WO2021140703A1 - 検知装置、車載システムおよび検知方法 - Google Patents

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WO2021140703A1
WO2021140703A1 PCT/JP2020/034126 JP2020034126W WO2021140703A1 WO 2021140703 A1 WO2021140703 A1 WO 2021140703A1 JP 2020034126 W JP2020034126 W JP 2020034126W WO 2021140703 A1 WO2021140703 A1 WO 2021140703A1
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WO
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bus
unit
detection device
signal waveform
detection
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PCT/JP2020/034126
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礒山芳一
福田國統
Original Assignee
住友電気工業株式会社
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    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the present disclosure relates to a detection device, an in-vehicle system and a detection method.
  • This application claims priority on the basis of Japanese Application Japanese Patent Application No. 2020-2244 filed on January 9, 2020 and incorporates all of its disclosures herein.
  • Patent Document 1 discloses the following detection methods. That is, the detection method is a detection method for detecting a failure of a faulty network component in a bus network including two or more transmitters, and has a predetermined parameter from the first transmitter of the two or more transmitters.
  • a step of transmitting the first signal to the bus network, a step of receiving the first signal by at least one receiver, and after the first signal, a first tail, which is an echo indicating a failed network component, Includes a step to determine if it will continue.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique for observing the impedance of a network using a TDR (Time Domain Reflectometry) technique and detecting an unauthorized device connection.
  • TDR Time Domain Reflectometry
  • the detection device of the present disclosure is a detection device used in an in-vehicle network including a CAN (Control Area Network) bus and a plurality of functional units connected to the CAN bus, and is a detection device of a frame transmitted on the CAN bus.
  • the CAN bus is based on a measurement unit that measures a signal waveform, a calculation unit that calculates a plurality of types of feature amounts of the signal waveform measured by the measurement unit, and each of the feature amounts calculated by the calculation unit. It is provided with a detection unit that detects an abnormality related to the above.
  • the in-vehicle system of the present disclosure includes a plurality of functional units connected to a CAN bus and a detection device, and the functional unit transmits a frame to other functional units via the CAN bus, and the detection device.
  • Measures the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus the detection device calculates a plurality of types of feature amounts of the measured signal waveform, and the detection device calculates each of the calculated feature amounts. Based on this, an abnormality related to the CAN bus is detected.
  • the detection method of the present disclosure is a detection method in a detection device used in an in-vehicle network including a CAN bus and a plurality of functional units connected to the CAN bus, and is a signal waveform of a frame transmitted on the CAN bus. It includes a step of measuring a plurality of types of the measured signal waveforms, a step of calculating a plurality of types of the measured feature amounts, and a step of detecting an abnormality related to the CAN bus based on each of the calculated feature amounts.
  • One aspect of the present disclosure can be realized not only as a detection device provided with such a characteristic processing unit, but also as a semiconductor integrated circuit that realizes a part or all of the detection device. Further, one aspect of the present disclosure can be realized not only as an in-vehicle system provided with such a characteristic processing unit, but also as a method in which such characteristic processing is a step, or a part of the in-vehicle system. Alternatively, it can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes all of them.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a bus connection device group according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a CAN frame transmitted on the CAN bus according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of a frame transmitted on the CAN bus according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a detection device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a signal waveform of a CAN frame transmitted on the CAN bus according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the distribution of the determination feature amount calculated by the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the distribution of score values calculated by the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram showing another example of the distribution of the determination feature amount calculated in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of the distribution of score values calculated by the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a flowchart defining an example of an operation procedure when the detection device in the in-vehicle system according to the embodiment of the present disclosure performs detection processing.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a sequence of detection processing in the in-vehicle system according to the embodiment of the present disclosure.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is a detection device, an in-vehicle system, and a detection method capable of more accurately detecting an abnormality related to a CAN bus in an in-vehicle network with a simple configuration. Is to provide.
  • the detection device is a detection device used in an in-vehicle network including a CAN bus and a plurality of functional units connected to the CAN bus, and is transmitted on the CAN bus. Based on a measurement unit that measures the signal waveform of the frame, a calculation unit that calculates a plurality of types of feature quantities of the signal waveform measured by the measurement unit, and each of the feature quantities calculated by the calculation unit. It is provided with a detection unit that detects an abnormality related to the CAN bus.
  • a device that applies a pulse signal to, for example, a CAN bus by paying attention to the feature amount of the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus, calculating a plurality of types of feature amounts, and detecting an abnormality related to the CAN bus. For example, it is possible to detect a minute change in the CAN bus during operation without using the above. Therefore, it is possible to more accurately detect an abnormality related to the CAN bus in the in-vehicle network with a simple configuration.
  • the detection device further includes an acquisition unit for acquiring a reference distribution which is a distribution of the feature amounts generated in advance, and the detection unit is the feature calculated by the calculation unit. Anomalies related to the CAN bus are detected based on the quantity and the reference distribution acquired by the acquisition unit.
  • the calculation unit uses the mean, variance, skewness, kurtosis, Cliffkov's irregularity, Jensen's irregularity, and spectral crest ratio of the voltage values obtained by sampling the signal waveform. And at least any two of the root mean squares are calculated as the respective feature quantities.
  • the measuring unit measures the pulse signal waveform in the range from the Control field to the CRC field in the frame.
  • the pulse signal waveform can be measured at a timing that is unlikely to overlap with a frame from another functional unit, so that an abnormality related to the CAN bus can be detected more accurately.
  • the measuring unit measures the signal waveform of each of the plurality of frames transmitted from the plurality of functional units, and the calculating unit measures each of the signals measured by the measuring unit.
  • the detection unit detects an abnormality related to the CAN bus based on the plurality of types of the feature amounts of each signal waveform calculated by the calculation unit.
  • the accuracy of detecting an abnormality on the CAN bus depends on the distance between the abnormal location and the connection position of the functional unit. With such a configuration, it is possible to detect an abnormality in a wide range of locations on the CAN bus.
  • the in-vehicle system includes a plurality of functional units connected to the CAN bus and a detection device, and the functional unit is transferred to another functional unit via the CAN bus.
  • the frame is transmitted, the detection device measures the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus, the detection device calculates a plurality of types of feature quantities of the measured signal waveform, and the detection device , An abnormality related to the CAN bus is detected based on each of the calculated feature amounts.
  • a device that applies a pulse signal to, for example, a CAN bus by paying attention to the feature amount of the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus, calculating a plurality of types of feature amounts, and detecting an abnormality related to the CAN bus. For example, it is possible to detect a minute change in the CAN bus during operation without using the above. Therefore, it is possible to more accurately detect an abnormality related to the CAN bus in the in-vehicle network with a simple configuration.
