JP2020096286A - 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 - Google Patents
判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020096286A JP2020096286A JP2018232958A JP2018232958A JP2020096286A JP 2020096286 A JP2020096286 A JP 2020096286A JP 2018232958 A JP2018232958 A JP 2018232958A JP 2018232958 A JP2018232958 A JP 2018232958A JP 2020096286 A JP2020096286 A JP 2020096286A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- estimated
- determination
- state quantity
- vehicle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 51
- 238000003062 neural network model Methods 0.000 title claims description 20
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims abstract description 99
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 26
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 2
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000006403 short-term memory Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000002945 steepest descent method Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/30—Monitoring
- G06F11/3003—Monitoring arrangements specially adapted to the computing system or computing system component being monitored
- G06F11/3013—Monitoring arrangements specially adapted to the computing system or computing system component being monitored where the computing system is an embedded system, i.e. a combination of hardware and software dedicated to perform a certain function in mobile devices, printers, automotive or aircraft systems
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
- G05B13/027—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using neural networks only
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/30—Monitoring
- G06F11/3055—Monitoring arrangements for monitoring the status of the computing system or of the computing system component, e.g. monitoring if the computing system is on, off, available, not available
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/30—Monitoring
- G06F11/3089—Monitoring arrangements determined by the means or processing involved in sensing the monitored data, e.g. interfaces, connectors, sensors, probes, agents
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/30—Monitoring
- G06F11/34—Recording or statistical evaluation of computer activity, e.g. of down time, of input/output operation ; Recording or statistical evaluation of user activity, e.g. usability assessment
- G06F11/3466—Performance evaluation by tracing or monitoring
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
- G06N3/045—Combinations of networks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/08—Learning methods
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
- G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
- G07C5/0841—Registering performance data
- G07C5/085—Registering performance data using electronic data carriers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/44—Star or tree networks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
- B60W50/06—Improving the dynamic response of the control system, e.g. improving the speed of regulation or avoiding hunting or overshoot
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
- G06N3/044—Recurrent networks, e.g. Hopfield networks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/08—Learning methods
- G06N3/084—Backpropagation, e.g. using gradient descent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
【課題】車両の状態に関する状態量データの正否を判定する精度を向上させることができる判定装置等を提供する。【解決手段】判定装置は、車両の状態に関する第1データ及び複数の第2データを取得し、前記複数の第2データの内のいずれかの第2データが入力された場合、前記第1データに相当する推定データを推定するように学習させた複数の学習済みニューラルネットワークと、前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した前記推定データ夫々と、前記第1データに基づいて、前記第1データの正否を判定する判定部とを備える。【選択図】図3
Description
本発明は、判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法に関する。
車両には、エンジン制御等のパワー・トレーン系、エアコン制御等のボディ系等の車載機器を制御するためのECU(Electronic Control Unit)が搭載されている。これらECUは車載ネットワークシステムによりメッセージを送受信するようにしてあるところ、当該車載ネットワークシステムに対し攻撃者がアクセスして不正なフレームを送信する等の脅威に対しセキュリティ対策が検討されており、車載ネットワークにおいて受信されたフレームの異常度を算定するセキュリティ処理方法が提案されている(例えば特許文献1)。
特許文献1のセキュリティ処理方法は、逐次取得されたフレームの情報に基づいて所定モデルを逐次更新する。車載ネットワークにおいて受信されたフレームの異常度の算定は、当該受信されたフレームの情報と、前記所定モデルとを用いた演算処理により行われる。又、当該所定モデルは、逐次取得されたフレームの情報に基づいて機械学習により逐次更新されるようにしてある。
