TW202222046A

TW202222046A - 車輛資料分析裝置及其車輛資料分析方法

Info

Publication number: TW202222046A
Application number: TW110102007A
Authority: TW
Inventors: 洪逸舟; 施志民; 陳星宇; 莊士賢; 劉文楷
Original assignee: 財團法人資訊工業策進會
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-06-01
Also published as: TWI810514B; US11729016B2; US20220166643A1; CN114531312A; CN114531312B

Abstract

一種車輛資料分析裝置及其車輛資料分析方法。車輛資料分析裝置接收感測資料及控制器區域網路（CAN）訊息，並將感測資料與CAN訊息之資料欄位之複數位元組進行相似度比較，以判斷CAN訊息是否為對應感測資料之目標CAN訊息。

Description

車輛資料分析裝置及其車輛資料分析方法

本發明係關於一種車輛資料分析裝置及其車輛資料分析方法。具體而言，本發明透過比較感測器產生的資料及行車電腦產生的資料，以獲得電子裝置之資料結構。

隨著科技的快速發展，各種車輛皆裝載電子系統，以控制安裝於車輛上的各種行車電腦（Electronic Control Unit；ECU）及所結合之零組件，並對其進行監控及檢測。控制器區域網路（Controller Area Network；CAN）為目前廣泛用於車輛的車用匯流排標準，其允許車輛上的該等ECU透過CAN匯流排來相互通訊。

此外，受惠於行動通訊技術的成熟，車載通訊亦成為目前產業發展的主流之一，故越來越多的車輛會安裝具有行動通訊功能的ECU。然而，ECU傳送之CAN訊息的內部資料意義，會因ECU的開發商與車廠而各有不同的制定方式。因此，在未擁有廠商之內部資料的情況下，要了解每個CAN訊息所代表的意義具備極高的難度，亦無法根據CAN訊息對車輛進行監控及管理。

有鑑於此，如何為未知的CAN訊息提供一種資料分析機制，以獲得CAN訊息中對分析資料有用的內容，乃是業界亟待解決的問題。

本發明之目的在於提供一種資料分析機制，其透過將安裝在車輛內之感測器產生之資料與多台行車電腦產生之訊息進行相似度比對，並根據相似度比對結果，判斷行車電腦產生之訊息中之資料欄位，用來存放資料的位元組為哪些。據此，透過本發明之資料分析機制可了解車身多個重要資訊的意義，以便未來收集行車電腦所產出資料，且針對不同車輛型號或行車電腦皆適用。

為達上述目的，本發明揭露一種車輛資料分析裝置，包含一收發器以及一處理器。該處理器電性連接至該收發器，並用以執行下列操作：透過該收發器，接收一感測資料及一控制器區域網路（controller area network；CAN）訊息；以及將該感測資料與該CAN訊息之一資料欄位之複數位元組進行相似度比較，以判斷該CAN訊息是否為對應該感測資料之一目標CAN訊息。

此外，本發明更揭露一種用於車輛資料分析裝置之車輛資料分析方法。該車輛資料分析裝置包含一收發器及一處理器。該車輛資料分析方法由該處理器執行，且包含下列步驟：透過該收發器，接收一感測資料及一控制器區域網路（controller area network；CAN）訊息；以及將該感測資料與該CAN訊息之一資料欄位之複數位元組進行相似度比較，以判斷該CAN訊息是否為對應該感測資料之一目標CAN訊息。

在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，此技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。

以下將透過實施例來解釋本發明內容，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。需說明者，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示，且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，並非用以限制實際比例。

本發明第一實施例如圖1至圖5所示。圖1係本發明之車輛資料分析裝置之示意圖。圖2描繪本發明車載通訊系統之實施情境。車輛資料分析裝置1包含收發器11以及處理器13。處理器13電性連接至收發器11。

處理器13透過收發器11接收感測資料202及控制器區域網路（controller area network；CAN）訊息302，並將感測資料202與CAN訊息302之資料欄位之複數位元組進行相似度比較，以判斷CAN訊息302是否為對應感測資料202之目標CAN訊息。