  • the detection method according to the embodiment of the present disclosure is a detection method in a detection device used in an in-vehicle network including a CAN bus and a plurality of functional units connected to the CAN bus, and is the CAN bus.
  • a device that applies a pulse signal to the CAN bus for example, by a method of paying attention to the feature amount of the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus, calculating a plurality of types of feature amounts, and detecting an abnormality related to the CAN bus. For example, it is possible to detect a minute change in the CAN bus during operation without using the above. Therefore, it is possible to more accurately detect an abnormality related to the CAN bus in the in-vehicle network with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vehicle-mounted system 301 includes a gateway device 101, a plurality of vehicle-mounted communication devices 111, and a plurality of bus connection device groups 121.
  • the in-vehicle system 301 is mounted on the vehicle 1.
  • the in-vehicle communication device 111 is connected to the gateway device 101 via the bus 14.
  • the bus 14 is a bus that complies with standards such as CAN (registered trademark), FlexRay (registered trademark), MOST (Media Oriented Systems Transport) (registered trademark), Ethernet (registered trademark), and LIN (Local Internet Network). ..
  • bus connection device group 121 is connected to the gateway device 101 via the CAN bus 13, which is a bus conforming to the CAN standard.
  • the vehicle-mounted network 12 includes a gateway device 101, a vehicle-mounted communication device 111, a bus connection device group 121, a CAN bus 13, and a bus 14.
  • the vehicle-mounted network 12 may not include at least one of the gateway device 101, the vehicle-mounted communication device 111, and the bus 14.
  • the vehicle-mounted communication device 111 communicates with, for example, a device outside the vehicle 1.
  • the in-vehicle communication device 111 is, for example, a TCU (Telematics Communication Unit), a short-range wireless terminal device, and an ITS (Intelligent Transport Systems) radio.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a bus connection device group according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows one CAN bus 13 and a corresponding bus connection device group 121.
  • the bus connection device group 121 includes a plurality of control devices 122 connected to the corresponding CAN bus 13 and a detection device 200.
  • the bus connection device group 121 includes control devices 122A, 122B, and 122C as control devices 122.
  • the control device 122 and the gateway device 101 are examples of functional units.
  • the control device 122 is, for example, an ECU (Electronic Control Unit).
  • the CAN bus 13 is provided for each system, for example.
  • the CAN bus 13 is, for example, a drive system bus, a chassis / safety system bus, a body / electrical system bus, and an AV / information system bus.
  • An engine control device, an AT (Automatic Transmission) control device, and a HEV (Hybrid Electric Vehicle) control device, which are examples of the control device 122, are connected to the drive system bus.
  • the engine control device, the AT control device, and the HEV control device control the engine, the AT, and the switching between the engine and the motor, respectively.
  • a brake control device, a chassis control device, and a steering control device which are examples of the control device 122, are connected to the chassis / safety system bus.
  • the brake control device, chassis control device and steering control device control the brake, chassis and steering, respectively.
  • An instrument display control device, an air conditioner control device, an anti-theft control device, an airbag control device, and a smart entry control device which are examples of the control device 122, are connected to the body / electrical system bus.
  • the instrument display control device, the air conditioner control device, the anti-theft control device, the air bag control device, and the smart entry control device control the instrument, the air conditioner, the anti-theft mechanism, the air bag mechanism, and the smart entry, respectively.
  • the AV / information system bus is connected to a navigation control device, an audio control device, an ETC (Electronic Toll Collection System) (registered trademark) control device, and a telephone control device, which are examples of the control device 122.
  • the navigation control device, the audio control device, the ETC control device, and the telephone control device control the navigation device, the audio device, the ETC device, and the mobile phone, respectively.
  • the bus connection device group 121 may include a device other than the control device 122 and the detection device 200 connected to the CAN bus 13.
  • the control device 122 transmits a frame to another control device 122 or a gateway device 101 via the CAN bus 13.
  • the frame transmitted on the CAN bus is also referred to as a CAN frame.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a CAN frame transmitted on the CAN bus according to the embodiment of the present disclosure.
  • the CAN frame includes a SOF (Start Of Frame), an Arbitration field, a Control field, a Data field, a CRC (Cyclic Redundancy Check) field, an ACK (Acknowledgement) field, and an EOF (End). Of Frame).
  • SOF Start Of Frame
  • Control field a Control field
  • Data field a Data field
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • ACK Acknowledgement
  • EOF End). Of Frame
  • the arbitration field has an ID and an RTR (Remote Transfer Request Request).
  • the Control field has an IDE (Identifier Extension), an FDF (FD Format), and a DLC (Data Lens Code).
  • the CRC field has a CRC and a CRC Delimiter.
  • the ACK field has ACK and ACK Delimiter.
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of a frame transmitted on the CAN bus according to the embodiment of the present disclosure.
  • this CAN frame has the same field configuration as the CAN frame shown in FIG.
  • the Arbitration field has an ID and an RRS (Remote Request Substitution).
  • the Control field has an IDE, an FDF, a reserved bit, a BRS (Bit Rate Indicator), an ESI (Error State Indicator), and a DLC.
  • the CRC field has a StaffCount, a CRC, and a CRC Delimiter.
  • the ACK field has ACK and ACK Delimiter.
  • the gateway device 101 is, for example, a central gateway (CGW), and can communicate with other in-vehicle devices.
  • CGW central gateway
  • the gateway device 101 is, for example, information exchanged between the control devices 122 connected to different CAN buses 13 in the vehicle 1, information exchanged between the in-vehicle communication devices 111, and between the control device 122 and the in-vehicle communication device 111. Performs relay processing to relay the exchanged information.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a detection device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the detection device 200 includes a measurement unit 210, a calculation unit 220, an acquisition unit 230, a detection unit 240, a notification unit 250, and a storage unit 260.
  • the measurement unit 210, the calculation unit 220, the acquisition unit 230, the detection unit 240, and the notification unit 250 are realized by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a DSP (Digital Signal Processor), for example.
  • the storage unit 260 is, for example, a non-volatile memory.
  • the detection device 200 is used in the in-vehicle network 12 including the CAN bus 13 and a plurality of functional units connected to the CAN bus 13, and performs detection processing for detecting an abnormality related to the CAN bus 13. For example, the detection device 200 performs detection processing every time the user of the vehicle 1 turns on the accessory power supply or the ignition power supply. The detection device 200 may be configured to perform detection processing periodically or irregularly, for example, after the power of the vehicle 1 is turned on until the power is turned off.
  • the measuring unit 210 measures the signal waveform of the CAN frame transmitted on the CAN bus 13.
  • the CAN bus 13 is a twisted pair wire composed of a high voltage side bus and a low voltage side bus.