しかしながら、特許文献1のセキュリティ処理方法は、単一の所定モデルを用いた演算処理により行われるため、フレームの異常度の算定をするにあたり当該算定結果の精度を担保することが困難となることが危惧される。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、車両の状態に関する状態量データの正否を判定する精度を向上させることができる判定装置等を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る判定装置は、車両の状態に関する第1データ及び複数の第2データを取得し、前記複数の第2データの内のいずれかの第2データが入力された場合、前記第1データに相当する推定データを推定するように学習させた複数の学習済みニューラルネットワークと、前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した前記推定データ夫々と、前記第1データに基づいて、前記第1データの正否を判定する判定部とを備える。
本開示の一態様によれば、車両の状態に関する状態量データの正否を判定する精度を向上させることができる判定装置等を提供することができる。
[本発明の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
(1)本開示の一態様に係る判定装置は、車両の状態に関する第1データ及び複数の第2データを取得し、前記複数の第2データの内のいずれかの第2データが入力された場合、前記第1データに相当する推定データを推定するように学習させた複数の学習済みニューラルネットワークと、前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した前記推定データ夫々と、前記第1データに基づいて、前記第1データの正否を判定する判定部とを備える。
本態様にあたっては、判定部は、第1データ(判定対象状態量データ)の正否を判定するにあたり、当該判定対象状態量データと、複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した推定データ(推定状態量データ)夫々とに基づいて、当該判定を行う。従って、単一の学習済みニューラルネットワークを用いた場合と比較し、精度よく判定対象状態量データの正否を判定することができる。
(2)本開示の一態様に係る判定装置は、前記複数の第2データ夫々と、前記第1データとの間の相関係数夫々の絶対値は、所定値以上である。
本態様にあたっては、前記複数の第2データ(比較対象状態量データ)夫々と、第1データ(判定対象状態量データ)との間の相関係数夫々の絶対値は、所定値以上とすることにより、当該判定結果の精度を向上させることができる。
(3)本開示の一態様に係る判定装置は、前記相関係数の絶対値の所定値は、0.7である。
本態様にあたっては、相関係数の絶対値の所定値を0.7とすることで、第1データ(判定対象状態量データ)との間の相関係数の絶対値が、0.7以上の第2データ(比較対象状態量データ)を用いて判定対象状態量データの正否を判定することができ、当該判定結果の精度を向上させることができる。
(4)本開示の一態様に係る判定装置は、前記判定部は、前記第1データを基準とした所定の範囲内に含まれる推定データの個数が、前記所定の範囲内に含まれない推定データの個数よりも多い場合、前記第1データは正常であると判定し、前記所定の範囲内に含まれる推定データの個数が、前記所定の範囲内に含まれない推定データの個数よりも少ない場合、前記第1データは異常であると判定する。
本態様にあたっては、第1のデータ(判定対象状態量データ)を基準とした所定の範囲内に含まれる推定データ(推定状態量データ)の個数に基づき判定するため、精度よく第1データ(判定対象状態量データ)の正否を判定することができる。
(5)本開示の一態様に係る判定装置は、前記判定部は、前記第1データを基準とした所定の範囲内に含まれる推定データの個数と、前記所定の範囲内に含まれない推定データの個数に基づいて、前記第1データの正否の確率を判定する。
本態様にあたっては、第1データ(判定対象状態量データ)を基準とした所定の範囲内に含まれる推定データ(推定状態量データ)の個数に基づき、第1データ(判定対象状態量データ)の正否の確率を判定するため、当該確率に応じて適切な処理を行うことができる。
(6)本開示の一態様に係る判定装置は、前記判定部は、前記第1データ及び、前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した推定データ夫々が入力された場合、前記第1データの正否を推定するように学習させた第2学習済みニューラルネットワークを含む。
本態様にあたっては、判定部は第2学習済みニューラルネットワークを含むことにより、第1データ(判定対象状態量データ)の正否を判定する精度を向上させることができる。
(7)本開示の一態様に係る判定装置は、前記第1データは、前記車両の車速である。
本態様にあたっては、第1データ(判定対象状態量データ)を車速とすることにより、判定部は、車速の現在値に関する正否を判定することができる。
(8)本開示の一態様に係る判定プログラムは、コンピュータに、車両の状態に関する第1データ及び複数の第2データを取得し、前記複数の第2データの内のいずれかの第2データが入力された場合、前記第1データに相当する推定データを推定するように学習させた複数の学習済みニューラルネットワーク夫々に、取得した前記複数の第2データ夫々を入力し、前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した前記推定データ夫々と、前記第1データに基づいて、前記第1データの正否を判定する処理を実行させる。
本態様にあたっては、コンピュータを判定装置として機能させることができる。
(9)本開示の一態様に係る判定方法は、車両の状態に関する第1データ及び複数の第2データを取得し、前記複数の第2データの内のいずれかの第2データが入力された場合、前記第1データに相当する推定データを推定するように学習させた複数の学習済みニューラルネットワーク夫々に、取得した前記複数の第2データ夫々を入力し、前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した前記推定データ夫々と、前記第1データに基づいて、前記第1データの正否を判定する。
本態様にあたっては、車両の状態に関する状態量データの正否を判定する精度を向上させることができる判定方法を提供することができる。
(10)本開示の一態様に係るニューラルネットワークモデルの生成方法は、車両の状態に関する複数種類の第2データと、各第2データに対応する車両の状態に関する第1データとを含む教師データを取得し、第2データ及び該第2データに対応する第1データの組み合わせ毎の教師データに基づき、第2データを入力した場合に、対応する第1データに関する推定データを出力するよう学習させたニューラルネットワークモデルを前記組み合わせ毎に生成する。
本態様にあたっては、車両の状態に関する状態量データの正否を判定する精度を向上させることができるニューラルネットワークモデルを生成する方法を提供することができる。
(11)本開示の一態様に係るニューラルネットワークモデルの生成方法は、前記第1データと、出力される各推定データとを比較すべく生成した複数の前記ニューラルネットワークモデルを並列接続する。
本態様にあたっては、互いに並列接続される複数のニューラルネットワークモデルを生成する方法を提供することにより、車両の状態に関する状態量データの正否を判定する精度を向上させることができるニューラルネットワークモデルを生成する方法を提供することができる。
(12)本開示の一態様に係るニューラルネットワークモデルの生成方法は、前記教師データは、前記第1データと、該第1データとの相関係数の絶対値が所定値以上の第2データとを含む。
本態様にあたっては、第1データと、複数の第2データ夫々との相関係数の絶対値を所定値以上とすることにより、車両の状態に関する状態量データの正否を判定する精度を向上させることができるニューラルネットワークモデルを生成する方法を提供することができる。
[本発明の実施形態の詳細]
本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。本開示の実施形態に係る判定装置6を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。本開示の実施形態に係る判定装置6を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る判定装置6を含む判定システムの構成を例示する模式図である。車両Cには、車外通信装置1、車載中継装置2、複数の車載ECU3、表示装置5及び、判定装置6が搭載され、これら装置群により判定システムが構成される。
図1は、実施形態1に係る判定装置6を含む判定システムの構成を例示する模式図である。車両Cには、車外通信装置1、車載中継装置2、複数の車載ECU3、表示装置5及び、判定装置6が搭載され、これら装置群により判定システムが構成される。
車両Cは、車外通信装置1を介して車外ネットワーク(図示せず)に接続された外部サーバ等(図示せず)と通信するため、時には車外からの不正なアクセス(攻撃)により、車載ECU3がウィルス等により異常な状態にされることが懸念される。これに対し、判定装置6を含む判定システムにより、異常となった車載ECU3から出力されたデータ(車両の状態に関するデータ/状態量データ)の正否を判定することができる。
