KR20100107956A - 차량 제어 알고리즘을 고려한 네트워크 시뮬레이션 장치 - Google Patents
차량 제어 알고리즘을 고려한 네트워크 시뮬레이션 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 차량 제어 알고리즘을 고려한 네트워크 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 제어 장치 내의 마이컴에 의해 실행되는 제어 알고리즘을 저장하고 있는 알고리즘 저장부, 설정된 환경에 따라 알고리즘을 가상으로 수행하며 네트워크 메시지 전송이 필요한 타이밍을 측정하고 그에 맞게 메시지를 송수신하는 알고리즘 시뮬레이터 및 알고리즘 시뮬레이터로부터 메시지를 수신하여 데이터베이스를 참조하여 결정된 목적지로 상기 메시지를 전송하고 상기 목적지로부터 수신되는 메시지는 상기 알고리즘 시뮬레이터로 전송하는 네트워크 시뮬레이터를 포함하는 네트워크 시뮬레이션 장치 및 그 방법을 제공함으로써 차량 제어 장치에 사용되는 알고리즘과 네트워크 환경을 모두 고려한 네트워크 시뮬레이션을 가능케 한다.
자동차, 시뮬레이션, 알고리즘
Description
본 발명은 차량 제어 알고리즘을 고려한 네트워크 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 특히 차량 제어 장치에 사용되는 알고리즘과 네트워크 환경을 모두 고려할 수 있는 네트워크 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.
본 발명은 차량 네트워크 시뮬레이션에 관련된 기술이다. 자동차 기술이 발전함에 따라 다양한 기능이 자동차에 접목되었고 이를 위해 다양한 차량용 네트워크가 개발되어 사용되고 있다. 차량 네트워크의 복잡도는 급격히 증가되고 있는 추세이다. 따라서 차세대 자동차와 같이 다양한 사용자 편의 기능을 제공하면서 안전성을 보장하기 위해서는 차량 네트워크에 대한 검증이 필수적이며 이를 위해 네트워크 시뮬레이션 기술이 반드시 필요하다.
종래의 자동차 네트워크 시뮬레이션 기술은 네트워크만을 시뮬레이션 하거나 각 제어 장치가 개발되고 난 이후 실제 네트워크를 연결하여 전체 알고리즘 및 네 트워크의 문제를 파악할 수 있었다. 네트워크만을 시뮬레이션 하는 방법은 각 제어 장치에 포함되는 제어 알고리즘을 고려하지 않아 정확한 시뮬레이션이 이루어 질 수 없다. 제어 장치가 개발되고 난 이후 실제 네트워크를 연결하여 시뮬레이션 하는 경우는 실제 장치를 연결하여야 하는 번거로움과 하드웨어 문제와 소프트웨어 문제를 구별함에 어려움이 있다. 특히 네트워크 설계상의 문제가 발견되는 경우 네트워크 설계 변경을 위해 전체 노드에 대한 프로그램 수정이 불가피하였다.
따라서 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량 제어 장치에 사용되는 알고리즘과 네트워크 환경을 모두 고려한 네트워크 시뮬레이션 방법을 제안하여 개발 초기에 보다 정확한 네트워크 시뮬레이션을 통해 개발 기간 및 비용을 단축할 수 있는 네트워크 시뮬레이션 장치 및 그 방법의 제공을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 네트워크 시뮬레이션 장치는 제어 장치 내의 마이컴에 의해 실행되는 제어 알고리즘을 저장하고 있는 알고리즘 저장부; 상기 제어 알고리즘이 동작하는 환경에 따라 알고리즘을 가상으로 수행하며, 네트워크 메시지 전송이 필요한 타이밍을 측정하고, 그에 따라 네트워크 시뮬레이터와 메시지를 송수신하는 알고리즘 시뮬레이터; 및 상기 알고리즘 시뮬레이터로부터 메시지를 수신하여 데이터베이스를 참조하여 결정된 목적지로 상기 메시지를 전송하고, 상기 목적지로부터 수신되는 메시지는 상기 알고리즘 시뮬레이터로 전송하는 네트워크 시뮬레이터를 포함한다.
