JP2007160976A - Vehicular network system and network node - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の各部に配置される複数のセンサの少なくとも一部と接続され、センサが検出した情報を伝送するための車両用ネットワークシステム、及びそのシステムに使用されるネットワークノードに関する。 The present invention relates to a vehicle network system for transmitting information detected by sensors connected to at least a part of a plurality of sensors arranged in each part of a vehicle, and a network node used in the system.
センサフュージョンは、複数種類のセンサにより得られた情報を統合することで、特定の検出対象についての検出精度を向上させる技術であり、その一例が特許文献1,2等に開示されている。この技術を車両に適用することを想定すると、例えばGPS(Global Positioning System)を利用して得られる絶対位置測距情報、レーザレーダより得られる相対位置測距情報、カメラにより撮像された画像より認識される物標情報などを統合・補完することで、より正確な絶対位置又は相対位置情報を得ることも可能となる。
Sensor fusion is a technique for improving the detection accuracy of a specific detection target by integrating information obtained by a plurality of types of sensors, and examples thereof are disclosed in
そして、実際にセンサフュージョンを適用する場合には、各センサを例えば車内LANのような通信ネットワークを介して接続し、各センサより得られる情報の同期を取るために、時刻情報を用いることが特許文献1に開示されている。また、特許文献2には、上記時刻情報をGPS信号より取得することが開示されている。
しかしながら、特許文献2に開示されているようにGPS信号より取得した時刻情報(タイムスタンプ)を利用する場合、送受信間の通信距離や、送信(タイムソース)側ノード内の処理時間などにより伝送遅延が生じてしまう。従って、送信された時刻情報を受信する側では、実際の受信時刻よりも遅れた時刻を受信せざるを得ず、正確な時刻を把握することができないという問題がある。
例えば、正確な位置情報を得るためにセンサフュージョンを利用する際に100msの遅延時間が発生すると、車両が時速100km/hで走行している場合には、約3mの誤差が生じてしまう。
However, when using time information (time stamp) acquired from a GPS signal as disclosed in
For example, if a delay time of 100 ms occurs when using sensor fusion to obtain accurate position information, an error of about 3 m occurs when the vehicle is traveling at a speed of 100 km / h.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のセンサを通信ネットワークを介して接続して時刻情報を利用する場合に、その時刻情報に含まれる遅延誤差を極力排除できる車両用ネットワークシステム、及びそのシステムに使用されるネットワークノードを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to eliminate a delay error included in time information as much as possible when a plurality of sensors are connected via a communication network and time information is used. The object is to provide a vehicle network system and a network node used in the system.
請求項1記載の車両用ネットワークシステムによれば、通信ネットワークの途中に配置され、各センサより送信される情報を中継するノードは、複数のセンサの何れかによって送信された時刻情報T(n)を受信すると、当該時刻情報T(n)と自身が備える基準時刻情報取得手段より取得した基準時刻Ts(n)との差から遅延時間Δtを求める。そして、時刻情報T(n)を受信した際に、通信ネットワーク上の通信状況に応じて補正した遅延時間Δtcを得ると、時刻情報Tの送信先に、
T(n+1)=T(n)+Δtc
を送信する。
According to the vehicle network system of
T (n + 1) = T (n) + Δtc
Send.
即ち、(T(n)−Ts(n))によって得られる遅延時間Δtは、通信ネットワーク上における送受信間距離(この場合、送信先−ノード間の距離)に基づく伝送遅延td1と、時刻情報T(n)を受信した時点における通信状況に基づく伝送遅延td2とを含んでいる。そして、前者の伝送遅延td1は固定的な時間であるのに対して、後者の伝送遅延td2は、送信元の処理負荷やネットワーク上の通信負荷などにより変動する。
そこで、伝送遅延td2を推定して遅延時間Δtより減算すれば、補正した遅延時間Δtcは伝送遅延td1だけを含む送受信間距離に応じた一定値となる。従って、送信元が送信した時刻情報T(n)に補正した遅延時間Δtcを加えた時刻情報T(n+1)を送信すれば、送信先に対してより正確な時刻情報を提供することが可能となり、その時刻情報を利用して行う同期処理などの精度を向上させることができる。
That is, the delay time Δt obtained by (T (n) −Ts (n)) is the transmission delay td1 based on the distance between transmission and reception on the communication network (in this case, the distance between the destination and the node) and the time information T And transmission delay td2 based on the communication status at the time of receiving (n). The former transmission delay td1 is a fixed time, while the latter transmission delay td2 varies depending on the processing load of the transmission source, the communication load on the network, and the like.
