WO2021095491A1 - 車載中継装置及び情報処理方法 - Google Patents

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WO2021095491A1
WO2021095491A1 PCT/JP2020/039924 JP2020039924W WO2021095491A1 WO 2021095491 A1 WO2021095491 A1 WO 2021095491A1 JP 2020039924 W JP2020039924 W JP 2020039924W WO 2021095491 A1 WO2021095491 A1 WO 2021095491A1
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WO
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data
vehicle
abnormality detection
relay device
transmitted
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PCT/JP2020/039924
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English (en)
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翔悟 上口
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Publication date
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    • G06F11/30—Monitoring
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F21/50—Monitoring users, programs or devices to maintain the integrity of platforms, e.g. of processors, firmware or operating systems
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]

Definitions

  • the present disclosure relates to an in-vehicle relay device and an information processing method.
  • This application claims priority based on Japanese Application No. 2019-204948 filed on November 12, 2019, and incorporates all the contents described in the Japanese application.
  • the vehicle is equipped with an ECU (Electronic Control Unit) for controlling in-vehicle devices such as power train systems such as engine control and body systems such as air conditioner control. Since these ECUs send and receive messages by the in-vehicle network system, security measures are being studied against threats such as an attacker accessing the in-vehicle network system and transmitting an illegal frame.
  • a security processing method for calculating the degree of abnormality of the received frame has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 discloses an in-vehicle network system centered on a single gateway and using a plurality of CAN buses connected to the gateway in performing the security processing method.
  • the gateway transmits information about the frame received from each bus to the abnormality detection server outside the vehicle.
  • the vehicle-mounted relay device is mounted on a vehicle and is communicably connected to a plurality of vehicle-mounted control devices and an abnormality detection device that detects an abnormality regarding data transmitted from the vehicle-mounted control device.
  • An in-vehicle relay device that relays data transmitted by the control device including a control unit that controls processing related to relaying data transmitted from the in-vehicle control device, and the control unit is the in-vehicle control device for a predetermined period. Based on the data group transmitted from, anomaly detection data having a smaller amount of information and data capacity than the information amount and data capacity of the data group is generated, and the generated abnormality detection data is used in the abnormality detection device. Output.
  • FIG. It is a schematic diagram which illustrates the structure of the abnormality detection system including the vehicle-mounted relay device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which illustrates the physical configuration of an in-vehicle relay device. It is explanatory drawing which illustrates one aspect of an autoencoder.
  • It is a functional block diagram which illustrates the functional part included in the control part of an in-vehicle relay device. It is a flowchart which illustrates the process of the control part of an in-vehicle relay device.
  • It is a functional block diagram which illustrates the functional part included in the control part of the vehicle-mounted relay device which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a flowchart which illustrates the process of the control part of an in-vehicle relay device.
  • It is a functional block diagram which illustrates the functional part included in the control part of the vehicle-mounted relay device which concerns on Embodiment 3.
  • An object of the present disclosure is to provide an in-vehicle relay device or the like that can suppress an increase in the load of a network used for anomaly detection even when the amount of data to be detected increases. To do.
  • an in-vehicle relay device or the like capable of suppressing an increase in the load on the network used for abnormality detection even when the amount of data to be detected increases is provided. To do.
  • the in-vehicle relay device is mounted on a vehicle and is communicably connected to a plurality of in-vehicle control devices and an abnormality detection device that detects an abnormality regarding data transmitted from the in-vehicle control device.
  • An in-vehicle relay device that relays data transmitted by the in-vehicle control device, and includes a control unit that controls processing related to relaying data transmitted from the in-vehicle control device, and the control unit is said to have a predetermined period of time.
  • the abnormality detection data having a smaller amount of information and data capacity than the information amount and data capacity of the data group is generated, and the generated abnormality detection data is converted into an abnormality. Output to the detection device.
  • the data capacity for abnormality detection is smaller than that of the data group, so that the communication between the in-vehicle relay device and the abnormality detection device is performed.
  • the network load such as bandwidth usage can be reduced.
  • the calculation load of the abnormality detection device can be reduced by using the abnormality detection data having a smaller amount of information than the data group.
  • control unit inputs the data group transmitted from the vehicle-mounted control device to the autoencoder in a predetermined period, and the data group is input by the autoencoder.
  • the abnormality detection data is generated by dimensional compression.
  • the in-vehicle relay device dimensionally compresses the data group transmitted from the in-vehicle control device by the autoencoder to generate the abnormality detection data, so that the abnormality detection data can be efficiently generated. it can.
  • the control unit has a plurality of data groups in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or more than a predetermined value from the data group transmitted from the in-vehicle control device in a predetermined period. Data is extracted, a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value is input to the autoencoder, and a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value by the autoencoder.
  • the abnormality detection data is generated by dimensionally compressing the data.
  • the in-vehicle relay device extracts a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value from the data group transmitted from the in-vehicle control device, and the extracted plurality of data are autoencoders. Enter in to compress the dimensions. Therefore, since a plurality of data that have a positive correlation or an inverse correlation with each other and whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or more than a predetermined value is dimensionally compressed by the autoencoder, the dimensional compression is efficiently performed, and the amount of information and data of the abnormality detection data. The capacity can be reduced.
  • the control unit has a plurality of data groups in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or more than a predetermined value from the data group transmitted from the in-vehicle control device in a predetermined period.
  • the amount of information and the amount of data are smaller than the amount of information and the amount of data of the plurality of data based on the plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined value.
  • the in-vehicle relay device extracts a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value from the data group transmitted from the in-vehicle control device, and based on the extracted plurality of data.
  • Anomaly detection data having a smaller amount of information and data capacity than the information amount and data capacity of the plurality of data is generated. Therefore, since the abnormality detection data is generated based on a plurality of data that have a positive correlation or an inverse correlation with each other and the absolute value of the correlation coefficient is equal to or more than a predetermined value, it is possible to efficiently generate the abnormality detection data. it can.
  • the control unit has data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value from the data group transmitted from the in-vehicle control device in a predetermined period.
  • the abnormality detection data includes data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value.
  • the in-vehicle relay device extracts a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value from the data group transmitted from the in-vehicle control device, and the data is dimensionally compressed by the autoencoder. Without doing so, it is output to the abnormality detection device in addition to the abnormality detection data. Therefore, the abnormality detection data is data including data obtained by dimensionally compressing a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or more than a predetermined value, and data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value.
  • a plurality of data whose absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value is not dimensionally compressed by the auto encoder, and a plurality of data whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or more than a predetermined value are dimensionally compressed together with the abnormal data.
  • control unit connects the generated abnormality detection data to a communication unit different from the communication unit to which the plurality of vehicle-mounted control devices are connected. Output to the abnormality detection device.
  • control unit outputs the generated abnormality detection data to the abnormality detection device connected to the communication unit different from the communication unit to which the plurality of vehicle-mounted control devices are connected, so that the abnormality is different from the vehicle-mounted relay device. It is possible to reduce the load on the network such as the usage rate of the bandwidth of the communication line connecting to the detection device.
  • the information processing method is based on a data group to be relayed transmitted from a plurality of in-vehicle control devices to a computer, and the amount of information is smaller than the amount of information and the amount of data of the data group. And, the process of generating the abnormality detection data to be the data capacity and outputting the generated abnormality detection data to the abnormality detection device is executed.
  • the computer can function as an in-vehicle relay device that suppresses an increase in the load on the network used for detecting an abnormality even when the amount of data to be detected increases.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of an abnormality detection system S including an in-vehicle relay device 2 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the physical configuration of the vehicle-mounted relay device 2.
  • the abnormality detection system S includes a plurality of vehicle-mounted relay devices 2, a plurality of vehicle-mounted ECUs 3 (vehicle-mounted control devices), and an abnormality detection device 7 mounted on the vehicle.
  • the vehicle-mounted relay device 2 relays communication between a plurality of vehicle-mounted ECUs 3 mounted on the vehicle or communication between the vehicle-mounted ECU 3 and the abnormality detection device 7.
  • the abnormality detection device 7 acquires abnormality detection data transmitted from the plurality of vehicle-mounted relay devices 2, and detects the presence or absence of an abnormality in the vehicle-mounted network 4 to which the plurality of vehicle-mounted ECUs 3 are connected based on the acquired abnormality detection data. To do.
  • the external server 100 is a computer such as a server connected to an external network N such as the Internet or a public network, and includes a storage unit such as a RAM (RandomAccessMemory), a ROM (ReadOnlyMemory), or a hard disk.
  • One of the vehicle-mounted relay devices 2 is communicably connected to the vehicle-mounted communication device 1, communicates with the external server 100 connected via the vehicle-mounted network N via the vehicle-mounted communication device 1, and communicates with the external server 100 and the vehicle C. It may relay the communication with the vehicle-mounted ECU 3 mounted on the vehicle.
  • the vehicle C is equipped with an abnormality detection device 7, an external communication device 1, an in-vehicle relay device 2, a display device 5, and a plurality of in-vehicle ECUs 3 for controlling various in-vehicle devices.
  • the in-vehicle relay device 2 and the out-of-vehicle communication device 1 are communicably connected by a wire harness such as a serial cable.
  • the in-vehicle relay device 2 and the in-vehicle ECU 3 are communicably connected by a communication line 41 and an in-vehicle network 4 corresponding to a communication protocol such as CAN (Control Area Network / registered trademark) or Ethernet (Ethernet / registered trademark).
  • the communication protocol in the vehicle-mounted relay device 2 and the vehicle-mounted ECU 3 may be based on LIN, MOST, FlexRay, or the like.
  • the out-of-vehicle communication device 1 includes an out-of-vehicle communication unit (not shown) and an input / output I / F (not shown) for communicating with the in-vehicle relay device 2.
  • the out-of-vehicle communication unit is a communication device for wireless communication using mobile communication protocols such as 3G, LTE, 4G, and WiFi, and data with an external server 100 via an antenna 11 connected to the out-of-vehicle communication unit. To send and receive. Communication between the external communication device 1 and the external server 100 is performed via, for example, an external network N such as a public line network or the Internet.