車外通信装置1は、例えば3G、LTE、4G、WiFi等の移動体通信のプロトコルを用いて無線通信をするための通信装置であり、アンテナ11を介してプログラム提供装置(図示せず)等の外部サーバとデータの送受信を行う。車外通信装置1と外部サーバとの通信は、例えば公衆回線網又はインターネット等の外部ネットワークを介して行われる。
車載中継装置2は、これら複数の車載ECU3間において送受信されるメッセージを中継する。車載中継装置2は、例えば、制御系の車載ECU3、安全系の車載ECU3及び、ボディ系の車載ECU3等の複数の系統の通信線41(CANバス/CANケーブル)によるセグメントを統括し、これらセグメント間での車載ECU3同士の通信を中継するゲートウェイ(中継器)である。又、車載中継装置2は、車外通信装置1を介して車外ネットワーク(図示せず)に接続されたプログラム提供装置等の外部サーバから取得したプログラム又はデータを、車両Cに搭載されている車載ECU3(Electronic Control Unit)に送信するリプロマスターとして機能するものであってもよい。
車外通信装置1と、車載中継装置2及び表示装置5とは、例えばシリアルケーブル等のハーネスにより通信可能に接続されている。車載中継装置2と、車載ECU3及び判定装置6とは、例えばCAN(Control Area Network/登録商標)又はイーサネット(Ethernet/登録商標)等の通信プロトコルに対応した車内LAN4によって通信可能に接続されている。
車載ECU3は、車両に搭載されるエンジン、ブレーキ等のアクチュエータ又は、センサ等と接続されており、当該アクチュエータの駆動制御又は、センサから出力されたデータを車内LAN4に出力するコンピュータである。車載ECU3は、車内LAN4及び車載中継装置2を介して相互に通信可能に接続されている。これら車載ECU3には、車速センサ31に接続される車速ECU3aが含まれる。車速センサ31は、例えば車両の車輪の回転数を検出するセンサであり、当該回転数に関するデータを時系列で検出し、車速ECU3aに出力する。車速ECU3aは、車速センサ31から出力されたデータを取得し、取得したデータを、例えば車速の値に変換し、当該車速に関するデータとして車内LANを介して、他の車載ECU3及び判定装置6に送信する。又、これら車載ECU3の内、複数の車載ECU3は、車速に対し所定値以上の相関係数を有する状態量を出力する。詳細は、後述する。
表示装置5は、例えばカーナビゲーションのディスプレイ等のHMI(Human Machine Interface)装置である。表示装置5は、車載中継装置2の入出力I/Fとシリアルケーブル等のハーネスにより通信可能に接続されている。表示装置5には、車載中継装置2又は判定装置6から出力されたデータ又は情報が表示される。表示装置5と車載中継装置2との接続形態は、入出力I/F等による接続形態に限定されず、表示装置5と車載中継装置2とは、車内LAN4を介した接続形態であってもよい。
図2は、判定装置6の構成を例示するブロック図である。図3は、判定装置6の制御部60に含まれる機能部を例示する機能ブロック図である。判定装置6は、制御部60、記憶部61及び、車内通信部63を含む。
記憶部61は、RAM(Random Access Memory)等の揮発性のメモリ素子又は、ROM(Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)若しくはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子により構成してあり、制御プログラム及び処理時に参照するデータがあらかじめ記憶してある。記憶部61に記憶された制御プログラムは、判定装置6が読み取り可能な記録媒体62から読み出された制御プログラムを記憶したものであってもよい。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから制御プログラムをダウンロードし、記憶部61に記憶させたものであってもよい。記憶部61には、学習済みニューラルネットワーク602(NN)を構成する実体ファイル(学習済みモデルファイル)が保存されている。学習済みモデルファイルは、制御プログラムに含まれる。
車内通信部63は、例えば、CAN又はイーサネット等の通信プロトコルを用いた入出力インターフェイス(CANトランシーバ又はイーサネットPHY部)であり、制御部60は、車内通信部63を介して車内LAN4に接続されている車載ECU3又は車載中継装置2等の車載機器と相互に通信する。
制御部60は、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)又はGPU(Graphics Processing Unit)等により構成してあり、記憶部61に予め記憶された制御プログラム、データ及び学習済みモデルファイルを読み出して実行することにより、種々の制御処理及び演算処理等を行うようにしてある。
制御部60は、制御プログラムを実行することにより、車内通信部63を介して受信したデータを取得する取得部601に相当する。当該データには、例えば車速ECU3aから出力された車速に関するデータ等の判定対象状態量データ(第1データ)、及び判定対象状態量データに対し所定値以上の相関係数を有する複数の状態量に関するデータ(複数の比較対象状態量データ(第2データ))が含まれる。
制御部60は、学習済みモデルファイルを読み出すことにより、学習済みニューラルネットワーク602として機能し、取得した比較対象状態量データに基づき、推定状態量データ(推定データ)を推定する。
制御部60は、制御プログラムを実行することにより、判定対象状態量データ及び推定状態量データに基づき、当該判定対象状態量データ正否の有無を判定する判定部603に相当する。
判定装置6は、車載中継装置2とは別個の装置とし、車載中継装置2と通信線41により通信可能に接続するとしたが、これに限定されない。判定装置6は、車載中継装置2に含まれ、当該車載中継装置2の一機能部として機能するものであってもよい。すなわち、車載中継装置2は、判定装置6と同様に制御部(図示せず)、記憶部(図示せず)を備えており、車載中継装置2の制御部が、制御プログラムを実行することにより、判定装置6として機能を発揮するものであってもよい。又は、判定装置6は、車両C全体をコントロールするボディECU又はビークルコンピューターの一機能部として構成されるものであってもよい。又は、判定装置6は、車外通信装置1を介して車両Cと通信可能に接続されているクラウドサーバ等の外部サーバに含まれるものであってもよい。
上述のごとく、制御部60は、制御プログラムを実行することにより、取得部601、学習済みニューラルネットワーク602及び、判定部603として機能するものであり、図3においては、これら部位を機能部として示している。
取得部601により車速等の判定対象状態量データ及び、複数の比較対象状態量データを取得することにより、制御部60には、これらデータが入力される。物理層的には、車内通信部63を介して、これらデータは制御部60に入力される。制御部60は、入力された判定対象状態量データ及び複数の比較対象状態量データを、例えば制御プログラムの引数として当該制御プログラムを実行することにより、取得部601、学習済みネットワーク及び、判定部603として機能する。
車速等の判定対象状態量データは、例えば車速ECU3aから送信されたデータである。複数の比較対象状態量データは、これら比較対象状態量データ夫々を検出する撮像部、Lidar(light detection and ranging)又は各種センサに接続された車載ECU3から送信されたデータであり、例えば、エンジン回転数、モータ回転数、ハンドル回転角又は、加速度等の車両Cの走行に関する状態を示す状態量である。又は、複数の比較対象状態量データは、車載中継装置2が、受信したデータに基づき、車内LAN4に流れているデータ又はメッセージの種類又はトラフィックの分析結果に関するデータであり、当該車載中継装置2から送信されたデータであってもよい。比較対象状態量データは、単一の値によるデータ又は、時系列による複数の値を含む時系列データであってもよい。判定装置6が取得する複数の比較対象状態量データ夫々は、上述のとおり、例えばエンジン回転数、モータ回転数等、互いに異なる種類の状態量であることが望ましい。判定装置6が取得する複数の比較対象状態量データ夫々の種類を異ならせることにより、当該種類に応じた観点から判定対象状態量データの正否を判定し、当該判定の精度を向上させることができる。なお、判定装置6が取得する複数の比較対象状態量データの全てにおいて、種類が異なるものに限定されず、複数の比較対象状態量データの内の一部となる、いくつかの比較対象状態量データの種類が同一であってもよい。又は、複数の比較対象状態量データの全てにおいて、当該データの種類が同じものであってもよい。
比較対象状態量データ夫々と、判定対象状態量データとの相関係数の絶対値は、所定値以上となっている。すなわち、判定対象状態量データに対する比較対象状態量データ夫々の相関係数夫々の絶対値は、所定値以上である。当該所定値は、例えば0.7であり、所定値を0.7とすることにより、判定対象状態量データに対し比較的に相関が高い状態量となる比較対象状態量データを用いることができる。更に推定精度を向上させるにあたり、当該所定値は、0.9とすることが望ましい。更に好ましくは、当該所定値は、0.97とするのが良い。相関係数は、例えば、算式(相関係数=判定対象状態量の値と比較対象状態量の値との共分散/(判定対象状態量の値の標準偏差 × 比較対象状態量の値の標準偏差))を用いることにより算出することができる。相関係数夫々の絶対値は所定値以上とすることにより、正の相関及び負の相関の双方において、相関が高い状態量となる比較対象状態量データを用いることができる。すなわち、負の相関となる比較対象状態量データの場合、判定対象状態量データに対する相関係数は、負(マイナス)の値となるが、この値に−1を乗算することにより、正の相関となる比較対象状態量データとして用いることができる。