Therefore, if the transmission delay td2 is estimated and subtracted from the delay time Δt, the corrected delay time Δtc becomes a constant value corresponding to the transmission / reception distance including only the transmission delay td1. Therefore, if the time information T (n + 1) obtained by adding the corrected delay time Δtc to the time information T (n) transmitted by the transmission source is transmitted, more accurate time information can be provided to the transmission destination. Thus, the accuracy of the synchronization processing performed using the time information can be improved.
請求項2記載の車両用ネットワークシステムによれば、ノードは、複数のセンサの何れかにより送信されたセンサ情報を受信すると、そのセンサ情報の内容に応じて遅延時間Δtを補正する。例えば、時刻情報T(n)とセンサ情報とが同一の送信元より送信された場合は、その送信元のセンサがセンサ情報を送信するために要した処理負荷に応じて、伝送遅延時間は異なる。また、時刻情報T(n)とセンサ情報とが異なる送信元より送信された場合であっても、伝送されるセンサ情報の内容(例えば、データサイズなど)に応じてネットワーク上の通信負荷が変動するため、伝送遅延時間が異なる。従って、センサ情報の内容に応じて遅延時間Δtを補正すれば、遅延時間Δtcを適切に求めることができる。 According to the vehicle network system of the second aspect, when the node receives the sensor information transmitted from any of the plurality of sensors, the node corrects the delay time Δt according to the content of the sensor information. For example, when the time information T (n) and the sensor information are transmitted from the same transmission source, the transmission delay time differs depending on the processing load required for the transmission source sensor to transmit the sensor information. . Further, even when the time information T (n) and the sensor information are transmitted from different transmission sources, the communication load on the network varies depending on the content (for example, data size) of the transmitted sensor information. Therefore, the transmission delay time is different. Therefore, if the delay time Δt is corrected according to the content of the sensor information, the delay time Δtc can be obtained appropriately.
請求項3記載の車両用ネットワークシステムによれば、ノードは、電波信号を利用して時刻情報を取得する複数の基準時刻情報取得手段の何れか1つを選択して使用する。即ち、電波信号を利用して時刻情報を取得する構成の場合、車両の位置によっては上記電波信号を受信できなくなることが想定される。従って、基準時刻情報取得手段を複数用意しておき、電波信号の受信状況に応じてそれらの何れか1つを選択すれば、基準時刻を継続的に取得することができる。 According to the vehicle network system of the third aspect, the node selects and uses any one of a plurality of reference time information acquisition means for acquiring time information using a radio wave signal. That is, in the case where the time information is acquired using the radio signal, it is assumed that the radio signal cannot be received depending on the position of the vehicle. Therefore, if a plurality of reference time information acquisition means are prepared and any one of them is selected according to the reception status of the radio signal, the reference time can be continuously acquired.
請求項4記載の車両用ネットワークシステムによれば、ノードは、複数の基準時刻情報取得手段の夫々より得られる基準時刻間の誤差を予め取得し、基準時刻の取得対象を切り替える前後の選択対象間における時刻誤差を反映させて基準時刻を調整する。即ち、複数の基準時刻情報取得手段を切り替えて使用する場合、夫々より取得される基準時刻の間に誤差があるとすれば、取得対象を切り替えた場合にその誤差がそのまま反映されてしまう。従って、切替え前後の選択対象間に生じる時刻誤差を反映させて基準時刻を調整すれば、最初に選択した基準時刻を継続的に使用することができる。 According to the vehicle network system of claim 4, the node acquires in advance an error between the reference times obtained from each of the plurality of reference time information acquisition means, and between the selection targets before and after switching the acquisition target of the reference time The reference time is adjusted to reflect the time error at. That is, when a plurality of reference time information acquisition means are switched and used, if there is an error between the reference times acquired from each, the error is reflected as it is when the acquisition target is switched. Therefore, if the reference time is adjusted to reflect the time error that occurs between the selection targets before and after the switching, the first selected reference time can be used continuously.