  • the input / output I / F is a communication interface for serial communication with the in-vehicle relay device 2, for example.
  • the out-of-vehicle communication device 1 and the in-vehicle relay device 2 communicate with each other via a wire harness such as an input / output I / F and a serial cable connected to the input / output I / F.
  • the vehicle-mounted communication device 1 is a separate device from the vehicle-mounted relay device 2, and these devices are communicably connected by input / output I / F or the like, but the present invention is not limited to this.
  • the vehicle-mounted communication device 1 may be built in the vehicle-mounted relay device 2 as a component of the vehicle-mounted relay device 2.
  • the in-vehicle relay device 2 includes a control unit 20, a storage unit 21, an input / output I / F 22, and an in-vehicle communication unit 23.
  • the in-vehicle repeater 2 controls the segment of the system by a plurality of communication lines 41 such as the in-vehicle ECU 3 for the cognitive system, the in-vehicle ECU 3 for the judgment system, and the in-vehicle ECU 3 for the operation system. It is a gateway (repeater) that relays communication.
  • Each of the plurality of communication lines 41 corresponds to a bus in each segment (zone), and the in-vehicle relay device 2 may function as a zone ECU that manages a zone connected to the own device.
  • the in-vehicle relay device 2 is connected to a power storage device (not shown) composed of a secondary battery such as a lithium ion battery, and the electric power supplied from the power storage device is supplied to the in-vehicle ECU 3 included in the zone managed by the own device. It may function as a PLB (Power Lan Box) to be distributed.
  • the in-vehicle relay device 2 acquires an update program received from the external server 100 by the in-vehicle communication device 1 by wireless communication from the in-vehicle communication device 1, and transfers the update program to a predetermined in-vehicle ECU 3 (update target) via the in-vehicle network 4. It may be the one (repromaster) configured to transmit to the in-vehicle ECU 3).
  • the control unit 20 is composed of a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), or the like, and various control processes and various control processes can be performed by reading and executing a control program and data stored in advance in the storage unit 21. It is designed to perform arithmetic processing and the like.
  • CPU Central Processing Unit
  • MPU Micro Processing Unit
  • the storage unit 21 is composed of a volatile memory element such as RAM (RandomAccessMemory) or a non-volatile memory element such as ROM (ReadOnlyMemory), EEPROM (ElectricallyErasableProgrammableROM) or flash memory.
  • the control program and the data to be referred to during processing are stored in advance.
  • the control program stored in the storage unit 21 may be one that stores the control program read from the recording medium 211 that can be read by the vehicle-mounted relay device 2. Further, the control program may be downloaded from an external computer (not shown) connected to a communication network (not shown) and stored in the storage unit 21.
  • the storage unit 21 stores an entity file (neural network instance file) that constitutes an autoencoder for dimensionally compressing data output from a plurality of in-vehicle ECUs 3.
  • the entity file may be included in the control program.
  • the storage unit 21 contains relay route information (routing) used for relay processing for communication between the vehicle-mounted ECU 3 and communication between the vehicle-mounted ECU 3 and the abnormality detection device 7, or communication between the vehicle-mounted ECU 3 and the external server 100. Table) is stored. The format of the relay route information is determined based on the communication protocol.
  • the communication protocol is CAN
  • the CAN relay route information includes the message identifier (CAN-ID) included in the CAN message and the relay destination (I / O port number of the CAN communication unit 232) associated with the CAN-ID. including.
  • the relay route information for TCP / IP includes the destination address (MAC address or IP address) included in the IP packet and the relay destination (Ethernet communication unit 231) associated with the destination address. Physical port number) is included.
  • the input / output I / F 22 is, for example, a communication interface for serial communication, like the input / output I / F of the external communication device 1.
  • the in-vehicle relay device 2 is communicably connected to the external communication device 1, the display device 5 (HMI device), and the IG switch 6 that starts and stops the vehicle C via the input / output I / F 22.
  • the in-vehicle communication unit 23 is, for example, an input / output interface (CAN communication unit 232, Ethernet communication unit 231) using a communication protocol of CAN (Control Area Network) or Ethernet (Ethernet / registered trademark), and the control unit 20 is in the vehicle. It communicates with an in-vehicle device such as an in-vehicle ECU 3 or another relay device connected to the in-vehicle network 4 via a communication unit 23.
  • the Ethernet communication unit 231 is an Ethernet PHY unit corresponding to a TCP / IP packet transmitted by an Ethernet cable 411 such as 100BASE-T1 or 1000BASE-T1.
  • the CAN communication unit 232 corresponds to the CAN message transmitted on the CAN bus 412, and is a waveform due to the potential difference of the differential voltage on the CAN bus 412 composed of two wires on the high side and the low side. Is a CAN transceiver that receives a signal and decodes the received waveform into a signal represented by a bit string of 1 and 0.
  • the CAN communication unit 232 may include a CAN transceiver and a CAN controller.
  • a plurality of in-vehicle communication units 23 (Ethernet communication unit 231 and CAN communication unit 232) are provided, and each of the in-vehicle communication units 23 has communication lines 41 (Ethernet cable 411, CAN bus 412) constituting the in-vehicle network 4. That is, each bus is connected.
  • the in-vehicle network 4 is divided into a plurality of segments, and the in-vehicle ECU 3 is provided in each segment, and the functions of the in-vehicle ECU 3 (cognitive system function, judgment system function, operation system function). It may be connected according to the above.
  • the in-vehicle ECU 3 includes a control unit (not shown), a storage unit (not shown), and an in-vehicle communication unit (not shown), similarly to the in-vehicle relay device 2.
  • the storage unit is composed of a volatile memory element such as RAM (RandomAccessMemory) or a non-volatile memory element such as ROM (ReadOnlyMemory), EEPROM (ElectricallyErasableProgrammableROM) or flash memory, and is mounted on a vehicle.
  • the program or data of the ECU 3 is stored.
  • the in-vehicle communication unit includes an Ethernet communication unit or a CAN communication unit like the in-vehicle relay device 2 or the in-vehicle relay device 2, and the in-vehicle ECU 3 communicates with the in-vehicle relay device 2 via the in-vehicle communication unit.
  • the in-vehicle ECU 3 may be functionally classified into, for example, a cognitive system, a judgment system, or an operation system by executing a program stored in the storage unit of the in-vehicle ECU 3.
  • the cognitive vehicle-mounted ECU 3 is connected to, for example, a camera, an infrared sensor, or a sensor 42 such as a lidar (Light Detection and Ranging), and the output value output from the sensor 42 is digitally converted, for example, to provide the vehicle-mounted network 4. It is transmitted (output) to the in-vehicle ECU 3 of the determination system via the device.
  • the in-vehicle ECU 3 of the judgment system receives (acquires) the data transmitted from the in-vehicle ECU 3 of the cognitive system, and based on the received data, generates or generates data for exerting the automatic driving function of the vehicle C. Processing is performed, and the generated data is transmitted (output) to the in-vehicle ECU 3 of the operation system via the in-vehicle network 4.
  • the in-vehicle ECU 3 of the operation system is connected to, for example, an actuator 43 (in-vehicle drive device) such as a motor, an engine, or a brake, and receives (acquires) the data transmitted from the in-vehicle ECU 3 of the judgment system, and the received data is used. Based on this, the operation of the actuator is controlled to perform operations such as running, stopping, and steering of the vehicle C, and exerts an automatic driving function.
  • an actuator 43 in-vehicle drive device
  • the operation of the actuator is controlled to perform operations such as running, stopping, and steering of the vehicle C, and exerts an automatic driving function.
  • the display device 5 is an HMI (Human Machine Interface) device such as a car navigation display.
  • the display device 5 is communicably connected to the input / output I / F 22 of the vehicle-mounted relay device 2 by a harness such as a serial cable.
  • the display device 5 displays data or information output from the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 via the input / output I / F 22.
  • the abnormality detection device 7 includes a control unit, a storage unit, and an in-vehicle communication unit as in the vehicle-mounted relay device 2, and is, for example, a central control device such as a central ECU or a vehicle computer that controls the entire vehicle C. It may operate as one function part in.
  • the storage unit of the abnormality detection device 7 detects whether or not an abnormality has occurred in the vehicle-mounted network 4 to which a plurality of vehicle-mounted ECUs 3 are connected, based on the abnormality detection data output (transmitted) from the vehicle-mounted relay device 2.
  • the abnormality detection program to be executed is stored.
  • the control unit of the abnormality detection device 7 detects or determines the presence or absence of an abnormality in the vehicle-mounted network 4 by executing the abnormality detection program.
  • the control unit of the abnormality detection device 7 may execute a diagnostic process (diagnosis program) or exert an IDS (Intrusion Detection System) function.
  • diagnosis program diagnosis program
  • IDS Intrusion Detection System
  • the control unit of the abnormality detection device 7 acquires a plurality of abnormality detection data from a single or a plurality of vehicle-mounted relay devices 2
  • the control unit determines the presence or absence of an abnormality in the vehicle-mounted network 4 based on the correlation of the plurality of abnormality detection data. It may be detected.
  • the control unit of the abnormality detection device 7 acquires the first abnormality detection data and the second abnormality detection data having a correlation, and estimates corresponding to the second abnormality detection data based on the first abnormality detection data. Derive the data. Then, the control unit of the abnormality detection device 7 may compare the derived estimated data with the second abnormality detection data and detect the presence or absence of an abnormality in the in-vehicle network 4 based on the difference between these data. .. Alternatively, the control unit of the abnormality detection device 7 configures and learns each of the plurality of abnormality detection data acquired from the plurality of in-vehicle relay devices 2 in a predetermined period by DNN (Deep Neural Network), RNN (Recurrent Neural Network), or the like. It may be input to the anomaly detection learning model and detect the presence or absence of an abnormality in the vehicle-mounted network 4 based on the output result of the anomaly detection learning model.
