JP2021100180A - ネットワークシステム、及び制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の制御装置間において優れた時刻同期精度を実現することが可能なネットワークシステム及び制御装置を提供する。【解決手段】ネットワーク及び中継装置30を介して通信する複数のECU(制御装置)21、22、23を備えたネットワークシステム10であって、複数の制御装置の各々は、所定の周期で繰り返す同期通信区間において、複数の制御装置のうちの他の制御装置と時刻同期するための同期通信を実行し、且つ、同期通信以外の通信の実行を一時的に停止する。【選択図】図1

Description

本開示は、ネットワーク上の複数の制御装置が時刻を同期するネットワークシステム及び制御装置に関する。
特許文献1に記載の通信装置は、同期メッセージを通信するための複数のスロットを生成して、ネットワーク上の他の通信装置と自身に対して各スロットを割り当てている。そして、上記通信装置は、ネットワークを介して、割り当てたスロットを用いて同期メッセージを送受信するとともに、同期メッセージ以外の他のデータを所定周期ごとに伝送している。さらに、上記通信装置は、タイムスロットの周期と所定周期とが非倍数関係となるように、タイムスロットの周期を制御している。
特開2015−207986号公報
上記通信装置は、タイムスロットの周期と所定周期とを非倍数関係とすることにより、ネットワークにおいて、同期メッセージの送信時刻と他のデータの送信時刻とが重なる確率を低下させている。しかしながら、上記確率をゼロにすることはできていない。そのため、上記通信装置では、同期メッセージの送信時と他のメッセージの送信時とが重なることによって、同期メッセージが遅延し、適切に時刻同期が実行されない可能性がある。
本開示は、複数の制御装置間において優れた時刻同期精度を実現することが可能なネットワークシステム及び制御装置を提供する。
本開示の1つの局面は、ネットワーク(11,12,13)及び中継装置を介して通信する複数の制御装置(21,22,23)を備えたネットワークシステム(10)である。複数の制御装置の各々は、所定の周期で繰り返す同期通信区間(PA,PA1,PA2,PA3,PA11,PA12,PA13)において、複数の制御装置のうちの他の制御装置と時刻同期するための同期通信を実行し、且つ、同期通信以外の通信の実行を一時的に停止する。
本開示の1つの局面によれば、同期通信区間においては、同期通信以外の通信の実行が一時的に停止される。そのため、同期通信におけるパケットの送信と、同期通信以外の通信におけるパケットの送信とが重なることを回避することができる。ひいては、同期通信におけるパケットの遅延を回避し、優れた時刻同期精度を実現することができる。
本開示の別の1つの局面は、ネットワーク(11,12,13)及び中継装置を介して他の制御装置(21,22,23)と通信する制御装置(21,22,23)である。制御装置は、所定の周期で繰り返す同期通信区間(PA,PA1,PA2,PA3,PA11,PA12,PA13)において、他の制御装置と時刻同期するための同期通信を実行し、且つ、同期通信以外の通信の実行を一時的に停止する。
本開示の別の1つの局面によれば、上述したネットワークシステムと同様の効果を奏する。
本開示の他の別の1つの局面は、ネットワーク(11,12,13)及び中継装置(30)を介して通信する複数の制御装置(21,22,23)を備えたネットワークシステム(10)である。複数の制御装置の各々には、所定の周期で繰り返す同期通信区間(PA,PA1,PA2,PA3,PA11,PA12,PA13)と同期通信区間の各々の間の区間である通常通信区間とが設定されている。同期通信区間では、複数の制御装置のうちの他の制御装置と時刻同期するための同期通信を実行し、且つ、同期通信以外の通信の実行を一時的に停止する。通常通信区間では、同期通信以外の通信を実行し、且つ、同期通信の実行を一時的に停止する。
本開示の他の別の1つの局面によれば、上述したネットワークシステムと同様の効果を奏する。
第1実施形態に係るネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係るネットワーク上のECUの構成を示すブロック図である。 中継装置のキューを示す図である。 ネットワークにおける時刻同期パケットの送受信を示すシーケンス図である。 ネットワークにおける制御パケットの送受信を示すシーケンス図である。 第3のECUによる、第1,第2のECUから受信した制御パケットの処理の一例を示す図である。 ネットワークにおいて時刻同期パケットが遅延した場合における、時刻同期パケット及び制御パケットの送受信を示すシーケンス図である。 ネットワークにおいて時刻同期パケットが遅延した場合における、第3のECUによる、第1,第2のECUから受信した制御パケットの処理の一例を示す図である。 第1実施形態に係る、時刻同期パケット送信区間と時刻同期パケット送信区間後における制御パケットの送受信とを示すシーケンス図である。 第1実施形態に係る時刻同期パケット送信区間及び制御パケット送信区間の区間情報一例を示す図である。 第1実施形態に係るマスタによる時刻同期処理及びスレーブによる時刻同期処理を示すフローチャートである。 第1実施形態に係る第1,第2のECUによる制御パケット送信処理を示すフローチャートである。 第1実施形態に係る第3のECUによる制御パケット受信処理を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る時刻同期パケットの送受信と制御パケット送信区間とを示すシーケンス図である。 第3実施形態に係る時刻同期パケットの送受信と制御パケット送信区間とを示すシーケンス図である。