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図3は、車両用ネットワークシステムの構成を示す図である。車両1の各部には、例えば、外気温度センサ2、レーダ(センサ)3、エンジン回転数センサ4、車速センサ5、スロットルセンサ6、などが配置されており、これらのセンサ等3〜6は、夫々センサECU(Electronic Control Unit)を介して車載ネットワークである車内LAN(通信ネットワーク)8に接続されている。また、車内LAN8の途中部位には、そのネットワーク上で伝送されるデータの中継を行うノード(ネットワークノード)9が配置されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the vehicle network system. In each part of the
そして、車内LAN8におけるノード9の近傍には、ボディECU10が接続されており、上記センサ等3〜6より送信されるセンサ情報はノード9を介してボディECU10に送信される。即ち、ノード9とボディECU10とは、両者間の伝送遅延時間が無視できる程度の距離で接続されている。ボディECU10は、それらのセンサ情報を統合して特許文献1,2等と同様にセンサフュージョンを行うことで、例えば自車両から前方に位置する車両までの相対距離を高精度で得るようになっている。
A
図1は、ノード9の構成を、本発明の要旨に係る部分について示す機能ブロック図である。ノード9は、例えばマイクロコンピュータで構成されており、その基本的機能は、何れかのセンサにより車内LAN8上に送信されたデータをデータ受信部11において受信すると、そのデータを送信先に向けてデータ送信部12より送信するものである。そして、本実施例におけるノード9は時刻補正オブザーバとしての機能も備えるため、データ受信部11とデータ送信部12との間に遅れ時間Δt補正ロジック部(以下、単に補正ロジック部と称す)13が挿入されている。
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the
また、ノード9は、GPS受信機(基準時刻情報取得手段)14と電波時計(基準時刻情報取得手段)15とを内蔵している。GPS受信機14は、例えば図示しないカーナビゲーション装置が車両の現在位置を検出するために配置されているものを共用している。また、電波時計15は、原子時計によって計時されている日本標準時の時刻情報を送信所より送信される電波信号として受信し、内部のマイクロコンピュータが上記時刻情報に基づいて時刻表示を行うものである。
そして、ノード9は、GPS受信機14が受信したGPS信号に含まれている時刻情報と、電波時計15より得られる時刻情報との何れか一方を時刻ソース切替え部16を介して選択し、タイムスタンプ付与部17に出力する。タイムスタンプ付与部17は、時刻ソース切替え部16より与えられる時刻情報を、基準時刻情報Ts(n)として補正ロジック部13に出力する。
The
Then, the
補正ロジック部13は、センサ等3〜6の送信元が出力したタイムスタンプデータT(n)、またはリファランスデータ(センサ等による検出データ)RDを、車内LAN8の上流側よりデータ受信部11を介して受信すると、それらに基づき伝送遅延時間Δtcを求める。それから、その伝送遅延時間Δtcを考慮したタイムスタンプデータT(n+1)を、データ送信部12及び車内LAN8の下流側を介して送信先に送信する。
The
次に、本実施例の作用について図2も参照して説明する。図2は、ノード9がデータを受信した場合に行う処理を示すフローチャートである。先ず、データ受信部11がデータを受信すると、補正ロジック部13は、その受信データがタイムスタンプデータT(n)であるか否か、またはセンサ情報たるリファランスデータRDであるか否かを判定する(ステップS1,S9)。何れのデータでもなかった場合は(ステップS9:「NO」)そのデータを破棄して(ステップS11)データの受信待ち状態となる。
受信データがリファランスデータRDであった場合(ステップS9:「YES」)、補正ロジック部13は、そのリファランスデータRDの内容を参照し、内容に応じて通信負荷を推定すると、推定した通信負荷に応じて補正データ値tdを決定する(ステップS10)。そして、データ受信待ち状態となる。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing processing performed when the
When the received data is the reference data RD (step S9: “YES”), the
ここで、リファランスデータRDの内容に応じた補正データ値tdの決定は、以下のように行なう。例えば、時刻情報T(n)とリファランスデータRDとが同一の送信元より送信された場合は、その送信元のセンサ等がリファランスデータRDを送信するために要した処理負荷が重ければ、伝送遅延時間はより大きくなる。そして、その処理負荷の重さは、リファランスデータRDの種類に応じて推定する。また、両者が異なる送信元より送信された場合であっても、送信されたリファランスデータRDのデータのサイズが大きければ車内LAN8の通信負荷は重くなる。例えば、エンジン回転数が高い、スロットルの開度(アクセルの踏込み角)が大きい、車速が速いといった場合である。
従って、上記のようなリファランスデータRDと並行して他のデータ(ここでは、タイムスタンプデータT(n))が送信中であるとすれば、当該他のデータの送信時間に影響を及ぼして伝送遅延がより大きくなる。そこで、ステップS10では、リファランスデータRDの内容、即ち通信負荷の大小に応じて補正データ値tdを決定している。