具體而言，請參考圖2，感測資料202由感測器2產生，以及CAN訊息302由行車電腦（Electronic Control Unit；ECU）（即行車電腦3a、3b、3c其中之一）產生。為簡化說明，於圖2中僅繪示三個行車電腦3a、3b、3c；然而，行車電腦的數量並非用以限制本發明。感測器2及行車電腦3a、3b、3c皆安裝於車輛4上。感測器2可為一衛星導航系統（Global Navigation Satellite System；GNSS）、一貫性測量單元（Inertial Measurement Unit；IMU）等模組，但不限於此，以量測車輛4之不同車身位置的行車狀態。

請參考圖3，感測器2包含第一CAN接口21，行車電腦3包含第二CAN接口31，以及電子裝置5包含第三CAN接口51。第一CAN接口21及第二CAN接口31接連接至第三CAN接口51，且第一CAN接口21、第二CAN接口31及第三CAN接口51皆包含CAN匯流排，以傳輸CAN資料及CAN訊息。

請參考圖4，CAN訊息302中至少包含仲裁欄位F1、控制欄位F2、資料欄位F3及循環冗餘校驗欄位F4。仲裁欄位F1載有傳送CAN訊息302之行車電腦3之識別碼。資料欄位F3載有與車輛4之某一車身位置相關之資料，且資料欄位F3包含用於攜帶資料之複數位元組（bytes）B0-B7。

對處理器13而言，若行車電腦3之資訊為未知的，則處理器13將無法對行車電腦3所傳送CAN訊息302進行解碼。由於感測資料202及CAN訊息302皆與車輛4相關，因此處理器13透過將感測資料202與CAN訊息302之資料欄位F3之該等位元組B0-B7進行相似度比較，以判斷CAN訊息302是否為對應感測資料202之目標CAN訊息，並進一步得知資料欄位F3中哪些位元組被用來攜帶資料。

舉例而言，假設車輛資料分析裝置1為伺服器，以及感測器2為GNSS模組。當車輛4行進一段時間後，感測器2會記錄車輛4於行進期間的距離及時間，以計算車輛4之車速，並產生與車速相關之感測資料202，以及將感測資料202傳送至電子裝置5。此外，行車電腦3在車輛4行進時會擷取車速，並產生與車速相關之CAN訊息302，以及將CAN訊息302傳送至電子裝置5。

接著，電子裝置5透過網路6（例如：行動通訊網路、Wi-Fi等），將從感測器2接收之感測資料202以及從行車電腦3接收之CAN訊息302傳送至車輛資料分析裝置1。於接收感測資料202及CAN訊息302後，車輛資料分析裝置1藉由計算感測資料202與CAN訊息302間之相似度值進行相似度比較。

相似度比較可採用皮爾遜積動差相關係數（Pearson's correlation coefficient）、餘弦相似性（Cosine similarity）、最長共同子序列（Longest Common Sub-Sequence；LCSS）、歐基里德距離（Euclidean Distance）、單向距離（One-way distance）以及弗雷切特距離（Frechet Distance）等方式，但不限於此。須說明者，相似度值之臨界值會隨著使用不同的相似度比較而有所不同。

當相似度值大於或等於一臨界值時，處理器13判斷CAN訊息302為對應感測資料202之目標CAN訊息。在確定CAN訊息302所攜帶之資料的意義後，處理器13可根據感測資料及目標CAN訊息，監控及管理車輛4。

於其他實施例中，處理器13於進行相似度比較之前，可先將感測資料202轉換為特性曲線C1以及將CAN訊息302轉換為特性曲線C2，如圖5所示。

此外，於其他實施例中，感測器2產生複數感測資料，並將該等感測資料傳送至電子裝置5。行車電腦3產生複數初始CAN訊息，並將該等CAN訊息傳送至電子裝置5。於透過收發器11接收複數初始CAN訊息後，處理器13先濾除資料欄位所載之資料為該等初始CAN訊息中之極大或極小值，再判斷剩餘的各初始CAN訊息之資料欄位是否產生變化，並選擇剩餘之該等初始CAN訊息之該等資料欄位中產生變化之至少一初始CAN訊息作為進行資料意義分析之CAN訊息。也就是說，被選擇之至少一初始CAN訊息之資料欄位有變動代表是在車輛4行進間產生的資料。

