KR101013775B1 - Method and system for fault-tolerance - Google Patents

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KR101013775B1
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threshold
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김만호
손준우
이석
이경창
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

PURPOSE: A fault-tolerance system and a method thereof are provided to actively perform a count measure on a fault which is generated in control system of a vehicle or a ship. CONSTITUTION: A threshold estimating unit(110) predicts a threshold estimating value for a fault detection. The fault detection unit acquires the predicted threshold value as an estimating value. A fault detection unit(120) detects a fault in each input value based on the threshold value, and the estimating value. The fault detection unit outputs an input value which has no fault detection as a first result value.

Description

결함 허용 방법 및 시스템{Method and System for Fault-Tolerance}Fault-tolerant method and system {Method and System for Fault-Tolerance}

본 발명의 일 실시예는 결함 허용 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 차량이나 선박 등에서의 제어 시스템에서 발생한 결함에 대하여 능동적으로 대응할 수 있는 결함 허용 방법 및 시스템에 관한 것이다.One embodiment of the present invention is directed to a fault tolerance method and system. More specifically, the present invention relates to a defect tolerance method and system capable of actively responding to a defect generated in a control system in a vehicle or a ship.

최근 들어, 자동차나 선박과 같은 제어 시스템에서 신뢰성, 가용성 및 안전성에 대한 관심이 증대되어 가고 있다. 예를 들어, 지능형 차량에 적용되는 기술 중에서, 기존의 기계 또는 유압으로 제어하던 스티어링휠이나 브레이크 등의 장치들을 전선을 통한 전자제어 방식으로 전환하는 기술인 엑스 바이 와이어(X-By-Wire) 시스템에서는 차량의 성능 향상을 위하여 기구적 연결이 전자식 연결로 대체되고 있다.  Recently, interest in reliability, availability, and safety in control systems such as automobiles and ships is increasing. For example, in the X-By-Wire system, which is a technology that converts devices such as steering wheels and brakes that were controlled by conventional machines or hydraulics to electronic control method through electric wire, among technologies applied to intelligent vehicles, In order to improve the performance of the vehicle, mechanical connection is being replaced by electronic connection.

이러한 기술 변화에 따라, 기구적인 구조의 부품은 주어진 기능의 저화와 같은 현상을 통하여 고장을 사용자에게 사전에 경고하지만, 전자 방식의 제어 시스템에서는 특별한 현상 없이 불시에 고장이 발생하는 경우가 빈번히 발생할 수 있게 되어 사용자 안정에 위협을 줄 수 있는 문제점이 있다. Due to this technological change, mechanically structured parts warn the user in advance of failures through phenomena such as deterioration of a given function, but in the case of electronic control systems, unexpected failures can frequently occur without any particular phenomenon. There is a problem that can threaten user stability.

따라서, 사용자 안전과 제어 시스템 신뢰성을 보장하기 위해서, 결함이 발생 하더라도 일정 시간 이상 정상 상태를 유지하고, 결함의 원인을 진단하여 제거하는 등의 결함에 능동적으로 대처할 수 있는 기술이 요구되고 있으나, 종래의 제어 시스템에서는 이러한 결함에 능동적으로 대처하는 기술을 제공해주지 못하고 있는 실정이다.Therefore, in order to ensure user safety and control system reliability, there is a demand for a technology capable of proactively coping with defects such as maintaining a normal state for a predetermined time and diagnosing and removing the cause of the defect even if a defect occurs. 'S control system does not provide the technology to actively cope with such defects.

이러한 배경에서, 본 발명의 일 실시예의 목적은, 차량이나 선박 등에서의 제어 시스템에서 발생한 결함에 대하여 능동적으로 대응할 수 있는 결함 허용 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다. In this background, it is an object of one embodiment of the present invention to provide a fault tolerance system and method capable of actively responding to a fault occurring in a control system in a vehicle or a vessel.

또한, 본 발명의 일 실시예의 다른 목적은, 차량이나 선박 등에서의 제어 시스템에서 결함이 발생하더라도 일정 시간 이상 정상 상태를 유지하고, 결함을 검출하여 제거하는 등의 결함에 능동적으로 대처할 수 있는 결함 허용 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다. In addition, another object of an embodiment of the present invention, even if a defect occurs in a control system in a vehicle, a ship, etc., to maintain a normal state for a certain time, and to allow a defect that can actively deal with the defect, such as detecting and removing the defect A system and method are provided.

