JP6716708B2 - 車載電子制御装置 - Google Patents

Description

車載電子制御装置に関する。

車両に搭載されるセンサが増加し、それに伴い車両が扱うデータ量も増加している。また、先進運転支援や自動運転技術に使用するための詳細な地図データも車両の制御に利用される。加えて、自車両の情報だけでなく、車同士の通信、交通管理機器との通信データも車載電子制御装置で取り扱わなければならない。さらに、車載電子制御装置の大容量化に伴い、車載電子制御装置上で動作するソフトウェアが扱うデータ量も増加する。

これらのデータを体系立てて管理しなければ、データを扱うアプリケーションが必要なデータを処理しきれず、処理遅延が発生する可能性がある。さらに、車載電子制御装置上で動作するアプリケーションのように、処理時間が予め計画されている環境では、指定の処理時間内でデータの受け渡し等の所定の処理を完了しなければならない。しかし、アプリケーション間で扱うデータが増加した場合、指定された処理時間内に対象となる全てのデータの受け渡しが完了しないことが考えられる。ことに、受け渡しが行えなかったデータの中に、走行に影響を与える、緊急性の高いデータが含まれていた場合、その後の走行に影響を与えることが想定される。

そのため、走行に重要だと考えられるデータに絞ってデータの受け渡しを行うことで、処理時間の遅延の発生を抑えることが可能となる。このような手段として、優先すべきデータに予め優先度を付加し、優先してデータ送信をすることで、優先すべきデータを確実に取り扱うこと方法がある。

特許文献１では、複数のデータ処理システム間で通信を行うデータ伝送方法において、データの優先度をある程度遵守しつつ、かつ、データ伝送効率の良いデータ伝送方法を提供しており、特に、緊急を要するデータを優先的に伝送して、緊急時に対応しうるデータ伝送する方法を提案している。特許文献１では、扱うデータの種別ごとに、予め優先度を決め、故障や異常などの情報を含むデータを優先して伝送する方法を提案している。

特開平８−１６１２４４号公報

先進運転支援や自動運転において、特許文献１で記載されているようにデータ種類ごとに予め優先度を決め、データを伝送する方法では、真に走行に必要なデータを選択することは難しい。なぜならば、車両上で扱うデータは、走行シーンに因って、他車両との相対距離・相対位置等、複数のデータを考慮してデータの優先度を決める必要があるからである。また、同じ相対距離という種別のデータにおいても、相対距離が近い順に受け渡す必要があり、その際には対象となるデータ群の中から、データの並び替え処理が必要となる。このように、車載電子制御装置では、車両特有の問題があり、特許文献１の手法では解決することが難しい。

また、特許文献１では、予め定めた優先度に基づき、データを優先して送信する手段を採っているが、車両データは高速域や低速域といった走行シーンなどによって、取得要件が異なる。そのため、予め付与された付与された優先度だけでは、実際に優先すべきデータを決定出来ず、高速なデータの取得が実現出来ない。

本発明は、制御に必要なデータの高速な取り扱いを実現することができる車載電子制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数のデータを取得するデータ収集部と、前記複数のデータを記憶するデータ記憶部と、前記データ記憶部に格納されるデータの中で所定のデータ条件に適合するデータの格納場所を特定する格納場所特定情報を有するテーブルを生成するテーブル生成部と、を備える。

本発明によれば、制御に必要なデータの高速な取り扱いを実現することができる。

図１は、システム構成図である。 図２は、データ格納フォーマットを示す。 図３は、データ記憶部およびテーブル保持の関係を示す説明図である。 図４は、テーブルで保持するデータの種類の説明図である。 図５は、リング・バッファ構造におけるデータの管理方法の説明図である。 図６は、テーブル作成の説明図である。 図７は、データ収集後のデータ成形の説明図である。 図８は、本実施例で使用するテーブル選択からデータ複製までの説明図である。 図９は、テーブルの更新の説明図である。 図１０は、テーブル更新の説明図である。 図１１は、一定期間更新が無いデータを削除する説明図である。

以下に本発明の実施形態に係る車載情報管理システムの実施形態を説明する。

図1に示すように、車載電子制御装置１０１は、外界認識センサや地図情報、自車情報、ドライバ情報、および、車両間情報を取得し、各車載電子制御装置にデータを送信する。

車載電子制御装置１０１に接続されている、１０３、１０４、１０５の外界認識センサおよび、地図情報から情報が車載電子制御装置１０１に入力されるまでの一連の処理フローについて説明する。

