JP2019083450A - 通信システム及びゲートウェイ - Google Patents
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Abstract
【課題】ゲートウェイからECUへの通信処理を高速化しながらエミッションノイズ、コストを抑制できるようにした通信システム及びこのシステムを構成するゲートウェイを提供する。【解決手段】ゲートウェイ2は、対象ECU3に第1速度で送信可能な通信線16を用いて単方向送信する。ECU3〜9はゲートウェイ2との間で第1速度よりも遅い第2速度のネットワーク15を用いて双方向通信する。そしてゲートウェイ2は、センサ装置10〜13により送信されるセンサ信号を通信線16でECU3に転送する。ECU3は、第2速度のネットワーク15の通信によりセンサ装置10〜13の制御信号を送信する。【選択図】図1
Description
本発明は、通信システム及びゲートウェイに関する。
従来、車載システムでは多数の電子制御装置(以下、ECUと略す)が車載ネットワークを通じて接続されており、これらのECUがネットワークを通じてデータを送受信することで各種の車両制御を行うように構成されている。従来、これらのECUにはセンサが1対1で接続されていることが多く、これらのECUとセンサとの間をワイヤハーネス(以下ハーネスと略す)で接続するとハーネスの本数が多くなり好ましくない。
例えば特許文献1〜3記載の技術のようにネットワークゲートウェイを導入することで、例えば多数のセンサ等からの情報を束ねて入力することができるようになりハーネスの本数を削減できる。
他方、近年、車両内で用いられる例えば車両周辺監視用の各種センサの信号要求精度が高まってきており、これに伴い、ネットワークを流れるデータが例えば高精細な画像情報となることもあることから通信量が格段に増加してきている。このため、特にゲートウェイとECUとの間の通信帯域が不足することが懸念されており、ゲートウェイからECUへの送信処理を高速化することが望まれている。高速化するとエミッションノイズの増加も懸念されるが、近年ではエミッションノイズを抑制することも要望されており、しかもコストを抑制することが望まれている。
本発明の目的は、ゲートウェイからECUへの送信処理を高速化しながらエミッションノイズ、コストを抑制できるようにした通信システム及びこのシステムを構成するゲートウェイを提供することにある。
請求項1記載の発明は、1又は複数の電子制御装置(以下、ECUと称す)と、1又は複数のゲートウェイと、物理量をセンシングするセンサを備え前記ゲートウェイにセンサ信号を送信するセンサ装置と、をネットワークにより接続して構成された通信システムを対象としている。このときゲートウェイは、ECUのうち少なくとも一つの対象ECUに第1速度で通信可能な通信線を用いて単方向送信可能にする送信部を備えている。ECUは、ゲートウェイ、センサ装置、又はこれらのゲートウェイ及びセンサ装置の双方、の何れかとの間で前記第1速度よりも遅い第2速度のネットワークを用いて双方向通信可能にする送受信部を備える。そしてゲートウェイは、センサ装置により送信されるセンサ信号を送信部により通信線でECUに転送し、ECUは、送受信部による第2速度のネットワークの通信によりセンサ装置の制御信号を送信するようにしている。
この請求項1記載の発明によれば、ゲートウェイは、センサ装置により送信されるセンサ信号を第1速度で通信可能な通信線でECUに単方向に転送しているため、例えば双方向通信用の1組のツイストペアケーブルを用いては実現できない程度に送信処理を高速化できる。しかも、送信部がセンサ装置から送信されるセンサ信号を第1速度で対象ECUに単方向送信し、ECUは第2速度のネットワークを用いてセンサ装置の制御信号を送信できるようになるため、エミッションノイズが大きくコストの高い広通信帯域で双方向通信可能な通信ケーブルを用いることなく構成できる。これにより、エミッションノイズを抑制できると共にコストも抑制できる。
この請求項1記載の発明によれば、ゲートウェイは、センサ装置により送信されるセンサ信号を第1速度で通信可能な通信線でECUに単方向に転送しているため、例えば双方向通信用の1組のツイストペアケーブルを用いては実現できない程度に送信処理を高速化できる。しかも、送信部がセンサ装置から送信されるセンサ信号を第1速度で対象ECUに単方向送信し、ECUは第2速度のネットワークを用いてセンサ装置の制御信号を送信できるようになるため、エミッションノイズが大きくコストの高い広通信帯域で双方向通信可能な通信ケーブルを用いることなく構成できる。これにより、エミッションノイズを抑制できると共にコストも抑制できる。
以下、本発明の通信システム及びゲートウェイの幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付している。そして第2実施形態以降の説明では、第1実施形態で説明した同一又は類似の構成及び同一又は類似の動作について必要に応じて説明を省略する。
(第1実施形態)
図1から図9は第1実施形態の説明図を示している。車両には図1に示すように通信システム1が搭載されている。この通信システム1は、ネットワークゲートウェイ(以下、ゲートウェイと略す)2、複数の電子制御装置(以下、ECUと称す)3〜9、及び、1又は複数のセンサ装置10〜13を複数のネットワーク14〜16により接続したシステムである。
図1から図9は第1実施形態の説明図を示している。車両には図1に示すように通信システム1が搭載されている。この通信システム1は、ネットワークゲートウェイ(以下、ゲートウェイと略す)2、複数の電子制御装置(以下、ECUと称す)3〜9、及び、1又は複数のセンサ装置10〜13を複数のネットワーク14〜16により接続したシステムである。
このときセンサ装置10〜13は、ゲートウェイ2との間で例えばイーサネット(登録商標)により全2重通信可能なネットワーク14で接続されている。センサ装置10〜14は、それぞれのセンシング対象となる物理量をセンシングし、このセンシングされたセンサ信号をネットワーク14を通じてゲートウェイ2に送信する。センサ装置10〜13は、後述の図8、図10等に具体例を示したように、それぞれ例えばカメラ装置110、113、レーザ装置を用いて測距処理を行うLiDAR(Light Detention And Ranging)による測距装置112、衝突検出センサなどの圧力センサ装置111、側突センサ装置211、ワイヤレスセンサ装置213a、その他、ミリ波レーダによる測距装置、などの車両周辺監視センサ装置による。
図1において、ゲートウェイ2は、複数のECU3〜9との間で例えばCAN又はLINなどの比較的低速の第2速度で通信可能なバスネットワーク15で接続されている。図2に示すように、ECU3〜9は、バスネットワーク15及びゲートウェイ2を通じて低速通信により制御信号をセンサ装置10〜13に送信可能になっている。制御信号は、センサ動作開始/終了コマンドなどの各種コマンド、各種設定を行うための設定値を含む信号であり、画像信号に比較して比較的低速でも十分にセンサ装置10〜13を制御可能になる。このため、この通信システム1においては、バスネットワーク15を通じて信号を双方向通信可能になっている。
ゲートウェイ2は、少なくとも一つのECU(以下、対象ECUと称す)3との間で前述のネットワーク14及び15とは別の通信線16を接続して構成されている。
図2は通信方向及び通信速度の比較を概略的に示している。この通信システム1では、ゲートウェイ2がこの通信線16を通じて例えばLVDS(Low Voltage Differential Signaling)を用いてECU3に比較的高速の第1速度(>第2速度)で信号を単方向送信可能になっている。この通信線16により単方向送信される信号は、遅延が許されない又は遅延時間が限られている信号である。ECU3はゲートウェイ2に対し通信線16を利用した送信処理は不可とされている。
図示していないが、通信線16のケーブルは、一対のシールドツイスト線によるハーネスにより構成される。この通信線16のケーブルは、センサ装置10〜13によりゲートウェイ2に送信されるカメラの画像信号、ミリ波レーダの測距信号、LiDARによる測距信号などの監視センサ信号を送信するためのケーブルであり、このケーブルによる通信帯域は、センサ装置10〜13により送信されるセンサ信号の帯域の合計帯域より広く設定されている。したがって、高速通信による電磁ノイズの漏れを考慮する必要があるものの、ゲートウェイ2とECU3との間に双方向に高速通信帯域を備えるケーブルを多数設ける必要がなくなり、エミッションノイズを抑制できる。