取得部601が取得した比較対象状態量データ夫々、すなわち制御部60に入力された比較対象状態量データ夫々(制御プログラムの引数となる比較対象状態量データ夫々)は、比較対象状態量データ夫々の種類に対応した夫々の学習済みニューラルネットワーク602(学習済みNN)に入力される。詳細は後述するが、学習済みニューラルネットワーク602は、入力された比較対象状態量データに応じて、判定対象状態量データに相当する推定状態量データを推定するように学習されている。図3に示すごとく、学習済みニューラルネットワーク602夫々は、互いに並列となるように接続される。従って、学習済みニューラルネットワーク602夫々によって推定された推定状態量データ夫々は、判定部603に出力され、互いに並列に接続される学習済みニューラルネットワーク602夫々によるデータフロー・トポロジーが形成される。
図3に示すごとく、学習済みニューラルネットワーク602aには、これに対応した比較対象状態量データaが入力され、学習済みニューラルネットワーク602aは、判定対象状態量データに相当する推定状態量データaを推定し、これを判定部603に出力する。同様に学習済みニューラルネットワーク602bには、これに対応した比較対象状態量データbが入力され、学習済みニューラルネットワーク602bは、判定対象状態量データに相当する推定状態量データbを推定し、これを判定部603に出力する。
個々の学習済みニューラルネットワーク602には、異なる種類の比較対象状態量データが入力される。個々の学習済みニューラルネットワーク602は、入力された比較対象状態量データに基づき、相当する判定対象状態量データと等しいデータとなるように推定状態量データを推定するように学習してある。ただし、比較対象状態量データの種類及び相関係数の差異等により、学習済みニューラルネットワーク602夫々が推測する推定状態量データ夫々の値において、ばらつきが発生するものとなる。
学習済みニューラルネットワーク602夫々が推定した推定状態量データ夫々、及び取得部601が取得した判定対象状態量データは、判定部603に入力される。判定部603は、入力された推定状態量データ夫々及び判定対象状態量データに基づき、判定対象状態量データの正否を判定する。判定対象状態量データの正否を判定することにより、判定対象状態量データを取得するまでの処理において不正な処理が有ったか否か、すなわち不正な処理の有無を判定することができる。
判定部603は、判定対象状態量データが含む判定対象状態量の値に対し、当該判定対象状態量の値を基準とした所定の範囲内に含まれる推定状態量データの個数を導出する。判定対象状態量の値を基準とした所定の範囲とは、例えば当該値に対し±10%とした範囲であり、判定対象状態量の値の精度を判定する上で許容される閾値範囲である。例えば、判定対象状態量データが車速に関するデータであり、判定対象状態量の値(車速)が60Kmである場合、判定対象状態量の値を基準とした所定の範囲(閾値範囲)を当該値に対し±10%とすると、閾値範囲(所定の範囲)は54Kmから66Kmとなる。
判定部603は、推定状態量データ夫々において、当該閾値範囲内にある推定状態量データの個数と、閾値範囲内にない(閾値範囲外にある)推定状態量データの個数とを導出し、これら個数を比較することにより、判定対象状態量データの正否(不正な処理の有無)を判定する。すなわち、閾値範囲内にある推定状態量データの個数が、閾値範囲内にない推定状態量データの個数よりも多い場合、判定部603は、判定対象状態量データは正常と判定する。閾値範囲内にある推定状態量データの個数が、閾値範囲内にない推定状態量データの個数よりも少ない場合、判定部603は、判定対象状態量データは異常と判定する。
判定部603は、当該判定を行うにあたり、閾値範囲内にある推定状態量データの個数が、推定した推定状態量データの個数の総数の半分以上である場合、判定対象状態量データは正常と判定してもよい。判定部603は、閾値範囲内にある推定状態量データの個数が、推定した推定状態量データの個数の総数の半分より少ない場合、判定対象状態量データは異常と判定してもよい。
判定部603は、閾値範囲内にある推定状態量データの個数と、閾値範囲内にない推定状態量データの個数との比率に基づいて、判定対象状態量データの正否に関する確率を導出するものであってもよい。当該確率は、例えば、閾値範囲内にある推定状態量データの個数を、推定した推定状態量データの個数の総数で除算した値に基づき決定する。すなわち、推定した推定状態量データの個数の総数が10個であり、閾値範囲内にある推定状態量データの個数が7個の場合、判定対象状態量データが正常である確率は、70%(70=(7/10)×100)となる。この際、判定対象状態量データが異常である確率は、30%(30=100−70)となることは、言うまでもない。
判定部603は、判定対象状態量データの正否、又は判定対象状態量データの正否における確率を、判定結果として出力し、記憶部61に記憶、表示装置5に送信又は、車載中継装置2及び車外通信装置1を介して車外にある外部サーバに送信するものであってもよい。
この様に複数の異なる種類の比較対象状態量データ夫々に対応する複数の学習済みニューラルネットワーク602を備え、判定部603は、当該学習済みニューラルネットワーク602夫々により推定した推定状態量データ夫々を用いる。これにより、いずれかの比較対象状態量データ、又はいずれかの学習済みニューラルネットワーク602の処理において、異常があった場合であっても、精度よく判定対象状態量データの正否、すなわち判定対象状態量データに関する不正な処理の有無を判定することができる。すなわち、比較対象状態量データを出力する車載ECU3のいずれかが、ウィルス等により攻撃され異常となった場合であっても、他の正常な車載ECU3から出力された比較対象状態量データを用いて、判定対象状態量データの正否を判定することができる。又は、いずれかの学習済みニューラルネットワーク602がウィルス等により攻撃され異常となった場合であっても、他の正常な学習済みニューラルネットワーク602が推定した推定状態量に基づき、判定対象状態量データの正否を判定することができる。
判定対象状態量データと、推定した複数の推定状態量データとを比較するにあたり、判定対象状態量データを基準とした所定の範囲内(閾値範囲内)となるか否かにより当該比較を行うため、個々の学習済みニューラルネットワーク602が推定した推定状態量のばらつきを吸収し、精度よく判定対象状態量データの正否を判定することができる。
相関係数の絶対値の所定値を例えば0.7とすることで、判定対象状態量データとの間の相関係数の絶対値が、0.7以上の比較対象状態量データを用いて判定対象状態量データの正否を判定することができ、当該判定結果の精度を向上させることができる。
判定対象状態量データとして車速に関するデータを例示したが、これに限定されない。判定対象状態量データは、例えばエンジン若しくはモータの回転数、ブレーキの駆動量又は、ハンドルの回転角等の車両Cの状態を示す状態量を含む。この場合、比較対象状態量データは、これら例示した判定対象状態量データに対し、絶対値が所定値以上となる相関係数を有する。
図4は、学習済みニューラルネットワーク602の一態様を例示する説明図である。学習済みニューラルネットワーク602は、入力層、中間層及び出力層を含み、中間層は、例えば全結合層及び自己回帰層を含む多層(ディープニューラルネットワーク)により構成される。
入力層は例えば単一のノード(ニューロン)によって構成され、当該入力層には、例えば車速等の判定対象状態量データに対し所定値以上となる相関係数を有する比較対象状態量データが、入力される。
全結合層は例えば100個の複数のノードによって構成され、当該複数のノード夫々が、前後に位置する全てのノードと結合する層である。学習済みニューラルネットワーク602は2つの全結合層を含み、これら2つの全結合層は、自己回帰層の前後に位置してある。
自己回帰層は例えば100個の複数のノードによって構成され、順方向にて次の層に対し出力するだけでなく、自身の層にも結果を出力する層である。従って、時系列で出力される複数の値を時系列データとして与えることができる。このような自己回帰層を含むニューラルネットワークは、再帰型ニューラルネットワークとも称され、LSTM(Long Short Term Memory/長期短期記憶)モデルとして実装される。なお、中間層は自己回帰層を含むとしたがこれに限定されず、自己回帰層を含まず複数の全結合層によって構成されるものであってもよい。中間層に自己回帰層が含まれない場合、入力値夫々による瞬時値によって演算が行われる。
出力層は例えば単一のノード(ニューロン)によって構成され、入力された比較対象状態量データによって推定される推定状態量データが出力される。判定対象状態量データが車速に関するデータの場合、推定状態量データも車速に関するデータである。
上記のように構成されたニューラルネットワーク(未学習のニューラルネットワーク)に教師データ(学習用データ)を入力して学習させることにより、学習済みニューラルネットワーク602(ニューラルネットワークモデル)が生成される。再帰型ニューラルネットワークにおいては、当該学習は、例えばBPTT(Backpropagation Through Time/通時的逆伝播)アルゴリズムを用いて行われる。