図１は、車載電子制御装置１０１、車載電子制御装置１０１と接続する車載電子制御装置群１００、外界認識センサ１０３、１０４、および地図情報１０５、等で構成されている。車載電子制御装置１０１は、アプリケーション実行部１０、データ出力部１１、テーブル選択部１２、テーブル生成部１７、テーブル保持部１３、データ記憶部１４、データ認識部１５、データ収集部１６から成る。これらを総称し、データ管理システムと呼称する。

車載電子制御装置のシステムの起動後、事前にユーザによって設定された、ユーザ初期設定情報１０２を元に、異なる複数のデータ条件に応じ、テーブル生成部１７でテーブルを生成する。生成するテーブルとして、相対距離、相対速度、TTC、減速度、センサの検知範囲内に存在する静止物体および動物体の種別のうち、少なくとも一つが設定されるものとする。生成したいテーブルは、主に車両の走行に関する情報である。本実施例では、図４に示す種類のテーブル８０を検討している。ただし、図４のテーブル８０だけでなく、実際にはユーザが取得したい様々なテーブルを設定することが可能である。また、昇順や降順といったテーブル内のデータの並び順、及び、各テーブル内に何件の格納場所特定情報を保持するかの設定情報も同時に与えられているものとする。テーブル生成部１７では、ステップ６０で与えられるユーザ初期設定情報１０２を基に、テーブルを生成する（ステップ６１）。具体的には、テーブル生成部１７は、指定されたテーブル分のメモリ領域を確保し、テーブル保持部１３で実際にテーブルを保持する。

次に、車載されたセンサからデータ収集後、データ記憶部１４にデータを記憶するまでの処理フローを説明する。データ記憶部内のデータ構造２０は、図２に示すような構造を採る。なお、データ記憶部１４は、データベースと称することもできる。１０３、１０４で示す外界認識センサ情報や、１０５の地図情報、および１０６の自車両情報、ドライバ情報、または車両間情報は、データ収集部１６を介し、車載電子制御装置に取り込まれる。更に、データ収集部１６で受信された情報は、データ認識部１５に渡される。データ認識部１５では、取得した外界認識情報の識別、並びに、データ記憶部１４にデータの格納を行う。

取り込まれたデータは、データ認識部１５において、走行モード、走行シーン、実行アプリケーション、優先度、安全度、使用頻度等の認識を行う。

取得されたデータは、データ認識部１５において、現在の走行状況の認識やデータの加工などの処理が行われた後、データ記憶部１４に格納される。格納されたデータは、データ条件に従い、前記テーブル生成部１７で生成されたテーブルと対応付けが行われる。テーブル生成部１７で生成されたテーブル、および、データ記憶部１４の関係を図３に示す。テーブル生成部１７は、データ記憶部１４に保持されているデータの格納場所を特定する格納場所特定情報を保持する。なお、格納場所特定情報とは、本実施例ではアドレス情報であるが、データの格納場所を特定するための識別情報であれば、アドレス情報に限定されるものではない。

また、例えば、ユーザ初期設定情報において、物体種別である、歩行者のデータを保持する設定が与えられている場合、歩行者の情報のみを優先的に取得することが可能となる。さらに、時刻というテーブルを保持し、尚且つ、降順と設定されている場合は、最新のデータを優先して取得することが可能となる。

加えて、夜間走行時、外界を認識するカメラから得られるデータは、センサの感度などによっては、同じように設置されたレーザレーダから得られるデータに比べ、取得された物体の認識率が通常低い。このような状況では、レーザレーダの情報をカメラからのデータより優先して取得したい。そのため、このような走行状況を予め識別情報選部１２に与えておくことで、レーザレーダのデータを優先して取得することも可能となる。

データ収集部１６に外界認識センサ情報、または地図情報が追加された場合、テーブル保持部１３で保持している各テーブルが更新される。

センサデータが新規に取得された場合、取得されたデータは、データ収集部１６を介した後、データ認識部１５において該当の処理を施し、データ記憶部１４に登録される（図９のステップ１１１）。データ格納後、インデックステーブルの更新を行う。本実施例では、一度にすべてのインデックステーブルを更新する。そのため、ステップ１１３では、取得したデータがインデックステーブル内のデータと比較し、更新すべきデータであれば、テーブル内に保持しているデータの格納場所特定情報を更新する（ステップ１１４）。
また、ステップ１１２で示すように、テーブルの数だけ繰り返すことで、全テーブルを更新することが可能となる。なお、テーブル更新に関するステップ１１４の詳細は図１０のとおりであるが、詳細な説明は省略する。

アプリケーション実行部１０は、車載電子制御装置１０１に入力される、外界認識センサ情報や地図情報を基に、認知、判断、及び制御に必要な値を計算し、その結果を車載電子制御装置群１００に送信する。

これらの値を計算するために、実際はデータ記憶部１４に保持されているデータを取得する。アプリケーション実行部１０が１０３や１０４で取得された外界認識センサ情報を、データ記憶部１４から取得するまでの処理を示す。アプリケーション実行部１０は、データの検索条件をテーブル選択部１２に提示する。取得したい対象物体の種別、取得数、及び、対象物に関する取得範囲、等を指定することが可能である。具体的に例示すると、自車両のから半径１００メートル以内に存在する車の情報を自車両からの距離が近い順に取得することが可能である。このような検索要求がアプリケーション実行部から与えられた際、１０のデータの検索要求は、テーブル選択部１２で解析される。テーブル選択部１２では、データ認識部１５の認識結果を元に、取得するテーブルを決定する。

例えば、車の燃費を重視した走行モードを選択しているアプリケーションからテーブル選択部１２に対し、図８のステップ９０のようにデータの取得要求があった場合、図８のステップ９１に示すように、まず優先度の計算を行い、現在の走行モードに適したテーブルを選択する。計算された優先度を元に、ステップ９２において、使用するテーブルを選択する。テーブル保持部１３が、３０、３１、３２に示すような複数のテーブルを保持している場合、通常走行モードであれば、先行車との相対距離に着目したテーブルを優先的に取得するが、テーブル選択部１２において、車の燃費を重視した走行モードで走行していると判断された場合、先行車の相対速度３２に着目したテーブルを優先的に取得する。
図３に示す通り、各テーブルは、データ記憶部内の該当するデータの格納場所特定情報が付加されているため、ステップ９３で格納場所特定情報を参照する際、データ記憶部内の該当する全データを検索することなく、格納場所特定情報の参照のみでデータ記憶部から該当するデータのみを取得することが可能となる。今回の例では、テーブル３２のメモリ上のアドレスを参照し、ステップ９４の処理として、実際のデータをデータ記憶部１４からアプリケーション側に複製する。

また、自車両における異常を検出した際、最低限必要なデータのみを送信する。具体的に例示すると、データ認識部１５において、異常を示す情報が検知された場合、異常を検出した通知をテーブル選択部１２に送る。テーブル選択部１２は、この異常に関する情報と、ユーザから予め与えられた情報を基に、取得するテーブルを決定し、アプリケーション実行部の要求に対し、データの複製を行う。

ところで、自動運転や先進運転支援のように、刻々と周囲の環境が変わる中で、高速で移動する物体の情報を扱う場合、現時刻の情報だけでなく、現時刻以降に、自車両を含む周りの環境がどのように変化するかを、予測及び推定することが重要である。人工知能や機械学習、統計処理等を車載電子制御装置内で動作させ、予測および推定を行いたい場合、過去の情報を元に予測及び推定する。そのため、自車両並びに対象物の過去情報の適切な管理も重要である。また、予測および推定を行う際には、同じ対象物に関しての予測が重要となる。そのため、過去と現在の情報が適切に結びついていることも重要である。

そこで、次に、本実施例における、リング・バッファ１４１を用いたデータの管理、且つ、過去の情報の適切な管理について説明する。データ記憶部１４では、リング・バッファ構成を採用する。バッファ領域内のメモリは、ある一定の領域サイズごとに区切られており、それぞれの小区間には、隣接する領域の先頭アドレス情報を渡しておく。また、メモリ内の最後のアドレスには、先頭のアドレスを指すようにすることで、リング状にメモリを配置する。この時、同じセンサ又は、同じアプリケーションから連続して同じ対象物体のデータが送信された場合、時刻に沿って、リングの向きにデータを格納する。実際には図５の１４１のように、データが取得された時刻毎にデータが管理されている。このようにリング状にデータを保持することによって、古いデータから順にデータを上書くことが可能となり、メモリのオーバーフローの発生を回避することが出来る。また、同じ対象物を同じリング状で管理することで、対象物を紐づけて管理することが可能となり、過去のデータとの差分や過去のデータを用いた、自車若しくは他車の数秒先の軌跡を推測することが容易になる。さらに、同じリング状を探索するため、検索の効率も向上する。

また、ステップ１２２において、最後に格納されたデータの取得時刻を取得する。あるリング・バッファ内に格納されているデータのうち、最後に格納されたデータの取得時刻が、予め設定した制限時刻より前に取得されている場合（ステップ１２３）、そのデータに関する更新は行われておらず、このデータは不要と判断され、破棄する（ステップ１２４）。このような処理をリング・バッファの数分繰り返すことで（ステップ１２１）、古いデータを長期間保持することなく、効率的にメモリ領域の管理が行える。

加えて、テーブル選択部１２において、センサデータには直接含まれていないが、いくつかのデータを組み合わせて計算することによって、新たに定義が可能なデータは、データ収集部１６で、予めユーザが指定した計算式に基づいて計算した後、データベースに格納する。

例えば、衝突時間を示すTime to Collision（TTC）は、相対距離と相対速度の除算で求めることが出来る。しかし、全てのセンサがこのTTCのデータを出力するわけではなく、アプリケーション側で適宜生成しなければならない。そこで、データ取得時に、データ認識部１５でTime To Collision(TTC)を計算し、データ記憶部１４に格納する。
具体的には、データ収集後、取得されたデータをデータ長の分だけ解析し、ユーザ初期設定情報に該当する場合、ステップ７１のデータ生成処理において、TTCの値を計算後、次の処理にデータを受け渡す。
この時、新たに作成されるデータも、識別情報として用いることが可能であり、データ取得の度に何度もアプリケーション側で同じ計算を行う必要が無いため、効率且つ、高速なデータの取得が実現できる。

車載電子制御装置１０１に接続されている外界認識センサ等、データ収集部１６で取得される各種データは、ハードウェアやソフトウェア毎にデータの形式、および、単位が異なる。テーブル保持部１３で扱うデータは、同じ基準に従って並び替え等が実行されることが重要である。しかし、データの形式および単位が異なる場合、アプリケーション実行部１０でデータ毎にプログラムを変更しなければならない。そのため、本実施例では、予めデータの成形及び単位の変更処理を行う。そのフローを図７に示すが、詳細な説明は省略する。

前述のとおり、車両で扱うデータは、車載されているセンサ、アプリケーションごとにデータのフォーマットや単位が異なる。具体的に例示すると、速度や距離をマイル表示するセンサや、キロメートルを用いて表すもの、センチメートルとメートルの混在が挙げられる。このようにフォーマットが異なるデータは、単位を統一して比較することが重要である。本実施例では、予めユーザ初期設定情報１０２に基づき、ステップ７２においてデータの加工および成型を行う。変更に関する情報は、予めユーザによって与えられた情報を元に変換を行う。

図７で示す、データ収集部１６においてデータを収集した後（ステップ１６）、ユーザ初期設定情報１０２に従い、ステップ７１においてデータの変換を行う。ユーザ初期設定情報１０２で、事前にマイルをキロメートルに変換するという設定が与えられている条件の下、ステレオカメラから受信した車速に関するデータの単位がマイルの場合、事前の設定に従い、データ受信後、ステップ７２でマイルからキロメートルへの単位変換を行う。

以上のとおり、本実施形態に係る車載電子制御装置によれば、先進運転支援や自動運転において、車載電子制御装置内で管理するデータ数が増加した場合においても、上記、テーブルがデータ記憶部に実際に保存されているデータと紐づいている、且つ、走行モード、走行シーン、実行アプリケーション、優先度、安全度、使用頻度、に応じて選択するテーブルを変更出来る。更に、テーブルは、対象となるデータのアドレスを保持しているので、取得したいデータを高速にアクセス出来、データ受け渡しの遅延、欠落の発生を抑制出来る。

１０…アプリケーション実行部、１１…データ出力部、１２…テーブル選択部、１３…テーブル保持部、１４…データ記憶部、１５…データ認識部、１６…データ収集部、１７…テーブル生成部、８０…テーブル、１００…車載電子制御装置群、１０１…車載電子制御装置、１０２…ユーザ初期設定情報、１０３，１０４…外界認識センサ、１０５…地図情報、１０６…自車両情報，ドライバ情報，車両間情報、１４１…リング・バッファ

Claims (4)

1. 複数のデータを取得するデータ収集部と、
   前記複数のデータを記憶するデータ記憶部と、
   前記データ記憶部(データベース)に格納されるデータの中で所定のデータ条件に適合するデータの格納場所を特定する格納場所特定情報(アドレス情報)を有するテーブルを生成するとともに、異なる複数のデータ条件に応じた複数のテーブルを生成するテーブル生成部と、
   前記複数のテーブルの中から所定のテーブル選択条件に基づいてテーブルを選択するテーブル選択部と、を備え、
   前記所定のテーブル選択条件は、走行モード、走行シーン、実行アプリケーション、優先度、安全度、使用頻度の少なくとも１つに基づいて設定される車載電子制御装置。
2. 前記データに対して認識処理を行う認識部を備え、
   前記所定のテーブル選択条件は、前記認識処理の結果に基づいて設定される、請求項１に記載の車載電子制御装置。
3. 前記所定のデータ条件は、データの種類を含む、請求項１に記載の車載電子制御装置。
4. 前記データの種類は、相対距離、相対速度、ＴＴＣ、減速度、の少なくとも１つである、請求項３に記載の車載電子制御装置。

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