  • the signal waveform of the CAN frame transmitted on the CAN bus 13 is a pulse signal waveform in which the difference voltage Vd between the voltage of the high voltage side bus and the voltage of the low voltage side bus is zero V or 2V.
  • the measurement unit 210 measures the signal waveform of the CAN frame by sampling the difference voltage Vd in the CAN bus 13 according to a predetermined sampling cycle.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a signal waveform of a CAN frame transmitted on the CAN bus according to the embodiment of the present disclosure.
  • the measuring unit 210 detects the SOF of the CAN frame transmitted from a certain control device 122 by monitoring the difference voltage Vd in the CAN bus 13.
  • the measurement period Tm is set based on the detection timing of the SOF, and the difference voltage Vd in the measurement period Tm is sampled.
  • the measurement unit 210 measures the pulse signal waveform in the range from the Control field to the CRC field in the CAN frame. More specifically, the measuring unit 210 samples the differential voltage Vd in the rising period of the signal waveform and the differential voltage Vd in the falling period of the signal waveform in the range from the Control field to the CRC field of the CAN frame.
  • the data transfer rate on the CAN bus 13 is, for example, 500 kbps.
  • the data length of the arbitration field which is a field between the SOF and the Control field in the CAN frame, is 12 bits.
  • the measurement unit 210 detects the SOF of the CAN frame at the time t0, the time ts 28 ⁇ s later, which is the time required for transferring data of, for example, 14 bits from the time t0, and the time te a predetermined time after the time ts.
  • Tm which is the period between and, the difference voltage Vd in the rising period of the signal waveform and the difference voltage Vd in the falling period of the signal waveform are sampled.
  • the measurement unit 210 stores a plurality of sampling data Vsmp obtained by sampling the difference voltage Vd in the measurement period Tm in the storage unit 260.
  • the measurement unit 210 detects the time ta in which the difference voltage Vd rises from zero V to 1 V in the measurement period Tm based on the sampling data Vsmp in the storage unit 260.
  • the measuring unit 210 has a difference voltage in the target period Ta, which is a period between the time ta0 80 n seconds before the time ta and the time ta1 125 n seconds after the time ta among the plurality of sampling data Vsmps in the storage unit 260. Select the sampling data Vsmp of Vd.
  • the sampling data Vsmp of the difference voltage Vd in the target period Ta selected by the measurement unit 210 is also referred to as the target data Sa.
  • the measurement unit 210 detects the time tb when the difference voltage Vd drops from 2V to 1V in the measurement period Tm based on the sampling data Vsmp in the storage unit 260.
  • the measuring unit 210 has a difference voltage in the target period Tb, which is a period between the time tb0 80 n seconds before the time tb and the time tb1 125 n seconds after the time tb among the plurality of sampling data Vsmps in the storage unit 260. Select the sampling data Vsmp of Vd.
  • the sampling data Vsmp of the difference voltage Vd in the target period Tb selected by the measurement unit 210 is also referred to as the target data Sb.
  • the measurement unit 210 when the measurement unit 210 detects the SOF of a certain CAN frame, it selects a set of target data Sa and Sb from a plurality of sampling data Vsmp in the CAN frame as described above.
  • the measurement unit 210 acquires the ID of the control device 122 of the source of the CAN frame transmitted on the CAN bus 13. More specifically, the ID of the Arbitration field in the CAN frame to be measured is acquired.
  • the measurement unit 210 generates measurement information including the acquired ID and the selected target data Sa and Sb, and outputs the generated measurement information to the calculation unit 220.
  • the measuring unit 210 measures the signal waveform of each of the plurality of CAN frames transmitted from the plurality of control devices 122, respectively.
  • the measuring unit 210 selects the target data Sa and Sb from the sampling data Vsmp of the difference voltage Vd in the CAN frame transmitted from the control device 122A, and the ID of the control device 122A and the selected target data Sa and Sb. Generates measurement information MA including.
  • the measurement unit 210 selects target data Sa and Sb from the sampling data Vsmp of the difference voltage Vd in the CAN frame transmitted from the control device 122B, and measures including the ID of the control device 122B and the selected target data Sa and Sb. Generate information MB.
  • the measurement unit 210 selects target data Sa and Sb from the sampling data Vsmp of the difference voltage Vd in the CAN frame transmitted from the control device 122C, and measures including the ID of the control device 122C and the selected target data Sa and Sb. Generate information MC.
  • each of the control devices 122A, 122B, and 122C of the source of the CAN frame to be measured is also referred to as a target control device 122.
  • the measurement unit 210 outputs the generated measurement information MA, MB, and MC to the calculation unit 220.
  • the calculation unit 220 calculates a plurality of types of feature quantities of the signal waveform of the CAN frame measured by the measurement unit 210.
  • the calculator 220 may use the averaging, variance, skewness, kurtosis, Cliffkov irregularity, Jensen irregularity, spectral peak factor and root mean square of the voltage values obtained by sampling the signal waveform of the CAN frame. At least two of the mean square roots are calculated as the above feature quantities.
  • the calculation unit 220 when the calculation unit 220 receives the measurement information from the measurement unit 210, the calculation unit 220 performs an operation using the target data Sa and Sb indicated by the received measurement information, thereby performing a CAN frame signal in the target period Ta and Tb. Calculate the features of multiple types of waveforms.
  • the average which is an example of the feature amount, is represented by the following formula (1).
  • the variance which is an example of the feature amount, is represented by the following equation (2).
  • the skewness which is an example of the feature amount, is expressed by the following equation (3).
  • the kurtosis which is an example of the feature amount, is represented by the following formula (4).
  • the spectral crest coefficient which is an example of the feature amount, is expressed by the following equation (7).
  • the root mean square which is an example of the feature amount, is expressed by the following equation (8).
  • L is the total of the number of voltage values included in the target data Sa and the number of voltage values included in the target data Sb.
  • yh is the h-th voltage value in the target data Sa and Sb.
  • the y-bar is the average value of the voltage values in the target data Sa and Sb.
  • ⁇ is the standard deviation of the voltage values in the target data Sa and Sb.
  • ah indicates the h-th intensity in the spectrum obtained by Fourier transforming the voltage values in the target data Sa and Sb.
  • h is an integer from 1 to L.
  • a set of a plurality of types of feature amounts calculated by the calculation unit 220 is also referred to as a determination feature amount.
  • the determination features are, for example, mean and variance.
  • the calculation unit 220 calculates the determination feature amount of the signal waveform measured by the measurement unit 210 for each target control device 122.
  • the calculation unit 220 receives the measurement information MA including the ID of the control device 122A from the measurement unit 210, and performs an operation using the target data Sa and Sb included in the received measurement information MA.