教師データは、車両Cに搭載された各種センサ又は装置から出力された比較対象状態量データと、当該比較対象状態量データが出力された時点と同時点における判定対象状態量データ(例えば車速)との、2つの状態量データの組み合わせ(問題(比較対象状態量データ)及び回答(判定対象状態量データ)のデータセット)による。すなわち、比較対象状態量データ及び判定対象状態量データは、これら状態量データが出力された時点が同時点となることにより対応したデータセットである。
当該教師データは、複数の時点における、これら2つの状態量データの組み合わせを含む。教師データにおいて、これら2つの状態量データの組み合わせは、時系列のデータとしてソートされたデータであってもよい。すなわち、当該教師データをニューラルネットワーク602に学習させるにあたり、当該教師データが含む2つの状態量データの組み合わせによるデータが、古い時点から順次に読み込まれるものであってもよい。このように時系列による教師データを用いて、上述のBBTTアルゴリズムにより自己回帰層を含むニューラルネットワークを学習することができる。このように時系列のデータを用いることにより、一の時点(時刻t=n)における教師データ内(学習用データ)の車速等の判定対象状態量データに相関がある比較対象状態量データをニューラルネットワーク602に入力し、次の時点(時刻t=n+1)の車速等の判定対象状態量データに相当する推定データを推定する。当該推定した推定データと、正解値である車速等の判定対象状態量データとの差分を繰り返し算出し、算出した全差分を用いて学習誤差を算出し、例えば、当該学習誤差が最小となるようにニューラルネットワーク602を学習させる。
同時点とは、比較対象状態量データが出力された時点と、対象状態量が出力された時点とが、完全に同時刻であることに限定されず、学習済みニューラルネットワーク602を用いて演算するにあたり誤差が許容される範囲にて、これら時点における差異があってもよい。又は、比較対象状態量データ及び判定対象状態量データ夫々は所定の周期にて出力されるものであり、同一の周期内にて出力された比較対象状態量データ及び判定対象状態量データ夫々を同時点として用いてもよい。
教師データは、比較対象状態量のデータに種類に応じて複数個あり、複数の教師データ夫々を、同じ構成のニューラルネットワークモデル(未学習のニューラルネットワーク)夫々に入力して学習させることにより、比較対象状態量のデータに種類に応じた複数の学習済みニューラルネットワーク602が生成される。生成された複数の学習済みニューラルネットワーク602は、図3に示すごとく互いに並列に接続される。
ニューラルネットワークの入力値(説明変数)となる比較対象状態量データに含まれる値夫々は、当該値の最大値で除算することにより0から1となるように正規化された値であってもよい。ニューラルネットワークは、例えば線形回帰モデルとして構成されるものであってもよい。線形回帰モデルは、説明変数(x:入力値)となる比較対象状態量データから、目的変数(y:出力値)となる判定対象状態量データを推定するものであるであり、説明変数の係数となる偏回帰変数(b/重み係数)及び誤差(e/バイアス)を用いた回帰式(y=b1・x1+b2・x2+b3・x3+・・・+bk・xk+e)を用いて予測するモデルである。これら重み係数及びバイアスは、例えば損失関数として二乗誤差関数を用い、損失関数の出力値(出力層からの出力値と、回答との差異)が最小となるように、再急降下法及び誤差逆伝播法を用いることにより導出することができる。
すなわち、上述のように学習済みニューラルネットワーク602(ニューラルネットワークモデル)の生成する方法としては、以下のようなプロセスによる。まず、車両Cの状態に関する第1データ(例えば車速等の判定対象状態量データ)を回答データとし、第1データとの相関係数の絶対値が所定値以上の第2データ(比較対象状態量データ)を問題データとし、問題データ及び回答データの組合せからなるデータセットより構成され、問題データである第2データ夫々の種類を異なるものとした複数の教師データを用意する。次に前記教師データの個数と同数となる複数の未学習のニューラルネットワークを用意し、入力された第2データに基づき入力された第2データの回答となる第1データに相当する推定データを推定するように教師データを用いて学習させる学習処理を、未学習のニューラルネットワーク夫々に対し、複数の教師データ夫々により順次に行う。そして、推定した夫々の推定データを比較すべく互いに並列に接続される、複数の教師データ夫々に対応する複数の学習済みニューラルネットワーク602を生成する。
このように生成された学習済みニューラルネットワーク602に対し、比較対象状態量データを入力層に入力することにより、当該比較対象状態量データに対応する判定対象状態量データとなるように推定された推定状態量データが、出力層から出力される。上述のごとく、中間層は自己回帰層を含んでいる。入力層から、時系列による複数の比較対象状態量データが時系列データとして入力された場合、現時点にて自己回帰層に入力された値と、前時点にて自己回帰層から出力された値とが、加算されることにより、現時点での自己回帰層から出力される値となる。このように自己回帰層を用いることにより、車両Cの走行中において時系列に出力される比較対象状態量データに基づき、対象状態量に相当する推定状態量を、精度よく推定することができる。
本実施形態において、単一の学習済みニューラルネットワーク602に対し、一の種類の比較対象状態量データが入力されるとしたが、これに限定されない。単一の学習済みニューラルネットワーク602に対し、同時点における複数の種類の比較対象状態量データが入力され、入力されたこれら複数の種類の比較対象状態量データに対応する判定対象状態量データに相当する推定データを推定し出力するものであってもよい。複数の種類の比較対象状態量データが入力するにあたり、入力層のノード数を、当該複数の種類の比較対象状態量データと同数とするものであってもよい。又は、複数の種類の比較対象状態量データが入力するにあたり、当該複数の種類の比較対象状態量データが含む夫々の値を加算、又は当該値夫々に所定の係数を乗算して単位系を合わせて併合(マージ処理)した値を入力してもよい。なお、このように単一の学習済みニューラルネットワーク602に対し、複数の種類の比較対象状態量データが入力される場合、当該学習済みニューラルネットワーク602は、複数の種類の比較対象状態量データ及び判定対象状態量データの組合せによるデータセットを含む教師データを用いて学習することにより、生成される。
図5は、判定装置6の制御部60の処理を例示するフローチャートである。判定装置6の制御部60は、車両Cが起動状態において、常時的に以下の処理を行う。
判定装置6の制御部60は、複数の比較対象状態量データを取得する(S10)。制御部60は、車載ECU3又は車載中継装置2等から送信された車両Cの状態を示す複数の比較対象状態量データを取得し、記憶部61に記憶する。制御部60は、取得した比較対象状態量データ夫々と、取得した時点又は時刻とを関連づけて、記憶部61に記憶してもよい。
判定装置6の制御部60は、判定対象状態量データを受信したか否かを判定する(S11)。制御部60は、例えば車速等の判定対象状態量データを受信したか否かを判定する。判定対象状態量データが車速に関するデータである場合、当該データは、例えば車速ECU3aから送信される。
判定対象状態量データを受信しなかった場合(S11:NO)、判定装置6の制御部60は、再度S10の処理を実行すべくループ処理を行う。制御部60は、判定対象状態量データを受信しなかった場合、再度S10の処理を実行し、前回のS10の処理以降に車載ECU3又は車載中継装置2等から送信された複数の比較対象状態量データを取得し、記憶部61に記憶する。当該記憶は、前回取得した比較対象状態量データを上書きして記憶するものであってもよい。
判定対象状態量データを受信した場合(S11:YES)、判定装置6の制御部60は、判定対象状態量データを取得する(S12)。制御部60は、判定対象状態量データを受信した場合、当該判定対象状態量データを取得し記憶部61に記憶する。制御部60は、取得した判定対象状態量データと、取得した時点又は時刻とを関連づけて、記憶部61に記憶してもよい。制御部60は、S11の処理を周期的に行っているため、判定対象状態量データ及び複数の比較対象状態量データは、同時点にて取得されたものとして用いることができる。又は、制御部60は、取得した判定対象状態量データ及び複数の比較対象状態量データを、取得した時点又は時刻と関連づけて記憶しているため、当該取得した時点又は時刻に基づいて、判定対象状態量データ及び複数の比較対象状態量データを確定してもよい。
判定装置6の制御部60は、複数の比較対象状態量データ夫々に基づき、推定状態量データ夫々を推定する(S13)。制御部60は、制御プログラムを実行することにより学習済みニューラルネットワーク602として機能するものであり、複数の比較対象状態量データ夫々を、当該比較対象状態量データ夫々に対応する学習済みニューラルネットワーク602夫々に入力することにより、推定状態量データ夫々を推定する。
判定装置6の制御部60は、所定の範囲内に含まれる推定状態量データの個数は、含まれない推定状態量データの個数よりも多いか否かを判定する(S14)。制御部60は、記憶部61に記憶してある判定対象状態量データを基準に所定範囲内(閾値範囲内)に含まれる推定状態量データの個数と、含まれない推定状態量データの個数を導出し、導出したこれら個数を比較する。