  • DNN Deep Neural Network
  • RNN Recurrent Neural Network
  • the abnormality detection device 7 and the plurality of vehicle-mounted relay devices 2 configured in this way are connected so as to be communicable in a ring-shaped network topology, for example, as shown in FIG. That is, the abnormality detection device 7 and the vehicle-mounted relay device 2 may be provided with a plurality of Ethernet communication units 231 to form a ring-shaped network topology to enable bidirectional communication for redundancy. Further, in the ring-shaped network topology, the in-vehicle relay device 2 that is not directly adjacent to the abnormality detection device 7 and the abnormality detection device 7 are connected by a communication line 41 using an Ethernet cable 411 or the like to form a bypass line. It may be formed to further make the communication path redundant. Alternatively, the abnormality detection device 7 and the plurality of in-vehicle relay devices 2 may be communicably connected in a bus-like network topology using the CAN bus 412.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating one aspect of the autoencoder 24.
  • the in-vehicle relay device 2 has the same data as the input data by learning based on the training data in which the data transmitted from one or more in-vehicle ECUs 3 is used as the problem data and the same data as the problem data is used as the answer data.
  • a neural network that outputs data is provided.
  • the data transmitted from the in-vehicle ECU 3 is, for example, data included in the header or payload of the CAN message when the communication by the in-vehicle ECU 3 is CAN communication, and in the case of TCP / IP communication by Ethernet, the header of the IP packet or the data.
  • the data contained in the payload is, for example, data included in the header or payload of the CAN message when the communication by the in-vehicle ECU 3 is CAN communication, and in the case of TCP / IP communication by Ethernet, the header of the IP packet or the data. The data contained in the pay
  • the neural network learned to output the same data as the input data in this way is called an autoencoder 24.
  • the autoencoder 24 may be generated by the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 by using the training data, or the autoencoder 24 generated by another information processing device may be used as the vehicle-mounted relay device. It may be implemented in 2.
  • the neural network (autoencoder 24) learned using the training data is expected to be used as a program module that is a part of artificial intelligence software.
  • the autoencoder 24 is used in the vehicle-mounted relay device 2 including the control unit 20 (CPU or the like) and the storage unit 21, and is executed by the vehicle-mounted relay device 2 having arithmetic processing capability in this way.
  • the input layer has a plurality of neurons that receive the input of each data transmitted from a single or a plurality of vehicle-mounted ECUs 3, and passes each of the input data to the intermediate layer.
  • the middle layer is composed of single phase or multiple layers, and the number of neurons in any layer in the middle layer is smaller than the number of neurons in the input layer, so that dimensional compression is achieved in any layer in the middle layer. Will be done.
  • the intermediate layer passes the feature amount extracted by dimensionally compressing each of the input data to the output layer.
  • the output layer has the same number of neurons as the input layer, and each neuron outputs the data of the same value as the data input to the neurons of the corresponding input layer.
  • the value output from the output layer is compared with the problem data (input data: input value), and the output value from the output layer is compared.
  • the parameters include, for example, the weight between neurons (coupling coefficient), the bias value in the neuron, or the coefficient of the activation function used in each neuron.
  • the parameter optimization method may be, for example, a method of optimizing various parameters by using an error backpropagation method.
  • the data transmitted from the in-vehicle ECU 3 used as training data can be generated in large quantities by collecting the result data of various tests and the like in the development stage of the vehicle C or the history information at the time of actual vehicle running.
  • FIG. 4 is a functional block diagram illustrating a functional unit included in the control unit 20 of the in-vehicle relay device 2.
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 functions as the acquisition unit 201 and the output unit 203 by executing the control program stored in the storage unit 21. Further, the control unit 20 functions as the autoencoder 24 by executing the control program stored in the storage unit 21 or by reading the actual file constituting the autoencoder 24.
  • the acquisition unit 201 acquires each of the data transmitted from the single or a plurality of in-vehicle ECUs 3 via the in-vehicle communication unit 23.
  • the acquisition unit 201 outputs, for example, the data transmitted from the vehicle-mounted ECU 3 acquired in a unit time or a predetermined period to the autoencoder 24 as a data group transmitted from the vehicle-mounted ECU 3.
  • the autoencoder 24 dimensionally compresses the data group output from the acquisition unit 201 in the intermediate layer, and outputs the dimensionally compressed data extracted from the intermediate layer to the output unit 203.
  • the output unit 203 uses the dimensionally compressed data (dimensionally compressed data) output from the autoencoder 24 as abnormality detection data via the in-vehicle communication unit 23 to which the abnormality detection device 7 is connected to detect the abnormality. Output (transmit) to device 7.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the processing of the control unit 20 of the in-vehicle relay device 2.
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 constantly performs the following processing, for example, when the vehicle C is in the activated state (IG switch 6 is on).
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 acquires a data group transmitted from the vehicle-mounted ECU 3 (S101).
  • the control unit 20 acquires a data group transmitted in a predetermined period from a single or a plurality of in-vehicle ECUs 3 connected to the in-vehicle communication unit 23 including the Ethernet communication unit 231 or the CAN communication unit 232, respectively.
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 inputs the acquired data group to the autoencoder 24 (S102).
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 acquires the dimensionally compressed data by the autoencoder 24 (S103).
  • the control unit 20 performs dimensional compression based on the data group, and generates dimensionally compressed data having a smaller amount of information and data capacity than the data group. Acquires the dimension-compressed data.
  • the control unit 20 of the in-vehicle relay device 2 outputs the dimensionally compressed data to the abnormality detection device 7 (S104).
  • the control unit 20 outputs the dimensionally compressed data by the autoencoder 24 to the abnormality detection device 7 via the in-vehicle communication unit 23.
  • the abnormality detection device 7 is communicably connected to a plurality of vehicle-mounted relay devices 2, acquires abnormality detection data output (transmitted) from each vehicle-mounted relay device 2, and is based on the acquired abnormality detection data. Detects or determines the presence or absence of an abnormality in the vehicle-mounted network 4. As described above, the vehicle-mounted relay device 2 dimensions the data transmitted from the plurality of vehicle-mounted ECUs 3 connected to the vehicle-mounted communication unit 23 of the own device, that is, the plurality of vehicle-mounted ECUs 3 included in the zone (domain) managed by the own device. The compressed abnormality detection data is output (transmitted) to the abnormality detection device 7.
  • the communication line 41 connecting the abnormality detection device 7 and the vehicle-mounted relay device 2 It is possible to reduce the bandwidth usage rate (bus load) in. Further, since the dimension-compressed abnormality detection data has a smaller amount of information than the data transmitted from the plurality of vehicle-mounted ECUs 3 which are the dimension compression source data, the calculation load of the abnormality detection device 7 can be reduced.
  • control unit 20 uses the autoencoder 24 in dimensionally compressing the data transmitted from the plurality of in-vehicle ECUs 3, but the present invention is not limited to this.
  • the control unit 20 may generate data for abnormality detection by dimensionally compressing data transmitted from a plurality of in-vehicle ECUs 3 by using, for example, a known method by principal component analysis or linear discriminant analysis.
  • FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a functional unit included in the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 according to the second embodiment.
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 functions as the acquisition unit 201, the autoencoder 24, and the output unit 203 by executing the control program stored in the storage unit 21 as in the first embodiment.
  • the control unit 20 functions as the extraction unit 202 by executing the control program.
  • the acquisition unit 201 acquires data transmitted from one or more in-vehicle ECUs 3 via the in-vehicle communication unit 23 as in the first embodiment. For example, the acquisition unit 201 outputs to the extraction unit 202 each of the data transmitted from the vehicle-mounted ECU 3 acquired in a unit time or a predetermined period as a data group transmitted from the vehicle-mounted ECU 3.
  • the extraction unit 202 extracts a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value from the data group output from the acquisition unit 201.
  • the predetermined value is, for example, 0.7, and by setting the predetermined value to 0.7, a plurality of data having a relatively high correlation state quantity are extracted from the data group output from the acquisition unit 201. be able to.
  • it is desirable that the predetermined value is 0.9. More preferably, the predetermined value is 0.97.
  • the storage unit 21 stores correlation identification information for identifying a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined value.
  • the correlation specific information includes, for example, information regarding CAN-ID in CAN communication, destination address in TCP / IP communication, source address, port number, and the like.
  • the correlation identification information may include information on the value or content stored in the payload of the CAN message or IP packet.
  • the extraction unit 202 refers to the correlation identification information stored in the storage unit 21, and the absolute value of the correlation coefficient of the data such as the CAN message or the IP packet specified by the correlation identification information becomes a predetermined value or more. Extract as multiple data.
  • the extraction unit 202 extracts data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value from the data group output from the acquisition unit 201.
  • the extraction unit 202 sets the absolute value of the correlation coefficient to less than the predetermined value for data other than a plurality of data in which the absolute value of the extracted correlation coefficient is equal to or more than the predetermined value. Extract as data.
  • the storage unit 21 stores uncorrelated identification information for identifying single or a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value, and the extraction unit 202 stores the uncorrelated identification information. Based on the above, data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value may be extracted.
  • the type of information included in the uncorrelated specific information may be a CAN-ID, a source address, a destination address, a port number, a value in the payload, or the like, similarly to the type of information included in the correlation specific information described above. ..
  • the extraction unit 202 outputs a plurality of data in which the absolute value of the extracted correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value as a data group to the autoencoder 24.
  • the autoencoder 24 dimensionally compresses a plurality of data (data groups) in which the absolute value of the correlation coefficient output from the extraction unit 202 is equal to or greater than a predetermined value in the intermediate layer in the same manner as in the first embodiment, and the intermediate layer is compressed.
  • the dimensionally compressed data extracted from the above is output to the output unit 203.
  • the extraction unit 202 outputs data in which the absolute value of the extracted correlation coefficient is less than a predetermined value to the output unit 203.