본 발명의 일 실시예는, 결함 검출에 이용되는 임계값을 예측하고, 상기 예측된 임계값을 추정값으로서 획득하는 임계값 예측부; 상기 추정값 및 임계값 상수에 근거하여 복수 개의 입력값 각각에 대한 결함을 검출하며, 상기 복수 개의 입력값 중에서 결함이 미검출된 입력값을 제 1 결과값으로서 출력하는 결함 검출부; 상기 결함 검출부에 의해 상기 복수 개의 입력값이 모두 결함으로 검출된 경우, 피드백된 이전 사이클의 최종 출력값에 근거하여 제 2 결과값을 계산하여 출력하는 예외 처리부; 및 상기 제 1 결과값 또는 상기 제 2 결과값을 토대로 상기 현재 사이클의 최종 출력값을 결정하는 출력 보터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 허 용 시스템을 제공한다. An embodiment of the present invention includes a threshold predictor for predicting a threshold value used for defect detection and obtaining the predicted threshold value as an estimated value; A defect detector which detects a defect for each of a plurality of input values based on the estimated value and the threshold value constant, and outputs an input value in which a defect is not detected among the plurality of input values as a first result; An exception processing unit for calculating and outputting a second result value based on a final output value of a previous cycle fed back when the plurality of input values are all detected as defects by the defect detection unit; And an output battering unit configured to determine a final output value of the current cycle based on the first result value or the second result value.

또한, 본 발명의 일 실시예는, 결함 허용 시스템이 제공하는 결함 허용 방법에 있어서, 결함 검출에 이용되는 임계값을 예측하고, 상기 예측된 임계값을 추정값으로서 획득하는 임계값 예측 단계; 상기 추정값 및 임계값 상수에 근거하여 복수 개의 입력값 각각에 대한 결함을 검출하며, 상기 복수 개의 입력값 중에서 결함이 미검출된 입력값을 제 1 결과값으로서 출력하는 결함 검출 단계; 상기 결함 검출 단계에서 상기 복수 개의 입력값이 모두 결함으로 검출된 경우, 피드백된 이전 사이클의 최종 출력값에 근거하여 제 2 결과값을 계산하여 출력하는 예외 처리 단계; 및 상기 제 1 결과값 또는 상기 제 2 결과값을 토대로 상기 현재 사이클의 최종 출력값을 결정하는 최종 출력값 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 허용 방법을 제공한다. In addition, an embodiment of the present invention provides a defect tolerance method provided by a defect tolerance system, comprising: a threshold predicting step of predicting a threshold value used for defect detection and obtaining the predicted threshold value as an estimated value; Detecting a defect for each of a plurality of input values based on the estimated value and the threshold constant, and outputting an input value of which no defect is detected among the plurality of input values as a first result value; An exception processing step of calculating and outputting a second result value based on a final output value of a previous cycle fed back when all of the plurality of input values are detected as defects in the defect detection step; And a final output value determining step of determining a final output value of the current cycle based on the first result value or the second result value.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 차량이나 선박 등에서의 제어 시스템에서 발생한 결함에 대하여 능동적으로 대응할 수 있는 결함 허용 시스템 및 방법을 제공하는 효과가 있다. As described above, according to one embodiment of the present invention, there is an effect of providing a defect tolerance system and method capable of actively responding to a defect generated in a control system in a vehicle or a vessel.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 차량이나 선박 등에서의 제어 시스템에서 결함이 발생하더라도 일정 시간 이상 정상 상태를 유지하고, 결함을 검출하여 제거하는 등의 결함에 능동적으로 대처할 수 있는 결함 허용 시스템 및 방법을 제공하는 효과가 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, even if a fault occurs in a control system in a vehicle or a ship, a fault tolerance system capable of actively coping with a fault such as maintaining a normal state for a predetermined time and detecting and removing the fault And providing a method.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It is to be understood that the elements may be "connected", "coupled" or "connected".