  • the determination feature amount FA of the CAN frame transmitted from the control device 122A is calculated, and the calculation information CA including the calculated determination feature amount FA and the ID of the control device 122A is generated.
  • the calculation unit 220 receives the measurement information MB including the ID of the control device 122B from the measurement unit 210, and performs the calculation using the target data Sa and Sb included in the received measurement information MB, thereby performing the calculation of the control device 122B.
  • the determination feature amount FB of the CAN frame transmitted from is calculated, and the calculation information CB including the calculated determination feature amount FB and the ID of the control device 122B is generated.
  • the calculation unit 220 receives the measurement information MC including the ID of the control device 122C from the measurement unit 210, and performs the calculation using the target data Sa and Sb included in the received measurement information MC, so that the control device 122C
  • the determination feature amount FC of the CAN frame transmitted from is calculated, and the calculation information CC including the calculated determination feature amount FC and the ID of the control device 122C is generated.
  • the calculation unit 220 outputs the generated calculation information CA, CB, and CC to the detection unit 240.
  • the acquisition unit 230 acquires a reference distribution, which is a distribution of each feature amount generated in advance.
  • the reference distribution is a distribution of determination feature quantities of signal waveforms of a plurality of CAN frames transmitted from the target control device 122, which is generated in advance in another device before the shipment of the vehicle 1.
  • the acquisition unit 230 acquires the probability density function p (x) of the mixed normal distribution whose variable is x, which is shown in the following equation (9), as the reference distribution.
  • x is [x1, x2, x3, ... xm].
  • x1, x2, x3, ... Xm are values of each determination feature amount.
  • m is the number of types of feature quantities.
  • n is a mixture of normally distributed numbers.
  • n is a value corresponding to, for example, the number of target control devices 122, and is, for example, 3.
  • ⁇ k is a 1 ⁇ m average vector in the kth normal distribution.
  • Sigma k is a variance-covariance matrix of m ⁇ m in the kth normal distribution.
  • ⁇ k is the mixing ratio of the probability density function N of the kth multivariate normal distribution, and satisfies the following equation (11).
  • k is an integer from 1 to n.
  • the manufacturer of the vehicle 1 controls the three target control devices 122 to transmit the CAN frame a total of 500 times before the vehicle 1 is shipped
  • the three target control devices calculated by the detection device 200 are calculated.
  • a distribution of determination feature quantities of signal waveforms of a total of 500 CAN frames transmitted from 122 is generated.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the distribution of the determination feature amount calculated by the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 shows a two-dimensional distribution of two types of judgment features, “mean” and “variance”, as an example of the distribution of judgment features.
  • the two-dimensional distribution of the mean and variance of the signal waveform of the CAN frame calculated by the detection device 200 has three clusters.
  • the number of clusters in the two-dimensional distribution corresponds to the number of target controller 122.
  • the cluster formed in the broken line frame CLA corresponds to the distribution of the mean and variance of the signal waveform of the CAN frame transmitted from the target controller 122A, and the cluster formed in the broken line frame CLB.
  • the cluster formed in the broken line frame CLC is the signal waveform of the CAN frame transmitted from the target controller 122C.
  • the distribution of mean and variance corresponds to the distribution of mean and variance.
  • the manufacturer of vehicle 1 generates a probability density function p (x) of a mixed normal distribution using GMM (Gaussian Mixture Model) based on the generated two-dimensional distribution.
  • the manufacturer of the vehicle 1 may generate the probability density function p (x) by using the simulation technique without actually causing the target control device 122 to transmit the CAN frame.
  • the manufacturer of the vehicle 1 uses the generated probability density function p (x) to obtain a score value x of the determination feature amount calculated from 500 CAN frames, which is shown in the following equation (12). Calculate s.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the distribution of score values calculated by the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the vertical axis is the score value s
  • the horizontal axis is the frame number from 1 to 500 attached to 500 CAN frames.
  • the manufacturer of vehicle 1 sets, for example, a threshold Th for determining the lower 1% in the distribution of 500 score values s corresponding to 500 CAN frames as abnormal.
  • the set threshold value Th is registered in the storage unit 260 in the detection device 200.
  • the acquisition unit 230 When the acquisition unit 230 receives the reference distribution request from the detection unit 240, the acquisition unit 230 acquires the probability density function p (x) and the threshold value Th from the storage unit 260 as a response to the received reference distribution request and outputs the probability density function p (x) to the detection unit 240. To do.
  • the detection unit 240 detects an abnormality related to the CAN bus 13 based on the determination feature amount calculated by the calculation unit 220.
  • the detection unit 240 detects a connection of a new device such as an ECU and a measuring device to the CAN bus 13, a physical abnormality of the CAN bus 13 itself, an abnormality of the control device 122, or the like as an abnormality related to the CAN bus 13.
  • the detection unit 240 detects an abnormality related to the CAN bus 13 based on the received calculation information.
  • the detection unit 240 detects an abnormality related to the CAN bus 13 based on the determination feature amount calculated by the calculation unit 220 and the probability density function p (x) acquired by the acquisition unit 230.
  • the detection unit 240 detects an abnormality related to the CAN bus 13 based on a plurality of sets of determination feature quantities and a probability density function p (x) calculated for each target control device 122 by the calculation unit 220.
  • the detection unit 240 when the detection unit 240 receives the calculation information CA, CB, CC from the calculation unit 220, the detection unit 240 acquires the determination feature quantities FA, FB, FC, and ID from the received calculation information CA, CB, and CC, respectively. Further, the detection unit 240 outputs the reference distribution request to the acquisition unit 230.
  • the detection unit 240 When the detection unit 240 receives the probability density function p (x) and the threshold value Th from the acquisition unit 230, the detection unit 240 is based on the received probability density function p (x) and each value x of the determination feature quantities FA, FB, and FC. , The three score values s are calculated according to the formula (9), the formula (10) and the formula (12), respectively.
  • the detection unit 240 compares the calculated three score values s with the threshold value Th received from the acquisition unit 230, and when all of the three score values s are equal to or higher than the threshold value Th, the CAN bus It is determined that no abnormality related to 13 has occurred. On the other hand, when at least one of the three score values s is smaller than the threshold value Th, the detection unit 240 determines that an abnormality related to the CAN bus 13 has occurred.
  • FIG. 9 is a diagram showing another example of the distribution of the determination feature amount calculated by the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 shows a two-dimensional distribution of “average” and “dispersion” calculated by the calculation unit 220 in a state where a new device is connected to the CAN bus 13 after the vehicle 1 is shipped.
  • the broken line frames CLA, CLB, and CLC in FIG. 9 are the same as the broken line frames CLA, CLB, and CLC shown in FIG. 7.