また例えば、ゲートウェイ2が車両前部のフロントガラス近辺に設置され、ECU3が車両後部のトランクルームに配置され、これらを接続する通信線の長さが数mに及んだとしても、通常の多数の一対のツイスト線を用いた通信方法(例えば、イーサネット)に比較してケーブルの引き回しを極力容易化できる。
図3はゲートウェイ2の内部ブロック構成を機能的に示している。この図3に示すように、複数の入出力ポート21〜24が設けられると共に、LVDSポート25、CANポート26が設けられている。入出力ポート21〜24はセンサ装置10〜13に接続されるポートである。またLVDSポート25はゲートウェイ2からECU3に接続されるポートである。また、CANポート26は、低速のネットワーク15に接続されるポートである。
図4は、センサ装置10〜13がゲートウェイ2に送信するイーサネットのフォーマットに適合したフレーム(以下、イーサネットフレーム)F1の内容を概略的に示している。図4に示すように、このイーサネットフレームF1は、イーサネットヘッダとフッタとの内側に囲まれるようにCANフレームF2を備えるように構成される。CANフレームF2は、CANヘッダ、ペイロード及びCANフッタからなる。また図5は、ECU3〜9がゲートウェイを通じてセンサ装置10〜13に送信する制御信号を構成するフレーム(以下CANフレーム)F3の構成を示している。このCANフレームF3は、CANヘッダ、ペイロード及びCANフッタからなる。図4及び図5に示されるCANフレームF2及びF3は、図示では簡略化してCANヘッダ、ペイロード、CANフッタにより表しているが、これらのCANヘッダ、ペイロード、CANフッタは、SOF、CANID、RTR、コントロールフィールド、…EOFなどの予め規定されたCANフレームを表している。
図3に示されるゲートウェイ2は、図示しないが、マイコン及び信号処理ICを備えている。マイコンには非遷移的実体的記録媒体となるメモリが備えられており、マイコンがこのメモリに記憶されたプログラムを実行し信号処理ICが処理を実行することで、図3に示す各ブロックを実現している。なお、これらのブロックは例えばASICなどを用いてハードウェアで構成しても良い。
ゲートウェイ2の内部にはゲートウェイ設定部27が設けられている。その他、ゲートウェイ2は、CAN受信部28、CAN送信部29、CANイーサネット変換部30、イーサネットCAN変換部31、イーサネット送信部32、イーサネット受信部33、イーサネットスイッチ部34、及び、イーサネットLVDS変換部35、を備える。CAN受信部28及びCAN送信部29は送受信部として機能する。
ゲートウェイ設定部27は、CANポート26及びCAN受信部28を通じて受信される制御信号に応じて、イーサネット送信部32、イーサネット受信部33、イーサネットスイッチ部34、イーサネットCAN変換部31、及び、CANイーサネット変換部30としての処理内容を実現する。
入出力ポート21〜24には、イーサネット送信部32及びイーサネット受信部33がそれぞれ接続されている。イーサネット受信部33は、入出力ポート21〜24から入力されるセンサ装置10〜13によるセンサ信号をフレームにより受信し、イーサネットスイッチ部34に送信する。イーサネットスイッチ部34は、送信されたフレームの内部に割り振られた宛先に応じてLVDSポート25に振り分けるかイーサネット送信部32に振り分けるか決定して信号を振り分ける。イーサネットLVDS変換部35は、イーサネットスイッチ部34からフレームが振り分けられるとイーサネットのフォーマットのフレームをLVDSに適合したフォーマットのフレームに変換し、LVDSポート25から外部に送信する。
また、イーサネット送信部32は、イーサネットスイッチ部34からフレームが振り分けられると宛先に応じた一つの入出力ポート(例えば21)からセンサ装置(例えば10)に送信するようになっている。これにより、ゲートウェイ2とセンサ装置10〜13との間ではイーサネットによる全二重の通信処理を実行できる。
また入出力ポート21〜24にはイーサネットCAN変換部31が接続されている。このイーサネットCAN変換部31は、入出力ポート21〜24に入力されるイーサネットによるフレームをCAN通信に適切なフォーマットに変換するフレーム変換機能を備える。このイーサネットCAN変換部31にはCAN送信部29が接続されており、CAN送信部29は、イーサネットCAN変換部31により変換されたフレームをCANポート26から外部に送信するように構成される。
またCANポート26にはCAN受信部28が接続されている。CAN受信部28はCANポート26を通じてバスネットワーク15の信号を受信するとCANイーサネット変換部30及びゲートウェイ設定部27に送信する。これに代えてCAN受信部28は、CANIDを参照しこのCANIDに応じてCANイーサネット変換部30及びゲートウェイ設定部27の何れに送信するか判定し何れかに送信するようにしても良い。
CANイーサネット変換部30は、CANフォーマットによるフレームをイーサネットに適合するフレームに変換するフレーム変換機能を備える。このCANイーサネット変換部30は、CAN受信部28からCANフォーマットのフレームを受信すると、このフレームをイーサネットに適合したフレームに変換しイーサネット受信部33に出力する。イーサネット受信部33、イーサネットスイッチ部34及びイーサネット送信部32では、前述と同様の処理を行うことで入出力ポート21〜24又はLVDSポート25にフレームを振り分ける。ゲートウェイ2にはこのようなゲートウェイ機能が設けられている。
CANイーサネット変換部30は、CANフォーマットによるフレームをイーサネットに適合するフレームに変換するフレーム変換機能を備える。このCANイーサネット変換部30は、CAN受信部28からCANフォーマットのフレームを受信すると、このフレームをイーサネットに適合したフレームに変換しイーサネット受信部33に出力する。イーサネット受信部33、イーサネットスイッチ部34及びイーサネット送信部32では、前述と同様の処理を行うことで入出力ポート21〜24又はLVDSポート25にフレームを振り分ける。ゲートウェイ2にはこのようなゲートウェイ機能が設けられている。
図6はECU3の通信機能をブロック図により示している。この図6に示すように、ECU3は、1又は複数のLVDSポート41、42を備えると共に、CANポート43を備える。LVDSポート41、42は、通信線16による信号を受信するポートを示している。その他、ECU3は、マイコン44及び信号処理IC45を備えると共に、LVDS−MIPI(Mobile Industry Processor Interface)変換部46、47を備える。LVDS−MIPI変換部46、47は、LVDSのフォーマットをMIPIシリアルデータ伝送規格のフォーマットに変換し当該変換後の信号を信号処理IC45に出力する。この図6の構成では、LVDSポート41、42及びLVDS−MIPI変換部46、47をそれぞれ2対用意しているが1対でも良いし3対以上用意しても良い。1対だけ用意することで受信系機器を削減できるようになりコスト及び消費電力を低減できる。3対以上用意する場合、例えば車両の前後左右の4方向に対応するためには4対、車両の右前、右後、左前、左後の各方向を追加した8方向に対応するためには8対、用意してもよい。
信号処理IC45はLVDSポート41又は42から画像信号を入力するとこの内容を画像処理してマイコン44に各種情報を出力する。マイコン44及び信号処理IC45は、相互に通信可能に構成されており、マイコン44は画像処理結果に応じてCANポート43から制御信号を出力可能になっている。
図7は各通信ノード、すなわちゲートウェイ2、ECU3、センサ装置10〜13におけるネットワーク階層をOSI参照モデルに適合した形態で示している。この図7には下から物理層L1、データリンク層L2、中間層L3〜L6、アプリケーション層L7に分けて図示している。センサ装置10〜13及びECU3のアプリケーション層L7にはセンサのアプリケーションが実装されており、その下層L3〜L6のネットワーク層等にはTCP/IP等が実装されている。また、データリンク層L2にはイーサネットのMAC層が実装されている。