이 경우 상기 알고리즘 시뮬레이터는, 상기 제어 알고리즘을 구성하는 태스크 또는 프로세스를 프로세싱하는 알고리즘 프로세싱 모델부; 상기 네트워크 시뮬레이터와 메시지를 송수신하는 알고리즘 신호 처리부; 및 상기 제어 알고리즘을 분석하여 상기 네트워크 시뮬레이터로 메시지를 전송수하는 태스크 또는 프로세스의 타이밍을 분석하고, 상기 분석된 타이밍에 따라 상기 알고리즘 신호 처리부로 하여금 메시지를 전송토록 제어하는 네트워크 태스크 분석부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이 경우 상기 알고리즘 시뮬레이터는, 상기 알고리즘 프로세싱 모델부가 태스크 또는 프로세스를 프로세싱하는 환경을 설정하기 위한 환경 설정부를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세싱 모델부는, 네트워크 송수신 명령이 실행되는 시간에 해당 태스크 또는 프로세스를 중지한 후 네트워크 시뮬레이터부터의 결과를 대기하고, 상기 네트워크 시뮬레이터로부터의 결과를 수신한 후 이를 반영하여 추후 태스크 또는 프로세스를 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 네트워크 시뮬레이터는, 상기 알고리즘 시뮬레이터와의 메시지 송수신 을 수행하는 네트워크 신호 처리부; 메시지별 목적지 주소 정보 데이터베이스를 포함하는 네트워크 설정부; 및 상기 네트워크 설정부의 데이터베이스를 참조하여 상기 알고리즘 시뮬레이터로부터 수신된 메시지의 목적지를 결정하고, 상기 네트워크 신호 처리부를 통해 목적지로 상기 메시지를 전송하는 네트워크 모델부를 포함하는 특징으로 할 수 있다.
상기 네트워크 모델부는, 통신 지연 또는 우선순위를 고려한 메시지 전송 시간을 연산하고, 상기 연산된 메시지 전송 시간에 따라 메시지를 목적지로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 네트워크 모델부는, 프로토콜이 사용하는 물리적인 토폴로지나 회선의 차이에 따른 통신 지연을 고려하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 차량 제어 알고리즘을 고려한 네트워크 시뮬레이션 장치 및 그 방법에 따르면, 차량 개발 초기에 알고리즘을 고려한 네트워크 시뮬레이션을 가능하게 하여 차량 네트워크 설계를 보다 용이하게 함으로써 전체적으로 차량 개발 기간과 비용을 줄이는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 차량 제어 알고리즘을 고려한 네트워크 시뮬레이션 장치 및 그 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시뮬레이션 장치의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 차량용 네트워크 시뮬레이션 장치(10)는 알고리즘 저장부(100), 알고리즘 시뮬레이터(200), 네트워크 시뮬레이터(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
알고리즘 저장부(100)는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위한 제어 장치 내 마이컴에 의해 실행되는 제어 알고리즘을 저장한다. 상기 제어 알고리즘은 프로그래밍 언어의 소스 코드, 모델 기반 개발 환경에서의 마이컴 상에서 실행할 수 있는 오브젝트 코드를 만들 수 있는 원시 코드 또는 개발될 알고리즘에서 네트워크 특성만을 추출하여 임시로 생성한 시뮬레이션 전용 알고리즘 등을 포함하는 개념이다.
알고리즘 시뮬레이터(200)는 알고리즘 저장부(100)로부터 전달받은 알고리즘을 분석하여, 네트워크에 영향을 미칠 수 있는 요소를 파악하고 그에 따라 메시지를 생성하여 네트워크 시뮬레이터(300)로 전달하기 위한 구성 요소에 해당한다.