  • the output unit 203 is used for abnormality detection of the dimensionally compressed data (dimensionally compressed data) output from the autoencoder 24 and the data in which the absolute value of the correlation coefficient output from the extraction unit 202 is less than a predetermined value. As data, it is output (transmitted) to the abnormality detection device 7 via the in-vehicle communication unit 23 to which the abnormality detection device 7 is connected.
  • the output unit 203 archives the dimensional compressed data and the data whose absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value into, for example, a single data file, and the archived data is used as the abnormality detection data in the abnormality detection device 7. You may output it. Alternatively, the output unit 203 sets the dimensional compression data and the data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value as separate data, and attaches a time stamp to these data to link them for abnormality detection. It may be output as data to the abnormality detection device 7. Alternatively, the output unit 203 may output (transmit) only the dimensionally compressed data (dimensionally compressed data) output from the autoencoder 24 to the abnormality detection device 7 as abnormality detection data.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating the processing of the control unit 20 of the in-vehicle relay device 2.
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 constantly performs the following processing, for example, when the vehicle C is in the activated state (IG switch 6 is on).
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 acquires a data group transmitted from the vehicle-mounted ECU 3 (S201). Similar to the process S101 of the first embodiment, the control unit 20 is transmitted within a predetermined period from one or more in-vehicle ECUs 3 connected to the in-vehicle communication unit 23 including the Ethernet communication unit 231 or the CAN communication unit 232. Get the data group.
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 extracts a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value from the acquired data group (S202).
  • the control unit 20 refers to the correlation specific information stored in the storage unit 21, and extracts a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value from the acquired data group.
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 inputs a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value into the autoencoder 24 (S203).
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 acquires the dimensionally compressed data by the autoencoder 24 (S204).
  • the control unit 20 inputs a plurality of data (data groups) in which the absolute value of the acquired correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value into the autoencoder 24 in the same manner as in the processes S102 and S103 of the first embodiment. Generates and acquires dimensionally compressed data with less information and data capacity than groups.
  • the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 extracts data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value from the acquired data group (S205).
  • the control unit 20 extracts data other than the data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or more than the predetermined value from the acquired data group as the data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than the predetermined value.
  • the control unit 20 may refer to the uncorrelated specific information stored in the storage unit 21 and extract data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value.
  • the control unit 20 of the in-vehicle relay device 2 outputs the dimensionally compressed data and the data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value to the abnormality detection device 7 (S206).
  • the control unit 20 sends the data dimensionally compressed by the autoencoder 24 and the data whose absolute value of the extracted correlation coefficient is less than a predetermined value to the abnormality detection device 7 via the in-vehicle communication unit 23 as abnormality detection data. Output.
  • the control unit 20 Since the storage unit 21 stores the correlation identification information for identifying a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined value, the control unit 20 is efficient based on the correlation identification information. It is possible to extract a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined value. Since the data dimensionally compressed by the autoencoder 24 is a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value, it is possible to efficiently generate the abnormality detection data.
  • a plurality of data whose absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value is not dimensionally compressed by the autoencoder 24, and a plurality of data whose absolute value of the correlation coefficient is equal to or more than a predetermined value are dimensionally compressed together with the data for abnormality detection. It is output to the abnormality detection device 7 as data. Therefore, it is possible to efficiently output the data necessary for the abnormality detection device 7 to perform the abnormality detection process while reducing the amount of abnormality detection data information and the data capacity.
  • FIG. 8 is a functional block diagram illustrating a functional unit included in the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 according to the third embodiment. Similar to the first and second embodiments, the control unit 20 of the vehicle-mounted relay device 2 of the third embodiment executes the control program stored in the storage unit 21 to execute the acquisition unit 201, the extraction unit 202, and a plurality of control units 20. It functions as an autoencoder 24 and an output unit 203 of the above.
  • the storage unit 21 stores each of the entity files constituting the plurality of autoencoders 24, and the control unit 20 functions as the plurality of autoencoders 24 by reading each of the entity files. Similar to the second embodiment, the acquisition unit 201 outputs the data transmitted from the vehicle-mounted ECU 3 to the extraction unit 202 as a data group transmitted from the vehicle-mounted ECU 3.
