KR102670693B1 - 차량 속도와 관련된 can 데이터 필드를 검출하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 BFR(Bit-flip Rate)을 이용하여 데이터 프레임을 구성하는 데이터 필드 중에 센서값을 표현하는 센서 필드를 추출하고, 이를 차량 속도와 상관값을 구해서 해당 센서 필드가 차량 속도와 연관된 센서값을 전송하는 필드인지 여부를 파악하는 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법에 의해서 차량 속도와 관련된 CAN 통신 데이터 필드(data field)를 리버싱할 수 있게 되었다.
본 발명에서는 BFR(Bit-flip Rate)을 이용하여 데이터 프레임을 구성하는 데이터 필드 중에 센서값을 표현하는 센서 필드를 추출하고, 이를 차량 속도와 상관값을 구해서 해당 센서 필드가 차량 속도와 연관된 센서값을 전송하는 필드인지 여부를 파악하는 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법에 의해서 차량 속도와 관련된 CAN 통신 데이터 필드(data field)를 리버싱할 수 있게 되었다.
Description
본 발명은 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 CAN 통신의 데이터 프레임에서 데이터 필드를 구성하는 필드가 차량 속도와 관련된 센서값을 전송하는 필드에 해당하는지 여부를 판별하는 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법에 관한 것이다.
최근 차량에는 효율적인 전자 시스템 제어를 위한 ECU(Electronic Control Unit)가 탑재되어 있으며, ECU는 차량 내부 네트워크인 CAN(Controller Area Network)을 통해 통신한다. 차량 제조업체는 DBC(DataBase for CAN)에 기반하여 CAN을 설계하지만 이는 기밀 데이터로 유지된다. 따라서 차량 내부 네트워크를 연구하기 위해서는 CAN 메시지에 대한 분석과 리버스 엔지니어링 기법이 필요하다.
종래 CAN 메시지 분석 기법들 중 BFR(Bit-flip Rate)를 사용하여 CAN 메시지 중 데이터 필드(data field)에 포함된 신호를 식별하는 기법들이 존재하였으나 데이터 필드 중에서 센서값을 표시하는 필드를 파악할 수 없는 문제점을 지니고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 데이터 필드 중에서 차량의 속도와 상관도가 높은 센서값을 나타내는 센서 필드를 검출하는 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 리버스 엔지니어링으로 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법으로서, CAN 버스로 전송되는 데이터 프레임을 수집하는 제1단계와, BFR(Bit-flip Rate)을 이용하여 상기 데이터 프레임을 구성하는 데이터 필드 중에 센서값을 표현하는 센서 필드를 추출하는 제2단계와, 제1단계 및 상기 제2단계와는 분리된 공정으로 가속도 센서값을 입력받는 제3단계와, 가속도 센서값을 이용하여 차량의 현재 속도를 산출하는 제4단계와, 센서 필드로 표시되는 데이터 값과 상기 현재 속도의 상관값을 계산하는 제5단계 및 상관값이 0.7 이상인 경우 상기 센서 필드는 차량 속도와 강한 양의 상관도를 갖는 센서값을 전송하는 필드로 판별하고, 상관값이 0.7 이하인 경우 상기 센서 필드는 차량 속도와 강한 음의 상관도를 갖는 센서값을 전송하는 필드로 판별하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법에 의해서 달성 가능하다.
본 발명에 따른 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법에 의해서 차량 속도와 관련된 CAN 통신 데이터 필드(data field)를 리버싱할 수 있게 되었다.
도 1은 CAN 통신에서 사용되는 데이터 프레임의 구조도.
도 2는 데이터 필드(data field)에 BFR(Bit-flip Rate) 분석 기법을 적용한 그래프.
도 3은 본 발명에 따라 추출된 센서 필드가 차량 속도와 연관된 센서값을 나타내는 필드인지 여부를 파악하는 흐름도.
도 2는 데이터 필드(data field)에 BFR(Bit-flip Rate) 분석 기법을 적용한 그래프.
도 3은 본 발명에 따라 추출된 센서 필드가 차량 속도와 연관된 센서값을 나타내는 필드인지 여부를 파악하는 흐름도.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
CAN 통신에서 사용하는 데이터 프레임 구조는 도 1과 같다. 일반적으로 데이터 프레임의 ID 필드 값이 A인 경우에 해당 데이터 프레임을 'ID A 메시지’라고도 부른다. 본 발명에서도 편의상 ID A 값을 가지는 데이터 프레임을 ID A 메시지 또는 ID A 데이터 프레임이라 부르기로 한다. 도 1에 도시된 CAN 통신 데이터 프레임 중에서 데이터 필드(data field)에 BFR(Bit-flip Rate) 분석 기법을 적용하면 데이터 필드를 구성하는 각 필드가 Unused, 센서( Sensor(Physical value) ), 카운터(counter), 체크썸(Checksum)과 같은 신호들을 전송하고 있음을 알 수 있다. Unused는 해당 필드가 데이터 전송에 이용되고 않고 있음을 나타내며, 센서(Physical value)는 해당 필드가 측정된 센서값 전송되고 있음을 나타내며, 카운트는 해당 필드가 카운터값 전송에 사용되고 있음을 나타내며, 체크썸은 해당 필드가 체크썸을 표현하는데 이용되고 있음을 나타낸다.