즉, 알고리즘 시뮬레이터(200)는 알고리즘이 동작하는 환경에 따라 알고리즘을 가상으로 수행하며, 네트워크 송수신이 필요한 타이밍에 맞게 네트워크 시뮬레이터(300)로 신호 또는 메시지를 전송함으로써 알고리즘이 실제 네트워크 상황에 맞게 동작할 수 있도록 해주는 것이다.
알고리즘 시뮬레이터(200)는 프로세싱 모델부(210), 네트워크 태스크 분석부(220), 환경 설정부(230), 실행 시간 계산부(240) 및 알고리즘 신호 처리부(250) 등의 세부 기능 블록을 포함한다. 각각의 세부 블록의 기능에 대하여 알아보자.
프로세싱 모델부(210)는 다양한 태스크(Task) 또는 프로세스(Process)로 이루어져 있는 알고리즘을 환경 설정부(230)에서 설정한 특정 운영체제나 실행 환경에 맞게 프로세싱 해줄 수 있는 구성 요소에 해당한다.
네트워크 태스크 분석부(220)는 제어 알고리즘에 따르는 경우 네트워크로 메시지를 송수신하는 태스크를 분석하는 구성 요소이다.
환경 설정부(230)는 알고리즘이 수행되는 제어 장치의 환경을 설정하는 모듈로서 제어 장치의 동작 속도, 네트워크 송수신을 위한 API의 이름 및 형식, 사용 운영체제를 설정한다.
실행 시간 계산부(240)는 알고리즘 시뮬레이터(200)에서 동작하는 알고리즘이 실제 제어 장치와 동일한 속도를 가지고 동작하도록 하기 위해 제어 장치의 마이컴이 가지는 어셈블리 명령어의 수행 클럭을 기반으로 각 태스크의 실제 동작 시간을 계산하는 장치이다.
알고리즘 신호 처리부(250)는 알고리즘 시뮬레이터(200)로부터 메시지 송신 신호를 전송하거나 네트워크 시뮬레이터(300)로부터 새로운 메시지의 수신이나 송신 오류, 송신 완료 신호를 송수신할 수 있는 모듈이다.
프로세싱 모델부(210)는 환경 설정부(230)로부터 알고리즘이 실행되는 플랫폼 또는 운영체제에 대한 정보를 전달받는다. 프로세싱 모델부(210)는 주어진 환경에서 알고리즘을 구성하는 태스크들 중 다음 실행될 태스크를 선택하게 된다.
또한, 프로세싱 모델부(210)는 네트워크 태스크 분석부(220)로부터 네트워크 메시지를 사용하는 태스크들의 리스트와 네트워크 송수신 지점을 파악하여 네트워크 송수신 명령을 수행하는 동안 네트워크 시뮬레이터(300)로부터의 결과를 대기하기 위해 네트워크 블록 상태를 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
네트워크 태스크 분석부(220)는 알고리즘의 각 태스크들 중 네트워크 송수신 명령을 가지고 있는 태스크들을 파악하고, 해당 태스크들의 네트워크 송수신 전후의 실행 시간을 실행 시간 계산부(240)를 이용하여 계산하여 프로세싱 모델부(210)로 전달하는 역할을 한다.
그러면 프로세싱 모델부(210)는 기존 운영체제가 가지고 있던 프로세싱 모델에서 네트워크 송수신 명령이 실행되는 시간에 해당 태스크를 네트워크를 블록 상태로 만들어 네트워크 시뮬레이터의 결과를 대기하고 이를 통해 네트워크를 고려한 알고리즘 시뮬레이션을 수행한다.
네트워크 시뮬레이터(300)는 알고리즘 시뮬레이터(200)로부터 네트워크 메시지 송신 신호를 입력 받아 네트워크 설정부(330)에 있는 메시지 데이터베이스를 참조하여 목적지를 정하고 네트워크 모델부(320)를 통해 통신 딜레이나 우선순위를 고려한 메시지 수신 시간을 측정하고 목적지에 메시지를 전송하고 메시지를 송신한 제어 장치에 메시지 송신 성공 또는 실패 여부를 알린다.