センサ装置10〜13の物理層L1としては、イーサネットに適合したネットワークアダプタが実装されており、ECU3の物理層L1としてはLVDSアダプタが実装されている。センサ装置10〜13とゲートウェイ2とは例えば〜1Gbpsの1000BASE−T1規格に準拠したイーサネット通信がネットワーク14を通じて行われ、また、ゲートウェイ2とECU3とは例えば〜4GbpsのFPD−Link(登録商標)による第2速度の高速通信が通信線16を通じて行われる。またゲートウェイ2の中間層L3〜L6にはイーサネットのスイッチロジックが実装されると共に、データリンク層L2にはイーサネットのMAC層が実装され、物理層L1としてはイーサネットアダプタ及びLVDSアダプタが実装されている。ゲートウェイ2は、これらのセンサ装置10〜13とECU3との間の中間に位置して画像信号などの大量データを転送することになる。
以上が概念的な構成説明となるが、以下では実際の車両内の構成に適用した具体例を説明する。
以上が概念的な構成説明となるが、以下では実際の車両内の構成に適用した具体例を説明する。
<車両のフロント部に適用した具体例>
以下では、先進運転支援システム(ADAS:Advanced Driver Assistance System)101に適用した具体例について図8を参照して説明する。先進運転支援システム(以下ADASシステム)101は、事故などの可能性を事前に検知し回避するためのシステムであり、近年では車両の安全性及び利便性を向上するシステムとして車両に搭載されることが多くなってきている。このようなADASシステム101を実現するために、本実施形態では特に車両のフロント部に位置してセンサユニットU1が設置されている。
以下では、先進運転支援システム(ADAS:Advanced Driver Assistance System)101に適用した具体例について図8を参照して説明する。先進運転支援システム(以下ADASシステム)101は、事故などの可能性を事前に検知し回避するためのシステムであり、近年では車両の安全性及び利便性を向上するシステムとして車両に搭載されることが多くなってきている。このようなADASシステム101を実現するために、本実施形態では特に車両のフロント部に位置してセンサユニットU1が設置されている。
このセンサユニットU1には各種のセンサ装置110〜113及びゲートウェイ2が組み込まれている。各種のセンサ装置110〜113は、例えば、右前方及び左前方を主に撮像するための複数の前方カメラ装置110,113、衝突検出センサなどの圧力センサ装置111、及びLiDAR(Light Detection and Ranging)によるリモートセンシング技術による測距装置112による。特に、前方カメラ装置110及び測距装置112並びにゲートウェイ2は同一筐体内にセンサユニットU1として一体化され、例えば車室内に設置されたルームミラーの裏部に設置されている。また圧力センサ装置111は、車両前部のバンパーなどに設置されており歩行者衝突検出用の圧力センサにより構成される。
他方、車両内にはCANやLINによるネットワーク15が前部から後部まで張り巡らされており、ADASシステム101を実現可能にするため、画像処理ECU103、及び衝突安全ECU104などのECU103,104…がこのネットワーク15に接続されている。
画像処理ECU103は、ゲートウェイ2から、カメラ装置110,113の画像信号、測距装置112によるリアルタイム測距信号などの大量のデータを受信し、この受信データに基づいて画像処理し、各種安全運転支援制御処理に必要なデータを生成し、バスネットワーク15を介して衝突安全ECU104に出力する。衝突安全ECU104は、この安全運転支援制御データを受信し、例えば衝突安全状態を検出し、必要に応じてエンジンECU及びブレーキECU(図示せず)などに各種指令を出力することでエンジン制御を指令したりブレーキ制御を指令したりする。
このようなADASシステム101のネットワーク構成においては、ゲートウェイ2と各前方カメラ110,113との間、及び、ゲートウェイ2と測距装置112との間、に1Gbpsのイーサネットケーブルが比較的短距離(例えば数十cm〜1m)で接続され、ゲートウェイ2と圧力センサ装置111との間には10Mbpsのイーサネットケーブルが短距離(例えば1〜3m)だけ伸ばして設置され、これによりネットワーク14が構成されている。
そして、ゲートウェイ2と画像処理ECU103との間の通信線16は、LVDS技術を用いて通信可能な長距離(例えば5m〜10m)の通信ケーブルを接続して構成されている。すなわち、センサ装置110、112、113とゲートウェイ2との間に接続されるネットワーク14のケーブルは、ゲートウェイ2と画像処理ECU103との間のケーブルよりも短くなっている。
このようなケーブル長を考慮すれば、短距離接続されたゲートウェイ2とセンサ装置110〜113との間のケーブルによるエミッションノイズの影響は少なくなる。長距離の通信ケーブルはゲートウェイ2と画像処理ECU103との間に1本だけ接続されているため当該エミッションノイズの影響を少なくできる。特にエミッションノイズの影響が大きくなるような場所には高価なケーブルが必要な場合があるが、ケーブル数を削減できるためコストも削減できるようになる。
<ゲートウェイ2によるデータ転送処理動作説明>
以下、ゲートウェイ2によるデータ転送処理動作を説明する。図9はゲートウェイ2の処理動作を説明するフローチャートである。各センサ装置110〜113は、ネットワーク14を通じてデータフレームをゲートウェイ2に送出するが、このときイーサネットフレームF1によりデータを送出する。
以下、ゲートウェイ2によるデータ転送処理動作を説明する。図9はゲートウェイ2の処理動作を説明するフローチャートである。各センサ装置110〜113は、ネットワーク14を通じてデータフレームをゲートウェイ2に送出するが、このときイーサネットフレームF1によりデータを送出する。
ゲートウェイ2は、S1においてセンサ装置110〜113から送信されたイーサネットフレームをイーサネット受信部33により受信すると、S2においてこのイーサネットフレームに設定された宛先MACアドレスを読出す。ゲートウェイ設定部27は、この宛先MACアドレスがLVDSポート25のネットワークアダプタのMACアドレスに一致していると判定すると、フレーム内のペイロード及び送信元情報を設定して、イーサネットスイッチ部34により送出方向を切り替えてLVDSポート25の側に送出する。
このとき、イーサネットLVDS変換部35は、S5においてLVDSポート25の送信中信号を検出し、送信中信号が存在するうちにはS5でNOと判定してデータを変換することなく待機し、送信中信号が存在しなくなればS5でYESと判定して、S6においてイーサネットフレームをLVDSに適した信号に変換し、S7においてLVDSポート25から送出する。
例えば、ゲートウェイ2は、複数のカメラ装置110、113又は測距装置112から同時又は予め定められた時間内にセンサ信号を受信したときには、メモリに予め定められている優先順位に応じた順序でLVDS通信に適した信号に変換し、LVDSポート25から送出するようにすることが望ましい。
またゲートウェイ2は、S1においてセンサ装置110〜113から送信されたイーサネットフレームをイーサネット受信部33により受信し、S2において宛先MACアドレスを読出したとき、この宛先MACアドレスがS8においてCANポート26のネットワークアダプタのMACアドレスに一致していると判定すると、イーサネットスイッチ部34を切り替えてS9においてCANポート26の側にフレームを送出する。
このときCAN送信部29は、CANポート26の送信中信号をネットワーク15から検出し、S10においてネットワーク15に送信中信号が存在するうちはS10においてNOと判定してデータを変換することなく待機し、送信中信号が存在しなくなればS10でYESと判定して、S11においてイーサネットフレームをCAN通信に適したCANフレームに変換し、S12においてCANポート26から送出する。
またゲートウェイ2は、S1においてセンサ装置(例えば110)から送信されたフレームを受信しS2において宛先MACアドレスをイーサネット受信部33により読み出したとき、この宛先MACアドレスがLVDSポート25又はCANポート26の何れでもなく他のセンサ装置(例えば111)に出力するためのネットワークアダプタのMACアドレスであったときには、イーサネットスイッチ部34を切り替えてイーサネット送信部32の側に送出する。イーサネット送信部32は、S13においてこの他のセンサ装置(例えば111)の宛先MACアドレスのネットワークアダプタに転送処理を実施する。これにより、ゲートウェイ2は転送処理を実行できる。