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 허용 시스템(100)에 대한 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a fault tolerance system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 허용 시스템(100)은, 결함 검출에 이용되는 임계값(Threshold)을 예측하고, 예측된 임계값을 추정값으로서 획득하는 임계값 예측부(110)와, 임계값 예측부(110)에서 획득된 추정값 및 임계값 상수에 근거하여 복수 개의 입력값 각각에 대한 결함(Fault)을 검출하며, 복수 개의 입력값 중에서 결함이 미검출된 입력값을 제 1 결과값으로서 출력하는 결함 검출부(120)와, 결함 검출부(120)에 의해 복수 개의 입력값이 모두 결함으로 검출된 경우, 피드백된 이전 사이클의 최종 출력값에 근거하여 제 2 결과값을 계산하여 출력하는 예외 처리부(130)와, 결함 검출부(120)에서 출력된 제 1 결과값 또는 예외 처리부(130)에서 출력된 제 2 결과값을 토대로 현재 사이클의 최종 출력값을 결정하는 출력 보터(Voter)부(140) 등을 포함한다. Referring to FIG. 1, a fault tolerance system 100 according to an embodiment of the present invention may include a threshold predictor configured to predict a threshold value used for defect detection and to obtain a predicted threshold value as an estimated value. 110 and a fault for each of the plurality of input values is detected based on the estimated value and the threshold constant acquired by the threshold predicting unit 110, and an input value for which a defect is not detected among the plurality of input values is detected. In the case where a plurality of input values are both detected as defects by the defect detector 120 and the defect detector 120 output as the first result value, the second result value is calculated based on the final output value of the previous cycle fed back. Output Voter unit to determine the final output value of the current cycle based on the exception processing unit 130 to output, and the first result value output from the defect detection unit 120 or the second result value output from the exception processing unit 130 Contains 140 And More The.

전술한 임계값 예측부(110)는, 시계열 예측 기법 중 하나인 이중 지수 평활 방식을 통해, 결함 검출을 위한 임계값을 예측하여 예측된 임계값을 추정값으로서 획득한다. The above-described threshold predictor 110 predicts a threshold for defect detection and obtains the predicted threshold as an estimated value through a double exponential smoothing method, which is one of time series prediction techniques.

다시 말해, 임계값 예측부(110)는 복수 개의 입력값의 변화에 대하여 임계값을 추정하는 기능을 담당하는데, 본 발명의 일 실시예에서는, 임계값을 추정하기 위하여 대표적인 시계열 예측기법인 지수 평활법을 사용한다. 일반적으로, 지수 평활법은 입력값의 상관관계가 과거에서 현재로 감에 따라 최근의 값에 높은 비중을 주는 예측방법이다. 또한, 지수 평활법은 직관적으로 이해하기 쉽고 사용이 편리하다는 측면에서 자료 예측에 유용하다. 여기서, 이중 지수 평활법은 제어 입력 신호와 같이 값이 경향을 가지는 경우에 뛰어난 예측 특성이 있다. In other words, the threshold predicting unit 110 is responsible for estimating a threshold for a change of a plurality of input values. In an embodiment of the present invention, an exponential smoothing, which is a representative time series prediction technique, is used to estimate the threshold. Use the law. In general, exponential smoothing is a prediction method that gives a higher weight to recent values as the correlation of input values goes from past to present. In addition, exponential smoothing is useful for data prediction in that it is intuitively easy to understand and easy to use. Here, the double exponential smoothing method has excellent prediction characteristics when the value tends to be the same as the control input signal.

본 발명의 일 실시예에서 사용된 임계값은, 하기 수학식 1과 같은 이중 지수 평활법을 이용하여 추정될 수 있다. The threshold used in one embodiment of the present invention may be estimated using a double exponential smoothing method such as Equation 1 below.

Figure 112009053157554-pat00001
Figure 112009053157554-pat00001

상기 수학식 1에서, 현재 사이클을 k 사이클이라 하고, 현재 사이클의 바로 앞선 이전 사이클을 k-1 사이클이라 하며, k-1 사이클보다 바로 앞선 사이클을 k-2 사이클이라고 한다. In Equation 1, the current cycle is called k cycles, the immediately preceding cycle of the current cycle is called k-1 cycles, and the cycle immediately preceding the k-1 cycle is called k-2 cycles.