도 2는 데이터 필드(data field)에 BFR(Bit-flip Rate) 분석 기법을 적용한 그래프이다. 도 2에서 데이터 필드(data field) 중에서 센서의 출력값을 표현하는 필드를 sensor로 표현하였으며, 편의상 해당 필드를 센서 필드로 부르기로 한다. 센서 필드는 차량의 센서에서 수집되는 특정 물리량을 나타내는 연속적인 필드로 구성되므로 BFR이 LSB(Least Significant Bit)에서 MSB(Most Significant Bit)로 이동할수록 감소하는 특징을 이용하여 분류할 수 있다. 이러한 BFR 특성은 카운트에서도 동일하게 나타난다. 하지만 카운트를 나타내는 필드(카운트 필드)는 1부터 정확하게 1/2씩 감소하면서 변하는 특성을 갖는 반면 센서 필드는 약 0 ~ 0.8 사이값으로 변하는 특성을 가지므로 센서 필드와 카운트 필드를 구분할 수 있다.
참고적으로 Bit-flip rate은 복수 개 CAN 데이터 프레임을 수집하고 각 ID 메시지별로 데이터 필드를 분류한 후, DLC(1~8 byte) 길이에 따라 0~63 길이의 bit position으로 나타내어 구할 수 있으며 수학식 1에 따라 계산된다.
본 발명에서는 상기와 같은 방식으로 추출된 센서 필드(Sensor field)가 차량 속도와 연관된 센서 필드인지 여부를 파악하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에서는 추출된 센서 필드가 차량의 속도 정보를 나타내는 부분인지 여부를 파악하기 위해 가속도 센서(e.g., IMU 센서)를 이용하여 수집한 속도 정보와의 상관관계 분석을 이용한다.
도 3은 본 발명에 따라 추출된 센서 필드가 차량 속도와 연관된 센서값을 나타내는 필드인지 여부를 파악하는 흐름도이다. CAN 버스 데이터 프레임을 수집하고(ST31), 수집된 데이터 프레임으로부터 데이터 필드 중에서 센서값을 표현하는 센서 필드를 추출한다(ST33). 별도 과정을 통해서 외부 센서(예를 들어, IMU 센서)로부터 가속도 센서값을 입수받는다(ST51). 가속도 센서값으로부터 수집한 시간 정보 및 가속도 값을 파악하고 별도 과정으로 입수한 초기 속도를 이용하여 주행 시간에 따른 차량의 속도를 산출한다(ST53). 차량를 정지 상태에서 출발시킬 경우 차량의 초기 속도는 0 이므로 입력받을 필요가 없음은 물론이다.
ST33 단계에서 구해진 센서 필드의 데이터값과 차량 속도의 상관값을 산출한다(ST35). 상관관계는 일반적으로 수치가 0.7 이상이면(ST37) 강한 양의 상관관계가 있는 센서값을 나타내는 센서 필드로 파악하고(ST38), -0.7 이하이면(ST39) 강한 음의 상관관계가 있는 센서값을 나타내는 센서 필드로 파악한다(ST41). 상관관계 분석을 위해 모든 CAN 데이터 프레임의 데이터 필드 중에서 센서값을 표현하는 센서 필드가 표현하는 데이터값을 가속도 센서값으로부터 구해진 차량 속도와 비교하여 높은 상관관계를 가지는 센서 필드를 갖는 ID 프레임을 차량의 속도와 관련된 ID 데이터 프레임 및 데이터 필드로 판단한다. -0.7보다 크고 0.7보다 작은 상관도를 갖는 센서 필드는 속도와 무관한 필드라고 판별하고(ST43) 종료한다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
Claims (3)
- 리버스 엔지니어링으로 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법으로서,
CAN 버스로 전송되는 데이터 프레임을 수집하는 제1단계와,
BFR(Bit-flip Rate)을 이용하여 상기 데이터 프레임을 구성하는 데이터 필드 중에 센서값을 표현하는 센서 필드를 추출하는 제2단계와,
상기 제1단계 및 상기 제2단계와는 분리된 공정으로 가속도 센서값을 입력받는 제3단계와,
상기 가속도 센서값을 이용하여 차량의 현재 속도를 산출하는 제4단계와,
상기 센서 필드로 표시되는 데이터 값과 상기 현재 속도의 상관값을 계산하는 제5단계 및
상관값이 0.7 이상인 경우 상기 센서 필드는 차량 속도와 강한 양의 상관도를 갖는 센서값을 전송하는 필드로 판별하고, 상관값이 -0.7 이하인 경우 상기 센서 필드는 차량 속도와 강한 음의 상관도를 갖는 센서값을 전송하는 필드로 판별하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2단계는 BFR이 LSB(Least Significant Bit)에서 MSB(Most Significant Bit)로 이동할수록 감소하는 특징을 이용하여 센서 필드를 추출하는 것을 특징으로 하는 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법.
- 제2항에 있어서,
BFR이 LSB(Least Significant Bit)에서 MSB(Most Significant Bit)로 이동할수록 비트 사이의 감소 비율이 0 ~ 0.8 사이에서 불규칙적으로 나타나는 필드를 센서 필드로 추출하는 것을 특징으로 하는 차량 속도와 관련된 CAN 데이터 필드를 검출하는 방법.
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