以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態を説明する。
(第1実施形態)
<1.ネットワークシステムの構成>
まず、本実施形態に係るネットワークシステム10について、図1を参照して説明する。ネットワークシステム10は、複数の車載センサを備える自動運転システム又は高度運転支援システムを備える車両に搭載されている。
ネットワークシステム10は、第1の電子制御装置(以下、ECU)21と、第2のECU22と、第3のECU23と、中継装置30と、信号線11,12,13と、を備える。
信号線11は、第1のECU21と中継装置30とを接続し、信号線12は、第2のECU22と中継装置30とを接続する。信号線13は、第3のECU23と中継装置30とを接続する。信号線11,12,13は、イーサネット通信用の信号線であり、イーサネットネットワークを構築している。なお、イーサネットは登録商標である。
第1のECU21、第2のECU22及び第3のECU23は、それぞれ、CPU、クロック、ROM、RAM、及びI/O備え、各種機能を実現する。第1のECU21及び第2のECU22は、互いに異なる車載センサに接続されている。例えば、第1のECU21及び第2のECU22は、ミリ波レーダとカメラや、ミリ波レーダと赤外線レーザなど、互いに異なる種類のセンサに接続されている。あるいは、第1のECU21及び第2のECU22は、車両の前方と後方又は車両の左側と右側に搭載されたミリ波レーダなど、互に異なる位置に搭載された同種のセンサに接続されている。本実施形態では、第1のECU21は、ミリ波レーダに接続されており、第2のECU22は、カメラに接続されている。
第3のECU23は、第1のECU21及び第2のECU22から受信した複数のセンサのセンサデータに基づいて、車両周囲の物体を認識する認識処理などを実行する。第3のECU23による処理結果は、自動運転システム又は高度運転支援システムにおいて車両を制御するために用いられる。
中継装置30は、第1のECU21、第2のECU22及び第3のECU23のいずれかから受信したパケットを、第1のECU21、第2のECU22及び第3のECU23のいずれかへ転送する。
次に、第1のECU21の構成について、図2を参照して説明する。第2のECU22及び第3のECU23の基本的な構成は、第1のECU21と同様であるため、説明を省略する。
第1のECU21は、受信処理部121と、アプリケーション実行部122と、時刻同期部123と、送信処理部124と、送信タイミング制御部125の機能を備える。
受信処理部121は、ネットネットワークを介してパケットを受信する。パケットは、時刻同期パケットと制御パケットの2種類のパケットを含む。時刻同期パケットは、第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23を同期させるためのパケットであり、時刻同期通信において送受信される。制御パケットは、時刻同期通信以外の通信で送受信されるパケットである。例えば、制御パケットは、ミリ波レーダにより取得されたミリ波データや、カメラにより取得されたカメラデータを含む。時刻同期パケットのデータ量は数百バイトである。一方、制御パケットのデータ量は、時刻同期パケットよりも格段に大きく数メガバイトである。
受信処理部121は、制御パケットを受信した場合は、制御パケットをアプリケーション実行部122へ出力し、時刻同期パケットを受信した場合は、時刻同期パケットを時刻同期部123へ出力する。
アプリケーション実行部122は、取得した制御パケットを用いて、予め記憶されているアプリケーションを実行し、実行結果を送信処理部124へ出力する。
時刻同期部123は、取得した時刻同期パケットを用いて、ネットワークシステム10上の他のECUとの時刻同期処理を実行し、応答用の時刻同期パケット又は同期した時刻を送信処理部124及へ出力する。さらに、時刻同期部123は、同期した時刻を送信タイミング制御部125へ出力する。
送信タイミング制御部125は、取得した時刻に基づいて、送信処理部124から制御パケット又は時刻同期パケットを送信するタイミングを制御する。
送信処理部124は、応答用の時刻同期パケット、又はアプリケーション実行部122による実行結果と同期した時刻とを含む制御パケットを、ネットネットワークを介して他のECUへ送信する。
中継装置30は、図3に示すように、キュー31を備える。中継装置30は、時刻同期パケット又は制御パケットを受信すると、受信したパケットをキュー31の一番上に積む。また、中継装置30は、キュー31の一番下のパケットを取り出して、パケットの宛先へ転送する。
<2.動作>
<2−1.時刻同期パケットの送受信>
次に、ネットワークシステム10における時刻同期パケットの送受信について、図4を参照して説明する。第3のECU23は、第1のECU21から受信したミリ波データと、第2のECU22から受信したカメラデータとを統合して認識処理を行う。そのため、第1のECU21、第2のECU22及び第3のECU23の時刻を同期させる必要がある。
本実施形態における時刻同期では、第3のECU23をマスタ、第1のECU21及び第2のECU22をスレーブとする。そして、第1のECU21及び第2のECU22は、第3のECU23が備えるクロックの時刻である基準時刻を取得し、取得した基準時刻に応じて自身のクロックの時刻を修正する。