  • the distribution of the determination feature amount calculated by the calculation unit 220 is the distribution of the determination feature amount in the normal state before the shipment of the vehicle 1. It deviates from the broken line frame CLA, CLB, and CLC that were settled.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of the distribution of score values calculated by the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 shows the score values s corresponding to 500 CAN frames calculated by the calculation unit 220 in a state where a new device is connected to the CAN bus 13 after the vehicle 1 is shipped.
  • the score value s calculated by the calculation unit 220 becomes a value less than the threshold value Th.
  • the detection unit 240 outputs an abnormality determination result regarding the CAN bus 13 to the notification unit 250.
  • the notification unit 250 When the notification unit 250 receives the determination result indicating that the abnormality related to the CAN bus 13 has occurred from the detection unit 240, the notification unit 250 transmits the warning information indicating that the abnormality has occurred to the higher-level device inside or outside the vehicle 1.
  • Each device in the in-vehicle communication system includes a computer including a memory, and an arithmetic processing unit such as a CPU in the computer is a program including a part or all of each step of the following flowchart and sequence. Is read from the memory and executed. The programs of these plurality of devices can be installed from the outside. The programs of these plurality of devices are distributed in a state of being stored in a recording medium.
  • FIG. 11 is a flowchart defining an example of an operation procedure when the detection device in the in-vehicle system according to the embodiment of the present disclosure performs detection processing.
  • the detection device 200 acquires the probability density function p (x) and the threshold value Th (step S102).
  • the detection device 200 listens for the CAN frame transmitted from the control device 122 (NO in step S104) and detects the SOF of the CAN frame transmitted from the control device 122 (YES in step S104), the detection device 200 concerned. Measure the signal waveform of the CAN frame. More specifically, the detection device 200 generates the target data Sa and Sb in the rising period and the falling period of the CAN frame (step S106).
  • the detection device 200 calculates the determination feature amount of the signal waveform of the CAN frame. More specifically, the detection device 200 calculates the determination feature amount by performing an calculation using the generated target data Sa and Sb (step S108).
  • the detection device 200 calculates the score value s based on the acquired probability density function p (x) and the calculated determination feature amount (step S110).
  • the detection device 200 compares the calculated score value s with the acquired threshold value Th (step S112).
  • step S116 when the score value s is equal to or higher than the threshold value Th (YES in step S114), the detection device 200 determines that no abnormality related to the CAN bus 13 has occurred (step S116).
  • the detection device 200 determines that an abnormality related to the CAN bus 13 has occurred (step S118).
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a sequence of detection processing in the in-vehicle system according to the embodiment of the present disclosure.
  • the detection device 200 acquires the probability density function p (x) and the threshold value Th (step S202).
  • control device 122A transmits the CAN frame F1 addressed to the other control device 122 via the CAN bus 13 (step S204).
  • the detection device 200 detects the SOF of the CAN frame F1 transmitted from the control device 122A by monitoring the differential voltage Vd in the CAN bus 13, the detection device 200 measures the signal waveform of the CAN frame F1 (step S206). ..
  • control device 122B transmits the CAN frame F2 addressed to the other control device 122 via the CAN bus 13 (step S208).
  • the detection device 200 detects the SOF of the CAN frame F2 transmitted from the control device 122B by monitoring the difference voltage Vd in the CAN bus 13, the detection device 200 measures the signal waveform of the CAN frame F2 (step S210). ..
  • control device 122C transmits a CAN frame F3 addressed to another control device 122 via the CAN bus 13 (step S212).
  • the detection device 200 detects the SOF of the CAN frame F3 transmitted from the control device 122C by monitoring the difference voltage Vd in the CAN bus 13, the detection device 200 measures the signal waveform of the CAN frame F3 (step S214). ..
  • the detection device 200 calculates the determination feature amounts of the signal waveforms of the CAN frames F1, F2, and F3, respectively (step S216).
  • the detection device 200 calculates the score value s corresponding to each determination feature amount based on the acquired probability density function p (x) and each determination feature amount calculated (step S218).
  • the detection device 200 compares the calculated three score values s with the threshold value Th, and determines whether or not an abnormality related to the CAN bus 13 has occurred based on the comparison result. More specifically, when all of the three score values s are equal to or higher than the threshold value Th, the detection device 200 determines that the abnormality related to the CAN bus 13 has not occurred. On the other hand, when at least one of the three score values s is smaller than the threshold value Th, the detection unit 240 determines that an abnormality related to the CAN bus 13 has occurred (step S220).
  • the detection device 200 is a device separate from the control device 122, but the present invention is not limited to this.
  • the detection device 200 may be included in the control device 122 or the gateway device 101.
  • the acquisition unit 230 is configured to acquire the probability density function p (x) and the threshold value Th from the storage unit 260 in the detection device 200. It is not limited to this.
  • the acquisition unit 230 may be configured to acquire the probability density function p (x) and the threshold value Th from a storage unit outside the detection device 200.
  • the detection unit 240 calculates the score value s based on the reference distribution generated by using the GMM, that is, the probability density function p (x), and the calculated score.
  • the configuration is such that an abnormality related to the CAN bus 13 is detected based on the comparison result between the value s and the threshold value, but the present invention is not limited to this.
  • the detection unit 240 may be configured to detect an abnormality related to the CAN bus 13 by using, for example, a LOF (Local Outlier Factor), an OCSVM (One-Class Support Vector Machine), or an IF (Isolation Forest).
  • LOF Local Outlier Factor
  • OCSVM One-Class Support Vector Machine
  • IF Isolation Forest
  • the calculation unit 220 performs an calculation using the target data Sa and Sb indicated by the measurement information received from the measurement unit 210, thereby performing an average, a variance, and a skewness.
  • Kurtosis, Cliffkov's irregularity, Jensen's irregularity, spectral peak factor and root mean square are calculated as judgment features, but the configuration is limited to this. is not it.
  • the calculation unit 220 may have a configuration in which a feature amount other than the above is calculated as a determination feature amount instead of the feature amount. Further, the calculation unit 220 may have a configuration in which, in addition to the above-mentioned feature amount, a feature amount other than the above is calculated as a determination feature amount.
  • the measurement unit 210 is configured to measure the pulse signal waveform in the range from the Control field to the CRC field in the CAN frame, but the present invention is limited to this. is not it.
  • the measuring unit 210 may be configured to measure the pulse signal waveform in the ACK field in the CAN frame, for example. Further, the measuring unit 210 may be configured to measure the signal waveform of the portion other than the rising edge or the falling edge in the CAN frame. Further, the measuring unit 210 may be configured to measure at least one of the signal waveform of the rising portion and the signal waveform of the falling portion in the CAN frame.