Here, the correction data value td according to the contents of the reference data RD is determined as follows. For example, when the time information T (n) and the reference data RD are transmitted from the same transmission source, if the processing load required for the transmission source sensor or the like to transmit the reference data RD is heavy, the transmission delay Time gets bigger. Then, the weight of the processing load is estimated according to the type of the reference data RD. Even if both are transmitted from different transmission sources, if the size of the transmitted reference data RD is large, the communication load on the in-
Therefore, if other data (here, the time stamp data T (n)) is being transmitted in parallel with the reference data RD as described above, the transmission time of the other data is affected and transmitted. The delay becomes larger. In step S10, the correction data value td is determined according to the content of the reference data RD, that is, the communication load.
一方、受信データがタイムスタンプデータT(n)であった場合(ステップS1:「YES」)、時刻ソース切替え部16は、その時点でGPS受信機14がGPS信号を受信可能か否かを判断し(ステップS2)、受信可能であれば(「YES」)そのGPS信号に含まれている時刻情報を取得して基準時刻Ts(n)とする(ステップS3)。一方、GPS信号が受信不能であれば(「NO」)、電波時計15より時刻情報を取得して基準時刻Ts(n)とする(ステップS4)。
On the other hand, when the received data is time stamp data T (n) (step S1: “YES”), the time
また、時刻ソース切替え部16は、そのGPS信号より取得される基準時刻と、電波時計15より取得される基準時刻との同期誤差を予め測定しておき、タイムソースをGPS受信機14から電波時計15に切り替えた場合は、その同期誤差に応じて電波時計15より取得される基準時刻を補正する(ステップS5)。斯様に処理することで、タイムソースの切替えによって生じる時刻誤差をキャンセルする。
続くステップS6において、補正ロジック部13は、受信したタイムスタンプデータT(n)について、車内LAN8上の伝送遅延時間Δtを(1)式により求める。
Δt=T(n)−Ts(n) ・・・(1)
即ち、タイムスタンプ付与部17より得られる基準時刻Ts(n)に対して、送信元より取得されて発せられたタイムスタンプデータT(n)は、ノード9に到達するまでの伝送遅延時間Δtを含んでいるからである。
The time
In subsequent step S6, the
Δt = T (n) −Ts (n) (1)
That is, with respect to the reference time Ts (n) obtained from the time
それから、補正ロジック部13は、伝送遅延時間ΔtをステップS10で決定された補正データtdを用いて(2)式により補正し、遅延時間Δtcを求める(ステップS6)。
Δtc=Δt−td ・・・(2)
即ち、(1)式により得られる遅延時間Δtは、車内LAN8上における送受信間距離(この場合、送信先−ノード9間の距離)に基づく伝送遅延td1と、時刻情報T(n)を受信した時点における通信状況に基づく伝送遅延td2とを含んでいる。そして、前者の伝送遅延td1は固定的な時間であるのに対して、後者の伝送遅延td2は、送信元の処理負荷やネットワーク上の通信負荷などにより変動する。
そこで、ステップS10では、伝送遅延td2を補正データtdとして推定している。その補正データtdを、ステップS7において遅延時間Δtより減算すれば、補正した遅延時間Δtcは伝送遅延td1だけを含む送受信間距離に応じた一定値となる。
Then, the
Δtc = Δt−td (2)
That is, the delay time Δt obtained by the equation (1) is received from the transmission delay td1 based on the distance between transmission and reception on the in-vehicle LAN 8 (in this case, the distance between the transmission destination and the node 9) and the time information T (n). And transmission delay td2 based on the communication status at the time. The former transmission delay td1 is a fixed time, while the latter transmission delay td2 varies depending on the processing load of the transmission source, the communication load on the network, and the like.