マスタとスレーブとの間では、時刻を同期させるため3つの時刻同期パケットが送受信される。具体的には、図3に示すように、まず、S10において、第3のECU23が、中継装置30へ時刻T1を入れたSyncパケットを送信する。時刻T1は、第3のECU23がSyncパケットを送った時刻である。
S11において、中継装置30が、第1のECU21及び第2のECU22へ、マルチキャストでSyncパケットを送信する。
続いて、S12において、第2のECU22が、Syncパケットの受信に応じて、中継装置30へDelay−Reqパケットを送信し、S13において、中継装置30が、第3のECU23へDelay−Reqパケットを送信する。
続いて、S14において、第3のECU23が、Delay−Reqパケットの受信に応じて、中継装置30へ時刻T5を入れたDelay−Respパケットを送信する。時刻T5は、第3のECU23がDelay−Reqパケット(すなわち、中継装置30を介した第2のECU22が送信したDelay−Reqパケット)を受信した時刻である。さらに、S15において、中継装置30が、第2のECU22へDelay−Respパケットを送信する。以上により、第2のECU22は、第3のECU23がSyncパケットを送信した時刻T1と、第3のECU23がDelay−Reqパケット(すなわち、中継装置30を介した第2のECU22が送信したDelay−Reqパケット)を受信した時刻T5を取得する。
さらに、S16において、第1のECU21が、Syncパケットの受信に応じて、中継装置30へDelay−Reqパケットを送信し、S17において、中継装置30が、第3のECU23へDelay−Reqパケットを送信する。
続いて、S18において、第3のECU23が、Delay−Reqパケットの受信に応じて、中継装置30へ時刻T7を入れたDelay−Respパケットを送信する。時刻T7は、第3のECU23がDelay−Reqパケット(すなわち、中継装置30を介した第1のECU21が送信したDelay−Reqパケット)を受信した時刻である。さらに、S19において、中継装置30が、第1のECU21へDelay−Respパケットを送信する。以上により、第1のECU21は、第3のECU23がSyncパケットを送信した時刻T1と、第3のECU23がDelay−Reqパケット(すなわち、中継装置30を介した第1のECU21が送信したDelay−Reqパケット)を受信した時刻T7を取得する。
第1のECU21は、取得した時刻T1,T7と、第1のECU21がSyncパケットを受信した時刻T3と、第1のECU21がDelay−Reqパケットを送信した時刻T6とを用いて、第3のECU23との時間差ΔTi1を算出する。具体的には、時間差ΔTi1は、ΔTi1=T1−T3−PD1と表される。PD1は、第3のECU23と第1のECU21との間の伝送時間であり、PD1=((T7−T1)−(T6−T3))/2で表される。第1のECU21は、算出した時間差ΔTi1を用いて、自身の時刻を修正する。
同様に、第2のECU22は、取得した時刻T1,T5と、第2のECU22がSyncパケットを受信した時刻T2と、第2のECU22がDelay−Reqパケットを送信した時刻T4とを用いて、第3のECU23との時間差ΔTi2を算出する。具体的には、時間差ΔTi2は、ΔTi2=T1−T2−PD2と表される。PD2は、第3のECU23と第2のECU22との間の伝送時間であり、PD2=((T5−T1)−(T4−T2))/2で表される。第2のECU22は、算出した時間差ΔTi2を用いて、自身の時刻を修正する。
<2−2.制御パケットの送受信>
次に、ネットワークシステム10における制御パケットの送受信について、図5及び図6を参照して説明する。
まず、S31において、第1のECU21が、時刻T10の時点のミリ波データと時刻T10とを含む制御パケットを中継装置30へ送信し、中継装置30が、空のキュー31に、ミリ波データと時刻T10とを含む制御パケットを格納する。
続いて、S32において、中継装置30が、キュー31からミリ波データと時刻T10とを含む制御パケットを取り出して、第3のECU23へ送信する。これにより、キュー31は空になる。
続いて、S33において、第1のECU21が、時刻T11の時点のミリ波データと時刻T11とを含む制御パケットを中継装置30へ送信し、中継装置30が、空のキュー31に、ミリ波データと時刻T11とを含む制御パケットを格納する。
続いて、S34において、第2のECU22が、時刻T10の時点のカメラデータと時刻T10とを含む制御パケットを中継装置30へ送信する。そして、中継装置30が、キュー31に格納されているミリ波データと時刻T11とを含む制御パケットの上に、カメラデータと時刻T10とを含む制御パケットを積む。
続いて、S35において、中継装置30が、キュー31から、ミリ波データと時刻T1とを含む制御パケットを取り出して、第3のECU23へ送信する。これにより、キュー31に格納されているパケットは、カメラデータと時刻T10とを含む制御パケットのみになる。
続いて、S36において、中継装置30が、キュー31から、カメラデータと時刻T10とを含む制御パケットを取り出して、第3のECU23へ送信する。これにより、キュー31は空になる。
この場合、図6に示すように、第3のECU23は、時刻Taに、時刻T10のミリ波データを含む制御パケットを受信し、時刻Tbに、時刻T11のミリ波データを含む制御パケットを受信し、時刻Tcに、時刻T10のカメラデータを含む制御パケットを受信する。そして、第3のECU23は、時刻Tdに、同じ時刻T10のミリ波データとカメラデータとを統合して、物体認識処理を行う。