  • the detection unit 240 is based on a plurality of sets of determination feature quantities and a probability density function p (x) calculated for each target control device 122 by the calculation unit 220.
  • the configuration is such that an abnormality related to the CAN bus 13 is detected, but the present invention is not limited to this.
  • the detection unit 240 may be configured to detect an abnormality related to the CAN bus 13 based on a set of determination features calculated by the calculation unit 220 and the probability density function p (x).
  • the measurement unit 210 generates measurement information including the ID of the control device 122 of the CAN frame transmission source and the selected target data Sa and Sb, and the generated measurement.
  • the configuration is such that the information is output to the calculation unit 220, but the present invention is not limited to this. Even if the measurement unit 210 is configured to generate measurement information that includes the target data Sa and Sb and does not include the ID of the control device 122 that is the source of the CAN frame, and outputs the generated measurement information to the calculation unit 220. Good.
  • the calculation unit 220 generates calculation information including the ID of the control device 122 of the CAN frame transmission source and the calculated determination feature amount, and generates the generated calculation information.
  • the configuration is such that the output is output to the detection unit 240, but the present invention is not limited to this.
  • the calculation unit 220 may be configured to generate calculation information that includes the determination feature amount and does not include the ID of the control device 122 that is the source of the CAN frame, and outputs the generated calculation information to the detection unit 240.
  • the detection unit 240 is 3 based on each value x of the determination feature amounts FA, FB, and FC of the CAN frame transmitted from the plurality of target control devices 122. It is assumed that each of the three score values s is calculated, and the abnormality related to the CAN bus 13 is detected based on the comparison result between the calculated three score values s and the threshold value Th, but the configuration is not limited to this. Absent.
  • the detection unit 240 calculates one score value s based on the value x of the determination feature amount of the CAN frame transmitted from one target control device 122, and the calculated score value s and the threshold value Th Based on the comparison result, the configuration may be such that an abnormality related to the CAN bus 13 is detected.
  • the detection unit 240 each time the detection unit 240 receives calculation information from the calculation unit 220 that does not include the ID of the control device 122 that is the source of the CAN frame, the detection unit 240 acquires and acquires the determination feature amount from the received calculation information. One score value s is calculated based on the value x of the determined feature amount. Then, the detection unit 240 detects an abnormality related to the CAN bus 13 based on the comparison result between the calculated score value s and the threshold value Th.
  • Non-Patent Document 1 it is necessary to separately use a pulse signal generator that applies a pulse signal to the network in order to detect the connection of an unauthorized device in the network by using TDR. Further, in the technique described in Non-Patent Document 1, it is necessary to stop the communication on the CAN bus, for example, when performing the process of detecting the connection of an unauthorized device.
  • Patent Document 1 it is not easy to detect a minute change related to the CAN bus, for example, a new device is connected to the CAN bus, so that an abnormality related to the CAN bus can be accurately detected. You may not be able to.
  • the measurement unit 210 measures the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus 13.
  • the calculation unit 220 calculates a plurality of types of feature quantities of the signal waveform measured by the measurement unit 210.
  • the detection unit 240 detects an abnormality related to the CAN bus 13 based on each feature amount calculated by the calculation unit 220.
  • the control device 122 transmits a frame to another control device 122 via the CAN bus 13.
  • the detection device 200 measures the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus 13.
  • the detection device 200 calculates a plurality of types of feature quantities of the measured signal waveform.
  • the detection device 200 detects an abnormality related to the CAN bus 13 based on each calculated feature amount.
  • the detection method according to the embodiment of the present disclosure is a detection method in a detection device used in an in-vehicle network 12 including a CAN bus 13 and a plurality of control devices 122 connected to the CAN bus 13.
  • the detection device 200 measures the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus 13.
  • the detection device 200 calculates a plurality of types of feature quantities of the measured signal waveform.
  • the detection device 200 detects an abnormality related to the CAN bus 13 based on the calculated feature amounts.
  • the detection device, the vehicle-mounted system, and the detection method according to the embodiment of the present disclosure can more accurately detect an abnormality related to the CAN bus in the vehicle-mounted network with a simple configuration.
  • a detection device used in an in-vehicle network including a CAN bus and a plurality of functional units connected to the CAN bus.
  • a measuring unit that measures the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus, and
  • a calculation unit that calculates a plurality of types of features of the signal waveform measured by the measurement unit, and a calculation unit.
  • a detection unit for detecting an abnormality related to the CAN bus is provided based on each of the feature quantities calculated by the calculation unit.
  • the measuring unit, the calculating unit, and the detecting unit are detection devices realized by a processor.
  • a detection device used in an in-vehicle network including a CAN bus and a plurality of functional units connected to the CAN bus.
  • a measuring unit that measures the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus, and
  • a calculation unit that calculates a plurality of types of features of the signal waveform measured by the measurement unit, and a calculation unit.
  • a detection unit for detecting an abnormality related to the CAN bus is provided based on each of the feature quantities calculated by the calculation unit.
  • the detection device further It is provided with an acquisition unit for acquiring a probability density function, which is a distribution of each feature amount generated in advance before a new device is connected to the CAN bus.
  • the detection unit calculates a score value of each feature amount using the feature amount calculated by the calculation unit and the probability density function acquired by the acquisition unit, and is based on the calculated score value.
  • a detection device that detects an abnormality related to the CAN bus is provided.
  • the functional unit transmits a frame to the other functional unit via the CAN bus, and the frame is transmitted to the other functional unit.
  • the detection device measures the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus and measures the signal waveform.
  • the detection device calculates a plurality of types of feature quantities of the measured signal waveform, and calculates the feature amount.
  • the detection device detects an abnormality related to the CAN bus based on each of the calculated feature amounts, and detects an abnormality.
  • the functional unit is an in-vehicle system that is a gateway device or an ECU.
  • [Appendix 4] Multiple functional parts connected to the CAN bus and Equipped with a detection device
  • the functional unit transmits a frame to the other functional unit via the CAN bus, and the frame is transmitted to the other functional unit.
  • the detection device measures the signal waveform of the frame transmitted on the CAN bus and measures the signal waveform.
  • the detection device calculates a plurality of types of feature quantities of the measured signal waveform, and calculates the feature amount.
  • the detection device detects an abnormality related to the CAN bus based on each of the calculated feature amounts, and detects an abnormality.
  • the detection device acquires a probability density function, which is a distribution of each feature amount generated in advance before the new device is connected to the CAN bus.
  • the detection device calculates a score value of each feature amount using the calculated feature amount and the acquired probability density function, and detects an abnormality related to the CAN bus based on the calculated score value.
  • In-vehicle system In-vehicle system.