k 사이클에서의 추정값인 FT[1](k)는, k-1 사이클의 추정값인 FT[1](k-1)과 k 사이클의 실제 임계값(Real Threshold)인 RT(k)에 지수 평활법을 적용하여 추정하여 임계값을 예측하여 얻어진 추정값을 의미한다. FT[2](k)는 FT[1](k) 추정값을 다시 지수 평활법을 적용하여 추정한 값을 의미한다. FT(k)는 k 사이클에서 추정한 FT[1](k)와 FT[2](k)를 이용하여 추정한 k 사이클의 추정값을 의미한다. 또한, α는 지수 평활화 상수로서, 현재에 가까운 값에 높은 가중치를 주기 위하여, 일 예로서 0.05에서 0.3의 값을 가질 수 있다. 실제 임계값 RT(k)는 k-1 사이클의 최종 출력값인 r(k-1)과 k-2 사이클의 최종 출력값인 r(k-2)의 편차로 정의할 수 있다. 단, 이중 지수 평활법에서, FT(1), FT[1](1), FT[2](1)은 처음 입력값의 평균으로 정의하고, 입력값의 결함은 없다고 가정한다.FT [1] (k), which is an estimate in k cycles, is exponential smoothed at FT [1] (k-1), which is an estimate of k-1 cycles, and RT (k), which is the actual threshold of k cycles. Means the estimated value obtained by estimating the threshold value by applying the method. FT [2] (k) means a value estimated by applying an exponential smoothing method to the FT [1] (k) estimate again. FT (k) means an estimated value of k cycles estimated using FT [1] (k) and FT [2] (k) estimated in k cycles. In addition, α is an exponential smoothing constant, and may have a value of 0.05 to 0.3 as an example in order to give a high weight to a value close to the present. The actual threshold value RT (k) may be defined as a deviation between r (k-1) which is the final output value of the k-1 cycle and r (k-2) which is the final output value of the k-2 cycle. However, in the double exponential smoothing method, FT (1), FT [1] (1), and FT [2] (1) are defined as the average of the first input values, and it is assumed that there is no defect in the input values.

전술한 결함 검출부(120)는, 복수 개의 입력모듈(도 1에서는 입력모듈 1(150) 및 입력모듈 2(160)을 포함함)로부터 입력된 복수 개의 입력값 및 미리 선정된 퍼지 규칙(Fuzzy Rule) 정보에 따라 임계값 상수를 결정하고, 복수 개의 입력값 각각에 대하여, 입력값 및 이전 사이클의 최종 출력값 간의 차이값이 임계값 예측부(110)에서 획득된 추정값 및 앞에서 결정된 임계값 상수에 의해 정의되는 일정 범위를 벗어나는지를 판단하여 벗어나면 해당 입력값은 결함이 있는 것으로 검출하게 된다. The above-described defect detector 120 may include a plurality of input values input from a plurality of input modules (including input module 1 150 and input module 2 160 in FIG. 1) and a pre-selected fuzzy rule. ) The threshold constant according to the information, and for each of the plurality of input values, the difference value between the input value and the final output value of the previous cycle is determined by the estimated value obtained by the threshold predictor 110 and the threshold constant determined previously. If it is determined that it is out of a defined range, the input value is detected as defective.

다시 말해, 결함 검출부(120)는, 임계값 예측부(110)의 추정값 FT(k)와, 퍼지 규칙에 따라 결정된 임계값 상수(β)를 이용하여 복수 개의 입력값 각각의 결함을 검출하는 기능을 담당한다. 즉, 결함 검출부(120)는 '센서'일 수 있는 복수 개의 입력모듈(150, 160)로부터 입력되는 복수 개의 입력값(센서 값)에 따라 동적으로 임계값 상수를 결정하는 부분과, 임계값 예측부(110)의 추정값과 임계값 상수를 이용하여 입력된 센서의 결함 유무를 판단하는 결함 검출 알고리즘으로 구성될 수 있다. 여기서, 결함 검출부(120)의 결함 검출 알고리즘은 입력값이 급격한 변화를 보이는 경우를 포함하여 입력값의 결함을 검출할 수 있도록 개발된다. 왜냐하면, 디지털 제어 시스템에서 일정 속도로 동작하는 플랜트의 출력인 센서값(입력값)이나 플랜트의 입력인 구동기 제어 값(입력값)은 스텝 응답 신호와 같이 초기에 상대적으로 급격한 변화를 보이는 경우도 발생할 수 있기 때문이다.In other words, the defect detector 120 detects a defect of each of the plurality of input values using the estimated value FT (k) of the threshold predictor 110 and the threshold constant β determined according to the fuzzy rule. In charge of. That is, the defect detector 120 dynamically determines a threshold constant according to a plurality of input values (sensor values) input from the plurality of input modules 150 and 160, which may be sensors, and predicts a threshold value. It may be configured as a defect detection algorithm that determines the presence or absence of the defect of the input sensor using the estimated value and the threshold constant of the unit 110. Here, the defect detection algorithm of the defect detector 120 is developed to detect a defect of the input value, including a case where the input value shows a sudden change. This is because the sensor value (input value), which is the output of the plant operating at a constant speed, or the driver control value (input value), which is the input of the plant, may show a relatively sharp change in the initial stage, such as a step response signal. Because it can.