<2−3.時刻同期パケットのキューイング遅延>
ネットワーク上で、時刻同期パケットの送信と制御パケットの送信が重なると、中継装置30のキュー31において、制御パケットの上に時刻同期パケットが積まれ、時刻同期パケットのキューイング遅延が生じることがある。以下に、時刻同期パケットのキューイング遅延が生じる一例について、図7を参照して説明する。
まず、S41において、第3のECU23が、中継装置30へSyncパケットを送信する。続いて、S42において、中継装置30が、第1のECU21及び第2のECU22へ、マルチキャストでSyncパケットを送信する。
続いて、S43において、第2のECU22が、時刻T20の時点のカメラデータと時刻T20とを含む制御パケットを中継装置30へ送信する。
続いて、S44において、第1のECU21が、Syncパケットの受信に応じて、中継装置30へDelay−Reqパケットを送信する。中継装置30のキュー31には、カメラデータと時刻T20とを含む制御パケットの上に、Delay−Reqパケットが積まれる。
続いて、S45において、中継装置30が、キュー31の一番下に格納されているカメラデータと時刻T20とを含む制御パケットを、第3のECU23へ送信する。
続いて、S46において、中継装置30が、Delay−Reqパケットを第3のECU23へ送信する。ここでは、時刻同期パケットの送信と制御パケットの送信とが重なったため、中継装置30が、Delay−Reqパケットを受信してから送信するまでに、遅延ΔTxが生じている。時刻同期パケットに比べて制御パケットはデータ量が格段に大きいため、時刻同期パケットの送信と制御パケットの送信とが重なった場合に、時刻同期パケットに大きなキューイング遅延が生じることがある。一方、第1のECU21からの時刻同期パケットの送信と、第2のECU22からの時刻同期パケットの送信とが重なった場合は、時刻同期パケットのキューイング遅延が抑制される。
続いて、S47において、第3のECU23が、Delay−Reqパケット(すなわち、中継装置30を介した第1のECU21が送信したDelay−Reqパケット)の受信に応じて、中継装置30へ受信時刻を入れたDelay−Respパケットを送信する。このときの受信時刻には、遅延ΔTxのずれが含まれている。
続いて、S48において、中継装置30が、Delay−Respパケットを第1のECU21へ送信する。そして、第1のECU21は、第3のECU23との時間差ΔTi1を算出するが、ここで算出される時間差ΔTi1は、遅延ΔTxの影響を受ける。そのため、時間差ΔTi1を用いて修正した第1のECU21の時刻には基準時刻とのずれが含まれる。
続いて、S49において、第1のECU21は、時刻T20の時点のミリ波データと時刻T20とを含む制御パケットを中継装置30へ送信する。この時刻T20は、時刻同期パケットの遅延に伴うずれが含まれており、実際の基準時刻はT21である。
続いて、S50において、中継装置30は、ミリ波データと時刻T20とを含む制御パケットを、第3のECU23へ送信する。
続いて、S51において、第1のECU21は、時刻T21の時点のミリ波データと時刻T21とを含む制御パケットを中継装置30へ送信する。この時刻T21は、時刻同期パケットの遅延に伴うずれが含まれており、実際の基準時刻はT22である。
続いて、S52において、第2のECU22は、時刻T21の時点のカメラデータと時刻T21とを含む制御パケットを中継装置30へ送信する。この時刻T21は、基準時刻と同期した時刻である。このとき、中継装置30のキュー31には、ミリ波データと時刻T21とを含む制御パケットの上に、カメラデータと時刻T21を含む制御パケットが積まれる。
続いて、S53において、中継装置30が、キュー31の一番下に格納されるミリ波データと時刻T21とを含む制御パケットを、第3のECU23へ送信する。
続いて、S54において、中継装置30が、キュー31から、カメラデータと時刻T21とを含む制御パケットを取り出して、第3のECU23へ送信する。これにより、キュー31は空になる。
この場合、図8に示すように、第3のECU23は、時刻Taaに、時刻T20のカメラデータを含む制御パケットを受信し、時刻Tbbに、実際には時刻T21のミリ波データを、時刻T20のミリ波データを含む制御パケットとして受信する。また、第3のECU23は、時刻Tccに、実際には時刻T22のミリ波データを、時刻T21のミリ波データを含む制御パケットとして受信し、時刻Tddに、時刻T21のカメラデータを含む制御パケットを受信する。そして、第3のECU23は、時刻Teeに、時刻T21のミリ波データとして受信した実際には時刻T22のミリ波データと、時刻T21のカメラデータとを統合して、物体認識処理を行う。
すなわち、時刻同期パケットの遅延に伴い第1のECU21の内部クロックがずれたことにより、第3のECU23は、実際には異なる時刻の2種類のデータを同じ時刻のデータとして統合して、物体認識処理を行うことになる。例えば、車両が100km/hで走行している状況下で、1秒ずれたカメラデータとミリ波レーダを統合した場合、27m位置がずれたカメラデータとミリ波レーダとを統合することになる。そのため、車両の周囲の物体を正確に認識できなくなる。
<2−4.時刻同期パケット及び制御パケットの送信区間>
中継装置30に、制御パケットよりも時刻同期パケットを優先して転送する機能や、遅延ΔTxを記録する機能を追加することで、時刻同期精度を向上させることができる。しかしながら、このような機能を中継装置30に追加する場合、中継装置30のコストが増加する。