所定の範囲内に含まれる推定状態量データの個数が、含まれない推定状態量データの個数よりも多い場合(S14:YES)、判定装置6の制御部60は、不正な処理が無い(正常)と判定する(S15)。所定の範囲内に含まれる推定状態量データの個数が、含まれない推定状態量データの個数よりも多い場合、制御部60は、判定対象状態量データを取得するまでの処理において、不正な処理が無い、すなわち判定対象状態量データは正常であると判定する。当該不正な処理が無いとは、例えば、判定対象状態量データを出力する車載ECU3の処理が正常に行われており、当該車載ECU3から送信された判定対象状態量データが、送信途中において改ざんされていないことを含む。すなわち、判定対象状態量データが車速に関するデータの場合、車速ECU3aは正常に動作しており、車速ECU3aから送信されたデータは、正常に車内LAN4にて伝送されているものとなる。
所定の範囲内に含まれる推定状態量データの個数が、含まれない推定状態量データの個数よりも少ない(多くない)場合(S14:NO)、判定装置6の制御部60は、不正な処理が有る(異常)と判定する(S141)。所定の範囲内に含まれる推定状態量データの個数が、含まれない推定状態量データの個数よりも少ない場合、制御部60は、判定対象状態量データを取得するまでの処理において、不正な処理が有る、すなわち判定対象状態量データは異常であると判定する。当該不正な処理が有るとは、例えば、判定対象状態量データを出力する車載ECU3がウィルス等に攻撃されることにより不正な処理を行っていること、又は当該車載ECU3から送信された判定対象状態量データが、他の不正な車載ECU3により送信途中において改ざんされていること等を含む。
判定装置6の制御部60は、S15又はS141を実行した後、一連の処理を完了する。又は、判定装置6の制御部60は、S15又はS141を実行した後、再度S10の処理を実行すべくループ処理を行うものであってもよい。
本実施形態において、判定装置6の制御部60は、所定の範囲内に含まれる推定状態量データの個数等に基づき、判定対象状態量データの正否(不正な処理の有無)を判定するとしたが、これに限定されない。判定装置6の制御部60は、所定の範囲内に含まれる推定状態量データの個数及び所定の範囲内に含まれない推定状態量データの個数に基づき、判定対象状態量データの正否に関する確率を導出するものであってもよい。
本実施形態において、判定装置6の制御部60は、判定対象状態量データの受信をトリガーに、S12以降の処理を行い、判定対象状態量データの正否(不正な処理の有無)を判定するとしたが、これに限定されない。判定装置6の制御部60は、所定の周期にて、複数の比較対象状態量データ及び判定対象状態量データを取得し、当該周期の都度、これら取得したデータに基づき判定対象状態量データの正否を判定してもよい。
(実施形態2)
図6は、実施形態2(第2学習済みニューラルネットワーク603a)に係る判定装置6の制御部60に含まれる機能部を例示する機能ブロック図である。実施形態2の判定装置6は、判定部603が第2学習済みニューラルネットワーク603aである点で、判定部603がルールベースに基づく処理による実施形態1の判定装置6と異なる。
図6は、実施形態2(第2学習済みニューラルネットワーク603a)に係る判定装置6の制御部60に含まれる機能部を例示する機能ブロック図である。実施形態2の判定装置6は、判定部603が第2学習済みニューラルネットワーク603aである点で、判定部603がルールベースに基づく処理による実施形態1の判定装置6と異なる。
実施形態2の判定装置6は、実施形態1の判定装置6と同様の構成(図2参照)を有するものであり、制御部60、記憶部61及び車内通信部63等のハードウェア構成は、実施形態1と同様である。
実施形態2の判定装置6の制御部60に含まれる機能部において、判定対象状態量データの正否を判定する判定部603は、第2学習済みニューラルネットワーク603aを含むものであり、制御部60は実施形態2における制御プログラムを実行することにより、第2学習済みニューラルネットワーク603aとして機能する。判定部603以外の機能部、すなわち取得部601及び、推定状態量データを推定する学習済みニューラルネットワーク602は、実施形態1と同様である。
第2学習済みニューラルネットワーク603aは、判定対象状態量データ及び推定状態量データ夫々が入力された場合、判定対象状態量データの正否を推定するように学習してある。
図6に示すごとく、第2学習済みニューラルネットワーク603aには、車速等の判定対象状態量データ及び、複数の学習済みニューラルネットワーク602夫々が推定した推定状態量データ夫々が入力される。第2学習済みニューラルネットワーク603aは、入力された判定対象状態量データ及び推定状態量データ夫々に基づき、判定対象状態量データの正否を推定し、推定した判定対象状態量データの正否を判定結果として出力する。当該推定は、判定対象状態量データの正否に限定されず、判定対象状態量データの正否に関する確率を含むものであってもよい。
図7は、第2学習済みニューラルネットワーク603aの一態様を例示する説明図である。第2学習済みニューラルネットワーク603aは、学習済みニューラルネットワーク602と同様に入力層、中間層及び出力層を含むディープニューラルネットワークである。第2学習済みニューラルネットワーク603aは、中間層に自己回帰層を含む再帰型ニューラルネットワークであってもよい。
入力層は、判定状態量データ及び複数の推定状態量データの個数に対応した数のノードによって構成される。中間層は、例えば全結合層及び自己回帰層を含む多層により構成される。出力層は、例えば2つのノードにより構成され、当該2つのノードは、判定対象状態量データは正常(不正な処理が有る)と推定される場合に発火するノードと、判定対象状態量データは異常(不正な処理が無い)と推定される場合に発火するノードとを含むものであってもよい。
第2学習済みニューラルネットワーク603aを学習するために入力された教師データは、問題となる判定対象状態量データ及び複数の推定状態量データによるデータセットと、回答となる判定対象状態量データの正否を示すデータとによって構成される。当該教師データは、例えば実車走行に基づき取得したデータ又はシミュレーション結果によるデータにより、生成することができる。
図8は、判定装置6の制御部60の処理を例示するフローチャートである。判定装置6の制御部60は、実施形態1と同様に車両Cが起動状態において、常時的に以下の処理を行う。
判定装置6の制御部60は、実施形態1の処理(S10,S11,S12,S13)と同様に処理(S20,S21,S22,S23)を行う。
判定装置6の制御部60は、複数の推定状態量データ及び判定対象状態量データに基づき、判定対象状態量データの正否を推定する(S24)。制御部60は、複数の推定状態量データ及び判定対象状態量データを第2学習済みニューラルネットワーク603aに入力し、第2学習済みニューラルネットワーク603aを用いて判定対象状態量データの正否を推定する処理を行う。
判定装置6の制御部60は、推定結果に基づき、判定対象状態量データの正否を判定する(S25)。制御部60は、第2学習済みニューラルネットワーク603aの推定結果に基づき、判定対象状態量データの正否(不正な処理の有無)を判定する。第2学習済みニューラルネットワーク603aを用いることより、精度よく判定対象状態量データの正否を判定することができる。
判定装置6の制御部60は、S25を実行後、一連の処理を完了する。又は、判定装置6の制御部60は、S25を実行後、再度S20の処理を実行すべくループ処理を行うものであってもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
C 車両
1 車外通信装置
11 アンテナ
2 車載中継装置
3 車載ECU
3a 車速ECU
31 車速センサ
4 車内LAN
41 通信線
5 表示装置
6 判定装置
60 制御部
601 取得部
602 学習済みニューラルネットワーク(ニューラルネットワークモデル)
603 判定部
603a 第2学習済みニューラルネットワーク
61 記憶部
62 記録媒体
63 車内通信部
1 車外通信装置
11 アンテナ
2 車載中継装置
3 車載ECU
3a 車速ECU
31 車速センサ
4 車内LAN
41 通信線
5 表示装置
6 判定装置
60 制御部
601 取得部
602 学習済みニューラルネットワーク(ニューラルネットワークモデル)
603 判定部
603a 第2学習済みニューラルネットワーク
61 記憶部
62 記録媒体
63 車内通信部
Claims (12)
- 車両の状態に関する第1データ及び複数の第2データを取得し、
前記複数の第2データの内のいずれかの第2データが入力された場合、前記第1データに相当する推定データを推定するように学習させた複数の学習済みニューラルネットワークと、
前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した前記推定データ夫々と、前記第1データに基づいて、前記第1データの正否を判定する判定部と
を備える判定装置。 - 前記複数の第2データ夫々と、前記第1データとの間の相関係数夫々の絶対値は、所定値以上である
請求項1に記載の判定装置。 - 前記相関係数の絶対値の所定値は、0.7である
請求項2に記載の判定装置。 - 前記判定部は、
前記第1データを基準とした所定の範囲内に含まれる推定データの個数が、前記所定の範囲内に含まれない推定データの個数よりも多い場合、前記第1データは正常であると判定し、
前記所定の範囲内に含まれる推定データの個数が、前記所定の範囲内に含まれない推定データの個数よりも少ない場合、前記第1データは異常であると判定する