  • the extraction unit 202 extracts a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or more than a predetermined value from the data group output from the acquisition unit 201 in group units. That is, the extraction unit 202 classifies the data group output from the acquisition unit 201 into a plurality of groups, and extracts a plurality of data in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value in each group unit.
  • the correlation identification information stored in the storage unit 21 the correlation identification information in each group is stored in each group unit. As shown in the figure, for example, when the information is divided into three groups, the storage unit 21 may store the correlation specific information for each group.
  • the group may be classified by a communication protocol such as CAN communication or TCP / IP communication.
  • the group may be sorted according to the value or content stored in the payload of the CAN message or IP packet, for example.
  • the extraction unit 202 outputs a plurality of data (data groups) in which the absolute value of the correlation coefficient extracted for each group unit is equal to or greater than a predetermined value to each of the autoencoders 24 corresponding to each of the data groups.
  • the plurality of autoencoders 24 are connected in parallel to each other between the extraction unit 202 and the output unit 203.
  • Each of the plurality of autoencoders 24 corresponds to each group of a plurality of data (data groups) in which the absolute value of the correlation coefficient is equal to or higher than a predetermined value, and each autoencoder 24 corresponds to each group of the corresponding group.
  • the data group is input.
  • Each of the plurality of autoencoders 24 dimensionally compresses the data group in the intermediate layer as in the second embodiment, and outputs the dimensionally compressed data extracted from the intermediate layer to the output unit 203.
  • the extraction unit 202 may extract data in which the absolute value of the correlation coefficient is less than a predetermined value and output it to the output unit 203.
  • the output unit 203 uses the second embodiment and the dimensionally compressed data output from each of the plurality of autoencoders 24 and the data in which the absolute value of the correlation coefficient output from the extraction unit 202 is less than a predetermined value. Similarly, as abnormality detection data, it is output (transmitted) to the abnormality detection device 7.
  • the data group output from the acquisition unit 201 in this way is divided into a plurality of groups, and a plurality of data having an absolute value of the correlation coefficient equal to or higher than a predetermined value are extracted and grouped to further increase the correlation coefficient.
  • Multiple data can be aggregated in each group. Since each of the autoencoders 24 can be adapted to the data in each group, the dimensional compression by each of the autoencoders 24 can be performed more efficiently.
  • C vehicle S Anomaly detection system 100 External server 1 External communication device 11 Antenna 2 In-vehicle relay device (zone ECU) 20 Control unit 201 Acquisition unit 202 Extraction unit 203 Output unit 21 Storage unit 211 Recording medium 22 Input / output I / F 23 In-vehicle communication unit 231 Ethernet communication unit 232 CAN communication unit 24 Autoencoder 3 In-vehicle ECU (in-vehicle control device) 4 In-vehicle network 41 Communication line 411 Ethernet cable 412 CAN bus 5 Display device 6 IG switch 7 Anomaly detection device (central ECU)

Abstract

車載中継装置は、車両に搭載され、複数の車載制御装置及び、前記車載制御装置から送信されたデータに関する異常検知を行う異常検知装置に通信可能に接続され、前記車載制御装置が送信したデータを中継する車載中継装置であって、前記車載制御装置から送信されたデータの中継に関する処理を制御する制御部を備え、前記制御部は、所定期間にて前記車載制御装置から送信されたデータ群に基づき、前記データ群の情報量及びデータ容量よりも、少ない情報量及びデータ容量となる異常検知用データを生成し、生成した前記異常検知用データを、異常検知装置に出力する。

Description

車載中継装置及び情報処理方法
　本開示は、車載中継装置及び情報処理方法に関する。
　本出願は、２０１９年１１月１２日出願の日本出願第２０１９－２０４９４８号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　車両には、エンジン制御等のパワー・トレーン系、エアコン制御等のボディ系等の車載機器を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）が搭載されている。これらＥＣＵは車載ネットワークシステムによりメッセージを送受信するようにしてあるところ、当該車載ネットワークシステムに対し攻撃者がアクセスして不正なフレームを送信する等の脅威に対しセキュリティ対策が検討されており、車載ネットワークにおいて受信されたフレームの異常度を算定するセキュリティ処理方法が提案されている（例えば特許文献１）。
　特許文献１には、当該セキュリティ処理方法を行うにあたり、単一のゲートウェイを中心とし、当該ゲートウェイに接続される複数のＣＡＮバスによる車載ネットワークシステムが開示されている。ゲートウェイは、各バスから受信したフレームについての情報を車両の外部の異常検知サーバに送信する。
特開２０１７－１１１７９６号公報
　本開示の一態様に係る車載中継装置は、車両に搭載され、複数の車載制御装置及び、前記車載制御装置から送信されたデータに関する異常検知を行う異常検知装置に通信可能に接続され、前記車載制御装置が送信したデータを中継する車載中継装置であって、前記車載制御装置から送信されたデータの中継に関する処理を制御する制御部を備え、前記制御部は、所定期間にて前記車載制御装置から送信されたデータ群に基づき、前記データ群の情報量及びデータ容量よりも、少ない情報量及びデータ容量となる異常検知用データを生成し、生成した前記異常検知用データを、異常検知装置に出力する。
実施形態１に係る車載中継装置を含む異常検知システムの構成を例示する模式図である。 車載中継装置の物理構成を例示するブロック図である。 オートエンコーダの一態様を例示する説明図である。 車載中継装置の制御部に含まれる機能部を例示する機能ブロック図である。 車載中継装置の制御部の処理を例示するフローチャートである。 実施形態２に係る車載中継装置の制御部に含まれる機能部を例示する機能ブロック図である。 車載中継装置の制御部の処理を例示するフローチャートである。 実施形態３に係る車載中継装置の制御部に含まれる機能部を例示する機能ブロック図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１のセキュリティ処理方法においては、ゲートウェイから異常検知サーバに各バスから受信したフレームについての情報を送信するにあたり、当該送信される情報によるネットワークの負荷に対する考慮がされていない。
　本開示は、検知対象となるデータ量が増加した場合であっても、異常検知を行うために用いるネットワークの負荷が増加することを抑制することができる車載中継装置等を提供することを目的とする。
［本開示の効果］
　本開示の一態様によれば、検知対象となるデータ量が増加した場合であっても、異常検知を行うために用いるネットワークの負荷が増加することを抑制することができる車載中継装置等を提供する。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
（１）本開示の一態様に係る車載中継装置は、車両に搭載され、複数の車載制御装置及び、前記車載制御装置から送信されたデータに関する異常検知を行う異常検知装置に通信可能に接続され、前記車載制御装置が送信したデータを中継する車載中継装置であって、前記車載制御装置から送信されたデータの中継に関する処理を制御する制御部を備え、前記制御部は、所定期間にて前記車載制御装置から送信されたデータ群に基づき、前記データ群の情報量及びデータ容量よりも、少ない情報量及びデータ容量となる異常検知用データを生成し、生成した前記異常検知用データを、異常検知装置に出力する。
　本態様にあたっては、所定期間にて車載制御装置から送信されたデータ群に基づき、データ群よりも少ないデータ容量となる異常検知用データとすることで、車載中継装置と異常検知装置との通信における帯域幅の使用率等、ネットワークの負荷を低減することができる。所定期間にて車載制御装置から送信されたデータ群に基づき、データ群よりも少ない情報量となる異常検知用データとすることで、異常検知装置の計算負荷を低減することができる。
（２）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記制御部は、所定期間にて前記車載制御装置から送信された前記データ群をオートエンコーダに入力し、前記オートエンコーダによって前記データ群を次元圧縮することにより、前記異常検知用データを生成する。
　本態様にあたっては、車載中継装置は、オートエンコーダによって、車載制御装置から送信されたデータ群を次元圧縮し、異常検知用データを生成するため、当該異常検知用データを効率的に生成することができる。