他方、ゲートウェイ2が、画像処理ECU103、衝突安全ECU104からCAN受信部28によりCANフレームF3の制御信号を受信する。CANフレームF3には一般にCANIDが割り振られているが、ゲートウェイ2が、CANIDと入出力ポート21〜24の対応関係をメモリに保持していると、このフレーム内のCANIDを参照することで入出力ポート21〜24の何れかを導出できる。そしてゲートウェイ2のCANイーサネット変換部30はこの受信したCANフレームをイーサネットフレームに変換し、CANIDに対応づけられた入出力ポート(例えば21)からイーサネットフレームを送出する。
例えば、ゲートウェイ2が、画像処理ECU103、衝突安全ECU104からCANフレームによる制御信号を受信したとき、特定のセンサ装置(例えば111)だけではなく全てのセンサ装置110〜113にブロードキャスト送出するようにしても良い。
<本実施形態の概念的なまとめ、効果>
本実施形態によれば、ECU3は第2速度のネットワーク15を用いてゲートウェイ2に制御信号を送信し、ゲートウェイ2は第1速度の通信線16によりECU3に画像信号等の広帯域のフレームをLVDS技術を用いて単方向送信するようにした。
本実施形態によれば、ECU3は第2速度のネットワーク15を用いてゲートウェイ2に制御信号を送信し、ゲートウェイ2は第1速度の通信線16によりECU3に画像信号等の広帯域のフレームをLVDS技術を用いて単方向送信するようにした。
例えば、この通信線16に代えてCAN又はイーサネットによる双方向の車載通信を用いたとしても大容量通信を必要とする画像伝送などに適用すると通信帯域が不足する。また、カメラ110の高精細な画像信号やLiDARによる測距信号は遅延時間を最小限とするために圧縮処理のようなデータ抑制、削減処理をすることが困難であった。本実施形態では、高速の第1速度で通信可能な通信線16によりECU3に画像信号や測距信号を含む広帯域信号を単方向送信しているため、帯域不足を解消でき、通信処理を高速化できる。
しかも、単方向通信を用いることにより複雑なネゴシエーションを不要にできると共に、双方向通信に比較して送受信部を1対削減できるようになる。この結果、通信システム1内では、シンプルな送信系機器であるイーサネットLVDS変換部35、受信系機器であるLVDS−MIPI変換部46を1対用意すれば足りるようになり、コスト及び消費電力を低減できる。
ゲートウェイ2は、車両周辺を監視する監視センサを備えた監視センサ装置110〜113によるセンサ信号を高速の第1速度で通信可能な通信線16でECU3に単方向送信するようにしているため、例えば監視用の画像信号を高速転送できるようになり、車両周辺状況を早急に判断できるようになり安全性を高めることができる。
また本実施形態では、例えば車両フロント部に適用したときに、通信線16のゲーブル長がネットワーク14のケーブル長よりも長くなるように設置されている。例えば通信線16のケーブルは一対のシールドツイスト線により構成されているため、ゲートウェイ2とECU3との間に沿う方向に高速通信帯域を備える通信ケーブルを多数設ける必要がなくなり、エミッションノイズを抑制できると共にコストを抑制できる。
対象ECU3が、第2速度のCAN又はLINのネットワーク15を用いてゲートウェイ2を通じて制御信号を送信するようにしているため、予め車内に適合したバスネットワーク15を用いて他のECU4〜9と接続できるようになり、余分な通信ケーブルを改めて設ける必要がなくなる。
特に、センサ装置10〜13、110〜113及びECUの間の通信情報量は、センサ装置10〜13、110〜113からECU3への所謂下りの情報通信量が多く、ECU3からセンサ装置10〜13、110〜113への所謂上りの情報通信量は少ない。このため、ECU3からゲートウェイ2への通信経路として、より低速な通信経路を採用してもフレームロス、パケットロスなどの不具合を生じる虞が少なくなる。
(第2実施形態)
図10から図13は第2実施形態の追加説明図を示している。第1実施形態では、車両前部に設置されたセンサ装置110〜113に着目した形態を具体例として示したが、第2実施形態では、車両側部に設置されたセンサ装置210〜213aに着目した形態を説明する。
図10から図13は第2実施形態の追加説明図を示している。第1実施形態では、車両前部に設置されたセンサ装置110〜113に着目した形態を具体例として示したが、第2実施形態では、車両側部に設置されたセンサ装置210〜213aに着目した形態を説明する。
例えば車両側部には、当該車両側部の衝突による安全性能を高めるため衝突検知用のセンサが搭載され、このセンサ情報に応じてエアバッグシステムを作動させるように構成されていることがある。また、車両側部に設置されたドアをキーレスにより開閉するためのキーレスエントリシステムが搭載されていることもある。
このようなとき、車両側部に設置されるセンサ装置210〜213aとしては、車両側方を撮像するための側方カメラ装置210と共に、車両側部の衝突を検知するための側突センサ装置211、側方LiDARによる測距装置212、及び、ワイヤレスセンサ装置213aを適用し、これらのセンサ装置210〜213aが全て同一のゲートウェイ202にネットワーク214で接続されることがある。測距装置212及び側方カメラ装置210は、前述した測距装置112、及び前方カメラ装置110,113とそれぞれ同様の機能を備える。
側突センサ装置211は、DSI3/PSI5と称される電力重畳通信方式(PLC)によりゲートウェイ2と電力供給線214aで接続されている。この場合、側突センサ装置211は、ゲートウェイ2の電源供給部53(後述図11参照)から電力供給線214aを通じて電力供給されると共にこの電力供給線214aを用いてPLCにより通信接続できる。
またワイヤレスセンサ装置213aは、キーレスエントリ又はスマートエントリ用に外部から操作可能にするワイヤレス通信機能を常時オンにすることで外部操作により例えばドアロックの開閉指示受付可能になっている。またワイヤレスセンサ装置213aは、例えばWiFi(登録商標)又はBLE(Bluetooth Low Energy)(Bluetooth は、登録商標)によるワイヤレス通信機能を備える。
図11はゲートウェイ202の内部構成ブロックを示している。この図11に示すように、ゲートウェイ202にはDSI3ポート51が設けられており、このDSI3ポート51には電源供給部53及びDSI3−イーサネット変換部52が接続されている。電源供給部53は、図示しないバッテリ電圧により安定化電源を生成し、ゲートウェイ202を構成する各部21〜35、52、及びDSI3ポート51を通じて外部に電源供給可能になっている。
DSI3−イーサネット変換部52は、イーサネット送信部32及びイーサネット受信部33に接続されている。このため、ゲートウェイ202は、DSI3ポート51に電源供給部53により電源供給できると共に、DSI3ポート51を用いて電力重畳通信方式(PLC)により通信処理できる。その他の構成は、第1実施形態と同様であるためその説明を省略する。
このように、車両走行中だけ動作するエアバッグシステムと、例えばバッテリ電源などで省電力動作するキーレスエントリシステムとが混在しているときには、ゲートウェイ202は、車両停止中にイグニッションスイッチがオフされていても供給されるバッテリ電源から必要最小限の電源を生成してこの電源を用いて低消費電力モードで動作し、イグニッションスイッチがオンされるとバッテリ電圧から各部21〜35、52及びDSI3ポート51に電源供給して通常動作モードにて動作する。
<低消費電力モードの処理>
図12及び図13は低消費電力モードにおける処理を示しており、図12はゲートウェイ2がCANポート26にフレームを検出した場合の処理を示し、図13はゲートウェイ2がイーサネットポート21〜24にフレームを検出した場合の処理を示している。
図12及び図13は低消費電力モードにおける処理を示しており、図12はゲートウェイ2がCANポート26にフレームを検出した場合の処理を示し、図13はゲートウェイ2がイーサネットポート21〜24にフレームを検出した場合の処理を示している。