そこで、本実実施形態では、図9に示すように、ネットワークシステム10において、時刻同期パケット送信区間PAと、制御パケット送信区間PBとを分けて、時刻同期パケットの送信と制御パケットの送信とが重ならないようにする。時刻同期パケット送信区間PAでは、制御パケットの送信を禁止する。なお、時刻同期パケット送信区間PAは、本開示の同期通信区間に相当し、制御パケット送信区間PBは、本開示の通常通信区間に相当する。
図9に示すように、時刻同期パケット送信区間PAにおいて、ミリ波レーダから第1のECU21に時刻T31の時点のミリ波データの入力があっても、第1のECU21は、時刻同期パケット送信区間PAでは、制御パケットを送信しない。第1のECU21は、制御パケット送信区間PBになった後に、ミリ波データと時刻T31とを含む制御パケットを、中継装置30へ送信する。
時刻同期パケット送信区間PA、及び制御パケット送信区間PBは、第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23において同一の時刻に設定されている。すなわち、時刻同期パケット送信区間PAの開始時刻と終了時刻は、第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23において同一の時刻に設定されている。時刻同期パケット送信区間PAの開始時刻は、制御パケット送信区間PBの終了時刻と一致し、時刻同期パケット送信区間PAの終了時刻は、制御パケット送信区間PBの開始時刻と一致する。また、時刻同期パケット送信区間PA及び制御パケット送信区間PBは、予め周期的に繰り返し設定されている。
例えば、図10に示すように、時刻同期パケット送信区間PA及び制御パケット送信区間PBは、1秒周期で設定される。具体的には、3つの時刻同期パケット送信区間PAは、それぞれ、0.000(s)−0.010(s),1.000(s)−1.010(s),n.000(s)−n.010(s)の区間に設定されている。nは0又は正の整数である。時刻同期パケット送信区間PAの各区間の長さは、0.010(s)に設定されている。また、3つの制御パケット送信区間PBは、それぞれ、0.010(s)−1.000(s),1.010(s)−2.000(s),n.010−n+1.000(s)の区間に設定されている。制御パケット送信区間PBの各区間の長さは、0.990(s)に設定されている。
なお、制御パケット送信区間PBの長さは、第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23の各々が備える内部クロックの精度に応じて設定される。時刻同期パケット送信区間PAにおいて同期した第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23の時刻は、各ECUの内部クロックの精度に応じて、制御パケット送信区間PBにおいてずれが生じ得る。制御パケット送信区間PBが長いほど、第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23の間において大きな時刻のずれが生じ得る。そのため、第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23の間で、次の周期の時刻同期パケット送信区間PAのタイミングが重なるように、各ECUの内部クロックの精度に応じて、制御パケット送信区間PBの長さを設定する。
<3.処理>
<3−1.時刻同期処理>
次に、第1のECU21及び第3のECU23が実行する時刻同期処理について、図11のフローチャートを参照して説明する。第2のECU22が実行する時刻同期処理は、第1のECU21が実行する時刻同期処理と同様であるため、説明を省略する。図11において、破線は、各ECU内のデータの流れを示し、鎖線は、ECU間での時刻同期パケットの流れを示す。
まず、S70では、第3のECU23が、現時点が時刻同期パケット送信区間PAか否か判定する。現時点が時刻同期パケット送信区間PAであると判定した場合は、S71の処理へ進む。現時点が時刻同期パケット送信区間PAでないと判定した場合は、S70の処理を繰り返し実行する。
続いて、S71では、第3のECU23が、送信時刻として現在時刻T41を入れたSyncパケットを、中継装置30を介して第1のECU21へ送信する。
続いて、S72では、第3のECU23が、第1のECU21から中継装置30を介してDelay−Reqパケットを受信し、受信時刻T44を記憶する。
続いて、S73では、第3のECU23が、S72において記憶した受信時刻T44を入れたDelay−Respパケットを、中継装置30を介して第1のECU21へ送信し、S70の処理へ戻る。
一方、S80では、第1のECU21が、現時点が時刻同期パケット送信区間PAか否か判定する。このとき、第1のECU21は、1つ前の周期の時刻同期処理において第3のECU23と同期させた時刻を用いて、現時点が時刻同期パケット送信区間PAか否か判定する。そして、現時点が時刻同期パケット送信区間PAであると判定した場合は、S81の処理へ進む。現時点が時刻同期パケット送信区間PAでないと判定した場合は、S80の処理を繰り返し実行する。
S81では、第1のECU21が、第3のECU23から中継装置30を介してSyncパケットを受信し、Syncパケット内の送信時刻T41を記憶するとともに、Syncパケットの受信時刻T42を記憶する。