（３）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記制御部は、所定期間にて前記車載制御装置から送信された前記データ群から、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出し、前記相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを前記オートエンコーダに入力し、前記オートエンコーダによって、前記相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを次元圧縮することにより、前記異常検知用データを生成する。
　本態様にあたっては、車載中継装置は、車載制御装置から送信されたデータ群の内、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出し、抽出した当該複数のデータをオートエンコーダに入力して、次元圧縮する。従って、互いに正相関又は逆相関となり、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータをオートエンコーダによって次元圧縮するため、効率的に次元圧縮し、異常検知用データの情報量及びデータ容量を少量化することができる。
（４）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記制御部は、所定期間にて前記車載制御装置から送信された前記データ群から、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出し、前記相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータに基づき、前記複数のデータの情報量及びデータ容量よりも、少ない情報量及びデータ容量となる前記異常検知用データを生成する。
　本態様にあたっては、車載中継装置は、車載制御装置から送信されたデータ群の内、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出し、抽出した当該複数のデータに基づき、前記複数のデータの情報量及びデータ容量よりも、少ない情報量及びデータ容量となる異常検知用データを生成する。従って、互いに正相関又は逆相関となり、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータに基づき異常検知用データを生成するため、当該異常検知用データの生成を効率的に行うことができる。
（５）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記制御部は、所定期間にて前記車載制御装置から送信された前記データ群から、相関係数の絶対値が所定値未満となるデータを抽出し、前記異常検知用データは、前記相関係数の絶対値が所定値未満となるデータを含む。
　本態様にあたっては、車載中継装置は、車載制御装置から送信されたデータ群の内、相関係数の絶対値が所定値未満となる複数のデータを抽出し、当該データについてはオートエンコーダによって次元圧縮することなく、異常検知用データに加えて、異常検知装置に出力する。従って、異常検知用データは、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを次元圧縮したデータと、相関係数の絶対値が所定値未満となるデータとを含むデータとなる。このように相関係数の絶対値が所定値未満となる複数のデータはオートエンコーダによって次元圧縮せず、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを次元圧縮したデータと共に、異常検知用データとして異常検知装置に出力することにより、異常検知用データ情報量及びデータ容量を少量化しつつ、異常検知装置が異常検知の処理を行うために必要なデータを効率的に出力することができる。
（６）本開示の一態様に係る車載中継装置は、前記制御部は、生成した前記異常検知用データを、複数の前記車載制御装置が接続される通信部とは異なる通信部に接続される前記異常検知装置に出力する。
　本態様にあたっては、制御部は、生成した異常検知用データを、複数の車載制御装置が接続される通信部とは異なる通信部に接続される異常検知装置に出力するため、車載中継装置と異常検知装置とを接続する通信線の帯域幅の使用率等、ネットワークの負荷を低減することができる。
（７）本開示の一態様に係る情報処理方法は、コンピュータに、複数の車載制御装置から送信される中継対象のデータ群に基づき、前記データ群の情報量及びデータ容量よりも、少ない情報量及びデータ容量となる異常検知用データを生成し、生成した前記異常検知用データを、異常検知装置に出力する
　処理を実行させる。
　本態様にあたっては、コンピュータを検知対象となるデータ量が増加した場合であっても、異常検知を行うために用いるネットワークの負荷が増加することを抑制する車載中継装置として機能させることができる。
［本開示の実施形態の詳細］
　本開示をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。本開示の実施形態に係る車載中継装置２を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
（実施形態１）
　以下、実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る車載中継装置２を含む異常検知システムＳの構成を例示する模式図である。図２は、車載中継装置２の物理構成を例示するブロック図である。
　異常検知システムＳは、車両に搭載される複数の車載中継装置２、複数の車載ＥＣＵ３（車載制御装置）及び異常検知装置７を含む。車載中継装置２は、車両に搭載される複数の車載ＥＣＵ３間の通信又は、車載ＥＣＵ３と異常検知装置７との通信を中継する。異常検知装置７は、複数の車載中継装置２から送信される異常検知用データを取得し、取得した異常検知用データに基づき、複数の車載ＥＣＵ３が接続される車載ネットワーク４における異常の有無を検知する。
　外部サーバ１００は、例えばインターネット又は公衆回線網等の車外ネットワークＮに接続されているサーバ等のコンピュータであり、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はハードディスク等による記憶部を備える。いずれかの車載中継装置２は、車外通信装置１と通信可能に接続され、車外通信装置１を介して車外ネットワークＮを介して接続された外部サーバ１００と通信し、外部サーバ１００と、車両Ｃに搭載される車載ＥＣＵ３との間の通信を中継するものであってもよい。
　車両Ｃには、異常検知装置７、車外通信装置１、車載中継装置２、表示装置５、及び種々の車載機器を制御するための複数の車載ＥＣＵ３が搭載されている。車載中継装置２と車外通信装置１とは、例えばシリアルケーブル等のワイヤーハーネスにより通信可能に接続されている。車載中継装置２及び車載ＥＣＵ３は、ＣＡＮ（Control Area Network／登録商標）又はイーサネット（Ethernet／登録商標）等の通信プロトコルに対応した通信線４１及び車載ネットワーク４によって通信可能に接続されている。車載中継装置２及び車載ＥＣＵ３における通信プロトコルは、ＬＩＮ、ＭＯＳＴ、ＦｌｅｘＲａy等によるものであってもよい。
　車外通信装置１は、車外通信部（図示せず）及び、車載中継装置２と通信するための入出力Ｉ／Ｆ（図示せず）を含む。車外通信部は、３Ｇ、ＬＴＥ、４Ｇ、ＷｉＦｉ等の移動体通信のプロトコルを用いて無線通信をするための通信装置であり、車外通信部に接続されたアンテナ１１を介して外部サーバ１００とデータの送受信を行う。車外通信装置１と外部サーバ１００との通信は、例えば公衆回線網又はインターネット等の外部ネットワークＮを介して行われる。入出力Ｉ／Ｆは、車載中継装置２と、例えばシリアル通信するための通信インターフェイスである。車外通信装置１と車載中継装置２とは、入出力Ｉ／Ｆ及び入出力Ｉ／Ｆに接続されたシリアルケーブル等のワイヤーハーネスを介して相互に通信する。本実施形態では、車外通信装置１は、車載中継装置２と別装置とし、入出力Ｉ／Ｆ等によってこれら装置を通信可能に接続しているが、これに限定されない。車外通信装置１は、車載中継装置２の一構成部位として、車載中継装置２に内蔵されるものであってもよい。
　車載中継装置２は、制御部２０、記憶部２１、入出力Ｉ／Ｆ２２、及び車内通信部２３を含む。車載中継装置２は、例えば、認知系の車載ＥＣＵ３、判断系の車載ＥＣＵ３及び、操作系の車載ＥＣＵ３等の複数の通信線４１による系統のセグメントを統括し、これらセグメント間での車載ＥＣＵ３同士の通信を中継するゲートウェイ（中継器）である。複数の通信線４１夫々は、各セグメント（ゾーン）におけるバスに相当するものであり、車載中継装置２は、自装置に接続されるゾーンを管理するゾーンＥＣＵとして機能するものであってもよい。又、車載中継装置２は、リチウムイオン電池等の二次電池からなる蓄電装置（図示せず）と接続され、蓄電装置から供給される電力を、自装置が管理するゾーンに含まれる車載ＥＣＵ３に分配するＰＬＢ（Power Lan Box）として機能するものであってもよい。車載中継装置２は、車外通信装置１が無線通信によって外部サーバ１００から受信した更新プログラムを、車外通信装置１から取得し、車載ネットワーク４を介して当該更新プログラムを所定の車載ＥＣＵ３（更新対象の車載ＥＣＵ３）に送信するように構成されているもの（リプロマスター）であってもよい。
　制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等により構成してあり、記憶部２１に予め記憶された制御プログラム及びデータを読み出して実行することにより、種々の制御処理及び演算処理等を行うようにしてある。
　記憶部２１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性のメモリ素子又は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）若しくはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子により構成してあり、制御プログラム及び処理時に参照するデータがあらかじめ記憶してある。記憶部２１に記憶された制御プログラムは、車載中継装置２が読み取り可能な記録媒体２１１から読み出された制御プログラムを記憶したものであってもよい。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから制御プログラムをダウンロードし、記憶部２１に記憶させたものであってもよい。記憶部２１には、複数の車載ＥＣＵ３から出力されたデータを次元圧縮するためのオートエンコーダを構成する実体ファイル（ニューラルネットワークのインスタンスファイル）が保存されている。当該実体ファイルは、制御プログラムに含まれるものであってもよい。
　記憶部２１には、車載ＥＣＵ３間の通信、車載ＥＣＵ３と異常検知装置７との通信又は、車載ＥＣＵ３と外部サーバ１００との間の通信のための中継処理を行うにあたり用いられる中継経路情報（ルーティングテーブル）が、記憶される。当該中継経路情報は、通信プロトコルに基づき書式が決定される。通信プロトコルがＣＡＮの場合、ＣＡＮ用中継経路情報は、ＣＡＮメッセージに含まれるメッセージ識別子（ＣＡＮ－ＩＤ）及び、当該ＣＡＮ－ＩＤに関連付けられた中継先（ＣＡＮ通信部２３２のＩ／Ｏポート番号）を含む。通信プロトコルがＴＣＰ／ＩＰの場合、ＴＣＰ／ＩＰ用中継経路情報は、ＩＰパケットに含まれる送信先アドレス（ＭＡＣアドレス又はＩＰアドレス）及び、当該送信先アドレスに関連付けられた中継先（イーサネット通信部２３１の物理ポート番号）を含む。
　入出力Ｉ／Ｆ２２は、車外通信装置１の入出力Ｉ／Ｆと同様に、例えばシリアル通信するための通信インターフェイスである。入出力Ｉ／Ｆ２２を介して、車載中継装置２は、車外通信装置１、表示装置５（ＨＭＩ装置）及び、車両Ｃの起動及び停止を行うＩＧスイッチ６と通信可能に接続される。
　車内通信部２３は、例えばＣＡＮ（Control Area Network）又はイーサネット（Ethernet／登録商標）の通信プロトコルを用いた入出力インターフェイス（ＣＡＮ通信部２３２、イーサネット通信部２３１）であり、制御部２０は、車内通信部２３を介して車載ネットワーク４に接続されている車載ＥＣＵ３又は他の中継装置等の車載機器と相互に通信する。
　イーサネット通信部２３１は、１００ＢＡＳＥ－Ｔ１又は１０００ＢＡＳＥ－Ｔ１等のイーサネットケーブル４１１にて伝送されるＴＣＰ／ＩＰのパケットに対応するイーサネットＰＨＹ部である。
　ＣＡＮ通信部２３２は、ＣＡＮバス４１２上にて伝送されるＣＡＮメッセージに対応するものであり、ハイ側及びロー側の２本の配線により構成されるＣＡＮバス４１２上の差動電圧の電位差による波形を受信し、受信した波形を１と０のビット列で表される信号に復号するＣＡＮトランシーバである。又は、ＣＡＮ通信部２３２は、ＣＡＮトランシーバ及びＣＡＮコントローラを含むものであってもよい。
　車内通信部２３（イーサネット通信部２３１、ＣＡＮ通信部２３２）は、複数個設けられており、車内通信部２３夫々に、車載ネットワーク４を構成する通信線４１夫々（イーサネットケーブル４１１、ＣＡＮバス４１２）、すなわちバス夫々が接続されている。このように車内通信部２３を複数個設けることにより、車載ネットワーク４を複数個のセグメントに分け、各セグメントに車載ＥＣＵ３を、当該車載ＥＣＵ３の機能（認知系機能、判断系機能、操作系機能）に応じて接続するものであってもよい。
　車載ＥＣＵ３は、車載中継装置２と同様に制御部（図示せず）、記憶部（図示せず）及び車内通信部（図示せず）を含む。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性のメモリ素子又は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）若しくはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子により構成してあり、車載ＥＣＵ３のプログラム又はデータが記憶されている。車内通信部は、車載中継装置２又は車載中継装置２と同様にイーサネット通信部又はＣＡＮ通信部を含み、車載ＥＣＵ３は、車内通信部を介して車載中継装置２と通信する。
