデータがノイズ等による異常なものになる場合には、問題となる。また、異常とはいえないまでも、変化量が大きすぎて、バスＢ側のコントローラでは、その変化が制御上などの理由から非常に好ましくない場合もある。

実施例１では、フィルタ処理として、以下の処理を行う。
(a)リミッタ判断
受信したIDコードから、データベース部２２１を参照し、リミット上限値、リミット下限値のデータを得る。なお、リミット値は、そのデータの単位時間に変化しうる最大（最小）の値を示す。
次に、タイミングＮに対してＮ−１、つまり前回のデータのリミット上限値、リミット下限値の間の範囲に、今回のデータがあるかどうかを判断する（図６参照）。範囲内にデータがある場合には、下記に説明する次の移動平均処理を行う。範囲外にデータがある場合には、今回のデータを無効とし、前回（タイミングＮ−１）のデータを引き続き使用する。その際には、前回のデータ、そのものではなく、前回のデータから複数回前からの移動平均となる。

(b)移動平均処理
リミッタ判断で、今回のデータが範囲内となったならば、次に移動平均処理を行う。
タイミングをＮ−３，Ｎ−２，Ｎ−１，Ｎとし、データをｘ−３，ｘ−２，ｘ−１，ｘとする。
まず、Ｎ−１のタイミングの移動平均値ｙ−１を、y-1={(x-3)+(x-2)+(x-1)}/3とし、Ｎのタイミングの移動平均値ｙを、y={(N-2)+(N-1)+N}/3とし、タイミングＮのデータｘを算出して送信データとする（図５(b)、図７参照）。
なお、図５(b)は、図５(a)からの続きであり、時間Ｔ３で、送信タイミングとして、フィルタ処理されたデータが送信される。

また、リミッタ判断で、範囲外の場合には、Ｎ−１のときのｘ−１を算出して送信データとする（図５(b)参照）。
まず、リミッタ判断がされることにより、低速側へ送信したデータが異常なデータであることによる低速側のコントローラにおける不具合や、良好でない制御、演算等が防止される。
さらに、リミッタ判断の次に移動平均処理が成されるため、データの急変が抑制されるため、低速側へ送信したデータが急変データであることによる低速側コントローラにおける不具合や、良好でない制御、演算等が防止される。
よって、低速側のバスＢには、最適な値のデータが送信される状態を保持し続けることになる。

効果を説明する。実施例１のゲートウェイ装置にあっては、以下に示す効果を得ることができる。
(1)車内の車載装置Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２で複数の車内ネットワークＡ，Ｂを形成し、形成された異なるネットワーク間を接続して、ネットワークから受信するデータを一時的に保存・変換して別のネットワークに送信するようにし、異なるネットワークに接続している車載装置間でのデータのやり取りを行うゲートウェイ装置１において、受信したデータが予め定めた限界内の場合に別のネットワークへの送信を行うフィルタ処理をCPU２で行うため、ノイズ等による異常なデータが発生しても、その影響を抑制することができる。

(2)CPU２が行うフィルタ処理は、受信した車載装置のIDコードから、予め送信データの限界を定めるデータベースをデータベース部２２１として備えるため、それぞれのデータに対して、最適な限界を判断することができ、低速側には、最適なデータが送られ、異常や不具合の発生が非常に抑制できる。

(3)CPU２が行うフィルタ処理は、限界内とされるデータに対して、複数回前のデータから今回のデータから演算した移動平均値を送信データとする移動平均処理を行うため、異常でなくてもデータの急変により、低速側で、好ましくない制御や不具合などが発生することが非常に抑制できる。

以上、本発明のゲートウェイ装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例１では、フィルタ処理として、リミッタ上下限値、移動平均値を用いたが、他のフィルタ処理であってもよい。例えば、上限のみを規定するや、フィルタ演算を行うなどであってもよい。

本願のゲートウェイ装置は、車両のみならず、コントローラで構成されるネットワークであれば、容易に用いることができる。

実施例１のゲートウェイ装置を用いたネットワーク構成を示す図である。 実施例１のゲートウェイ装置のブロック図である。 実施例１のゲートウェイ装置で実行される受信データのフィルタ処理の流れを示すフローチャートである。 ゲートウェイ装置で実行される送受信の処理の流れを示すフローチャートである。 ゲートウェイ装置の送受信のタイムチャートである。 フィルタ処理として行うリミッタ判断処理の説明図である。 フィルタ処理として行う移動平均処理の説明図である。

符号の説明

１ ゲートウェイ装置
２ CPU
２１ RAM
２１１ 受信データ部
２２ ROM
２２１ データベース部
３ａ トランシーバ
３ｂ トランシーバ
４ 電源回路

Claims (3)

1. 車内の車載装置で複数の車内ネットワークを形成し、
   形成された異なるネットワーク間を接続して、
   ネットワークから受信するデータを一時的に保存・変換して別のネットワークに送信するようにし、
   異なるネットワークに接続している車載装置間でのデータのやり取りを行う、
   ゲートウェイ装置において、
   受信したデータが予め定めた限界内の場合に別のネットワークへの送信を行うフィルタ手段を設けた、
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
2. 請求項１に記載のゲートウェイ装置において、
   前記フィルタ手段は、
   受信した車載装置の識別コードから、予め送信データの限界を定めるデータベースを備える、
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のゲートウェイ装置において、
   前記フィルタ手段は、限界内とされるデータに対して、複数回前のデータから今回のデータから演算した移動平均値を送信データとする、
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
   

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