네트워크 신호 처리부(310)는 알고리즘 시뮬레이터(200)로부터 메시지 송신 신호를 받거나 네트워크 시뮬레이터(300)로부터 메시지의 수신, 전송 실패, 송신 완료 신호를 알고리즘 시뮬레이터(200)로 전달하는 역할을 한다.
네트워크 모델부(320)는 각 프로토콜을 모델링하여 실제 네트워크 버스와 같이 네트워크 프로토콜대로 동작할 수 있도록 해주며 프로토콜이 사용하는 물리적인 토폴로지나 회선의 차이에 따른 통신 지연을 고려하는 것을 특징으로 한다. 네트워크 모델부(320)는 제공하는 프로토콜마다 존재하며 네트워크 설정부(330)에서 설정한 프로토콜의 종류에 따라 해당 네트워크 모델이 사용된다.
네트워크 설정부(330)는 프로토콜의 종류를 설정하고 해당 프로토콜을 이용하기 위해 필요한 네트워크 설정을 포함하고 있으며 네트워크 전체에서 사용하는 메시지들의 데이터베이스를 포함한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 네트워크 시뮬레이션 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 차량용 네트워크 시뮬레이션 시스템은 제1 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(400), 제2 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(500) 및 네트워크 시뮬레이터(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(400)와 제2 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(500)는 차량 제어 장치를 PC 환경에서 가상으로 모델링한 것으로 도 1의 알고리즘 저장부(100)와 알고리즘 시뮬레이터(200)에 상응하는 구성 요소를 포함하여 구성된다.
도 2의 네트워크 시뮬레이터(600)는 도 1에서 설명한 네트워크 시뮬레이 터(300)와 유사한 기능을 수행하는 모듈에 해당하며, 제1, 2 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(400, 500)를 연결하여 하나의 네트워크로 연결하는 구성 요소에 해당한다.
예를 들어, 제1 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(400)가 제2 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(500)로 소정의 메시지를 전송하는 프로세스에 대해 시뮬레이션하는 방법을 설명한다.
제1 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(400)의 알고리즘 시뮬레이터(420)에서 알고리즘 저장부(410)에 저장된 제어 알고리즘을 고려하여, 타이밍에 맞게 네트워크 메시지를 생성하고 이를 네트워크 시뮬레이터(600)로 전송한다.
네트워크 시뮬레이터(600)는 제1 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(400)로부터 메시지를 수신하고, 자신의 메시지 데이터베이스를 참조하여 상기 수신된 메시지의 목적지를 정한다.
여기서 네트워크 시뮬레이터(600)는 목적지를 제2 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(500)로 결정할 수 있다. 이에 네트워크 시뮬레이터(600)는 통신 지연이나 우선순위를 고려한 제2 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(500)의 메시지 수신 시각을 연산한다.
네트워크 시뮬레이터(600)는 상기 메시지 수신 시각에 맞게 메시지를 제2 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(500)로 전송한다.