請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の判定装置。 - 前記判定部は、前記第1データを基準とした所定の範囲内に含まれる推定データの個数と、前記所定の範囲内に含まれない推定データの個数に基づいて、前記第1データの正否の確率を判定する
請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の判定装置。 - 前記判定部は、前記第1データ及び、前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した推定データ夫々が入力された場合、前記第1データの正否を推定するように学習させた第2学習済みニューラルネットワークを含む
請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の判定装置。 - 前記第1データは、前記車両の車速である
請求項1から請求項6のいずれか一つに記載の判定装置。 - コンピュータに、
車両の状態に関する第1データ及び複数の第2データを取得し、
前記複数の第2データの内のいずれかの第2データが入力された場合、前記第1データに相当する推定データを推定するように学習させた複数の学習済みニューラルネットワーク夫々に、取得した前記複数の第2データ夫々を入力し、
前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した前記推定データ夫々と、前記第1データに基づいて、前記第1データの正否を判定する
処理を実行させる判定プログラム。 - 車両の状態に関する第1データ及び複数の第2データを取得し、
前記複数の第2データの内のいずれかの第2データが入力された場合、前記第1データに相当する推定データを推定するように学習させた複数の学習済みニューラルネットワーク夫々に、取得した前記複数の第2データ夫々を入力し、
前記複数の学習済みニューラルネットワーク夫々が推定した前記推定データ夫々と、前記第1データに基づいて、前記第1データの正否を判定する
判定方法。 - 車両の状態に関する複数種類の第2データと、各第2データに対応する車両の状態に関する第1データとを含む教師データを取得し、
第2データ及び該第2データに対応する第1データの組み合わせ毎の教師データに基づき、第2データを入力した場合に、対応する第1データに関する推定データを出力するよう学習させたニューラルネットワークモデルを前記組み合わせ毎に生成する
ニューラルネットワークモデルの生成方法。 - 前記第1データと、出力される各推定データとを比較すべく生成した複数の前記ニューラルネットワークモデルを並列接続する
請求項10に記載のニューラルネットワークモデルの生成方法。 - 前記教師データは、前記第1データと、該第1データとの相関係数の絶対値が所定値以上の第2データとを含む
請求項10又は請求項11に記載のニューラルネットワークモデルの生成方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018232958A JP7215131B2 (ja) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 |
US17/312,575 US20210326677A1 (en) | 2018-12-12 | 2019-11-29 | Determination device, determination program, determination method and method of generating neural network model |
PCT/JP2019/046810 WO2020121849A1 (ja) | 2018-12-12 | 2019-11-29 | 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 |
CN201980080963.8A CN113169927B (zh) | 2018-12-12 | 2019-11-29 | 判定装置、判定程序、判定方法及神经网络模型的生成方法 |
JP2023003876A JP7439963B2 (ja) | 2018-12-12 | 2023-01-13 | 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018232958A JP7215131B2 (ja) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023003876A Division JP7439963B2 (ja) | 2018-12-12 | 2023-01-13 | 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020096286A true JP2020096286A (ja) | 2020-06-18 |
JP7215131B2 JP7215131B2 (ja) | 2023-01-31 |
Family
ID=71076008
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018232958A Active JP7215131B2 (ja) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 |
JP2023003876A Active JP7439963B2 (ja) | 2018-12-12 | 2023-01-13 | 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023003876A Active JP7439963B2 (ja) | 2018-12-12 | 2023-01-13 | 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210326677A1 (ja) |
JP (2) | JP7215131B2 (ja) |
CN (1) | CN113169927B (ja) |
WO (1) | WO2020121849A1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220046408A (ko) * | 2020-10-07 | 2022-04-14 | 고려대학교 산학협력단 | 의사 정상 데이터를 이용한 자가 감독 학습 기반의 차량 이상징후 탐지 장치 및 방법 |
WO2022114453A1 (ko) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 주식회사 인포카 | 차량 고장 여부를 예측하기 위한 인공 신경망 학습 방법, 차량 고장 여부 판단 방법, 및 이를 수행하는 컴퓨팅 시스템 |
WO2022075678A3 (ko) * | 2020-10-07 | 2022-10-27 | 고려대학교 산학협력단 | 의사 정상 데이터를 이용한 자가 감독 학습 기반의 차량 이상징후 탐지 장치 및 방법 |
WO2024185555A1 (ja) * | 2023-03-09 | 2024-09-12 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 更新システム、車載装置、及びサーバ |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7388343B2 (ja) * | 2020-12-18 | 2023-11-29 | トヨタ自動車株式会社 | ターボチャージャのオイルコーキング堆積量の推定装置 |
JP2022114878A (ja) * | 2021-01-27 | 2022-08-08 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 判定装置、再学習装置及び判定方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018135098A1 (ja) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 監視装置、監視方法およびコンピュータプログラム |
JP2018152842A (ja) * | 2017-03-13 | 2018-09-27 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカPanasonic Intellectual Property Corporation of America | 情報処理方法、情報処理システム、及びプログラム |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07168799A (ja) * | 1993-09-22 | 1995-07-04 | Fuji Electric Co Ltd | ニューラルネットワークの学習装置 |
JP3675246B2 (ja) * | 1999-08-13 | 2005-07-27 | Kddi株式会社 | 正誤答判定機能を有するニューラルネットワーク手段 |
JP3855665B2 (ja) * | 2001-03-06 | 2006-12-13 | Kddi株式会社 | 出力状態判定機能を有する並列ニューラルネットワーク処理システム |
JP4517633B2 (ja) | 2003-11-25 | 2010-08-04 | ソニー株式会社 | 対象物検出装置及び方法 |
JP2005242803A (ja) | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 機械の性能推定器、性能推定方法及び性能推定プログラム |