결함 검출 알고리즘의 임계값 상수(β)를 결정하기 위한 퍼지 규칙(Fuzzy Rule)은, 입력되는 입력값에 따라, 판단되는 입력값의 결함 여부에 대한 경험을 이 용하여 도 3에 예시적으로 도시된 17개의 퍼지 규칙을 선정할 수 있다. 즉, 추정된 추정값과 실제로 입력된 입력값의 편차가 큰 경우에는 낮은 임계값 상수를 부여하고 편차가 작은 경우에는 높은 임계값 상수를 부여하는 경험을 이용하여 임계값을 부여하는 퍼지 규칙을 결정한다. 여기서, 추정값과 실제로 입력된 입력값의 편차가 신뢰할 수 있는 언어 변수 범위에 있을 때는 실제로 입력된 값의 편차를 고려하여 보다 신뢰성 있는 임계값 부여 규칙을 결정한다. 또한, 추정값과 실제로 입력된 값의 편차가 신뢰할 수 없는 언어 변수인 "large" 인 경우에는 실제로 입력된 입력값의 편차와 상관없이 낮은 임계값을 부여할 수 있도록 가중 규칙을 결정한다.The fuzzy rule for determining the threshold constant β of the defect detection algorithm is illustrated in FIG. 3 by using an experience of whether or not the input value is determined to be defective according to an input value. There are 17 fuzzy rules to choose from. That is, a fuzzy rule that gives a threshold value is determined by using a low threshold constant when the deviation between the estimated estimated value and the input value actually input is large and a high threshold constant when the deviation is small. . Here, when the deviation between the estimated value and the input value actually entered is within the range of reliable language variables, the more reliable thresholding rule is determined by considering the deviation between the input value actually. In addition, when the deviation between the estimated value and the actually input value is a "large" which is an unreliable language variable, the weighting rule is determined to give a low threshold regardless of the deviation of the input value actually input.

이와 같이, 결함 검출부(140)에 의해, 복수 개의 입력값 각각에 대하여 결함 여부를 판단하여, 복수 개의 입력값 중 하나 이상이 결함이 없는 것으로 판단되면 결함이 없는 것으로 판단된 입력값을 제 1 결과값으로 하여 출력 보터부(140)로 출력한다. 만약 결합 여부 판단 결과, 복수 개의 입력값 모두 결합이 있는 것으로 판단되면, 즉, 복수 개의 입력값이 모두 신뢰할 수 없는 값이라고 판단되면, 복수 개의 입력값 모두 결합이 있더라도 주어진 기능이 정확히 수행되도록 하기 위해서 예외 처리부(130)에서는 임시적으로 제 2 출력값을 계산하여 출력 보터부(140)로 출력한다. 즉, 예외 처리부(130)는, 신뢰할 수 있는 입력값이 없을 때 임시적으로 출력값(제 2 출력값)을 생성하여 결합 허용 시스템(100)이 정상적으로 작동하도록 하며, 복수 개의 입력값의 결함이 순간적인 결함이거나 간헐적인 결함일 경우 결합 허용 시스템(100)이 다음 사이클의 복수 개의 입력값을 받아 정상적으로 작동을 수행할 수 있게 해준다. As described above, the defect detection unit 140 determines whether each of the plurality of input values is defective, and if it is determined that at least one of the plurality of input values is free of defects, the first value is determined as being free of defects. The output is output to the output bottler 140 as a value. If it is determined that the plurality of input values are all combined, that is, it is determined that the plurality of input values are all unreliable, in order to ensure that a given function is performed correctly even if all of the plurality of input values are combined. The exception processor 130 temporarily calculates the second output value and outputs the second output value to the output bottler 140. That is, the exception processing unit 130 temporarily generates an output value (second output value) when there is no reliable input value, so that the joining allowance system 100 operates normally, and a defect of a plurality of input values is a momentary defect. Or intermittent faults allow the coupling permitting system 100 to accept a plurality of inputs in the next cycle to perform normal operation.

이를 위해, 예외 처리부(130)는, 결함 검출부(120)에 의해 복수 개의 입력값이 모두 결함으로 검출되면, 이전 사이클에서의 복수 개의 이전 입력값에 대한 현재 사이클에서의 복수 개의 입력값의 증감 추세를 판단하고, 그 판단 결과, 복수 개의 입력값이 증가하는 추세로 판단되면 이전 사이클의 최종 출력값에 추정값을 더한 값을 제 2 결과값으로 계산한다. 만약, 판단 결과, 복수 개의 입력값이 감소하는 추세로 판단되면 예외 처리부(130)는 이전 사이클의 최종 출력값에 추정값을 뺀 값을 상기 제 2 결과값으로 계산한다. To this end, when the plurality of input values are all detected as defects by the defect detection unit 120, the exception processing unit 130 increases or decreases the trend of the plurality of input values in the current cycle with respect to the plurality of previous input values in the previous cycle. If it is determined that the plurality of input values are a trend of increasing, then the value obtained by adding the estimated value to the final output value of the previous cycle is calculated as the second result value. If it is determined that the plurality of input values are in a decreasing trend, the exception processor 130 calculates a value obtained by subtracting the estimated value from the final output value of the previous cycle as the second result value.