車両停止中、すなわちイグニッションスイッチがオフしているときにおいても、ゲートウェイ2にはバッテリ電圧が供給されており、この供給電源に応じて動作するが、ゲートウェイ設定部27は、予め定められたイーサネットポート24、ここではキーレスエントリ用のワイヤレスセンサ装置213aが接続されているポート24、及び、CANポート26だけを有効に起動させて動作を受付け、その他のポート21〜23、25による受信を無効化して低消費電力モードで動作する。低消費電力モードでは、ゲートウェイ設定部27は、CAN受信部28、CANイーサネット変換部30、イーサネットCAN変換部31、イーサネット受信部33、及びイーサネットスイッチ部34を低消費電力化してスリープ状態で動作させている。
そして、イグニッションスイッチがオフしている間に、ゲートウェイ設定部27がCAN受信部28を信号検出部として間欠的に起動し、CAN受信部28がCANポート26からバスネットワーク15のフレームを間欠的に検出する。またゲートウェイ設定部27が、イーサネット受信部33を信号検出部として間欠的に起動し、イーサネット受信部33がイーサネットポート24からネットワーク14のイーサネットフレームを間欠的に検出する。このときゲートウェイ設定部27は間欠起動部として機能する。
このときCANポート26に信号を検出したり、イーサネットポート24に信号を検出したりすると、ゲートウェイ設定部27は、これらのCAN受信部28、CANイーサネット変換部30、イーサネットCAN変換部31、イーサネット受信部33及びイーサネットスイッチ部34を独立して起動して通常動作モードにすると良い。このときゲートウェイ設定部27は、ゲートウェイ2の内部ブロックの構成を全部起動しても良いが、信号を検出したポート(例えばイーサネットポート24)と当該ポートから転送先のポート(例えばLVDSポート25)のフレームの通信経路に沿った必要最小限の一部の通信ブロックを起動して転送処理を行うようにすることがさらに望ましい。このようなときゲートウェイ設定部27は一部起動部として機能する。
<CANフレームを検出したとき>
例えば、図12のS21においてCANポート26が制御信号のデータフレームを検出すると、ゲートウェイ設定部27は、S22においてCAN受信部28及びCANイーサネット変換部30を起動する。そしてゲートウェイ設定部27は、受信したフレームのCANIDがS23においてゲートウェイ202宛てであるか否かを判定し、ゲートウェイ202宛てのCANIDでなければS23にてNOと判定して見送るが、ゲートウェイ202宛てであればS23にてYESと判定し、S24においてイーサネットスイッチ部34を起動する。
例えば、図12のS21においてCANポート26が制御信号のデータフレームを検出すると、ゲートウェイ設定部27は、S22においてCAN受信部28及びCANイーサネット変換部30を起動する。そしてゲートウェイ設定部27は、受信したフレームのCANIDがS23においてゲートウェイ202宛てであるか否かを判定し、ゲートウェイ202宛てのCANIDでなければS23にてNOと判定して見送るが、ゲートウェイ202宛てであればS23にてYESと判定し、S24においてイーサネットスイッチ部34を起動する。
そして、ゲートウェイ202は、S25においてCANIDに対応したイーサネットポート24を起動し、S26において受信したCANフレームのヘッダをイーサネットフレームに付け替える。そして、ゲートウェイ202は、S27においてイーサネット送信部32によりイーサネットポートからフレームを送出する。これによりゲートウェイ202のゲートウェイ設定部27は、必要なタイミングで、CANIDに応じたイーサネットポート24に通ずる通信ブロック34だけを起動でき、CANのバスネットワーク15に検出された信号を通信ブロック34を通じてイーサネットポート24へ転送できる。これにより、必要最小限の一部の構成を起動して転送処理を行うことができる。
<イーサネットポート24から信号を検出したとき>
また逆に、例えば、図13のS31においてイーサネットポート24にフレームを検出すると、ゲートウェイ設定部27は、S32においてイーサネット受信部33及びイーサネットスイッチ部34を起動する。そして、イーサネット受信部33は、イーサネットフレームを参照し、付与されている宛先MACアドレスを読み出し、このMACアドレスがゲートウェイ202宛てであるか否かを判定し、ゲートウェイ202宛てでなければS33にてNOと判定して見送るが、ゲートウェイ202宛てであればS33にてYESと判定し、イーサネットCAN変換部31を起動する。そしてS35においてイーサネットフレームF1からイーサネットヘッダ及びフッタを除いてCANフレームF2に変換する。そしてCAN送信部29が、S36においてCANポート26からCANフレームF2を送出する。これにより、ゲートウェイ202のゲートウェイ設定部27は、必要なタイミングでCANポート26及びその通信経路に沿った通信ブロック31だけを起動でき、イーサネットポート24に検出された信号をバスネットワーク15に転送できる。これにより、必要最小限の一部の構成を起動して転送処理を行うことができる。
また逆に、例えば、図13のS31においてイーサネットポート24にフレームを検出すると、ゲートウェイ設定部27は、S32においてイーサネット受信部33及びイーサネットスイッチ部34を起動する。そして、イーサネット受信部33は、イーサネットフレームを参照し、付与されている宛先MACアドレスを読み出し、このMACアドレスがゲートウェイ202宛てであるか否かを判定し、ゲートウェイ202宛てでなければS33にてNOと判定して見送るが、ゲートウェイ202宛てであればS33にてYESと判定し、イーサネットCAN変換部31を起動する。そしてS35においてイーサネットフレームF1からイーサネットヘッダ及びフッタを除いてCANフレームF2に変換する。そしてCAN送信部29が、S36においてCANポート26からCANフレームF2を送出する。これにより、ゲートウェイ202のゲートウェイ設定部27は、必要なタイミングでCANポート26及びその通信経路に沿った通信ブロック31だけを起動でき、イーサネットポート24に検出された信号をバスネットワーク15に転送できる。これにより、必要最小限の一部の構成を起動して転送処理を行うことができる。
<本実施形態の概念的なまとめ、効果>
例えば、イグニッションスイッチがオフしている間に、ゲートウェイ設定部27がCAN受信部28を間欠的に起動し、CAN受信部28がCANポート26からバスネットワーク15のフレームを検出することで、ネットワーク15の信号を検出できる。
例えば、イグニッションスイッチがオフしている間に、ゲートウェイ設定部27がCAN受信部28を間欠的に起動し、CAN受信部28がCANポート26からバスネットワーク15のフレームを検出することで、ネットワーク15の信号を検出できる。
また、ゲートウェイ設定部27が、イーサネット受信部33を間欠的に起動し、イーサネット受信部33がイーサネットポート24からネットワーク14のイーサネットフレームを間欠的に検出することでイーサネットポート24の信号を検出できる。これにより、低消費電力化を図りながらキーレスエントリシステムを安定的に動作させることができる。
(第3実施形態)
図14は第3実施形態の追加説明図を示している。第3実施形態では、一のECU(例えば3)がゲートウェイ2に送信する送信信号(例えば制御信号)を他のECU(例えば4)が傍受して監視する形態を示す。以下では、信号を送信するECUを「送信ECU3」と称し、この信号を監視するECUを「監視ECU4」と称する。
図14は第3実施形態の追加説明図を示している。第3実施形態では、一のECU(例えば3)がゲートウェイ2に送信する送信信号(例えば制御信号)を他のECU(例えば4)が傍受して監視する形態を示す。以下では、信号を送信するECUを「送信ECU3」と称し、この信号を監視するECUを「監視ECU4」と称する。
第1実施形態でも説明したように、ある送信ECU3が制御信号をゲートウェイ2に送信するときにはバスネットワーク15を用いている。このとき他の監視ECU4もまたバスネットワーク15に接続されているため、このゲートウェイ2に送信されている信号を傍受できる。このため、複数のECU3及び4〜9は、ゲートウェイ2宛ての制御信号を相互にモニタできることになる。本実施形態では、監視ECU4が、このバスネットワーク15の信号、フレームを監視する形態を説明する。