続いて、S82では、第1のECU21が、中継装置30を介して第3のECU23へDelay−Reqパケットを送信し、Delay−Reqパケットの送信時刻T43を記憶する。
続いて、S83では、第1のECU21が、第3のECU23から中継装置30を介してDelay−Respパケットを受信し、Delay−Respパケット内の受信時刻T44を記憶する。
続いて、S84では、第1のECU21が、送信時刻T41、受信時刻T42、送信時刻T43、及び受信時刻T44を用いて、第3のECU23との時間差ΔTi1を算出する。そして、第1のECU21は、算出した時間差ΔTi1を自身の内部クロックに反映させ、S80の処理へ戻る。
<3−2.制御パケット送信処理>
次に、第1のECU21が実行する制御パケット送信処理について、図12のフローチャートを参照して説明する。第2のECU22が実行する制御パケット送信処理は、第1のECU21が実行する制御パケット送信処理と同様であるため、説明を省略する。図12において、破線は、第1のECU21内におけるデータの流れを示す。第1のECU21は、以下のS90〜S92の処理と、S100〜S120の処理を並列に実行する。
まず、S90では、第1のECU21は、センサから出力された新しいセンサデータがあるか否か判定する。新しいセンサデータがあると判定した場合は、S91の処理へ進み、新しいセンサデータがないと判定した場合は、S90の処理を繰り返し実行する。
続いて、S91では、新しいセンサデータに、新しいセンサデータを取得した時刻情報を付与する。ここで付与する時刻は、時刻同期処理によって第3のECU23の時刻と同期させた時刻である。
続いて、S92では、S91において時刻情報を付与したセンサデータを送信バッファに格納し、S90の処理へ戻る。
一方、S100では、第1のECU21は、同期させた時刻を用いて、現時点が制御パケット送信区間PBか否か判定する。現時点が制御パケット送信区間PBであると判定した場合は、S110の処理へ進む。現時点が制御パケット送信区間PBでないと判定した場合は、S100の処理を繰り返し実行する。
S110では、第1のECU21は、送信バッファ内にセンサデータがあるか否か判定する。送信バッファ内にセンサデータがあると判定した場合は、S120の処理へ進み、送信バッファ内にセンサデータがないと判定した場合は、S100の処理へ戻る。
S120では、送信バッファからセンサデータを取り出し、センサデータとセンサデータに付与された時刻とを含む制御パケットを、中継装置30へ送信し、S100の処理へ戻る。
<3−3.制御パケット受信処理>
次に、第3のECU23が実行する制御パケット受信処理について、図13のフローチャートを参照して説明する。図13において、破線は、第3のECU23内におけるデータの流れを示す。第3のECU23は、以下のS200〜S210の処理と、S300〜S340の処理を並列に実行する。
まず、S200では、第3のECU23は、中継装置30を介して受信した制御パケットがあるか否か判定する。受信した制御パケットがあると判定した場合は、S210の処理へ進み、受信した制御パケットが無いと判定した場合は、S200の処理を繰り返し実行する。
続いて、S210では、第3のECU23は、受信した制御パケット内のセンサデータを、センサデータの取得時刻と紐付けて受信バッファに格納し、S200の処理へ戻る。
一方、S300では、第3のECU23は、変数tに「1」を設定する。
続いて、S310では、第3のECU23は、受信バッファ内に時刻tのセンサデータがあるか否か判定する。時刻tのセンサデータがあると判定した場合は、S320の処理へ進み、時刻tのセンサデータがないと判定した場合は、S310の処理を繰り返し実行する。
続いて、S320では、第3のECU23は、受信バッファから時刻tのセンサデータを取り出す。受信バッファに複数の時刻tのセンサデータが格納されている場合は、複数のセンサデータを取り出す。
続いて、S330では、S320において取り出した時刻tのセンサデータを使用した所定の処理を実行する。S320において複数のセンサデータを取り出した場合は、複数のセンサデータを統合して所定の処理を実行する。所定の処理は、物体認識処理や自動運転処理である。
続いて、S340では、第3のECU23は、変数tをt+1に更新して、S310の処理へ戻る。
<4.効果>
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)時刻同期パケット送信区間PAにおいては、制御パケットの送信が一時的に停止される。そのため、時刻同期パケットの送信と、制御パケットの送信とが重なることを回避することができる。ひいては、時刻同期パケットの遅延を回避し、優れた時刻同期精度を実現することができる。
(2)第1のECU21、第2のECU22及び第3のECU23の間において、時刻同期パケット送信区間PAが同一時刻に設定されているため、ネットワークにおいて、時刻同期パケットの送信と制御パケットの送信とが重なることを確実に回避することができる。
(3)前回の周期の時刻同期パケット送信区間PAにおいて同期させた時刻を用いて、今回の周期の時刻同期パケット送信区間PAを判定するため、第1のECU21、第2のECU22及び第3のECU23が、略同じタイミングで時刻同期パケット送信区間PAを開始することができる。したがって、特に優れた時刻同期精度を実現することができる。
(4)時刻同期パケット送信区間PA中に制御パケットの送信要求が発生した場合には、時刻同期パケット送信区間PAの終了後に、送信要求が発生した制御パケットが送信される。これにより、優れた時刻同期精度を実現しつつ、制御パケットを送信することができる。