  • Vehicle 12 In-vehicle network 13 CAN bus 14 Bus 101 Gateway device 111 In-vehicle communication device 121 Bus connection device group 122, 122A, 122B, 122C Control device 200 Detection device 210 Measuring unit 220 Calculation unit 230 Acquisition unit 240 Detection unit 250 Notification unit 260 Storage unit 301 In-vehicle system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

検知装置は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）バスと、前記ＣＡＮバスに接続される複数の機能部とを含む車載ネットワークに用いられる検知装置であって、前記ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形を計測する計測部と、前記計測部によって計測された前記信号波形の複数種類の特徴量を算出する算出部と、前記算出部によって算出された各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する検知部とを備える。

Description

検知装置、車載システムおよび検知方法
　本開示は、検知装置、車載システムおよび検知方法に関する。
　この出願は、２０２０年１月９日に出願された日本出願特願２０２０－２２４４号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
　特許文献１には、以下のような検出方法が開示されている。すなわち、検出方法は、２以上の送信機を含むバスネットワークにおける障害のあるネットワーク構成要素の障害を検出する検出方法であって、２以上の送信機のうちの第１の送信機から所定パラメータの第１の信号をバスネットワークへ送信するステップと、少なくとも１つの受信機により第１の信号を受信するステップと、第１信号の後に、障害のあるネットワーク構成要素を示すエコーである第１テールが続くかどうかを判定するステップとを含む。
　また、非特許文献１には、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）技術を用いてネットワークのインピーダンスを観察し、不正な機器の接続を検知する技術が開示されている。
米国特許出願公開第２００８／００４３６２９号明細書
跡部　悠太、外３名、"ＴＤＲを用いた不正機器の車載ネットワーク接続検知に関する一検討"、２０１９　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，　Ｔｈｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ
　本開示の検知装置は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）バスと、前記ＣＡＮバスに接続される複数の機能部とを含む車載ネットワークに用いられる検知装置であって、前記ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形を計測する計測部と、前記計測部によって計測された前記信号波形の複数種類の特徴量を算出する算出部と、前記算出部によって算出された各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する検知部とを備える。
　本開示の車載システムは、ＣＡＮバスに接続される複数の機能部と、検知装置とを備え、前記機能部は、前記ＣＡＮバスを介して他の前記機能部へフレームを送信し、前記検知装置は、前記ＣＡＮバスにおいて伝送される前記フレームの信号波形を計測し、前記検知装置は、計測した前記信号波形の複数種類の特徴量を算出し、前記検知装置は、算出した各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する。
　本開示の検知方法は、ＣＡＮバスと、前記ＣＡＮバスに接続される複数の機能部とを含む車載ネットワークに用いられる検知装置における検知方法であって、前記ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形を計測するステップと、計測した前記信号波形の複数種類の特徴量を算出するステップと、算出した各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知するステップとを含む。
　本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える検知装置として実現され得るだけでなく、検知装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。また、本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える車載システムとして実現され得るだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現され得たり、車載システムの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。
図１は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。 図２は、本開示の実施の形態に係るバス接続装置群の構成を示す図である。 図３は、本開示の実施の形態に係るＣＡＮバスにおいて伝送されるＣＡＮフレームの一例を示す図である。 図４は、本開示の実施の形態に係るＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの他の例を示す図である。 図５は、本開示の実施の形態に係る検知装置の構成を示す図である。 図６は、本開示の実施の形態に係るＣＡＮバスにおいて伝送されるＣＡＮフレームの信号波形の一例を示す図である。 図７は、本開示の実施の形態に係る検知装置において算出される判定特徴量の分布の一例を示す図である。 図８は、本開示の実施の形態に係る検知装置において算出されるスコア値の分布の一例を示す図である。 図９は、本開示の実施の形態に係る検知装置において算出される判定特徴量の分布の他の例を示す図である。 図１０は、本開示の実施の形態に係る検知装置において算出されるスコア値の分布の他の例を示す図である。 図１１は、本開示の実施の形態に係る車載システムにおける検知装置が検知処理を行う際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。 図１２は、本開示の実施の形態に係る車載システムにおける検知処理のシーケンスの一例を示す図である。
　従来、ネットワークにおけるセキュリティを向上させるための技術が開発されている。
　［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１および非特許文献１に記載の技術を超えて、簡易な構成で車載ネットワークにおけるＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することを可能とする技術が望まれる。
　本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構成で車載ネットワークにおけるＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することが可能な検知装置、車載システムおよび検知方法を提供することである。
　［本開示の効果］
　本開示によれば、簡易な構成で車載ネットワークにおけるＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することが可能である。
　［本開示の実施形態の説明］
　最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
　（１）本開示の実施の形態に係る検知装置は、ＣＡＮバスと、前記ＣＡＮバスに接続される複数の機能部とを含む車載ネットワークに用いられる検知装置であって、前記ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形を計測する計測部と、前記計測部によって計測された前記信号波形の複数種類の特徴量を算出する算出部と、前記算出部によって算出された各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する検知部とを備える。
　このように、ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形の特徴量に着目し、複数種類の特徴量を算出してＣＡＮバスに関する異常を検知する構成により、たとえばＣＡＮバスにパルス信号を印加する装置等を用いることなく、たとえば稼働中にＣＡＮバスに関する微小な変化を検知することができる。したがって、簡易な構成で車載ネットワークにおけるＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することができる。
　（２）好ましくは、前記検知装置は、さらに、予め生成された前記各特徴量の分布である参照分布を取得する取得部を備え、前記検知部は、前記算出部によって算出された前記各特徴量および前記取得部によって取得された前記参照分布に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する。
　このような構成により、予め生成された参照分布に基づいて、正常状態を基準とした場合における特徴量の異常度合いを検知することができるため、簡易な処理でＣＡＮバスに関する異常を検知することができる。
　（３）好ましくは、前記算出部は、前記信号波形をサンプリングすることにより得られる電圧値の、平均、分散、歪度、尖度、クリフコフの不規則性、ジェンセンの不規則性、スペクトル波高率および二乗平均平方根のうちの少なくともいずれか２つを前記各特徴量として算出する。
　このような構成により、種々の特徴量を用いてＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することができる。