図14は監視ECU4の処理をフローチャートで示している。図14に示すように、監視ECU4が、S41においてCAN受信部28によりバスネットワーク15にフレームを検出したときには、S42においてCANIDを読出し、S43においてCANIDがゲートウェイ2宛てであるか否かを判定し、ゲートウェイ2宛てであるときにはS43にてYESと判定し、S44においてCANフレームをモニタ、すなわち監視する。監視ECU4は、S45においてこのとき送信された送信信号が正常であるか、誤りがあるかをゲートウェイ設定部27により監視する。ゲートウェイ設定部27は監視部としての機能を備える。この判定方法は、ペイロードの内容を確認することで判定することができ、例えばフレームがリモートフレームであるときにはこのフレームに含まれるCRCシーケンスを用いて判定処理することで正常であるか、誤りがあるかの判定処理を行うことができる。また、データフィールドの内容を確認して正常であるか、誤りがあるかの判定処理を行うこともできる。
監視ECU4のゲートウェイ設定部27は、正常であれば監視処理を終了するが、誤りがあり異常であると判定すればS45にてNOと判定し、S46にて送信ECU3がフレームを送信完了しているか否かを判定する。監視ECU4は、送信ECU3により送信されているフレームをゲートウェイ設定部27及びCAN受信部28により監視することでフレームが送信完了されたか否かを判定できる。
そして監視ECU4は、送信ECU3からフレームを送信完了しているようであれば、S46でYESと判定して制御信号を訂正した後、訂正した後の制御信号をゲートウェイ2に送出する。
逆に、監視ECU4のゲートウェイ設定部27は、フレームが送信完了されていない場合には、S46でNOと判定し、S48においてCAN送信部29によりドミナント「0」をバスに出力させることでフレームを破壊し、制御信号を訂正した後、S49において訂正した制御信号をゲートウェイ2に送出する。このときゲートウェイ設定部27は破壊部として機能することになる。
これにより、送信ECU3が送信した制御信号を監視ECU4がモニタし、制御信号に異常を生じているときには、制御信号を訂正してゲートウェイ2に送出できるようになり、たとえ制御信号を送信する送信ECU3が異常を生じていたとしても、監視ECU4が制御信号の送信機能を代わりに実現することができ、通信システムの信頼性を高めることができる。
<本実施形態の概念的なまとめ、効果>
要するに、監視ECU4は、送信ECU3がゲートウェイ2にフレームを送信するときにフレームを監視し当該フレームの誤りの有無をゲートウェイ設定部27により監視するようにしている。これにより、たとえ送信ECU3が送信する制御信号に異常を生じていたとしても、監視ECU4が信号の送信機能を代わりに実現することができ、通信システムの信頼性を高めることができる。また、ゲートウェイ設定部27は、フレームに誤りが有ると判定したときにはCAN送信部29によりドミナントを出力することでフレームを破壊するようにしているため、誤った信号を転送することがなくなる。
要するに、監視ECU4は、送信ECU3がゲートウェイ2にフレームを送信するときにフレームを監視し当該フレームの誤りの有無をゲートウェイ設定部27により監視するようにしている。これにより、たとえ送信ECU3が送信する制御信号に異常を生じていたとしても、監視ECU4が信号の送信機能を代わりに実現することができ、通信システムの信頼性を高めることができる。また、ゲートウェイ設定部27は、フレームに誤りが有ると判定したときにはCAN送信部29によりドミナントを出力することでフレームを破壊するようにしているため、誤った信号を転送することがなくなる。
(第4実施形態)
図15は第3実施形態の追加説明図を示している。第3実施形態でも同様に、ECU3がゲートウェイ2に送信する信号(例えば制御信号)を他のECU4が傍受して監視する形態を示す。以下では、信号を送信するECUを「送信ECU3」と称し、この信号を監視するECUを「監視ECU4」と称する。
図15は第3実施形態の追加説明図を示している。第3実施形態でも同様に、ECU3がゲートウェイ2に送信する信号(例えば制御信号)を他のECU4が傍受して監視する形態を示す。以下では、信号を送信するECUを「送信ECU3」と称し、この信号を監視するECUを「監視ECU4」と称する。
図15は監視ECU4の処理をフローチャートで示している。図15に示すように、監視ECU4が、S51においてバスネットワーク15にフレームを検出したときには、S52においてCANIDを読出し、S53において送信ECU3からのフレームであるか否かを判定する。このフレームの確認は、一般的に送信ECU3が定期的に送信するフレームを対象としても良いし、特定の信号(例えば制御信号)を含むフレームを対象としても良い。
監視ECU4は、送信ECU3からのフレームを確認できればS53にてYESと判定し、S54においてCANフレームをモニタ、すなわち監視する。そして監視ECU4は、このときのCANフレームを参照し、S55において送信ECU3が正常なCANフレームを送信しているか否かを判定する。監視ECU4は、送信ECU3が正常なCANフレームを送信していると判定すれば、S55にてYESと判定して監視処理を終了するが、異常と判定すればS56に移行して送信ECU3への信号を監視ECU4に送信するための設定変更コマンドをCANフレームとしてゲートウェイ2に送出し、S57において送信ECU3の代替動作を開始する。このときゲートウェイ2は、送信ECU3への送信信号を監視ECU4に送信するように内部メモリを書換えて記録する。
また監視ECU4は、S53において送信ECU3からのフレームでないと判定したときには、送信ECU3によるフレームの受信が前回から一定時間(例えば1秒)以内であるか否かを判定し、一定時間内であれば終了するが、一定時間から外れていれば前述のS56及びS57の処理を行うことで、監視ECU4が送信ECU3の代替処理を開始する。
<本実施形態の概念的まとめ、効果>
要するに、監視ECU4は、送信ECU3がネットワーク15を用いてゲートウェイ2に送信するフレームの誤りの有無を監視し、前回から一定時間以内に前記送信ECUからフレームを受信していないときには、監視ECU4が送信ECU3の代わりに代替して信号を送信するようにしている。これにより、監視ECU4が、送信ECU3の代わりに制御信号の送信機能を代替できるようになり、通信システムの信頼性を高めることができる。
要するに、監視ECU4は、送信ECU3がネットワーク15を用いてゲートウェイ2に送信するフレームの誤りの有無を監視し、前回から一定時間以内に前記送信ECUからフレームを受信していないときには、監視ECU4が送信ECU3の代わりに代替して信号を送信するようにしている。これにより、監視ECU4が、送信ECU3の代わりに制御信号の送信機能を代替できるようになり、通信システムの信頼性を高めることができる。
(第5実施形態)
図16は第5実施形態の追加説明図を示している。例えば第1実施形態では、ゲートウェイ2が一つのLVDSポート25から一つのECU(例えば画像処理ECU103)にLVDSによる信号を出力する形態を示したが、図16に示すように、複数のECU(例えば画像処理ECU103、自動運転ECU105)にLVDSポートから出力するようにしても良い。この図16の通信システム301は、ゲートウェイ302を備え、画像処理ECU103、自動運転ECU105にそれぞれ通信線316a、316bを通じてLVDSによる信号を送信可能になっている。その他のセンサ装置10〜13やネットワーク14、15の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
図16は第5実施形態の追加説明図を示している。例えば第1実施形態では、ゲートウェイ2が一つのLVDSポート25から一つのECU(例えば画像処理ECU103)にLVDSによる信号を出力する形態を示したが、図16に示すように、複数のECU(例えば画像処理ECU103、自動運転ECU105)にLVDSポートから出力するようにしても良い。この図16の通信システム301は、ゲートウェイ302を備え、画像処理ECU103、自動運転ECU105にそれぞれ通信線316a、316bを通じてLVDSによる信号を送信可能になっている。その他のセンサ装置10〜13やネットワーク14、15の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
ここで自動運転ECU105は、周辺監視する監視センサ装置により通信線316bを通じて送信される画像情報等に応じて車両内のエンジン、ブレーキ、ステアリング、表示器等を制御し、車両を自動運転制御指令するECUであり、この自動運転ECU105の指令に応じて、ネットワーク15に接続された図示しないエンジンECU、ブレーキECU等が各アクチュエータを制御するように構成される。