보터 출력부(140)는 결함 검출부(120)에서 출력되는 제 1 결과값이나 예외 처리부(130)에서 출력되는 제 2 결과값을 이용하여 최종 출력값을 연산하는 역할을 담당하는데, 여기서, 결함 검출부(120)에서 한 개의 제 1 결과값을 출력 보터부(140)로 보내거나 예외 처리부(130)에서 추정된 제 2 결과값을 보내는 경우에는, 보터 출력부(140)는, 받은 제 1 결과값 또는 제 2 결과값을 그대로 최종 출력값으로 결정한다. 하지만, 결함 검출부(120)에서 보낸 제 1 결과값이 복수 개인 경우에는, 복수 개의 제 1 결과값 중 어느 제 1 결과값이 더 정상적인 값인지 판단할 수 없기 때문에, 출력 보터부(140)는, 제 1 결과값이 복수 개이면 복수 개의 제 1 결과값을 평균하는 연산을 통해 최종 출력값을 결정한다.The bot output unit 140 calculates a final output value using the first result value output from the defect detection unit 120 or the second result value output from the exception processing unit 130. When 120 transmits one first result value to the output vaulter 140 or the second result value estimated by the exception processor 130, the vault output unit 140 receives the received first result value or The second result value is determined as the final output value as it is. However, when there are a plurality of first result values sent by the defect detection unit 120, it is not possible to determine which one of the plurality of first result values is a more normal value. If there are a plurality of first result values, the final output value is determined through an operation of averaging the plurality of first result values.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 허용 시스템(100)은, 하드웨어 및 소프트웨어 등의 결함이 발생하여도 주어진 기능을 정확하게 수행할 수 있는 시스템을 의미하는 것으로서, 여기서 "결함 허용"이란, 결함을 허용할 수 있는 능력을 의미한다. 이러한 결함 허용 시스템(100)은, 차량이나 선박 등에서의 제어 시스템 에 적용될 수 있으며, 특히 지능형 차량에 적용되는 기술 중에서, 기존의 기계 또는 유압으로 제어하던 스티어링 휠이나 브레이크 등의 장치들을 전선을 통한 전자제어 방식으로 전환하는 기술인 엑스 바이 와이어(X-By-Wire) 시스템에 적용될 수 있다. The fault-tolerant system 100 according to the above-described embodiment of the present invention refers to a system capable of accurately performing a given function even when defects such as hardware and software occur. It means the ability to allow. The defect-tolerant system 100 may be applied to a control system in a vehicle or a ship, and in particular, among technologies applied to an intelligent vehicle, devices such as steering wheels or brakes that have been controlled by existing machines or hydraulics may be applied via electric wires. It can be applied to X-By-Wire systems, a technology that switches to a controlled method.