(5)ネットワークシステム10では、複数の車載センサにより検出されたセンサデータが統合されて、車両周囲の物体が認識される。そのため、各センサデータを送信するECU間で高精度に時刻同期させることにより、車両周囲の物体の認識精度を上げることができる。
(6)第1のECU21及び第2のECU22から送信される制御パケットに同期された時刻が付与されるため、第3のECU23は、同時刻のセンサデータを適切に統合して処理することができる。
(第2実施形態)
<1.第1実施形態との相違点>
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
上述した第1実施形態では、1つの時刻同期パケット送信区間PAにおいて、3つの時刻同期パケットSync、Delay−Req及びDelayRespを送受信することで複数のECU間にて時刻同期を実現した。これに対し、第2実施形態では、時刻同期パケット送信区間PAを3つの分割区間に分け、時刻同期パケットの種類ごとに、異なる分割区間において時刻同期パケットを送受信することで複数のECU間にて時刻同期を実現する点で、第1実施形態と相違する。
具体的には、図14に示すように、時刻同期パケット送信区間PAを、第1分割区間PA1と、第2分割区間PA2と、第3分割区間PA3の3つの区間に分割する。各分割区間PA1,PA2,PA3の前後には、制御パケット送信区間PBが設定されている。
第1分割区間PA1では、第3のECU23から、中継装置30を介して、第1のECU21及び第2のECU22へSyncパケットを送信する。第2分割区間PA2では、第1のECU21及び第2のECU22から、中継装置30を介して、第3のECU23へDelay−Reqパケットを送信する。第3分割区間PA3では、第3のECU23から、中継装置30を介して、第1のECU21及び第2のECU22へDelay−Respパケットを送信する。
<2.効果>
以上説明した第2実施形態によれば、上述した第1実施形態の効果(1)〜(6)に加え、以下の効果が得られる。
(7)時刻同期送信区間を複数の分割区間に分け、各分割区間の前後に、制御パケット送信区間PBを設定することにより、制御パケットの送信が停止される期間を短くすることができる。ひいては、優れた時刻同期精度を実現するとともに、制御パケットの遅延を抑制することができる。
(第3実施形態)
<1.第1実施形態との相違点>
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
上述した第1実施形態では、1つの時刻同期パケット送信区間PAにおいて、第1のECU21と第3のECU23との時刻同期通信と、第2のECU22と第3のECU23との時刻同期通信とを行った。これに対し、第3実施形態では、時刻同期パケット送信区間PAを複数の分割区間に分け、第1のECU21と第3のECU23との時刻同期通信と、第2のECU22と第3のECU23との時刻同期通信を、異なる分割区間で行う。すなわち、スレーブのECUは、互いに異なる分割区間において時刻同期通信を行う。
具体的には、図15に示すように、時刻同期パケット送信区間PAを、第1分割区間PA11と、第2分割区間PA12と、第3分割区間PA13の3つの区間に分割する。各分割区間PA11,PA12,PA13の前後には、制御パケット送信区間PBが設定されている。
第1分割区間PA11では、第3のECU23から、中継装置30を介して、第1のECU21及び第2のECU22へSyncパケットを送信する。
第2分割区間PA12では、第1のECU21と第3のECU23との間の時刻同期通信を行う。すなわち、第2分割区間PA12では、第1のECU21から、中継装置30を介して、第3のECU23へDelay−Reqパケットを送信し、第3のECU23から、中継装置30を介して、第1のECU21へDelay−Respパケットを送信する。第2分割区間PA12では、第2のECU22は、時刻同期パケット及び制御パケットの双方を送信しない。
第3分割区間PA13では、第2のECU22と第3のECU23との間の時刻同期通信を行う。すなわち、第2分割区間PA12では、第2のECU22から、中継装置30を介して、第3のECU23へDelay−Reqパケットを送信し、第3のECU23から、中継装置30を介して、第2のECU22へDelay−Respパケットを送信する。第3分割区間PA13では、第1のECU21は、時刻同期パケット及び制御パケットの双方を送信しない。
以上説明した第3実施形態によれば、上述した第1及び第2の実施形態の効果(1)〜(7)と同様の効果が得られる。
(他の実施形態)
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(a)上記実施形態では、第1のECU21,第2のECU22をスレーブ、第3のECU23をマスタとしたが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、第1のECU21又は第2のECU22をマスタとしてもよい。また、ネットワークシステム10が備えるECUの台数は、2台でもよいし、4台以上でもよい。
(b)上記実施形態では、ネットワークシステム10のネットワークをイーサネットワークとしたが、ネットワークはイーサネットワークに限られるものではない。例えば、ネットワークはCAN(登録商標)ネットワークでもよい。CANネットワークにおいて送受信される制御パケットのデータ量は、イーサネットワークにおいて送受信される制御パケットのデータ量に比べて小さい。そのため、CANネットワークでは、時刻同期パケットの送信と制御パケットの送信とが重なることによる時刻同期パケットの遅延の影響は、イーサネットワークに比べて小さい。しかしながら、本開示をCANネットワークに適用することで、CANネットワークにおける時刻同期精度を向上させることができる。