本發明第二實施例如圖6至圖13所示。第二實施例為第一實施例之延伸。於本實施例中，將進一步說明處理器13基於位元組及感測資料進行相似度比較。

詳言之，車輛資料分析裝置1之處理器13對CAN訊息302之資料欄位F3之該等位元組B0-B7進行位元組合處理程序，以產生複數組合資料，並計算感測資料202與各組合資料間之相似度值。當該等相似度值中之一目標相似度值大於或等於臨界值時，處理器13判斷CAN訊息301為對應感測資料202之目標CAN訊息。於一實施例中，目標相似度值為該等相似度值中之最大值。

舉例而言，資料欄位F3包含八個位元組B0-B7，當處理器13對CAN訊息302之資料欄位F3之該等位元組B0-B7進行位元組合處理程序時，處理器13將不同數量之位元進行組合，以產生複數組合資料。被組合之該等位元於資料欄位F3中為連續的。

當處理器13將位元組B0-B7中每一個位元組單獨視為一個組合資料時，各個組合資料CD1-1~CD1-8中僅包含一個位元組，如圖6所示。當處理器13將位元組B0-B7中連續的兩個位元組進行組合時，將產生七個組合資料CD2-1~CD2-7，各個組合資料CD2-1~CD2-7中包含兩個位元組，如圖7所示。

當處理器13將位元組B0-B7中連續的三個位元組進行組合時，將產生六個組合資料CD3-1~CD3-6，各個組合資料CD3-1~CD3-6中包含三個位元組，如圖8所示。當處理器13將位元組B0-B7中連續的四個位元組進行組合時，將產生五個組合資料CD4-1~CD4-5，各個組合資料CD4-1~CD4-5中包含四個位元組，如圖9所示。

當處理器13將位元組B0-B7中連續的五個位元組進行組合時，將產生四個組合資料CD5-1~CD5-4，各個組合資料CD5-1~CD5-4中包含五個位元組，如圖10所示。當處理器13將位元組B0-B7中連續的六個位元組進行組合時，將產生三個組合資料CD6-1~CD6-3，各個組合資料CD6-1~CD6-3中包含六個位元組，如圖11所示。

當處理器13將位元組B0-B7中連續的七個位元組進行組合時，將產生兩個組合資料CD7-1~CD7-2，各個組合資料CD7-1~CD7-2中包含七個位元組，如圖12所示。當處理器13將位元組B0-B7中八個位元組進行組合時，亦即處理器13所有位元組B0-B7視為一個組合時，僅產生一個組合資料CD8，組合資料CD8中包含八個位元組，如圖13所示。

於進行完位元組合處理程序後，處理器13計算感測資料跟每一個組合資料CD1-1~CD1-8、CD2-1~CD2-7、CD3-1~CD3-6、CD4-1~CD4-5、CD5-1~CD5-4、CD6-1~CD6-3、CD7-1~CD7-2、CD8之間的相似度值。若該些相似度值中之最大值大於或等於臨界值，則處理器13判斷CAN訊息302為與感測資料對應的目標CAN訊息，並根據相似度值為最大值之目標相似度值之資料組合，獲得對應行車電腦3之資料欄位的資料結構。

本發明第三實施例係描述一車輛資料分析方法，其流程圖如圖14所示。車輛資料分析方法適用於一車輛資料分析裝置（例如：前述實施例之車輛資料分析裝置1）。車輛資料分析包含一收發器以及一處理器。車輛資料分析方法由處理器執行且包含以下步驟。

首先，於步驟S1402中，接收一感測資料及一控制器區域網路（CAN）訊息。於步驟S1404中，將感測資料與CAN訊息之一資料欄位之複數位元組進行相似度比較。於步驟S1406中，判斷CAN訊息是否為對應感測資料之一目標CAN訊息。

於其他實施例中，於進行相似度比較時，車輛資料分析方法更包含計算感測資料與CAN訊息間之一相似度值。當相似度值大於等於一臨界值時，判斷CAN訊息為對應感測資料之目標CAN訊息。

於其他實施例中，車輛資料分析方法更包含透過收發器，接收複數初始CAN訊息，並判斷各初始CAN訊息之一資料欄位是否產生變化，以及選擇該等初始CAN訊息之該等資料欄位中產生變化之至少一初始CAN訊息作為CAN訊息。