このとき図16に図示したゲートウェイ302には図3に示したLVDSポート25を複数設けることが望ましいが、これらの複数のLVDSポート25には同一のデータを送出するようにしても良い。また、ゲートウェイ302が、センサ装置10〜13と送信先のECU103,105…とを個別に対応させたテーブルを内部のメモリに記憶しておき、ゲートウェイ302が、センサ装置10〜13からセンサ信号を受信したときに、メモリのテーブルに対応して記憶された一つ又は複数のECU103、105にデータを送出するようにしても良い。
またECU103,105が、バスネットワーク15を通じてゲートウェイ302に制御信号を送出するときに、複数のECU103,105が互いに異なる設定値を備えた制御信号を送出することもある。このような場合、各ECU103、105の出荷前に一のECU103と他のECU105との間に主従関係を予め設定しておき、ゲートウェイ302及びECU103,105がそれぞれこの関係をメモリに記憶し、第2又は第3実施形態に示したように、一のECU103の送信信号を他のECU105が監視して送信ECU103の送信信号に異常があれば、監視ECU105が代わりに制御信号を送信するようにしても良い。
またゲートウェイ302は、CAN受信部28により、一のECU103、他のECU105の制御信号による設定値をそれぞれ個別に受信することで、両者が一致した場合だけ設定値を書換えるようにしても良い。
また、ゲートウェイ302及びECU103,105は、バスネットワーク15に接続されたECU103,105の優先順位を予めメモリに記憶しておき、ゲートウェイ302は、優先順位の高いECU(例えば105)から送信された制御信号による設定値を有効に書換えして転送するようにしても良い。これにより、制御信号の設定値の矛盾を生じたとしても、ゲートウェイ302は、定められた規則に応じて設定値を保持又は書き換えて設定値を含む制御信号を転送できる。
<車両フロント部に適用した具体例>
図17は車両フロント部に適用した具体例を示している。図17は、図8に代わる通信システム401の構成を示している。図8の構成と異なるところは、通信システム401が、画像処理ECU103a,103bを2つ以上搭載しているところにある。ユニットU301は、ゲートウェイ302を備え、センサ装置110〜113をネットワーク14により接続して構成される。
図17は車両フロント部に適用した具体例を示している。図17は、図8に代わる通信システム401の構成を示している。図8の構成と異なるところは、通信システム401が、画像処理ECU103a,103bを2つ以上搭載しているところにある。ユニットU301は、ゲートウェイ302を備え、センサ装置110〜113をネットワーク14により接続して構成される。
本実施形態の通信システム401は、複数の画像処理ECU103a,103bを搭載している。これらの画像処理ECU103a,103bは、それぞれバスネットワーク15に接続されていると共に、ゲートウェイ302がそれぞれの画像処理ECU103a,103bにLVDSポート及び通信線316a,316bを通じてフレームを送出する。
画像処理ECU103a,103bは、互いに同一の機能を備えているもので、一方の画像処理ECU103aがたとえ故障したとしても、他方の画像処理ECU103bが代わりに動作可能に設けられており、これにより通信システムの信頼性を高めることができる。
ゲートウェイ302は、各センサ装置110〜113からセンサ信号を受信すると、一方の画像処理ECU103aにデータを送出するようにメモリ、ゲートウェイ設定部27に設定されている。
そして第2又は第3実施形態で説明したように、他方の画像処理ECU103bが一方の画像処理ECU103aの送出信号を監視する機能を備えている。この場合、一方の画像処理ECU103aに不具合が生じ当該画像処理ECU103aが正常動作継続困難になると、他方の画像処理ECU103bが一方の画像処理ECU103aの送出信号の異常を検出し、他方の画像処理ECU103bが一方の画像処理ECU103aの処理を代わりに実行する。これにより通信システムの信頼性を高めることができる。
また、一方及び他方の画像処理ECU103a及び103bが1つの画像処理動作を分担するようにしても良い。すなわち、画像処理は、他の処理よりも比較的処理負荷が高くなるためECUを構成するハードウェアの温度も高くなることから、画像処理動作を分担することで発熱を極力抑制できる。
(第6実施形態)
図18は第6実施形態の追加説明図を示している。図18は、図17に代わる構成例を示している。図17においては、ゲートウェイ302にCANやLINのバスネットワーク15が接続されている形態を示したが、本実施形態の図18に示す通信システム501は、ゲートウェイ302がバスネットワーク15に接続されておらず、各センサ装置110〜113がバスネットワーク515に接続されている形態を示している。
図18は第6実施形態の追加説明図を示している。図18は、図17に代わる構成例を示している。図17においては、ゲートウェイ302にCANやLINのバスネットワーク15が接続されている形態を示したが、本実施形態の図18に示す通信システム501は、ゲートウェイ302がバスネットワーク15に接続されておらず、各センサ装置110〜113がバスネットワーク515に接続されている形態を示している。
この図18に示すように、各ECU103a、103b、104からゲートウェイ302を介することなくセンサ装置110〜113にバスネットワーク515を直接接続し、各ECU103a、103b、104とセンサ装置110〜113とは、バスネットワーク515を通じて制御信号を送受信するようにしても良い。すなわちECU103a、103b、104は、バスネットワーク515を用いて他のイーサネット又はLVDSによるフレーム信号よりも低速、すなわち第2速度で制御信号をセンサ装置110〜113に送信するようにしても良い。
(第7実施形態)
図19及び図20は第7実施形態の追加説明図を示している。図19に通信システム601の構成を示す。通信システム601が、1又は複数のセンサ装置10a〜12a、10b〜12bをそれぞれ接続した複数のゲートウェイ602a、602bを備えているときには、これらのゲートウェイ602a,602bの間のセンサ信号の送信処理にLVDSによる単方向送信技術を用いても良い。
図19及び図20は第7実施形態の追加説明図を示している。図19に通信システム601の構成を示す。通信システム601が、1又は複数のセンサ装置10a〜12a、10b〜12bをそれぞれ接続した複数のゲートウェイ602a、602bを備えているときには、これらのゲートウェイ602a,602bの間のセンサ信号の送信処理にLVDSによる単方向送信技術を用いても良い。
図19に示す構成では、ゲートウェイ602aには、複数のセンサ装置10a〜12aがネットワーク14aを通じて接続されており、他のゲートウェイ602bにも複数のセンサ装置10b〜12bがネットワーク14bを通じて接続されている。そしてECU3と各ゲートウェイ602aおよび602bとはバスネットワーク15により接続されている。上流側のゲートウェイ602bは、例えば第1実施形態で説明した図3のゲートウェイ2の構成と同様の構成である。
また図20は下流側のゲートウェイ602aの構成例を示している。このゲートウェイ602aは、図3に示したゲートウェイ2の構成と共に、上流側のゲートウェイ602bからLVDSによるフレームを入力するLVDSポート61を備えており、LVDSポート61から信号を入力すると、LVDSイーサネット変換部62に出力する。LVDSイーサネット変換部62は、LVDSポート61から入力される上流側のゲートウェイ602bからの信号をイーサネットフレームに変換し、イーサネット受信部33に出力するように構成される。その他の構成は図3の構成と同様である。
図19に説明を戻すと、下流側のゲートウェイ602aとECU3との間にはLVDSによる信号を送信するための通信線16aが接続されており、上流側のゲートウェイ602bはその下流側のゲートウェイ602aにLVDSによる信号を送信するための別の通信線16bが接続されている。これにより、上流側のゲートウェイ602bは、各センサ装置10b〜12bのセンサ信号をLVDSにより下流側のゲートウェイ602aを通じてECU3に転送できる。また、下流側のゲートウェイ602aもまた、各センサ装置10a〜12aのセンサ信号をLVDSによりECU3に送信できる。