　図１に示すとおり、車載ＥＣＵ３は、車載ＥＣＵ３の記憶部に記憶されているプログラムを実行することにより、例えば認知系、判断系又は操作系に機能分類されるものであってもよい。認知系の車載ＥＣＵ３は、例えば、カメラ、赤外線センサ又はＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等のセンサ４２と接続しており、当該センサ４２から出力された出力値を例えばデジタル変換し、車載ネットワーク４を介して判断系の車載ＥＣＵ３に送信（出力）する。判断系の車載ＥＣＵ３は、例えば、認知系の車載ＥＣＵ３から送信されたデータを受信（取得）し、受信したデータに基づき、車両Ｃの自動運転機能を発揮するためのデータを生成、又はデータを加工する処理行い、当該生成等したデータを、車載ネットワーク４を介して操作系の車載ＥＣＵ３に送信（出力）する。操作系の車載ＥＣＵ３は、例えば、モータ、エンジン又はブレーキ等のアクチュエータ４３（車載駆動装置）と接続しており、判断系の車載ＥＣＵ３から送信されたデータを受信（取得）し、受信したデータに基づき当該アクチュエータの動作を制御して、車両Ｃの走行、停止又は操舵等の操作を行い、自動運転機能を発揮する。
　表示装置５は、例えばカーナビゲーションのディスプレイ等のＨＭＩ（Human Machine Interface）装置である。表示装置５は、車載中継装置２の入出力Ｉ／Ｆ２２とシリアルケーブル等のハーネスにより通信可能に接続されている。表示装置５には、車載中継装置２の制御部２０から入出力Ｉ／Ｆ２２を介して出力されたデータ又は情報が表示される。
　異常検知装置７は、車載中継装置２と同様に制御部、記憶部、及び車内通信部を含み、例えば車両Ｃ全体を制御するセントラルＥＣＵ、ヴィークルコンピュータ等の中央制御装置であり、当該中央制御装置における一機能部として動作するものであってもい。
　異常検知装置７の記憶部には、車載中継装置２から出力（送信）された異常検知用データに基づき、複数の車載ＥＣＵ３が接続される車載ネットワーク４において、異常が発生したか否かを検知する異常検知プログラムが記憶されている。
　異常検知装置７の制御部は、当該異常検知プログラムを実行することにより、車載ネットワーク４における異常の有無を検出又は判定する。異常検知装置７の制御部は、ダイアグプロセス（診断プログラム）を実行、又はＩＤＳ（Intrusion Detection System）の機能を発揮するものであってもよい。異常検知装置７の制御部は、単数又は複数の車載中継装置２から、複数の異常検知用データを取得した場合、これら複数の異常検知用データの相関に基づき、車載ネットワーク４における異常の有無を検出するものであってもよい。例えば、異常検知装置７の制御部は、相関を有する第１異常検知用データ及び第２異常検知用データを取得し、第１異常検知用データに基づき当該第２異常検知用データに相当する推定データを導出する。そして、異常検知装置７の制御部は、導出した推定データと、第２異常検知用データとを比較し、これらデータの差分に基づき車載ネットワーク４における異常の有無を検出するものであってもよい。又は、異常検知装置７の制御部は、所定期間において複数の車載中継装置２から取得した複数の異常検知用データ夫々を、ＤＮＮ（Deep Neural Network）、ＲＮＮ（Recurrent Neural Network）等により構成及び学習された異常検出学習モデルに入力し、当該異常検出学習モデルの出力結果に基づき車載ネットワーク４における異常の有無を検出するものであってもよい。
　このように構成された異常検知装置７、複数の車載中継装置２は、例えば図１に示すとおり、リング状のネットワークトポロジーにて通信可能に接続されている。すなわち、異常検知装置７及び車載中継装置２は複数個のイーサネット通信部２３１を備え、リング状のネットワークトポロジーを構成し、双方向通信を可能として冗長化を図るものであってもよい。更に、当該リング状のネットワークトポロジーにて、異常検知装置７に直接的に隣接していない車載中継装置２と、異常検知装置７とをイーサネットケーブル４１１等による通信線４１で接続してバイパスラインを形成し、通信経路の更なる冗長化を図るものであってもよい。又は、ＣＡＮバス４１２によるバス状のネットワークトポロジーにて、異常検知装置７及び、複数の車載中継装置２を通信可能に接続するものであってもよい。
　図３は、オートエンコーダ２４の一態様を例示する説明図である。車載中継装置２には、単数又は複数の車載ＥＣＵ３から送信されたデータ夫々を問題データとし、当該問題データと同じデータを回答データとする訓練データ基づき学習することで、入力されたデータと同じデータを出力するニューラルネットワークが設けられている。車載ＥＣＵ３から送信されたデータとは、例えば、当該車載ＥＣＵ３による通信がＣＡＮ通信の場合はＣＡＮメッセージのヘッダ又はペイロードに含まれるデータであり、イーサネットによるＴＣＰ／ＩＰ通信の場合はＩＰパケットのヘッダ又はペイロードに含まれるデータである。
　このように入力されたデータと同じデータを出力するように学習されたニューラルネットワークは、オートエンコーダ２４と称される。オートエンコーダ２４は、当該訓練データを用いることにより、車載中継装置２の制御部２０によって生成されるものであってもよく、又は、他の情報処理装置によって生成されたオートエンコーダ２４を車載中継装置２に実装するものであってもよい。
　訓練データを用いて学習されたニューラルネットワーク（オートエンコーダ２４）は、人工知能ソフトウェアの一部であるプログラムモジュールとして利用が想定される。オートエンコーダ２４は、上述のごとく制御部２０（ＣＰＵ等）及び記憶部２１を備える車載中継装置２にて用いられるものであり、このように演算処理能力を有する車載中継装置２にて実行されることにより、ニューラルネットワークシステムが構成される。すなわち、車載中継装置２の制御部２０が、記憶部２１に記憶されたオートエンコーダ２４からの指令に従って、入力層に入力された車載ＥＣＵ３の送信データを次元圧縮（エンコード）して特徴量の抽出し、当該特徴量をデコードすることにより出力層から、入力された車載ＥＣＵ３の送信データと同一のデータを出力するように動作する。
　入力層は、単数又は複数の車載ＥＣＵ３から送信されたデータ夫々の入力を受け付ける複数のニューロンを有し、入力されたデータ夫々を中間層に受け渡す。中間層は、単相又は多層で構成され、中間層におけるいずれかの層のニューロンの個数は、入力層のニューロンの個数よりも少なくすることにより、当該中間層におけるいずれかの層において次元圧縮がされるものとなる。中間層は、入力されたデータ夫々を次元圧縮して抽出した特徴量を出力層に受け渡す。出力層は、入力層と同数のニューロンを有し、各ニューロンからは、対応する入力層のニューロンに入力されたデータを同じ値のデータを出力する。
　ニューラルネットワーク（オートエンコーダ２４）を訓練データによって学習して生成するにあたり、例えば、出力層から出力された値を、問題データ（入力されたデータ：入力値）と比較し、出力層からの出力値が入力値（正解値）に近づくように、中間層での演算処理に用いるパラメータを最適化する。当該パラメータは、例えばニューロン間の重み（結合係数）、ニューロンにおけるバイアス値又は、各ニューロンで用いられる活性化関数の係数などである。パラメータの最適化の方法は、例えば、誤差逆伝播法を用いて各種パラメータの最適化を行うものであってもよい。
　訓練データとして用いられる車載ＥＣＵ３から送信されたデータは、車両Ｃの開発段階における各種試験等の結果データ又は、実車走行時の履歴情報を収集することにより、大量に生成することができる。このように生成（構築）されたオートエンコーダ２４の中間層から、次元圧縮されたデータを取り出すことにより、車載ＥＣＵ３から送信されたデータ群よりも情報量及びデータ容量の少ないデータを生成（導出）することができる。
　図４は、車載中継装置２の制御部２０に含まれる機能部を例示する機能ブロック図である。車載中継装置２の制御部２０は、記憶部２１に記憶されている制御プログラムを実行することにより、取得部２０１及び出力部２０３として機能する。また、制御部２０は、記憶部２１に記憶されている制御プログラムを実行することにより、又はオートエンコーダ２４を構成する実体ファイルを読み出すことにより、オートエンコーダ２４として機能する。
　取得部２０１は、車内通信部２３を介して、単数又は複数の車載ＥＣＵ３から送信されたデータ夫々を取得する。取得部２０１は、例えば、単位時間又は所定の期間にて取得した車載ＥＣＵ３から送信されたデータ夫々を、車載ＥＣＵ３から送信されたデータ群として、オートエンコーダ２４に出力する。
　オートエンコーダ２４は、取得部２０１から出力されたデータ群を中間層にて次元圧縮し、当該中間層から取り出した次元圧縮されたデータを、出力部２０３に出力する。
　出力部２０３は、オートエンコーダ２４から出力された次元圧縮されたデータ（次元圧縮データ）を、異常検知用データとして、異常検知装置７が接続されている車内通信部２３を介して、当該異常検知装置７に出力（送信）する。
　図５は、車載中継装置２の制御部２０の処理を例示するフローチャートである。車載中継装置２の制御部２０は、例えば車両Ｃが起動状態（ＩＧスイッチ６がオン）において、定常的に以下の処理を行う。
　車載中継装置２の制御部２０は、車載ＥＣＵ３から送信されたデータ群を取得する（Ｓ１０１）。制御部２０は、イーサネット通信部２３１又はＣＡＮ通信部２３２を含む車内通信部２３夫々に接続されている単数又は複数の車載ＥＣＵ３から所定期間において送信されたデータ群を取得する。
　車載中継装置２の制御部２０は、取得したデータ群をオートエンコーダ２４に入力する（Ｓ１０２）。車載中継装置２の制御部２０は、オートエンコーダ２４によって次元圧縮されたデータを取得する（Ｓ１０３）。制御部２０は、取得したデータ群をオートエンコーダ２４に入力することにより、当該データ群に基づき次元圧縮を行い、当該データ群よりも情報量及びデータ容量の少ない次元圧縮されたデータを生成することにより、当該次元圧縮されたデータを取得する。
　車載中継装置２の制御部２０は、次元圧縮されたデータを異常検知装置７に出力する（Ｓ１０４）。制御部２０は、オートエンコーダ２４によって次元圧縮されたデータを、車内通信部２３を介して異常検知装置７に出力する。
　異常検知装置７は、複数の車載中継装置２と通信可能に接続されており、各車載中継装置２から出力（送信）される異常検知用データを取得し、取得した異常検知用データに基づき、車載ネットワーク４における異常の有無を検出又は判定する。上述のとおり、車載中継装置２は、自装置の車内通信部２３に接続される複数の車載ＥＣＵ３、すなわち自装置が管理するゾーン（ドメイン）に含まれる複数の車載ＥＣＵ３から送信されたデータを次元圧縮した異常検知用データを、異常検知装置７に出力（送信）する。次元圧縮された異常検知用データは、次元圧縮元のデータである複数の車載ＥＣＵ３から送信されたデータよりもデータ容量が少ないため、異常検知装置７と車載中継装置２とを接続する通信線４１における帯域幅の使用率（バス負荷）を低減することができる。また、次元圧縮された異常検知用データは、次元圧縮元のデータである複数の車載ＥＣＵ３から送信されたデータよりも情報量が少ないため、異常検知装置７の計算負荷を低減することができる。
　本実施形態において、複数の車載ＥＣＵ３から送信されたデータを次元圧縮するにあたり、制御部２０は、オートエンコーダ２４を用いるものとしたがこれに限定されない。制御部２０は、例えば、主成分分析又は線形判別分析による公知の手法を用いて、複数の車載ＥＣＵ３から送信されたデータを次元圧縮し、異常検知用データを生成するものであってもよい。
（実施形態２）
　図６は、実施形態２に係る車載中継装置２の制御部２０に含まれる機能部を例示する機能ブロック図である。車載中継装置２の制御部２０は、実施形態１と同様に記憶部２１に記憶されている制御プログラムを実行することにより、取得部２０１、オートエンコーダ２４及び出力部２０３として機能する。制御部２０は、制御プログラムを実行することにより、抽出部２０２として機能する。
　取得部２０１は、実施形態１と同様に車内通信部２３を介して、単数又は複数の車載ＥＣＵ３から送信されたデータ夫々を取得する。取得部２０１は、例えば、単位時間又は所定の期間にて取得した車載ＥＣＵ３から送信されたデータ夫々を、車載ＥＣＵ３から送信されたデータ群として、抽出部２０２に出力する。
　抽出部２０２は、取得部２０１から出力されたデータ群の内、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出する。当該所定値は、例えば０．７であり、所定値を０．７とすることにより、取得部２０１から出力されたデータ群から、比較的に相関が高い状態量となる複数のデータを抽出することができる。更に推定精度を向上させるにあたり、当該所定値は、０．９とすることが望ましい。更に好ましくは、当該所定値は、０．９７とするのが良い。相関係数は、例えば、算式（相関係数＝複数のデータに含まれる第１データの値と、複数のデータに含まれる第１データ以外の第２データの値との共分散／（第１データの値の標準偏差　×　第２データの値の標準偏差））を用いることにより算出することができる。相関係数夫々の絶対値を所定値以上とすることにより、正又は負の相関において、互いに相関が高い状態量となる複数のデータを抽出することができる。第２データが第１データに対し負の相関となる場合、相関係数は、負（マイナス）の値となるが、この値に－１を乗算することにより、正の相関となる第２データとして用いることができる。
　記憶部２１には、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを特定するための相関特定情報が記憶されている。相関特定情報は、例えば、ＣＡＮ通信におけるＣＡＮ－ＩＤ、ＴＣＰ／ＩＰ通信における送信先アドレス、送信元アドレス、ポート番号等に関する情報を含む。又は、相関特定情報は、ＣＡＮメッセージ又はＩＰパケットのペイロードに格納されている値又は内容に関する情報を含むものであってもよい。