또한, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 허용 시스템(100)은, 결함이 발생하면 결함을 차단하는 억제하는 '정적 중복 구조'와, 결함 검출을 통해 결함 위치를 찾아서 결함을 회복시키는 기능을 가지는 '동적 중복 구조'를 혼합한 하이브리드 중복 구조를 갖는다. In addition, the defect tolerance system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a 'static overlapping structure' that suppresses a defect when a defect occurs, and finds a defect position by detecting a defect. It has a hybrid redundancy structure that combines a 'dynamic redundancy' with the function of recovering.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 허용 시스템(100)이 제공하는 결함 허용 방법에 대한 흐름도이다. 2 is a flow chart of a fault tolerance method provided by a fault tolerance system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 허용 시스템(100)이 제공하는 결함 허용 방법은, 결함 검출에 이용되는 임계값을 예측하고, 예측된 임계값을 추정값으로서 획득하는 임계값 예측 단계(S200)와, 추정값 및 임계값 상수에 근거하여 복수 개의 입력값 각각에 대한 결함을 검출하며, 복수 개의 입력값 중에서 결함이 미검출된 입력값을 제 1 결과값으로서 출력하는 결함 검출 단계(S202)와, 결함 검출 단계(S202)에서 복수 개의 입력값이 모두 결함으로 검출된 경우, 피드백된 이전 사이클의 최종 출력값에 근거하여 제 2 결과값을 계산하여 출력하는 예외 처리 단계(S204)와, 제 1 결과값 또는 제 2 결과값을 토대로 현재 사이클의 최종 출력값을 결정하는 최종 출력값 결정 단계(S206) 등을 포함한다. Referring to FIG. 2, a fault tolerance method provided by a fault tolerance system 100 according to an embodiment of the present invention may predict a threshold value used for defect detection and obtain a predicted threshold value as an estimated value. A defect detection step of detecting a defect for each of the plurality of input values based on the prediction step S200 and the estimated value and the threshold constant, and outputting an input value in which the defect is not detected among the plurality of input values as a first result value. (S202) and an exception processing step (S204) of calculating and outputting a second result value based on the last output value of the previous cycle fed back when a plurality of input values are all detected as defects in the defect detection step (S202); And a final output value determining step S206 for determining a final output value of the current cycle based on the first result value or the second result value.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 차량이나 선박 등에서의 제어 시스템에서 발생한 결함에 대하여 능동적으로 대응할 수 있다. As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, it is possible to proactively cope with a defect generated in a control system in a vehicle or a ship.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 차량이나 선박 등에서의 제어 시스템에서 결함이 발생하더라도 일정 시간 이상 정상 상태를 유지하고, 결함을 검출하여 제거하는 등의 결함에 능동적으로 대처할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, even if a defect occurs in a control system in a vehicle or a ship, it is possible to actively cope with a defect such as maintaining a steady state for a predetermined time and detecting and removing the defect.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.In the above description, all elements constituting the embodiments of the present invention are described as being combined or operating in combination, but the present invention is not necessarily limited to the embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, although all of the components may be implemented in one independent hardware, each or all of the components may be selectively combined to perform some or all functions combined in one or a plurality of hardware. It may be implemented as a computer program having a. Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by those skilled in the art. Such a computer program may be stored in a computer readable storage medium and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. The storage medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, and the like.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be included, unless otherwise stated, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms commonly used, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be construed in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 허용 시스템에 대한 개략도, 1 is a schematic diagram of a fault tolerance system according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 허용 방법에 대한 흐름도, 2 is a flowchart of a fault-tolerance method according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 허용을 위해 결함 검출시 이용되는 퍼지 규칙을 예시적으로 나타낸 도면이다. 3 is a diagram exemplarily illustrating a fuzzy rule used in detecting a defect to allow a defect according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100: 결함 허용 시스템(Fault-Tolerant System)100: Fault-Tolerant System

110: 임계값 예측부110: threshold predictor

120: 결함 검출부120: defect detection unit

130: 예외 처리부130: exception handling unit

140: 출력 보터부140: output potter portion

150: 입력모듈 1150: input module 1

160: 입력모듈 2160: input module 2

Claims (6)