이와 같은 방법을 이용하여 제1 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(400)가 제2 차량 네트워크 시뮬레이션 장치(500)로 메시지를 전송하는 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
특히, 각 시뮬레이션 장치(400, 500)가 각각의 알고리즘 저장부(410, 510)에 저장하고 있는 제어 알고리즘과 네트워크의 통신 지연 또는 메시지의 전송 우선순위 등을 고려한 메시지 송수신에 대하여도 정확하게 시뮬레이션할 수 있다. 이를 통해 네트워크로 연결되어 있는 분산 네트워크 시스템에 대하여 보다 정확하게 차량 제어 시뮬레이션을 수행할 수 있게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시뮬레이션 장치의 블록 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 네트워크 시뮬레이션 시스템을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 차량 네트워크 시뮬레이션 장치 100 : 알고리즘 저장부
200 : 알고리즘 시뮬레이터 210 : 프로세싱 모델부
220 : 네트워크 태스크 분석부 230 : 환경 설정부
240 : 실행 시간 계산부 250 : 알고리즘 신호 처리부
300 : 네트워크 시뮬레이터 310 : 네트워크 신호 처리부
320 : 네트워크 모델부 330 : 네트워크 설정부
Claims (7)
- 네트워크 시뮬레이션 장치에 있어서,제어 장치 내의 마이컴에 의해 실행되는 제어 알고리즘을 저장하고 있는 알고리즘 저장부;상기 제어 알고리즘이 동작하는 환경에 따라 알고리즘을 가상으로 수행하며, 네트워크 메시지 전송이 필요한 타이밍을 측정하고, 그에 따라 네트워크 시뮬레이터와 메시지를 송수신하는 알고리즘 시뮬레이터; 및상기 알고리즘 시뮬레이터로부터 메시지를 수신하여 데이터베이스를 참조하여 결정된 목적지로 상기 메시지를 전송하고, 상기 목적지로부터 수신되는 메시지는 상기 알고리즘 시뮬레이터로 전송하는 네트워크 시뮬레이터를 포함하는 네트워크 시뮬레이션 장치.
- 제1항에 있어서,상기 알고리즘 시뮬레이터는,상기 제어 알고리즘을 구성하는 태스크 또는 프로세스를 프로세싱하는 알고리즘 프로세싱 모델부;상기 네트워크 시뮬레이터와 메시지를 송수신하는 알고리즘 신호 처리부; 및상기 제어 알고리즘을 분석하여 상기 네트워크 시뮬레이터로 메시지를 전송 수하는 태스크 또는 프로세스의 타이밍을 분석하고, 상기 분석된 타이밍에 따라 상기 알고리즘 신호 처리부로 하여금 메시지를 전송토록 제어하는 네트워크 태스크 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시뮬레이션 장치.
- 제2항에 있어서,상기 알고리즘 시뮬레이터는,상기 알고리즘 프로세싱 모델부가 태스크 또는 프로세스를 프로세싱하는 환경을 설정하기 위한 환경 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시뮬레이션 장치.
- 제2항에 있어서,상기 프로세싱 모델부는,네트워크 송수신 명령이 실행되는 시간에 해당 태스크 또는 프로세스를 중지한 후 네트워크 시뮬레이터부터의 결과를 대기하고, 상기 네트워크 시뮬레이터로부터의 결과를 수신한 후 이를 반영하여 추후 태스크 또는 프로세스를 진행하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시뮬레이션 장치.
- 제1항에 있어서,상기 네트워크 시뮬레이터는,상기 알고리즘 시뮬레이터와의 메시지 송수신을 수행하는 네트워크 신호 처리부;메시지별 목적지 주소 정보 데이터베이스를 포함하는 네트워크 설정부; 및상기 네트워크 설정부의 데이터베이스를 참조하여 상기 알고리즘 시뮬레이터로부터 수신된 메시지의 목적지를 결정하고, 상기 네트워크 신호 처리부를 통해 목적지로 상기 메시지를 전송하는 네트워크 모델부를 포함하는 특징으로 하는 네트워크 시뮬레이션 장치.
- 제5항에 있어서,상기 네트워크 모델부는,통신 지연 또는 우선순위를 고려한 메시지 전송 시간을 연산하고, 상기 연산된 메시지 전송 시간에 따라 메시지를 목적지로 전송하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시뮬레이션 장치.
- 제6항에 있어서,상기 네트워크 모델부는,프로토콜이 사용하는 물리적인 토폴로지나 회선의 차이에 따른 통신 지연을 고려하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시뮬레이션 장치.
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| KR1020090026348A KR101050666B1 (ko) | 2009-03-27 | 2009-03-27 | 차량 제어 알고리즘을 고려한 네트워크 시뮬레이션 장치 |
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