Therefore, in step S10, the transmission delay td2 is estimated as the correction data td. If the correction data td is subtracted from the delay time Δt in step S7, the corrected delay time Δtc becomes a constant value corresponding to the transmission / reception distance including only the transmission delay td1.
従って、続くステップS8では、送信元より送信されたタイムスタンプデータT(n)に、補正した遅延時間Δtcを加えて時刻情報T(n+1)を生成する。すると、時刻情報T(n+1)は、送信元が送信を行った時刻T(n)に、車内LAN8上の物理的通信距離に基づく遅延時間Δtcを加えた値となって、より正確な受信時刻を表すこととなる。そして、生成された時刻情報T(n+1)は、送信先、即ちボディECU10に送信され、ボディECU10においては、時刻情報T(n+1)を利用してセンサフュージョン技術を用いた相対距離検出等が行なわれる。
Therefore, in the subsequent step S8, time information T (n + 1) is generated by adding the corrected delay time Δtc to the time stamp data T (n) transmitted from the transmission source. Then, the time information T (n + 1) becomes a value obtained by adding the delay time Δtc based on the physical communication distance on the in-
以上のように本実施例によれば、車内LAN8の途中に配置され、各センサ等3〜6より送信される情報を中継するノード9は、それらの何れかにより送信されたタイムスタンプデータT(n)を受信すると、当該タイムスタンプデータT(n)と自身が備えるGPS受信機14又は電波時計15より取得した基準時刻Ts(n)との差から遅延時間Δtを求め、タイムスタンプデータT(n)を受信した際に、車内LAN8上の通信状況に応じて補正した遅延時間Δtcを得ると時刻情報T(n+1)(=T(n)+Δtc)を生成して、ボディECU10に送信するようにした。従って、送信先に対してより正確な時刻情報を提供することが可能となり、その時刻情報を利用して行うセンサフュージョン技術のための同期処理の精度を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
そして、ノード9は、何れかのセンサ等3〜6により送信されたリファランスデータRDを受信すると、そのリファランスデータRDの内容に応じて遅延時間Δtを補正するので、遅延時間Δtcを適切に求めることができる。また、ノード9は、GPS受信機14と、電波時計15との何れかより取得される基準時刻Ts(n)を選択して使用するので、車両1の位置によって何れか一方の電波信号が受信できなくなった場合でも、基準時刻Ts(n)を継続的に取得することができる。
更に、ノード9は、GPS信号より取得される基準時刻と、電波時計15より取得される基準時刻との同期誤差を予め測定しておき、タイムソースをGPS受信機14から電波時計15に切り替えた場合は、その同期誤差に応じて電波時計15より取得される基準時刻を補正するので、タイムソースの切替えによって生じる時刻誤差をキャンセルして、最初に選択した基準時刻を継続的に使用することができる。
When the
Further, the
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
車両に配置される各センサ等は、個別の車両の使用に応じて必要となるものを選択すれば良く、また、図3に示した以外のセンサ等を使用しても良いことは言うまでもない。
最初に基準時刻を取得する対象を、電波時計15としても良い。
GPS受信機14は、必ずしもカーナビゲーション装置に利用されるものを共用する必要はなく、本発明の車両用ネットワークシステムのみに使用しても良い。
基準時刻情報取得手段は、3つ以上用意してタイムソースを選択しても良いし、1つだけであっても良い。また、複数のタイムソースを切り替えて使用する場合、それらの間の同期誤差に基づく時刻補正を行なう処理は、必要に応じて行えば良い。
また、基準時刻情報取得手段は、GPS受信機14や電波時計15のように、外部より送信される電波信号に基づいて計時動作を行なうものに限らない。
センサフュージョンを行う主体は、ボディECU10に限ることなく、何れかのセンサに付随するセンサECUが行うようにしても良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications are possible.