於其他實施例中，於進行相似度比較時，車輛資料分析方法更包含對CAN訊息之資料欄位之該等位元組進行一位元組合處理程序，以產生複數組合資料，以及計算該感測資料與各該組合資料之一相似度值。當該等相似度值中之一目標相似度值大於等於臨界值時，判斷CAN訊息為對應感測資料之目標CAN訊息。於一實施例中，目標相似度值為該等相似度值中之一最大值。

於其他實施例中，CAN訊息係由行車電腦所產生，車輛資料分析方法更包含根據目標相似度值對應之組合資料，獲得對應行車電腦之一資料結構。

於其他實施例中，感測資料由一感測器產生，感測器包含第一CAN接口，CAN訊息由行車電腦產生，行車電腦包含一第二CAN接口。感測器透過第一CAN接口傳送感測資料至一電子裝置。行車電腦透過第二CAN接口傳送CANN訊息至電子裝置，以及透過收發器自電子裝置接收感測資料及CAN訊息。

於其他實施例中，感測器及行車電腦皆安裝於一車輛，車輛資料分析方法更包含根據感測資料及目標CAN訊息，監控及管理車輛。

除了上述步驟，本發明之車輛資料分析方法亦能執行在所有前述實施例中所闡述之所有操作並具有所有對應之功能，所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解此實施例如何基於所有前述實施例執行此等操作及具有該等功能，故不贅述。

綜上所述，本發明之車輛資料分析機制藉由比較感測器產生之資料及多台行車電腦產生之訊息，以獲得訊息之資料欄位中用於攜帶資料的位元組。據此，透過本發明之車輛資料分析機制可了解車身多個重要資訊的意義，以便未來收集及分析行車電腦所產出資料，且針對不同車輛型號或行車電腦皆適用。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1:車輛資料分析裝置 11:收發器 13:處理器 2:感測器 21:第一CAN接口 202:感測資料 3:行車電腦 31:第二CAN接口 302:CAN訊息 3a、3b、3c:行車電腦 4:車輛 5:電子裝置 51:第三CAN接口 6:網路 F1:仲裁欄位 F2:控制欄位 F3:資料欄位 F4:循環冗餘校驗欄位 B0-B7:位元組 C1:特性曲線 C2:特性曲線 CD1-1~CD1-8、CD2-1~CD2-7、CD3-1~CD3-6、CD4-1~CD4-5、CD5-1~CD5-4、CD6-1~CD6-3、CD7-1~CD7-2、CD8:組合資料

圖1係本發明之車輛資料分析裝置之示意圖；圖2描繪本發明車載通訊系統之實施情境；圖3係本發明之感測器、行車電腦及電子裝置間運作之是意圖；圖4係本發明CAN訊息及其資料欄位之示意圖；圖5描繪本發明分別對應感測資料及CAN訊息之曲線圖；圖6描繪本發明之組合資料CD1-1~CD1-8之示意圖；圖7描繪本發明之組合資料CD2-1~CD2-7之示意圖；圖8描繪本發明之組合資料CD3-1~CD3-6之示意圖；圖9描繪本發明之組合資料CD4-1~CD4-5之示意圖；圖10描繪本發明之組合資料CD5-1~CD5-4之示意圖；圖11描繪本發明之組合資料CD6-1~CD6-3之示意圖；圖12描繪本發明之組合資料CD7-1~CD7-2之示意圖；圖13描繪本發明之組合資料CD8之示意圖；以及圖14係本發明車輛資料分析方法之流程圖。