このため、ECU3が制御信号を各ゲートウェイ602a,602bを通じてセンサ装置10a〜12a、10b〜12bの何れか(例えば10bとする)に送信すると、センサ装置10bは、上流側のゲートウェイ602bにセンサ信号を送出する。上流側のゲートウェイ602bは、接続されている対象のセンサ装置10bからセンサ信号を受信すると下流側のゲートウェイ602aに転送し、さらに下流側のゲートウェイ602aがLVDSによりECU3に転送できる。これにより、センサ装置10bのセンサ信号を高い通信速度でECU3に送信できる。
(第8実施形態)
図21は第8実施形態の追加説明図を示している。図19の通信システム601に代えて示す図21の通信システム701に示すように、ゲートウェイ602aは、イーサネットスイッチ702を介してセンサ装置10b〜12bを接続するようにしても良い。センサ装置10b〜12bは、イーサネットスイッチ702を通じてイーサネットフレームをゲートウェイ602aに送信できるため、前述実施形態と同様の作用効果を奏することになる。
図21は第8実施形態の追加説明図を示している。図19の通信システム601に代えて示す図21の通信システム701に示すように、ゲートウェイ602aは、イーサネットスイッチ702を介してセンサ装置10b〜12bを接続するようにしても良い。センサ装置10b〜12bは、イーサネットスイッチ702を通じてイーサネットフレームをゲートウェイ602aに送信できるため、前述実施形態と同様の作用効果を奏することになる。
(他の実施形態)
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
ネットワーク15はECU3〜9とゲートウェイ2との間、ネットワーク515は画像処理ECU103a、103b、衝突安全ECU104とセンサ装置110〜113との間、をそれぞれ接続する形態を示したが、これらのECU3〜9,103a,103b,104とゲートウェイ2とセンサ装置110〜113との双方を接続するネットワークを用いても良い。
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
ネットワーク15はECU3〜9とゲートウェイ2との間、ネットワーク515は画像処理ECU103a、103b、衝突安全ECU104とセンサ装置110〜113との間、をそれぞれ接続する形態を示したが、これらのECU3〜9,103a,103b,104とゲートウェイ2とセンサ装置110〜113との双方を接続するネットワークを用いても良い。
前述実施形態の構成、処理内容を組み合わせて構成することもできる。また、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において、考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。
また本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本発明は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。
図面中、1,101,201,301,401,501,601,701は通信システム(101はADASシステム)、3〜9,103〜105,103a,103bはECU(3,103は送信ECU、4,105は監視ECU)、10〜13,110〜113,210〜213,10a〜12a,10b〜12bはセンサ装置、110〜113,210〜213はセンサ装置(監視センサ装置)、14〜16,214,515,14a,14bはネットワーク、15,515はバスネットワーク(第2速度の双方向通信のネットワーク)、16,316a,316b,16aはLVDSによる信号を送信する通信線(第1速度の単方向送信の通信線、ネットワーク)、28はCAN受信部(送受信部)、29はCAN送信部(送受信部)、を示す。
Claims (11)
- 1又は複数の電子制御装置(以下、ECUと称す)(3〜9;103〜105;103a,103b)と、
1又は複数のゲートウェイ(2;202;302;602a,602b)と、
物理量をセンシングするセンサを備え前記ゲートウェイにセンサ信号を送信するセンサ装置(10〜13;110〜113;210〜213;10a〜12a,10b〜12b)と、
をネットワーク及び通信線(14〜16;214;515;14a,14b;316a,316b;16a)により接続して構成された通信システム(1,101,201,301,401,501,601,701)であり、
前記ゲートウェイは、前記ECUのうち少なくとも一つの対象ECUに第1速度で通信可能な通信線(16;316a,316b;16a)を用いて単方向送信可能にする送信部(35)を備え、
前記ECUは、前記ゲートウェイ、前記センサ装置、又はこれらの前記ゲートウェイ及び前記センサ装置の双方、の何れかとの間で前記第1速度よりも遅い第2速度のネットワーク(15;515)を用いて双方向通信可能にする送受信部(28,29)を備え、
前記ゲートウェイは、前記センサ装置により送信されるセンサ信号を前記送信部により第1速度で通信可能な通信線で前記ECUに転送し、
前記ECUは、前記送受信部による第2速度のネットワークの通信により前記センサ装置の制御信号を送信する通信システム。 - 前記センサ装置は、車両周辺を監視する監視センサを備えた監視センサ装置(110〜113;210〜213)を備え、
前記ゲートウェイは、前記監視センサ装置により監視されたセンサ信号を前記通信線で前記ECUに単方向送信する請求項1記載の通信システム。 - 前記ゲートウェイと前記ECUとの間の第1のネットワーク(16)のケーブル長が、前記センサ装置と前記ゲートウェイとの間に接続される第2のネットワーク(14)のケーブル長よりも長い請求項1または2記載の通信システム。
- 前記ゲートウェイ(202)と前記センサ装置(211)との間が、電力供給線(214a)により接続され、前記電力供給線を用いて電力重畳通信により通信接続する請求項1から3の何れか一項に記載の通信システム。
- 前記ゲートウェイの送信部により単方向送信された対象ECU(3)が、前記送受信部により前記第2速度のネットワークとしてCAN又はLINを用いて前記ゲートウェイを通じて前記制御信号を送信する請求項1から4の何れか一項に記載の通信システム。
- 前記ECUのうち、前記ゲートウェイにフレームを前記第2速度のネットワークを用いて送信するECUを送信ECU(3;103)とし、前記第2速度のネットワークを監視することで前記送信ECUの送信信号を監視するECUを監視ECU(4;105)としたときに、
前記監視ECUは、前記送信ECUが前記送受信部により前記ゲートウェイにフレームを送信するときにフレームを監視し当該フレームの誤りの有無を監視する監視部(S44、S54)を備える請求項1から5の何れか一項に記載の通信システム。 - 前記監視部によりフレームに誤りが有ると判定されたときには当該フレームを破壊する破壊部(S48)を備える請求項6記載の通信システム。
- 前記監視部は、前記送信ECUが前記第2速度のネットワークを用いて前記ゲートウェイに送信するフレームを監視し、前回から一定時間以内に前記送信ECUからフレームを受信していないときには、前記監視ECUが前記送信ECUの代わりに代替して信号を送信する請求項6または7記載の通信システム。
- 前記ゲートウェイは、車両内にてイグニッションスイッチがオフの間に第1速度で通信可能な通信線又は第2速度で通信可能なネットワークの信号を検出するための内部ブロックの一部又は全部の信号検出部(28,33)を間欠的に起動する間欠起動部(27)を備える請求項1から8の何れか一項に記載の通信システム。
- 前記間欠起動部により起動された前記信号検出部によりネットワークに信号を検出したときには、信号に付与されている宛先を読み出し、転送先の他の通信線又はネットワークまでの通信経路に沿った一部の通信ブロック(34,31)を起動する一部起動部(27)を備え、
前記ゲートウェイは、前記一部起動部により起動された前記通信ブロックを通じて前記他の通信線又はネットワークに転送させる請求項9記載の通信システム。 - 請求項1から10の何れか一項に記載の通信システムを構成するゲートウェイ。
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