(c)本開示に記載の第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。第1のECU21,第2のECU22及び第3のECU23に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。
(d)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
10…ネットワークシステム、11,12,13…信号線、21…第1のECU、22…第2のECU、23…第3のECU、PA…時刻同期パケット送信区間、PA1,PA2,PA3,PA11,PA12,PA13…分割区間。

Claims (11)

  1. ネットワーク(11,12,13)及び中継装置(30)を介して通信する複数の制御装置(21,22,23)を備えたネットワークシステム(10)であって、
    前記複数の制御装置の各々は、所定の周期で繰り返す同期通信区間(PA,PA1,PA2,PA3,PA11,PA12,PA13)において、前記複数の制御装置のうちの他の制御装置と時刻同期するための同期通信を実行し、且つ、前記同期通信以外の通信の実行を一時的に停止する、
    ネットワークシステム。
  2. 前記同期通信区間は、前記複数の制御装置において同一の時刻に設定されており、
    前記複数の制御装置の各々は、前回の周期の前記同期通信区間における前記同期通信によって同期された時刻を用いて、今回の周期の前記同期通信区間か否かを判定する、
    請求項1に記載のネットワークシステム。
  3. 前記複数の制御装置の各々は、前記同期通信区間中に、前記同期通信以外の通信の要求が発生した場合には、前記同期通信区間の終了後に、要求が発生した前記同期通信以外の通信を実行する、
    請求項1又は2に記載のネットワークシステム。
  4. 前記同期通信区間は、複数の分割区間(PA1,PA2,PA3,PA11,PA12,PA13)から構成されており、
    前記複数の制御装置において、各分割区間の前後には、前記同期通信以外の通信が実行可能な通常通信区間(PB)が設定されている、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載のネットワークシステム。
  5. 前記同期通信は、複数種類の時刻同期パケットの送受信を含み、
    前記複数の制御装置の各々は、前記複数種類の時刻同期パケットの種類ごとに、前記複数の分割区間(PA1,PA2,PA3)のうちの異なる分割区間において、前記時刻同期パケットを送信する
    請求項4に記載のネットワークシステム。
  6. 前記複数の制御装置は、前記同期通信において、基準時刻を取得し、取得した基準時刻に応じて自身の時刻を修正する複数のスレーブ制御装置(21,22)を含み、
    前記複数のスレーブ制御装置は、互いに前記複数の分割区間(PA11,PA12,PA13)のうちの異なる分割区間において、前記同期通信を行う、
    請求項4に記載のネットワークシステム。
  7. 前記複数の制御装置は、車両に搭載されており、
    前記同期通信以外の通信は、車載センサにより検出されたセンサデータの送受信を含む、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載のネットワークシステム。
  8. 前記同期通信により同期された時刻は、前記同期通信以外の通信において送信されるデータに付与される、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載のネットワークシステム。
  9. ネットワーク(11,12,13)及び中継装置(30)を介して他の制御装置(21,22,23)と通信する制御装置(21,22,23)であって、
    所定の周期で繰り返す同期通信区間(PA,PA1,PA2,PA3,PA11,PA12,PA13)において、前記他の制御装置と時刻同期するための同期通信を実行し、且つ、前記同期通信以外の通信の実行を一時的に停止する、
    制御装置。
  10. 前記同期通信区間は、前記他の制御装置と同一の時刻に設定されており、
    前回の周期の前記同期通信区間における前記同期通信によって同期された時刻を用いて、今回の周期の前記同期通信区間か否かを判定する、
    請求項9に記載の制御装置。
  11. ネットワーク(11,12,13)及び中継装置(30)を介して通信する複数の制御装置(21,22,23)を備えたネットワークシステム(10)であって、
    前記複数の制御装置の各々には、所定の周期で繰り返す同期通信区間(PA,PA1,PA2,PA3,PA11,PA12,PA13)と前記同期通信区間の各々の間の区間である通常通信区間とが設定されており、
    前記同期通信区間では、前記複数の制御装置のうちの他の制御装置と時刻同期するための同期通信を実行し、且つ、前記同期通信以外の通信の実行を一時的に停止し、
    前記通常通信区間では、前記同期通信以外の通信を実行し、且つ、前記同期通信の実行を一時的に停止する、
    ネットワークシステム。
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