無

S1402~S1406:步驟

Claims

一種車輛資料分析裝置，包含：一收發器；以及一處理器，電性連接至該收發器，並用以執行下列操作：透過該收發器，接收一感測資料及一控制器區域網路（controller area network；CAN）訊息；以及將該感測資料與該CAN訊息之一資料欄位之複數位元組進行相似度比較，以判斷該CAN訊息是否為對應該感測資料之一目標CAN訊息。
如請求項1所述之車輛資料分析裝置，其中該處理器於進行相似度比較時，更用以執行下列操作：計算該感測資料與該CAN訊息間之一相似度值；以及當該相似度值大於等於一臨界值時，判斷該CAN訊息為對應該感測資料之該目標CAN訊息。
如請求項1所述之車輛資料分析裝置，其中該處理器更用以執行下列操作：透過該收發器，接收複數初始CAN訊息；判斷各該初始CAN訊息之一資料欄位是否產生變化；以及選擇該等初始CAN訊息之該等資料欄位中產生變化之至少一初始CAN訊息作為該CAN訊息。
如請求項1所述之車輛資料分析裝置，其中該處理器於進行相似度比較時，更用以執行下列操作：對該CAN訊息之該資料欄位之該等位元組進行一位元組合處理程序，以產生複數組合資料；計算該感測資料與各該組合資料之一相似度值；以及當該等相似度值中之一目標相似度值大於等於一臨界值時，判斷該CAN訊息為對應該感測資料之該目標CAN訊息。
如請求項4所述之車輛資料分析裝置，其中該目標相似度值為該等相似度值中之一最大值。
如請求項4所述之車輛資料分析裝置，其中該CAN訊息係由一行車電腦（Electronic Control Unit；ECU）所產生，該處理器更用以執行下列操作：根據該目標相似度值對應之該組合資料，獲得對應該行車電腦之一資料結構。
如請求項1所述之車輛資料分析裝置，其中該感測資料由一感測器產生，該感測器包含一第一CAN接口，該CAN訊息由一行車電腦產生，該行車電腦包含一第二CAN接口，該感測器透過該第一CAN接口傳送該感測資料至一電子裝置，該行車電腦透過該第二CAN接口傳送該CAN訊息至該電子裝置，以及該處理器透過該收發器自該電子裝置接收該感測資料及該CAN訊息。
如請求項7所述之車輛資料分析裝置，其中該感測器及該行車電腦皆安裝於一車輛，該處理器更用以執行下列操作：根據該感測資料及該目標CAN訊息，監控及管理該車輛。
一種用於一車輛資料分析裝置之車輛資料分析方法，該車輛資料分析裝置包含一收發器及一處理器，該車輛資料分析方法由該處理器執行，且包含下列步驟：透過該收發器，接收一感測資料及一控制器區域網路（controller area network；CAN）訊息；以及將該感測資料與該CAN訊息之一資料欄位之複數位元組進行相似度比較，以判斷該CAN訊息是否為對應該感測資料之一目標CAN訊息。
如請求項9所述之車輛資料分析方法，其中於進行相似度比較時，該車輛資料分析方法更包含下列步驟：計算該感測資料與該CAN訊息間之一相似度值；以及當該相似度值大於等於一臨界值時，判斷該CAN訊息為對應該感測資料之該目標CAN訊息。
如請求項9所述之車輛資料分析方法，更包含下列步驟：透過該收發器，接收複數初始CAN訊息；判斷各該初始CAN訊息之一資料欄位是否產生變化；以及選擇該等初始CAN訊息之該等資料欄位中產生變化之至少一初始CAN訊息作為該CAN訊息。
如請求項9所述之車輛資料分析方法，其中於進行相似度比較時，該車輛資料分析方法更包含下列步驟：對該CAN訊息之該資料欄位之該等位元組進行一位元組合處理程序，以產生複數組合資料；計算該感測資料與各該組合資料之一相似度值；以及當該等相似度值中之一目標相似度值大於等於一臨界值時，判斷該CAN訊息為對應該感測資料之該目標CAN訊息。
如請求項12所述之車輛資料分析方法，其中該目標相似度值為該等相似度值中之一最大值。
如請求項12所述之車輛資料分析方法，其中該CAN訊息係由一行車電腦（Electronic Control Unit；ECU）所產生，該車輛資料分析方法更包含下列步驟：根據該目標相似度值對應之該組合資料，獲得對應該行車電腦之一資料結構。
如請求項9所述之車輛資料分析方法，其中該感測資料由一感測器產生，該感測器包含一第一CAN接口，該CAN訊息由一行車電腦產生，該行車電腦包含一第二CAN接口，該感測器透過該第一CAN接口傳送該感測資料至一電子裝置，該行車電腦透過該第二CAN接口傳送該CANN訊息至該電子裝置，以及該處理器透過該收發器自該電子裝置接收該感測資料及該CAN訊息。
如請求項15所述之車輛資料分析方法，其中該感測器及該行車電腦皆安裝於一車輛，該車輛資料分析方法更包含下列步驟：根據該感測資料及該目標CAN訊息，監控及管理該車輛。