결함 검출에 이용되는 임계값을 예측하고, 상기 예측된 임계값을 추정값으로서 획득하는 임계값 예측부; A threshold predictor for predicting a threshold value used for defect detection and obtaining the predicted threshold value as an estimated value; 상기 추정값 및 임계값 상수에 근거하여 복수 개의 입력값 각각에 대한 결함을 검출하며, 상기 복수 개의 입력값 중에서 결함이 미검출된 입력값을 제 1 결과값으로서 출력하는 결함 검출부; A defect detector which detects a defect for each of a plurality of input values based on the estimated value and the threshold value constant, and outputs an input value in which a defect is not detected among the plurality of input values as a first result; 상기 결함 검출부에 의해 상기 복수 개의 입력값이 모두 결함으로 검출된 경우, 피드백된 이전 사이클의 최종 출력값에 근거하여 제 2 결과값을 계산하여 출력하는 예외 처리부; 및 An exception processing unit for calculating and outputting a second result value based on a final output value of a previous cycle fed back when the plurality of input values are all detected as defects by the defect detection unit; And 상기 제 1 결과값 또는 상기 제 2 결과값을 토대로 현재 사이클의 최종 출력값을 결정하는 출력 보터부An output burner unit for determining a final output value of a current cycle based on the first result value or the second result value 를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 허용 시스템.Fault tolerance system comprising a. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 임계값 예측부는, The threshold predictor, 시계열 예측 기법 중 하나인 이중 지수 평활 방식을 통해, 상기 임계값을 예측하고, 상기 예측된 임계값을 상기 추정값으로서 획득하는 것을 특징으로 하는 결함 허용 시스템.And predicting the threshold value and obtaining the predicted threshold value as the estimated value through a double exponential smoothing method, which is one of time series prediction techniques. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 결함 검출부는, The defect detection unit, 복수 개의 입력모듈로부터 입력된 상기 복수 개의 입력값 및 미리 선정된 퍼지 규칙(Fuzzy Rule) 정보에 따라 상기 임계값 상수를 결정하고, Determine the threshold constant according to the plurality of input values input from a plurality of input modules and pre-selected fuzzy rule information; 상기 복수 개의 입력값 각각에 대하여, 입력값 및 이전 사이클의 최종 출력값 간의 차이값이 상기 추정값 및 상기 임계값 상수에 의해 정의되는 일정 범위를 벗어나는지를 판단하여 벗어나면 해당 입력값은 결함이 있는 것으로 검출하는 것을 특징으로 하는 결함 허용 시스템.For each of the plurality of input values, if the difference between the input value and the final output value of the previous cycle is out of the predetermined range defined by the estimated value and the threshold constant, the input value is detected as defective. Fault-tolerant system, characterized in that. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 예외 처리부는, The exception processing unit, 상기 결함 검출부에 의해 상기 복수 개의 입력값이 모두 결함으로 검출되면, 상기 이전 사이클에서의 복수 개의 이전 입력값에 대한 상기 현재 사이클에서의 상기 복수 개의 입력값의 증감 추세를 판단하고, When the plurality of input values are all detected as defects by the defect detecting unit, the trend of increasing and decreasing the plurality of input values in the current cycle with respect to the plurality of previous input values in the previous cycle is determined. 상기 복수 개의 입력값이 증가하는 추세로 판단되면 상기 이전 사이클의 최종 출력값에 상기 추정값을 더한 값을 상기 제 2 결과값으로 계산하고, If it is determined that the plurality of input values are increasing trend, the value obtained by adding the estimated value to the final output value of the previous cycle is calculated as the second result value, 상기 복수 개의 입력값이 감소하는 추세로 판단되면 상기 이전 사이클의 최종 출력값에 상기 추정값을 뺀 값을 상기 제 2 결과값으로 계산하는 것을 특징으로 하는 결함 허용 시스템.And if the plurality of input values are determined to be in decreasing trend, calculate a value obtained by subtracting the estimated value from the final output value of the previous cycle as the second result value. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 출력 보터부는, The output potter part, 상기 제 1 결과값을 토대로 상기 현재 사이클의 상기 최종 출력값을 결정할 때, 상기 제 1 결과값이 복수 개이면 상기 복수 개의 제 1 결과값을 평균하는 연산을 통해 상기 최종 출력값을 결정하는 것을 특징으로 하는 결함 허용 시스템.When the final output value of the current cycle is determined based on the first result value, the final output value is determined by averaging the plurality of first result values when the first result value is plural. Fault Tolerant System. 결함 허용 시스템이 제공하는 결함 허용 방법에 있어서, In the fault-tolerance method provided by the fault-tolerant system, 결함 검출에 이용되는 임계값을 예측하고, 상기 예측된 임계값을 추정값으로서 획득하는 임계값 예측 단계; A threshold predicting step of predicting a threshold value used for defect detection and obtaining the predicted threshold value as an estimated value; 상기 추정값 및 임계값 상수에 근거하여 복수 개의 입력값 각각에 대한 결함을 검출하며, 상기 복수 개의 입력값 중에서 결함이 미검출된 입력값을 제 1 결과값으로서 출력하는 결함 검출 단계; Detecting a defect for each of a plurality of input values based on the estimated value and the threshold constant, and outputting an input value of which no defect is detected among the plurality of input values as a first result value; 상기 결함 검출 단계에서 상기 복수 개의 입력값이 모두 결함으로 검출된 경우, 피드백된 이전 사이클의 최종 출력값에 근거하여 제 2 결과값을 계산하여 출력하는 예외 처리 단계; 및 An exception processing step of calculating and outputting a second result value based on a final output value of a previous cycle fed back when all of the plurality of input values are detected as defects in the defect detection step; And 상기 제 1 결과값 또는 상기 제 2 결과값을 토대로 상기 현재 사이클의 최종 출력값을 결정하는 최종 출력값 결정 단계Determining a final output value of the current cycle based on the first result value or the second result value 를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 허용 방법. The fault-tolerance method comprising a.
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