Needless to say, each sensor or the like disposed in the vehicle may be selected according to the use of the individual vehicle, and sensors other than those shown in FIG. 3 may be used.
The target from which the reference time is first acquired may be the
The
Three or more reference time information acquisition means may be prepared to select a time source or only one. When a plurality of time sources are switched and used, the time correction processing based on the synchronization error between them may be performed as necessary.
Further, the reference time information acquisition unit is not limited to the time measuring operation based on the radio signal transmitted from the outside, such as the
The subject that performs sensor fusion is not limited to the
図面中、1は車両、2は外気温度センサ、3はレーダ(センサ)、4はエンジン回転数センサ、5は車速センサ、6はスロットルセンサ、8は車内LAN(通信ネットワーク)、9はノード(ネットワークノード)、10はボディECU、13は遅れ時間Δt補正ロジック部、14はGPS受信機(基準時刻情報取得手段)、15は電波時計(基準時刻情報取得手段)を示す。
In the drawings, 1 is a vehicle, 2 is an outside air temperature sensor, 3 is a radar (sensor), 4 is an engine speed sensor, 5 is a vehicle speed sensor, 6 is a throttle sensor, 8 is an in-vehicle LAN (communication network), and 9 is a node ( (Network node), 10 is a body ECU, 13 is a delay time Δt correction logic unit, 14 is a GPS receiver (reference time information acquisition means), and 15 is a radio clock (reference time information acquisition means).
Claims (5)
前記複数のセンサの何れか1つ以上は、自身が検出した時刻情報を前記通信ネットワーク上に出力可能に構成され、
前記ノードは、基準時刻情報取得手段を備え、
前記複数のセンサの何れかによって送信された時刻情報T(n)を受信すると、当該時刻情報T(n)と、前記基準時刻情報取得手段によって取得された基準時刻Ts(n)との差によって遅延時間Δtを求め、
前記時刻情報T(n)を受信した際に、前記通信ネットワーク上の通信状況に応じて前記遅延時間Δtを補正してΔtcとすると(但し、nは時刻情報Tの時系列を示す自然数)、
前記時刻情報Tの送信先に、時刻情報T(n+1)として、
T(n+1)=T(n)+Δtc
を送信することを特徴とする車両用ネットワークシステム。 A plurality of sensors that are arranged in each part of the vehicle and detect information necessary when the vehicle travels, and a communication network that is connected to at least a part of these sensors and transmits information detected by the sensors And a network system for vehicles comprising a node arranged in the middle of this communication network and receiving data transmitted by any sensor and transmitting it to a transmission destination.
Any one or more of the plurality of sensors is configured to be able to output time information detected by itself on the communication network,
The node includes a reference time information acquisition unit,
When the time information T (n) transmitted by any of the plurality of sensors is received, the difference between the time information T (n) and the reference time Ts (n) acquired by the reference time information acquisition means Obtain the delay time Δt,
When the time information T (n) is received, the delay time Δt is corrected to Δtc according to the communication status on the communication network (where n is a natural number indicating the time series of the time information T).
In the transmission destination of the time information T, as time information T (n + 1),
T (n + 1) = T (n) + Δtc
A vehicle network system characterized by transmitting
前記複数の基準時刻情報取得手段の何れか1つを選択して使用することを特徴とする請求項1又は2記載の車両用ネットワークシステム。 The node includes a plurality of reference time information acquisition means configured to acquire reference time information using a radio wave signal transmitted from the outside,
The vehicle network system according to claim 1 or 2, wherein any one of the plurality of reference time information acquisition means is selected and used.
A network node used for the vehicle network system according to claim 1.
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