　抽出部２０２は、記憶部２１に記憶されている相関特定情報を参照し、当該相関特定情報によって特定されたＣＡＮメッセージ又はＩＰパケット等のデータを、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータとして抽出する。
　抽出部２０２は、取得部２０１から出力されたデータ群の内、相関係数の絶対値が所定値未満となるデータを抽出する。抽出部２０２は、取得部２０１から出力されたデータ群において、抽出した相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータ以外のデータを、相関係数の絶対値が所定値未満となるデータとして抽出する。又は、記憶部２１には、相関係数の絶対値が所定値未満となる単一又は複数のデータ特定するための無相関特定情報が記憶されており、抽出部２０２は、当該無相関特定情報に基づき、相関係数の絶対値が所定値未満となるデータを抽出してもよい。無相関特定情報に含まれる情報の種類は、上述した相関特定情報含まれる情報の種類と同様にＣＡＮ－ＩＤ、送信元アドレス、送信先アドレス、ポート番号又はペイロード内の値等であってもよい。
　抽出部２０２は、抽出した相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータをデータ群として、オートエンコーダ２４に出力する。オートエンコーダ２４は、抽出部２０２から出力された相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータ（データ群）を、実施形態１と同様に中間層にて次元圧縮し、当該中間層から取り出した次元圧縮されたデータを、出力部２０３に出力する。
　抽出部２０２は、抽出した相関係数の絶対値が所定値未満となるデータを、出力部２０３に出力する。出力部２０３は、オートエンコーダ２４から出力された次元圧縮されたデータ（次元圧縮データ）と、抽出部２０２から出力された相関係数の絶対値が所定値未満となるデータとを、異常検知用データとして、異常検知装置７が接続されている車内通信部２３を介して、当該異常検知装置７に出力（送信）する。出力部２０３は、次元圧縮データ及び相関係数の絶対値が所定値未満となるデータを、例えば単一のデータファイルにアーカイブすることにより、当該アーカイブデータを異常検知用データとして異常検知装置７に出力してもよい。又は、出力部２０３は、次元圧縮データと、相関係数の絶対値が所定値未満となるデータとを別個のデータとしつつ、これらデータにタイムスタンプを付与することにより連関させて、異常検知用データとして異常検知装置７に出力するものであってもよい。又は、出力部２０３は、オートエンコーダ２４から出力された次元圧縮されたデータ（次元圧縮データ）のみを異常検知用データとして、当該異常検知装置７に出力（送信）するものであってもよい。
　図７は、車載中継装置２の制御部２０の処理を例示するフローチャートである。車載中継装置２の制御部２０は、例えば車両Ｃが起動状態（ＩＧスイッチ６がオン）において、定常的に以下の処理を行う。
　車載中継装置２の制御部２０は、車載ＥＣＵ３から送信されたデータ群を取得する（Ｓ２０１）。制御部２０は、実施形態１の処理Ｓ１０１と同様に、イーサネット通信部２３１又はＣＡＮ通信部２３２を含む車内通信部２３夫々に接続されている単数又は複数の車載ＥＣＵ３から、所定期間内に送信されたデータ群を取得する。
　車載中継装置２の制御部２０は、取得したデータ群から、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出する（Ｓ２０２）。制御部２０は、記憶部２１に記憶されている相関特定情報を参照し、取得したデータ群から、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出する。
　車載中継装置２の制御部２０は、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータをオートエンコーダ２４に入力する（Ｓ２０３）。車載中継装置２の制御部２０は、オートエンコーダ２４によって次元圧縮されたデータを取得する（Ｓ２０４）。制御部２０は、取得した相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータ（データ群）を、実施形態１の処理Ｓ１０２、Ｓ１０３と同様にオートエンコーダ２４に入力することにより、当該データ群よりも情報量及びデータ容量の少ない次元圧縮されたデータを生成し、取得する。
　車載中継装置２の制御部２０は、取得したデータ群から、相関係数の絶対値が所定値未満のデータを抽出する（Ｓ２０５）。制御部２０は、取得したデータ群の内、相関係数の絶対値が所定値以上のデータ以外のデータを、相関係数の絶対値が所定値未満のデータとして抽出する。又は、制御部２０は、記憶部２１に記憶されている無相関特定情報を参照し、相関係数の絶対値が所定値未満のデータを抽出してもよい。
　車載中継装置２の制御部２０は、次元圧縮されたデータ及び、相関係数の絶対値が所定値未満のデータを、異常検知装置７に出力する（Ｓ２０６）。制御部２０は、オートエンコーダ２４に次元圧縮されたデータと、抽出した相関係数の絶対値が所定値未満のデータとを、異常検知用データとして車内通信部２３を介して異常検知装置７に出力する。
　記憶部２１には、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを特定するための相関特定情報が記憶されているため、制御部２０は、当該相関特定情報に基づき、効率的に相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出することができる。オートエンコーダ２４によって次元圧縮されるデータは、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータであるため、異常検知用データの生成を効率的に行うことができる。
　相関係数の絶対値が所定値未満となる複数のデータはオートエンコーダ２４によって次元圧縮せず、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを次元圧縮したデータと共に、異常検知用データとして異常検知装置７に出力する。従って、異常検知用データ情報量及びデータ容量を少量化しつつ、異常検知装置７が異常検知の処理を行うために必要なデータを効率的に出力することができる。
（実施形態３）
　図８は、実施形態３に係る車載中継装置２の制御部２０に含まれる機能部を例示する機能ブロック図である。実施形態３の車載中継装置２の制御部２０は、実施形態１及び実施形態２と同様に、記憶部２１に記憶されている制御プログラムを実行することにより、取得部２０１、抽出部２０２、複数のオートエンコーダ２４及び出力部２０３として機能する。
　記憶部２１には、複数のオートエンコーダ２４夫々を構成する実体ファイル夫々が記憶されており、制御部２０は、当該実体ファイル夫々を読み出すことにより、複数のオートエンコーダ２４として機能する。取得部２０１は、実施形態２と同様に車載ＥＣＵ３から送信されたデータ夫々を、車載ＥＣＵ３から送信されたデータ群として、抽出部２０２に出力する。
　抽出部２０２は、取得部２０１から出力されたデータ群の内、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを、グループ単位で抽出する。すなわち、抽出部２０２は、取得部２０１から出力されたデータ群において、複数のグループに分別し、各グループ単位にて、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出する。記憶部２１に記憶されている相関特定情報は、各グループ単位にて、グループ夫々における相関特定情報が記憶されている。図示するように例えば、３つのグループに分別した場合、記憶部２１には、各グループ毎の相関特定情報が記憶されるものであってもよい。当該グループは、例えば、ＣＡＮ通信又はＴＣＰ／ＩＰ通信等の通信プロトコルによって分別されているものであってよい。又は、当該グループは、例えば、ＣＡＮメッセージ又はＩＰパケットのペイロードに格納されている値又は内容に応じて、分別されているものであってよい。抽出部２０２は、各グループ単位にて抽出した相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータ（データ群）を、当該データ群夫々に対応するオートエンコーダ２４夫々に出力する。
　複数のオートエンコーダ２４夫々は、抽出部２０２及び出力部２０３の間にて、互いに並列に接続されている。複数のオートエンコーダ２４夫々には、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータ（データ群）の各グループ夫々に対応しており、個々のオートエンコーダ２４には、対応するグループのデータ群が入力される。複数のオートエンコーダ２４夫々は、実施形態２と同様にデータ群を中間層にて次元圧縮し、当該中間層から取り出した次元圧縮されたデータを、出力部２０３に出力する。
　抽出部２０２は、実施形態２と同様に、相関係数の絶対値が所定値未満となるデータを抽出し、出力部２０３に出力するものであってもよい。
　出力部２０３は、複数のオートエンコーダ２４夫々から出力された次元圧縮されたデータ夫々と、抽出部２０２から出力された相関係数の絶対値が所定値未満となるデータとを、実施形態２と同様に異常検知用データとして、当該異常検知装置７に出力（送信）する。
　このように取得部２０１から出力されたデータ群において、複数のグループに分別し、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出しグルーピングすることにより、相関係数が更に高い複数のデータを各グループ単位に集約することができる。オートエンコーダ２４夫々は、各グループ夫々におけるデータに好適化したもとすることができるため、オートエンコーダ２４夫々による次元圧縮を更に効率的に行うことができる。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　Ｃ　車両　
　Ｓ　異常検知システム
　１００　外部サーバ
　１　車外通信装置
　１１　アンテナ
　２　車載中継装置（ゾーンＥＣＵ）
　２０　制御部
　２０１　取得部
　２０２　抽出部
　２０３　出力部
　２１　記憶部
　２１１　記録媒体
　２２　入出力Ｉ／Ｆ
　２３　車内通信部
　２３１　イーサネット通信部
　２３２　ＣＡＮ通信部
　２４　オートエンコーダ
　３　車載ＥＣＵ（車載制御装置）
　４　車載ネットワーク
　４１　通信線
　４１１　イーサネットケーブル
　４１２　ＣＡＮバス
　５　表示装置
　６　ＩＧスイッチ
　７　異常検知装置（セントラルＥＣＵ）
 

Claims (7)

  1. 　車両に搭載され、複数の車載制御装置及び、前記車載制御装置から送信されたデータに関する異常検知を行う異常検知装置に通信可能に接続され、前記車載制御装置が送信したデータを中継する車載中継装置であって、
    　前記車載制御装置から送信されたデータの中継に関する処理を制御する制御部を備え、
    　前記制御部は、
    　所定期間にて前記車載制御装置から送信されたデータ群に基づき、前記データ群の情報量及びデータ容量よりも、少ない情報量及びデータ容量となる異常検知用データを生成し、
    　生成した前記異常検知用データを、異常検知装置に出力する
    　車載中継装置。
  2. 　前記制御部は、
    　所定期間にて前記車載制御装置から送信された前記データ群をオートエンコーダに入力し、
    　前記オートエンコーダによって前記データ群を次元圧縮することにより、前記異常検知用データを生成する
    　請求項１に記載の車載中継装置。
  3. 　前記制御部は、
    　所定期間にて前記車載制御装置から送信された前記データ群から、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出し、
    　前記相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを前記オートエンコーダに入力し、
    　前記オートエンコーダによって、前記相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを次元圧縮することにより、前記異常検知用データを生成する
    　請求項２に記載の車載中継装置。
  4. 　前記制御部は、
    　所定期間にて前記車載制御装置から送信された前記データ群から、相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータを抽出し、
    　前記相関係数の絶対値が所定値以上となる複数のデータに基づき、前記複数のデータの情報量及びデータ容量よりも、少ない情報量及びデータ容量となる前記異常検知用データを生成する
    　請求項１に記載の車載中継装置。
  5. 　前記制御部は、
    　所定期間にて前記車載制御装置から送信された前記データ群から、相関係数の絶対値が所定値未満となるデータを抽出し、
    　前記異常検知用データは、前記相関係数の絶対値が所定値未満となるデータを含む
    　請求項３又は請求項４に記載の車載中継装置。
  6. 　前記制御部は、
    　生成した前記異常検知用データを、複数の前記車載制御装置が接続される通信部とは異なる通信部に接続される前記異常検知装置に出力する
    　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車載中継装置。
  7. 　コンピュータに、複数の車載制御装置から送信される中継対象のデータ群に基づき、前記データ群の情報量及びデータ容量よりも、少ない情報量及びデータ容量となる異常検知用データを生成し、
    　生成した前記異常検知用データを、異常検知装置に出力する
    　処理を実行させる情報処理方法。
     
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