JP2012018450A (ja) * | 2010-07-06 | 2012-01-26 | Keio Gijuku | ニューラルネットワークシステム、ニューラルネットワークシステムの構築方法およびニューラルネットワークシステムの制御プログラム |
CN102750824B (zh) * | 2012-06-19 | 2014-04-16 | 银江股份有限公司 | 基于多种神经网络分类器投票的城市道路交通状态检测方法 |
CN104316729B (zh) * | 2014-11-13 | 2017-01-25 | 成都运达科技股份有限公司 | 机车车辆转向架检测用加速度传感器的自诊断方法 |
JP6497656B2 (ja) | 2015-07-03 | 2019-04-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 通信方法およびそれを利用した通信装置 |
JP6698401B2 (ja) | 2016-03-30 | 2020-05-27 | 株式会社神戸製鋼所 | ルール抽出装置、該方法および該プログラム |
CN106184068A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-12-07 | 北京奇虎科技有限公司 | 汽车内部网络安全检测方法及装置、汽车 |
CN108536123B (zh) * | 2018-03-26 | 2019-08-30 | 北京交通大学 | 基于长短时记忆神经网络的列控车载设备故障诊断方法 |
-
2018
- 2018-12-12 JP JP2018232958A patent/JP7215131B2/ja active Active
-
2019
- 2019-11-29 US US17/312,575 patent/US20210326677A1/en active Pending
- 2019-11-29 CN CN201980080963.8A patent/CN113169927B/zh active Active
- 2019-11-29 WO PCT/JP2019/046810 patent/WO2020121849A1/ja active Application Filing
-
2023
- 2023-01-13 JP JP2023003876A patent/JP7439963B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018135098A1 (ja) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 監視装置、監視方法およびコンピュータプログラム |
JP2018152842A (ja) * | 2017-03-13 | 2018-09-27 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカPanasonic Intellectual Property Corporation of America | 情報処理方法、情報処理システム、及びプログラム |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220046408A (ko) * | 2020-10-07 | 2022-04-14 | 고려대학교 산학협력단 | 의사 정상 데이터를 이용한 자가 감독 학습 기반의 차량 이상징후 탐지 장치 및 방법 |
WO2022075678A3 (ko) * | 2020-10-07 | 2022-10-27 | 고려대학교 산학협력단 | 의사 정상 데이터를 이용한 자가 감독 학습 기반의 차량 이상징후 탐지 장치 및 방법 |
KR102506805B1 (ko) * | 2020-10-07 | 2023-03-07 | 고려대학교 산학협력단 | 의사 정상 데이터를 이용한 자가 감독 학습 기반의 차량 이상징후 탐지 장치 및 방법 |
WO2022114453A1 (ko) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 주식회사 인포카 | 차량 고장 여부를 예측하기 위한 인공 신경망 학습 방법, 차량 고장 여부 판단 방법, 및 이를 수행하는 컴퓨팅 시스템 |
WO2024185555A1 (ja) * | 2023-03-09 | 2024-09-12 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 更新システム、車載装置、及びサーバ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7215131B2 (ja) | 2023-01-31 |
JP7439963B2 (ja) | 2024-02-28 |
US20210326677A1 (en) | 2021-10-21 |
WO2020121849A1 (ja) | 2020-06-18 |
CN113169927B (zh) | 2023-01-03 |
CN113169927A (zh) | 2021-07-23 |
JP2023052390A (ja) | 2023-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7439963B2 (ja) | 判定装置、判定プログラム、判定方法及びニューラルネットワークモデルの生成方法 | |
JP7573585B2 (ja) | 不正検知サーバ、および、制御方法 | |
CN107015550B (zh) | 诊断测试执行控制系统和方法 | |
US20220009510A1 (en) | Method for training at least one algorithm for a control device of a motor vehicle, computer program product, and motor vehicle | |
CN110324219A (zh) | 阻断对运输工具的计算机攻击的系统和方法 | |
Peng et al. | Intelligent method for identifying driving risk based on V2V multisource big data | |
KR102160140B1 (ko) | 딥러닝을 기반으로 한 자율차량을 위한 통합진단 시스템 | |
US20230283617A1 (en) | Attack analysis device, attack analysis method, and non-transitory computer-readable recording medium | |
CN112693472A (zh) | 车辆的adas或自动驾驶特征的性能监控和评估 | |
GB2574257A (en) | Vehicle dynamics estimation method and apparatus | |
EP4200733A1 (en) | Detecting vehicle malfunctions and cyber attacks using machine learning | |
CN112693407A (zh) | 车辆安全性增强 | |
CN112606779B (zh) | 一种汽车故障预警方法及电子设备 | |
Guo et al. | Enhanced cyber-physical security of steering stability control system for four-wheel independent drive electric vehicles | |
JP6905433B2 (ja) | 車両行動予測装置、車両行動予測方法および車両行動予測用のニューラルネットワークの学習方法 | |
CN112455460B (zh) | 车辆控制方法、装置、设备及存储介质 | |
CN110018678B (zh) | 一种网联汽车控制系统的故障诊断方法 | |
KR102006755B1 (ko) | 정보 엔트로피의 비교를 통한 차량 내 외부 데이터 침입 탐지 장치 및 그 동작 방법 | |
CN114368390B (zh) | 用于检验基于ki的信息处理系统的方法和设备 | |
JP2019214249A (ja) | 検知装置、コンピュータプログラム、検知方法及び学習モデル | |
CN115496177A (zh) | 分布式系统的校准 | |
WO2021111865A1 (ja) | 判定装置、判定プログラム及び判定方法 | |
JP2021078057A (ja) | 車載中継装置及び情報処理方法 | |
EP4219261B1 (en) | Estimation of risk exposure for autonomous vehicles | |
WO2024185555A1 (ja) | 更新システム、車載装置、及びサーバ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211027 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230102 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7215131 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |