JP7421634B2 - 制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置及び方法に関する。

制御装置は入力データを処理して、後段の装置にデータを出力する。リアルタイム性を必要とする制御については、データの入力及び出力タイミングに制約が設けられており、その制約を満たすように設計が行われる。周期タスクは、所定の時間（周期タスクの起動タイミングからデッドラインまで）内に処理を行う。デッドラインは、システムが破綻しないよう決定しなければならない。

特許文献１では、タスクと通信の同期技術について記載されている。同文献では、タスクの古い出力データを出力メモリ領域に保持し、後続タスクの入力メモリに転送することで、後続タスクの時刻決定的な動作を保証している。

特許文献２では、車両制御装置のタスクの遅延度を監視する技術について記載している。同文献においては、タスクを構成するサブタスクの遅延度を監視し、遅延度が閾値以上であれば前記タスクに代えてフェールセーフタスクを実行し、タスクがデッドライン内に処理を完了できずシステム全体がシャットダウンすることを防いでいる。

特表２０１６―５２３４０９号公報 特開２０１６－６６１３９号公報

周期タスクのデッドラインはあらかじめ計算された最悪実行時間に基づいて決定するのが一般的である。しかしながら、システムが大規模化、複雑化するにつれ、最悪実行時間の計算が難しくなってきた。また、処理の高速化の要求から、ごく低確率でしか発生しない最悪実行時間に基づいたデッドラインを採用すること自体が難しくなってきている。そのため、おおよそ十分な処理周期を設定し、万一周期を守れない場合の対応が必要になってきている。

ある周期タスクが所定の時間内に処理を完了しない（オーバーラン）場合、前回値を使うなど、処理の精度を大きく落とさなければならなかった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、処理精度の低下を抑制することができる制御装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一例である制御装置は、バッファと、所定の実行周期で第１タスクを実行し、前記実行周期において前記第１タスクの締め切りタイミングを示す第１タスクデッドラインまでに前記第１タスクが完了した場合、前記第１タスクの出力値を前記バッファに書き込む第１タスク部と、前記第１タスクデッドラインまでに前記第１タスクが完了するか否かに関わらず、前記実行周期において前記第１タスクの出力値が前記バッファに書き込まれる前に、前記第１タスクの前記出力値を予測し、予測値を前記バッファに書き込む予測タスク部と、前記実行周期において前記バッファに書き込まれた最新の値を読み出し、前記バッファから読み出した前記最新の値を入力として第２タスクを実行し、前記第２タスクの出力値を出力する第２タスク部と、を備える。

本発明によれば、処理精度の低下を抑制することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１に係る車両制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る車両制御装置の機能要素の構成の一例を示す図である。 本発明の実施例１に係る周期タスクＡで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る予測タスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る周期タスクＢで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係るスケジューラで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１における各処理の動作を時間軸上で模式的に説明する図である。 本発明の実施例２に係るスケジューラで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例２における各処理の動作を時間軸上で模式的に説明する図である。 本発明の実施例３に係る予測タスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例３における各処理の動作を時間軸上で模式的に説明する図である。 本発明の実施例４に係る周期タスクＡで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例４に係るスケジューラで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例５に係る周期タスクＡで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例５に係るスケジューラで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例５における各処理の動作を時間軸上で模式的に説明する図である。 本発明の実施例６に係るエンジン制御ユニットの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例６に係るエンジン制御ユニットの機能要素の構成の一例を示す図である。 本発明の実施例６係る点火時期算出タスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例６係るタイマセットタスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例６係る予測タスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例７に係るＡＤユニットの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例７に係るＡＤユニットの機能要素の構成の一例を示す図である。 本発明の実施例７係る縦位置推定タスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例７係る横位置推定タスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例７係る経路算出タスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例７係る縦位置予測タスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例７係る横位置予測タスクで行われる処理の一例を示すフローチャートである。

以下、実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成などを適宜追加、変更、削除などして実施することができる。ここでは例として、本発明を車両制御装置に適用した場合の形態を示す。以下の実施例に係る車両制御装置は、例えば、処理のオーバーラン時に精度が低下することの防止を目的とする。

［実施例１］
図１は、実施例１に係る車両制御装置１の構成の一例を示すブロック図である。車両制御装置１は、プロセッサ２と、メモリ３と、不揮発性メモリ４と、バッファ１５を含む。
プロセッサ２～バッファ１５は、インターコネクト８を介して接続される。

メモリ３には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）７と、周期タスクＡ（１１）と、予測タスク１２と、周期タスクＢ（１３）がロードされてプロセッサ２によって実行される。以下では、便宜上、タスクを各処理の動作主体として説明することもあるが、各処理の実際の動作主体はプロセッサ２である。

周期タスクＡ（１１）と、予測タスク１２と、周期タスクＢ（１３）と、スケジューラ１４は、ＯＳ７上で稼働するソフトウェアである。ＯＳ７は、例えば、ＡＵＴＯＳＡＲ（Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）に準拠したＯＳや、リアルタイムＯＳを用いることができる。

図２は、実施例１に係る車両制御装置１の機能要素の構成図である。

車両制御装置１では、周期タスクＡ（１１）が処理を行い、出力値をバッファ１５に格納する。周期タスクＢ（１３）は、バッファ１５から周期タスクＡ（１１）が格納した値を読み込み、処理を行う。予測タスク１２は、周期タスクＡ（１１）の出力値を予測し、バッファ１５に格納する。スケジューラ１４は、周期タスクＡ（１１）、予測タスク１２、周期タスクＢ（１３）の起動および終了を行う。

換言すれば、車両制御装置１（制御装置）は、少なくとも、バッファ１５、第１タスク部、予測タスク部、第２タスク部を備える。なお、本実施例では、第１タスク部、予測タスク部、第２タスク部は、それぞれメモリ３（図１）にロードされるソフトウェアとプロセッサ２（図１）が協働することにより実現されるが、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のハードウェアで実現してもよい。

ここで、第１タスク部（プロセッサ２）は、所定の実行周期で第１タスク（周期タスクＡ）を実行し、第１タスク（周期タスクＡ）の出力値をバッファ１５に書き込む。予測タスク部（プロセッサ２）は、実行周期において第１タスク（周期タスクＡ）の出力値がバッファ１５に書き込まれる前に、第１タスク（周期タスクＡ）の出力値を予測し、予測値をバッファ１５に書き込む。第２タスク部（プロセッサ２）は、実行周期でバッファ１５から第１タスク（周期タスクＡ）の出力値または予測値を読み出し、バッファ１５から読み出した出力値または予測値を入力として第２タスク（周期タスクＢ）を実行し、第２タスク（周期タスクＢ）の出力値を出力する。これらの動作の詳細は図７を用いて後述される。

これにより、実行周期において第１タスク（周期タスクＡ）の出力値がバッファ１５に書き込まれなくても第１タスク（周期タスクＡ）の予測値を入力として第２タスク（周期タスクＢ）を完了することができる。その結果、第２タスク（周期タスクＢ）の出力値（例えば、アクチュエータの制御量）の精度が低下することを抑制することができる。

なお、予測値は、例えば、バッファ１５に書き込まれた後、第１タスク（周期タスクＡ）の出力値で上書きされる。上書きに代えてリングバッファを用いてもよい。

図３は、実施例１に係る周期タスクＡ（１１）で行われる処理の一例を示すフローチャートである。周期タスクＡ（プロセッサ２）の処理１００は、以下のように実行される。

ステップ１０１では、周期タスクＡは入力値を取得する。

ステップ１０２では、周期タスクＡは取得した入力値を用いて、演算処理を行う。

ステップ１０３では、周期タスクＡは演算処理の結果を出力値としてバッファ１５に書き込む。

図４は、実施例１に係る予測タスク１２で行われる処理の一例を示すフローチャートである。予測タスク（プロセッサ２）の処理２００は、以下のように実行される。

ステップ２０１では、予測タスクは入力値を取得する。

ステップ２０２では、予測タスクは取得した入力値を用いて、周期タスクＡ（１１）で出力される値を予測する。

ステップ２０３では、予測タスクは得られた予測値をバッファ１５に書き込む。

図５は、実施例１に係る周期タスクＢ（１３）で行われる処理の一例を示すフローチャートである。周期タスクＢ（プロセッサ２）の処理３００は、以下のように実行される。

ステップ３０１では、周期タスクＢは入力値をバッファ１５から取得する。

ステップ３０２では、周期タスクＢは取得した入力値を用いて、演算処理を行う。

ステップ３０３では、周期タスクＢは演算処理の結果を出力値として出力する。

図６は、実施例１に係るスケジューラ１４で行われる処理の一例を示すフローチャートである。スケジューラ１４（プロセッサ２）の処理４００は、以下のように実行される。

ステップ４０１では、スケジューラ１４は時刻と、周期タスクＡ起動時刻１６とを比較する。スケジューラ１４は、時刻が周期タスクＡ起動時刻１６と一致する場合はステップ４０２へ進み（ステップ４０１：Ｙｅｓ）、時刻が周期タスクＡ起動時刻１６と一致しない場合には（ステップ４０１：Ｎｏ）、ステップ４０３へ進む。

ステップ４０２では、時刻が周期タスクＡ起動時刻であるので、スケジューラ１４は周期タスクＡ（１１）を起動させる。

ステップ４０３では、スケジューラ１４は時刻と、周期タスクＡデッドラインとを比較し、さらに周期タスクＡ（１１）が実行中であるか判定する。スケジューラ１４は、時刻が周期タスクＡデッドラインと一致し、かつ周期タスクＡ（１１）が実行中の場合（ステップ４０３：Ｙｅｓ）、ステップ４０４へ進み、時刻が周期タスクＡデッドラインと一致しない、もしくは周期タスクＡ（１１）が実行中でない場合（ステップ４０３：Ｎｏ）、ステップ４０５へ進む。

ステップ４０４では、スケジューラ１４は周期タスクＡ（１１）を終了させる。

ステップ４０５では、スケジューラ１４は時刻と、周期タスクＢ起動時刻とを比較する。スケジューラ１４は、時刻が周期タスクＢ起動時刻と一致する場合は（ステップ４０５：Ｙｅｓ）、ステップ４０６へ進み、時刻が周期タスクＢ起動時刻と一致しない場合には（ステップ４０５：Ｎｏ）、ステップ４０７へ進む。

ステップ４０６では、時刻が周期タスクＢ起動時刻であるので、スケジューラ１４は周期タスクＢ（１３）を起動させる。

ステップ４０７では、スケジューラ１４は時刻と、予測タスク起動時刻とを比較する。
スケジューラ１４は、時刻が予測タスク起動時刻と一致する場合は（ステップ４０７：Ｙｅｓ）、ステップ４０８へ進み、時刻が予測タスク起動時刻と一致しない場合には（ステップ４０７：Ｎｏ）、ステップ４０１へ進む。

ステップ４０８では、時刻が予測タスク起動時刻であるので、スケジューラ１４は予測タスク１２を起動させる。

図７は、実施例１における各処理の動作を時間軸上で模式的に説明する図である。

図中の黒色矢印は、スケジューラ１４の命令を表し、白色矢印はバッファ１５からの読み込み、もしくはバッファ１５への書き込みを表している。

本例は、時刻（ｔ）＝２６において、周期タスクＡ（１１－２）がオーバーランを起こした場合について説明する。

スケジューラ１４は、予測タスク起動時刻２０において、予測タスク１２を起動させる（ステップ４０８）。これにより予測タスク１２－１が起動する。予測タスク１２－１は演算が完了すると、バッファ１５へ予測値を書き込む。なお、予測タスク１２－１の処理時間は、周期タスクＡの処理時間又は周期タスクＢの処理時間に対して十分に小さい（後述の１２－２も同様）。

スケジューラ１４は、周期タスクＡ起動時刻２１において、周期タスクＡ（１１）を起動させる。これにより周期タスクＡ（１１－１）が起動する。周期タスクＡ（１１－１）は演算が完了すると、バッファ１５へ出力値を書き込む。

スケジューラ１４は、周期タスクＢ起動時刻２３において、周期タスクＢ（１３）を起動させる。これにより周期タスクＢ（１３－１）が起動する。周期タスクＢ（１３－１）は、周期タスクＡ（１１－１）によって書き込まれた値を、バッファ１５から読み込み、これを用いて演算を行う。

スケジューラ１４は、予測タスク起動時刻２４において、予測タスク１２を起動させる。これにより予測タスク１２－２が起動する。予測タスク１２－２は演算が完了すると、バッファ１５へ予測値を書き込む。

スケジューラ１４は、周期タスクＡ起動時刻２５において、周期タスクＡ（１１）を起動させる。これにより周期タスクＡ（１１－２）が起動する。しかし、本例では周期タスクＡ（１１－２）は、所定の周期タスクＡデッドライン２６までに演算が完了しなかったとする。スケジューラ１４は、周期タスクＡデッドライン２６において、周期タスクＡ（１１－２）を終了させる。

スケジューラ１４は、周期タスクＢ起動時刻２７において、周期タスクＢ（１３）を起動させる。これにより周期タスクＢ（１３－２）が起動する。周期タスクＢ（１３－２）は、予測タスク１２－２によって書き込まれた値を、バッファ１５から読み込み、これを用いて演算を行う。

換言すれば、第２タスク部（プロセッサ２）は、実行周期において第１タスク（周期タスクＡ）の締め切りタイミングを示す第１タスクデッドライン（周期タスクＡデッドライン）までに第１タスク（周期タスクＡ）が完了しない場合、第１タスク（周期タスクＡ）の予測値を入力として第２タスク（周期タスクＢ）を実行する。これにより、第１タスクデッドライン（周期タスクＡデッドライン）までに第１タスク（周期タスクＡ）が完了しなくても第１タスク（周期タスクＡ）の予測値を入力として第２タスク（周期タスクＢ）を完了することができる。

以上、本実施例１によれば、ある処理が所定の出力周期内に演算を完了することができなかった場合、あらかじめ予測した出力値を用いることで、前回値の使用を防ぐことができ、処理の精度が低下することを防ぐことが可能となる。

［実施例２］
図８は、実施例２に係るスケジューラ１４で行われる処理の一例を示すフローチャートである。スケジューラ１４（プロセッサ２）の処理５００は、以下のように実行される。
なお、図６と同様の説明は省略する。

ステップ５０７では、スケジューラ１４は時刻と、予測タスク起動時刻βとを比較する。スケジューラ１４は、時刻が予測タスク起動時刻βと一致する場合は（ステップ５０７：Ｙｅｓ）、ステップ５０９へ進み、時刻が予測タスク起動時刻βと一致しない場合には（ステップ５０７：Ｎｏ）、ステップ５１０へ進む。

ステップ５０９では、スケジューラ１４は周期タスクＢ（１３）が演算を完了しているか判定する。周期タスクＢ（１３）が演算を完了している場合は（ステップ５０９：Ｙｅｓ）、ステップ４０８へ進む。周期タスクＢ（１３）が演算を完了していない場合は、ステップ４０１へ進む。

ステップ４０８では、時刻が予測タスク起動時刻であるので、スケジューラ１４は予測タスク１２を起動させる。

ステップ５１０では、スケジューラ１４は時刻と、予測タスク起動時刻αを比較し、さらに予測タスク１２が未実行であるか判定する。ここで、β＜αである。スケジューラ１４は、時刻が予測タスク起動時刻αと一致し、かつ予測タスク１２が未実行の場合（ステップ５１０：Ｙｅｓ）、ステップ５１１へ進み、時刻が予測タスク起動時刻αと一致しない、もしくは予測タスク１２が実行済みの場合（ステップ５１０：Ｎｏ）、ステップ４０１へ進む。

ステップ５１１では、スケジューラ１４は予測タスク１２を起動する。

図９は、実施例２における各処理の動作を時間軸上で模式的に説明する図である。

本例は、時刻（ｔ）＝２８において、予測タスク１２－３が起動し、時刻（ｔ）＝２６において、周期タスクＡ（１１－２）がオーバーランを起こした場合について説明する。
なお、図７と同様の説明は省略する。

スケジューラ１４は、周期タスクＢ起動時刻２３において、周期タスクＢ（１３）を起動させる。これにより周期タスクＢ（１３－３）が起動する。

スケジューラ１４は、予測タスク起動時刻β（２８）において、予測タスク１２を起動させる。これにより予測タスク１２－３が起動する（ステップ４０８）。

スケジューラ１４は、予測タスク起動時刻α（２４）において、すでに予測タスク１２－３が実行されたため、予測タスク１２を起動しない。

スケジューラ１４は、周期タスクＢ起動時刻２７において、周期タスクＢ（１３）を起動させる。これにより周期タスクＢ（１３－４）が起動する。周期タスクＢ（１３－４）は予測タスク１２－３によって書き込まれた値を、バッファ１５から読み込み、これを用いて演算を行う。

以上、本実施例２によれば、実施例１において予測タスク１２が占有していたプロセッサの実行時間を、他の任意の処理に割り当てることが可能となる。また、周期タスクＢの演算が完了していれば、次周期の予測タスクの起動が実施例１より早くなる。

［実施例３］（空き時間の大小で予測アルゴリズムを変更する）
図１０は、実施例３に係る予測タスク１２で行われる処理の一例を示すフローチャートである。予測タスク１２（プロセッサ２）の処理６００は、以下のように実行される。なお、図４と同様の説明は省略する。

ステップ６０２では、予測タスク１２が予測タスク起動時刻βで起動したか判定する。
予測タスク１２が予測タスク起動時刻βで起動していた場合は（ステップ６０２：Ｙｅｓ）、ステップ６０３へ進む。予測タスク１２が予測タスク起動時刻βで起動していなかった場合は（ステップ６０２：Ｎｏ）、ステップ６０４へ進む。

ステップ６０３では、予測タスク１２は、より高精度な予測アルゴリズムを用いて、取得した入力値をもとに、周期タスクＡ（１１）で出力される値を予測する。なお、高精度な予測アルゴリズムは、例えば、高次の回帰曲線や多数のデータを用いるアルゴリズムである。

ステップ６０４では、予測タスク１２は、より高速な予測アルゴリズムを用いて、取得した入力値をもとに、周期タスクＡ（１１）で出力される値を予測する。なお、高速な予測アルゴリズムは、例えば、テーブル参照により、入力値に対応する予測値を取得するアルゴリズムである。

図１１は、実施例３における各処理の動作を時間軸上で模式的に説明する図である。なお、図７、９と同様の説明は省略する。

スケジューラ１４は、予測タスク起動時刻β（２８）において、予測タスク１２を起動させる。これにより予測タスク１２－４が起動する。予測タスク１２－４は、予測タスク起動時刻βで起動したため、高精度な予測アルゴリズムを用いて、予測を行う（ステップ６０３）。

換言すれば、予測タスク部（プロセッサ２）は、実行周期において第２タスク（周期タスクＢ）が完了し、かつ、次の第１タスク（周期タスクＡ）の出力値の予測を開始するタイミング（予測タスク起動時刻β）から実行周期が終わるタイミングまでの時間を示す空き時間が第１閾値（例えば、第１予測（高精度）に要する時間）を超える場合、速度よりも精度を優先する第１予測を行い、空き時間が第１閾値以下の場合、精度よりも速度を優先する第２予測を行う。これにより、空き時間の長さに応じて、精度を優先する第１予測と、速度を優先する第２予測を切り替えることができる。

以上、実施例３によれば、予測タスク１２は他のタスクの処理状況次第で、高精度な予測アルゴリズムを用いて、より精度の良い予測値を出力することが可能となる。また、予測タスク１２が高速な予測アルゴリズムを用いる場合には計算負荷が低減するため、車両制御装置が消費する電力を抑制することができる。

［実施例４］
図１２は、実施例４に係る周期タスクＡ（１１）で行われる処理の一例を示すフローチャートである。周期タスクＡ（プロセッサ２）の処理７００は、以下のように実行される。なお、図３と同様の説明は省略する。

ステップ７０３では、周期タスクＡは予測タスクスキップフラグが無効か判定する。予測タスクスキップフラグが無効の場合は（ステップ７０３：Ｙｅｓ）、ステップ７０４へ進む。予測タスクスキップフラグが無効でない場合は（ステップ７０３：Ｎｏ）、ステップ１０３へ進む。

ステップ７０４では、周期タスクＡはバッファ１５から予測値を読み込む。

ステップ７０５では、周期タスクＡは、読み込んだ予測値と、演算結果とを用いて、予測精度を求め、予測精度をあらかじめ決められた閾値と比較する。予測精度が閾値以上の場合は、ステップ１０３へ進む。予測精度が閾値未満の場合は、ステップ７０６へ進む。

ステップ７０６では、周期タスクＡは予測タスクスキップフラグを有効にする。

換言すれば、第１タスク部（プロセッサ２）は、周期タスクＡの出力値（演算結果）と予測値の一致の度合いを示す予測精度が第２閾値より低い場合、予測タスク部（プロセッサ２）の起動をスキップさせる。これにより、予測精度が低い場合に、第１タスク（周期タスクＡ）の出力値を入力として第２タスク（周期タスクＢ）を完了することができる。

図１３は、実施例４に係るスケジューラ１４で行われる処理の一例を示すフローチャートである。スケジューラ１４（プロセッサ２）の処理８００は、以下のように実行される。なお、図６と同様の説明は省略する。

ステップ８０７では、スケジューラ１４は予測タスクスキップフラグが無効か判定する。予測タスクスキップフラグが無効の場合は（ステップ８０７：Ｙｅｓ）、ステップ４０７へ進む。予測タスクスキップフラグが無効でない場合は（ステップ８０７：Ｎｏ）、ステップ８１１へ進む。

ステップ８１１では、スケジューラ１４は予測タスクスキップカウンタを減算する。予測タスクスキップカウンタは、あらかじめ決められた値を持つ。

ステップ８１２では、スケジューラ１４は予測タスクスキップカウンタが０か判定する。０の場合は、ステップ８１３へ進む。０でない場合は、ステップ４０１へ進む。

ステップ８１３では、スケジューラ１４は予測タスクスキップフラグを無効にし、予測タスクスキップカウンタの値を初期化する。

以上、実施例４によれば、予測の精度があらかじめ決められた閾値に満たない場合に、予測タスク１２の実行をスキップすることができる。これにより、予測タスク１２が占有していたプロセッサの実行時間を、他の任意の処理に割り当てることが可能となる。また、車両制御装置が消費する電力を抑制することができる。

［実施例５］
図１４は、実施例５に係る周期タスクＡ（１１）で行われる処理の一例を示すフローチャートである。周期タスクＡ（プロセッサ２）の処理９００は、以下のように実行される。なお、図３と同様の説明は省略する。

ステップ９０２では、周期タスクＡは演算処理Ｉを実行する。

ステップ９０３では、周期タスクＡは、時刻が、所定の演算処理Ｉデッドライン以内であるか判定する。時刻が演算処理Ｉデッドライン以内（以前）である場合は（ステップ９０３：Ｙｅｓ）、ステップ９０４へ進む。時刻が演算処理Ｉデッドラインを超えている場合は（ステップ９０３：Ｎｏ）、ステップ９０５へ進む。

ステップ９０４では、周期タスクＡは演算処理ＩＩを実行する。

ステップ９０５では、周期タスクＡは予測タスク起動イベントを発生させる。

換言すれば、第１タスク（周期タスクＡ）は、少なくとも第１演算処理（演算処理Ｉ）と第２演算処理（演算処理ＩＩ）を含む。第１タスク部（プロセッサ２）は、第１演算処理（演算処理Ｉ）がその締め切りタイミングを示す第１演算処理デッドライン（演算処理Ｉデッドライン）を超えて完了した場合、第２演算処理（演算処理ＩＩ）の実行をキャンセルし、予測タスク部（プロセッサ２）を起動させる。これにより、第１演算処理デッドライン（演算処理Ｉデッドライン）を超えて第１演算処理（演算処理Ｉ）が完了した場合、第２演算処理（演算処理ＩＩ）の実行をキャンセルし、第２演算処理（演算処理ＩＩ）が使用するリソースを確保する必要がなくなる。

図１５は、実施例５に係るスケジューラ１４で行われる処理の一例を示すフローチャートである。スケジューラ１４（プロセッサ２）の処理１０００は、以下のように実行される。なお、図６と同様の説明は省略する。

ステップ１００７では、スケジューラ１４は予測タスク起動イベントを受信しているか判定する。予測タスク起動イベントを受信している場合は（ステップ１００７：Ｙｅｓ）、ステップ４０８へ進む。予測タスク起動イベントを受信していない場合は（ステップ１００７：Ｎｏ）、ステップ４０１へ進む。

図１６は、実施例５における各処理の動作を時間軸上で模式的に説明する図である。なお、図７と同様の説明は省略する。

周期タスクＡ（１１－３）は、時刻３０において、演算処理Ｉを完了する。しかし、これは周期タスクＡ演算処理Ｉデッドライン２９を超える時刻であるため、予測タスク起動イベントを発生させ、処理を終了する（ステップ９０５）。

スケジューラ１４は、時刻３０において、予測タスク起動イベントを受信したため、予測タスク１２を起動させる（ステップ４０８）。これにより予測タスク１２－５が起動する。予測タスク１２－５は、周期タスクＡ（１１－３）の出力値を予測する。

以上、実施例５によれば、周期タスクＡ（１１）がオーバーラン（デッドラインを超えてしまうこと）することを未然に防ぎ、周期タスクＢ１３が予測タスク１２から出力される予測値を用いて演算を行うことが可能となる。

［実施例６］
図１７は、実施例６に係る本発明を適用したエンジン制御ユニット１－１０の構成の一例を示すブロック図である。なお、図１と同様の説明は省略する。センサ入力２２は、クランク角センサなど、各種センサからの入力を受け取る装置である。点火ドライバ２３－１０は、エンジンの点火系に接続し、点火タイマ２４－１０の指示に従って、プラグに点火するための電流を流す。点火タイマ２４－１０は、プロセッサが指定した時刻に点火ドライバ２３－１０を起動する。

図１８は、実施例６に係る本発明を適用したエンジン制御ユニット１－１０の機能構成の一例を示すブロック図である。回転数算出タスク２１－１０は、周期内のクランク角センサ割込みをカウントし、回転数を算出する。点火時期算出タスク１１－１０は、回転数や吸気温度などの入力から点火時期を算出し、バッファ１５に点火時期の値（上死点到達予定時刻からの相対時間）を書き込む。タイマセットタスク１３－１０は、バッファ１５から点火時期を読み取り、絶対時刻に変換して点火タイマをセットする。予測タスク１２は、点火時期の予測値を算出してバッファ１５に書き込む。スケジューラ１４は、各タスクを所定の周期で起動する。

図１９は、実施例６に係る点火時期算出タスク１１－１０（プロセッサ２）で行われる処理の一例を示すフローチャートである。図２０は、実施例６に係るタイマセットタスク１３－１０（プロセッサ２）で行われる処理の一例を示すフローチャートである。なお、図５と同様の説明は省略する。

図２０のステップ１２０２では、タイマセットタスクは点火タイマをセットする。

図２１は、実施例６に係る予測タスク１２（プロセッサ２）で行われる処理の一例を示すフローチャートである。予測タスクの処理１３００は、以下のように実行される。なお、図４と同様の説明は省略する。

予測タスク１２は、入力処理（ステップ２０１）において回転数を入力し、前回との回転数の差分が一定値より小さい場合、処理を終了する（ステップ１３０２：Ｙｅｓ）。そうでない場合（ステップ１３０２：Ｙｅｓ）、予測タスク１２は、高回転かどうかを判定し（ステップ１３０３）、高回転の場合（ステップ１３０３：Ｙｅｓ）は軽量アルゴリズム、すなわち回転数に応じたテーブル参照と参照した値を前回の点火時期に加算して点火時期を決定する。

高回転でない場合（ステップ１３０３：Ｎｏ）、予測タスク１２は、高精度アルゴリズム、すなわち複数周期前からの回転数の変化から現在の回転数を予測し、その予測値に基づいて点火時期を予測する（ステップ６０３）。予測タスク１２は出力処理においてバッファ１５に点火時期の予測値を書き込む。

ステップ１３０２では、前回との回転数の差分が一定値より小さい場合予測処理および出力処理をスキップすることができ、予測が不要な場合すなわち前回値との差分が一定以下になる場合に処理負荷を削減することができる。

ステップ１３０３、６０３、６０４では、高回転の場合は（ステップ１３０３：Ｙｅｓ）、軽量アルゴリズム（ステップ６０４）、そうでない場合（ステップ１３０３：Ｎｏ）は高精度アルゴリズムに基づいて予測処理を行うことで（ステップ６０３）、処理負荷に合わせて予測処理を切り替えることができる。

以上、実施例６によれば、エンジン制御ユニットにおいて、点火時期算出タスク１１－１０が所定の出力周期内に演算を完了することができなかった場合、あらかじめ予測した出力値を用いることで、前回値の使用を防ぐことができ、タイマセットタスク１３－１０の精度が低下することを防ぐことが可能となる。

［実施例７］
図２２は、本発明を適用したＡＤユニット１－２０（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の構成の一例を示すブロック図である。なお、図１と同様の説明は省略する。

メモリ３には、ＯＳ７と、縦位置推定タスク１１－２０と、横位置推定タスク１１－２１と、縦位置予測タスク１２－２０と、横位置予測タスク１２－２１と、シーン判定タスク３１と、フュージョンタスク３２がロードされてプロセッサ２によって実行される。

ＡＤユニットは自動運転の制御を行う制御ユニットであり、カメラなど各種センサからの入力を受け取り、その入力から自車周辺の物体の認識等を行い、認識した物体情報などを統合（フュージョン）したり、自車の走行状況（シーン）を判定したり、自車の自己位置を推定したりしたのち、自車が進むべき経路を算出し、その経路を走行するために必要な舵角等の制御情報を算出して、ＥＰＳ（電動ステアリングシステム）などのアクチュエータに制御情報を出力する。

なお、本発明は、ＡＤユニットの機能のうち、自己位置推定に適用するため、自己位置推定にかかわる構成要素のみ図示する。

図２３は、本発明を適用したＡＤユニット１－２０の機能構成の一例を示すブロック図である。

フュージョンタスク３２は認識した物体情報などを統合し、縦位置推定タスク１１－２０および横位置推定タスク１１－２１が必要とする情報を出力する。

シーン判定タスク３１は、自車加速中または先行車減速中などで先行車との衝突リスクが一定以上ある場合か、左右の車線変更中かを判断して出力する。

縦位置推定タスク１１－２０は、自車の縦位置を推定して結果を縦位置バッファ１５－２０に出力する。

横位置推定タスク１１－２１は、自車の横位置を推定して結果を横位置バッファ１５－２１に出力する。

縦位置予測タスク１２－２０は、自車の縦位置を予測して結果を縦位置バッファ１５－２０に出力する。

横位置予測タスク１２－２１は、自車の横位置を予測して結果を横位置バッファ１５－２１に出力する。

経路算出タスク１３－２０は自車の縦位置および横位置や車線情報、フリースペース情報などから自車の進むべき経路を算出する。

図２４は、実施例７に係る縦位置推定タスク１１－２０で行われる処理の一例を示すフローチャートである。図２５は、実施例７に係る横位置推定タスク１１－２１で行われる処理の一例を示すフローチャートである。図２６は、実施例７に係る経路算出タスク１３－２０で行われる処理の一例を示すフローチャートである。経路算出タスク１６００の処理は、以下のように実行される。なお、図５と同様の説明は省略する。

図２６のステップ１６０１では、入力値を、縦位置バッファ１５－２０と横位置バッファ１５－２１から取得する。

図２７は、実施例７に係る縦位置予測タスク１２－２０で行われる処理の一例を示すフローチャートである。縦位置予測タスク（プロセッサ２）の処理１７００は、以下のように実行される。なお、図４と同様の説明は省略する。

ステップ１７０２では、縦位置予測タスクは自車と先行車が衝突するリスクがあるか判定する。

縦位置予測タスク１２－２０は、入力処理（ステップ２０１）においてフュージョン結果およびシーン判定結果を入力し、先行車との衝突リスクが一定以下の場合（ステップ１７０２：Ｎｏ）、処理を終了する。そうでない場合（ステップ１７０２：Ｙｅｓ）、予測処理（ステップ２０２）において自車縦位置の予測を行い、出力処理（ステップ２０３）において出力値を縦位置バッファ１５－２０へ書き込む。

図２８は、実施例７に係る横位置予測タスク１２－２１で行われる処理の一例を示すフローチャートである。横位置予測タスク（プロセッサ２）の処理１８００は、以下のように実行される。なお、図４と同様の説明は省略する。

ステップ１８０２では、横位置予測タスク１２－２１は車線を変更中であるか判定する。

横位置予測タスク１２－２１は、入力処理（ステップ２０１）においてフュージョン結果およびシーン判定結果を入力し、車線変更中でない場合（ステップ１８０２：Ｎｏ）、処理を終了する。そうでない場合（ステップ１８０２：Ｙｅｓ）、予測処理（ステップ２０２）において自車横位置の予測を行い、出力処理（ステップ２０３）において出力値を横位置バッファ１５－２１へ書き込む。

ステップ１７０２、ステップ１８０２において、シーン判定結果に基づいてどの予測処理を行うか切り替えることができ、不要な予測処理による処理負荷上昇を回避することができる。

以上、実施例７によれば、ＡＤユニットにおいて、縦位置推定タスク１１－２０もしくは横位置推定タスク１１－２１が所定の出力周期内に演算を完了することができなかった場合、あらかじめ予測した出力値を用いることで、前回値の使用を防ぐことができ、経路算出タスク１３－２０の精度が低下することを防ぐことが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

なお、本発明の実施例は、以下の態様であってもよい。

（１）．所定周期でタスクを実行するタスク実行部（プロセッサ）を備えた制御装置において、前記タスク実行部は、実行周期における前記タスクの出力値を、前記実行周期での出力前に予測することを特徴とする制御装置。

（２）．（１）において、前記タスク実行部は、前記実行周期内に前記タスクが完了しない場合、前記予測した値を受け取り可能な状態にすることを特徴とする制御装置。

（３）．（１）または（２）において、前記タスク実行部は、前記実行周期における前記出力値を予測する際、前記実行周期での出力前のいずれかの実行周期の空き時間が所定より多い場合、精度を優先する予測をし、前記実行周期での出力前のいずれかの実行周期の空き時間が所定より少ない場合、速度を優先する予測をすることを特徴とする制御装置。

（４）．（１）または（２）において、前記タスク実行部は、前記実行周期の前記タスクの遅延が閾値を超える場合、前記実行周期の前記タスクを中断して、前記実行周期の前記出力値を予測することを特徴とする制御装置。

（５）．（３）において、精度を優先する予測は、高次の回帰曲線又は多数のデータを用いるアルゴリズムを用い、速度を優先する予測は、テーブル参照により、入力値に対応する予測値を取得するアルゴリズムを用いる。

（６）．（１）において、制御装置は、ＡＤユニットである。

すなわち、制御装置は、プロセッサとメモリを有し、入力装置から取得した入力データを用いて演算を行い、出力値を生成し、所定の時間内に出力装置を制御する制御装置であって、前記入力装置からデータを受け付けて、当該受け付けたデータに対して所定の演算処理を行って出力値を生成する周期タスクＡと、当該生成された出力値を入力として演算処理を行う周期タスクＢと、前記周期タスクＡの出力値を予測する予測タスクと、を有し、前記周期タスクＢは、前記周期タスクＡが所定の時間内に処理を完了しない場合に、前記予測タスクの出力値を用いて、演算処理を行う。

この制御装置によれば、ある処理が所定の出力周期内に演算を完了することができなかった場合、あらかじめ予測した出力値を用いることで、処理の精度が低下することを防ぐことができる。

１…車両制御装置
２…プロセッサ
３…メモリ
４…不揮発性メモリ
８…インターコネクト
１１…周期タスクＡ
１２…予測タスク
１３…周期タスクＢ
１４…スケジューラ
１５…バッファ

Claims (6)

1. バッファと、
   所定の実行周期で第１タスクを実行し、前記実行周期において前記第１タスクの締め切りタイミングを示す第１タスクデッドラインまでに前記第１タスクが完了した場合、前記第１タスクの出力値を前記バッファに書き込む第１タスク部と、
   前記第１タスクデッドラインまでに前記第１タスクが完了するか否かに関わらず、前記実行周期において前記第１タスクの出力値が前記バッファに書き込まれる前に、前記第１タスクの前記出力値を予測し、予測値を前記バッファに書き込む予測タスク部と、
   前記実行周期において前記バッファに書き込まれた最新の値を読み出し、前記バッファから読み出した前記最新の値を入力として第２タスクを実行し、前記第２タスクの出力値を出力する第２タスク部と、
   を備えることを特長とする制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記第２タスク部は、
   前記実行周期において前記第１タスクデッドラインまでに前記第１タスクが完了しない場合、前記第１タスクの前記予測値を入力として前記第２タスクを実行する
   ことを特長とする制御装置。
3. 請求項２に記載の制御装置であって、
   前記予測タスク部は、
   前記実行周期において前記第２タスクが完了し、かつ、次の前記第１タスクの前記出力値の予測を開始するタイミングから前記実行周期が終わるタイミングまでの時間を示す空き時間が第１閾値を超える場合、速度よりも精度を優先する第１予測を行い、
   前記空き時間が第１閾値以下の場合、精度よりも速度を優先する第２予測を行う
   ことを特長とする制御装置。
4. 請求項２に記載の制御装置であって、
   前記第１タスクは、
   少なくとも第１演算処理と第２演算処理を含み、
   前記第１タスク部は、
   前記第１演算処理がその締め切りタイミングを示す第１演算処理デッドラインを超えて完了した場合、前記第２演算処理の実行をキャンセルし、前記予測タスク部を起動させる
   ことを特長とする制御装置。
5. 請求項２に記載の制御装置であって、
   前記第１タスク部は、
   前記出力値と前記予測値の一致の度合いを示す予測精度が第２閾値より低い場合、前記予測タスク部の起動をスキップさせる
   ことを特長とする制御装置。
6. 所定の実行周期で第１タスクを実行し、前記実行周期において前記第１タスクの締め切りタイミングを示す第１タスクデッドラインまでに前記第１タスクが完了した場合、前記第１タスクの出力値をバッファに書き込む第１工程と、
   前記第１タスクデッドラインまでに前記第１タスクが完了するか否かに関わらず、前記実行周期において前記第１タスクの出力値が前記バッファに書き込まれる前に、前記第１タスクの前記出力値を予測し、予測値を前記バッファに書き込む第２工程と、
   前記実行周期において前記バッファに書き込まれた最新の値を読み出し、前記バッファから読み出した前記最新の値を入力として第２タスクを実行し、前記第２タスクの出力値を出力する第３工程と、
   をプロセッサに実行させる方法。

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