　（４）好ましくは、前記計測部は、前記フレームにおけるＣｏｎｔｒｏｌフィールドからＣＲＣフィールドまでの範囲におけるパルス信号波形を計測する。
　このような構成により、他の機能部からのフレームと重複する可能性が低いタイミングにおいてパルス信号波形を計測することができるため、ＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することができる。
　（５）好ましくは、前記計測部は、複数の前記機能部からそれぞれ送信される複数の前記フレームの各々の前記信号波形を計測し、前記算出部は、前記計測部によって計測された各前記信号波形の複数種類の前記特徴量をそれぞれ算出し、前記検知部は、前記算出部によって算出された、前記各信号波形の複数種類の前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する。
　ＣＡＮバスにおける異常の検知精度は、異常箇所と、機能部の接続位置との間の距離に依存するところ、このような構成により、ＣＡＮバスの広範な箇所での異常の検知が可能となる。
　（６）本開示の実施の形態に係る車載システムは、ＣＡＮバスに接続される複数の機能部と、検知装置とを備え、前記機能部は、前記ＣＡＮバスを介して他の前記機能部へフレームを送信し、前記検知装置は、前記ＣＡＮバスにおいて伝送される前記フレームの信号波形を計測し、前記検知装置は、計測した前記信号波形の複数種類の特徴量を算出し、前記検知装置は、算出した各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する。
　このように、ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形の特徴量に着目し、複数種類の特徴量を算出してＣＡＮバスに関する異常を検知する構成により、たとえばＣＡＮバスにパルス信号を印加する装置等を用いることなく、たとえば稼働中にＣＡＮバスに関する微小な変化を検知することができる。したがって、簡易な構成で車載ネットワークにおけるＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することができる。
　（７）本開示の実施の形態に係る検知方法は、ＣＡＮバスと、前記ＣＡＮバスに接続される複数の機能部とを含む車載ネットワークに用いられる検知装置における検知方法であって、前記ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形を計測するステップと、計測した前記信号波形の複数種類の特徴量を算出するステップと、算出した各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知するステップとを含む。
　このように、ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形の特徴量に着目し、複数種類の特徴量を算出してＣＡＮバスに関する異常を検知する方法により、たとえばＣＡＮバスにパルス信号を印加する装置等を用いることなく、たとえば稼働中にＣＡＮバスに関する微小な変化を検知することができる。したがって、簡易な構成で車載ネットワークにおけるＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することができる。
　以下、本開示の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
　［構成および基本動作］
　図１は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。
　図１を参照して、車載システム３０１は、ゲートウェイ装置１０１と、複数の車載通信機１１１と、複数のバス接続装置群１２１とを備える。車載システム３０１は、車両１に搭載される。
　車載通信機１１１は、バス１４を介してゲートウェイ装置１０１と接続される。バス１４は、たとえば、ＣＡＮ（登録商標）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）、ＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ　Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）（登録商標）、イーサネット（登録商標）、およびＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の規格に従うバスである。
　また、バス接続装置群１２１は、ＣＡＮの規格に従うバスであるＣＡＮバス１３を介してゲートウェイ装置１０１と接続される。
　車載ネットワーク１２は、ゲートウェイ装置１０１、車載通信機１１１、バス接続装置群１２１、ＣＡＮバス１３およびバス１４を含む。なお、車載ネットワーク１２は、ゲートウェイ装置１０１、車載通信機１１１およびバス１４のうちの少なくともいずれか１つを含まない構成であってもよい。
　車載ネットワーク１２において、車載通信機１１１は、たとえば、車両１の外部における装置と通信する。具体的には、車載通信機１１１は、たとえば、ＴＣＵ（Ｔｅｌｅｍａｔｉｃｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｔ）、近距離無線端末装置、およびＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）無線機である。
　図２は、本開示の実施の形態に係るバス接続装置群の構成を示す図である。図２は、１つのＣＡＮバス１３および対応のバス接続装置群１２１を示している。
　図２を参照して、バス接続装置群１２１は、対応のＣＡＮバス１３に接続された複数の制御装置１２２と、検知装置２００とを含む。図２に示す例においては、バス接続装置群１２１は、制御装置１２２として、制御装置１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃを含む。制御装置１２２およびゲートウェイ装置１０１は、機能部の一例である。制御装置１２２は、たとえばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）である。
　ＣＡＮバス１３は、たとえば系統別に設けられる。具体的には、ＣＡＮバス１３は、たとえば、駆動系バス、シャーシ／安全系バス、ボディ／電装系バスおよびＡＶ／情報系バスである。
　駆動系バスには、制御装置１２２の一例であるエンジン制御装置、ＡＴ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）制御装置およびＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）制御装置が接続されている。エンジン制御装置、ＡＴ制御装置およびＨＥＶ制御装置は、エンジン、ＡＴ、およびエンジンとモータとの切替をそれぞれ制御する。
　シャーシ／安全系バスには、制御装置１２２の一例であるブレーキ制御装置、シャーシ制御装置およびステアリング制御装置が接続されている。ブレーキ制御装置、シャーシ制御装置およびステアリング制御装置は、ブレーキ、シャーシおよびステアリングをそれぞれ制御する。
　ボディ／電装系バスには、制御装置１２２の一例である計器表示制御装置、エアコン制御装置、盗難防止制御装置、エアバック制御装置およびスマートエントリ制御装置が接続されている。計器表示制御装置、エアコン制御装置、盗難防止制御装置、エアバック制御装置およびスマートエントリ制御装置は、計器、エアコン、盗難防止機構、エアバック機構およびスマートエントリをそれぞれ制御する。
　ＡＶ／情報系バスには、制御装置１２２の一例であるナビゲーション制御装置、オーディオ制御装置、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｏｌｌ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）（登録商標）制御装置および電話制御装置が接続されている。ナビゲーション制御装置、オーディオ制御装置、ＥＴＣ制御装置および電話制御装置は、ナビゲーション装置、オーディオ装置、ＥＴＣ装置および携帯電話をそれぞれ制御する。
　なお、バス接続装置群１２１は、ＣＡＮバス１３に接続された、制御装置１２２および検知装置２００以外の他の装置を含む構成であってもよい。
　制御装置１２２は、ＣＡＮバス１３を介して他の制御装置１２２またはゲートウェイ装置１０１へフレームを送信する。以下、ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームをＣＡＮフレームとも称する。
　図３は、本開示の実施の形態に係るＣＡＮバスにおいて伝送されるＣＡＮフレームの一例を示す図である。
　図３を参照して、ＣＡＮフレームは、ＳＯＦ（Ｓｔａｒｔ　Ｏｆ　Ｆｒａｍｅ）と、Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎフィールドと、Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドと、Ｄａｔａフィールドと、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ　Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｃｈｅｃｋ）フィールドと、ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フィールドと、ＥＯＦ（Ｅｎｄ　Ｏｆ　Ｆｒａｍｅ）とを有する。
　Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎフィールドは、ＩＤと、ＲＴＲ（Ｒｅｍｏｔｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｒｅｑｕｅｓｔ）とを有する。Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドは、ＩＤＥ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ　Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）と、ＦＤＦ（ＦＤ　Ｆｏｒｍａｔ）と、ＤＬＣ（Ｄａｔａ　Ｌｅｎｇｔｈ　Ｃｏｄｅ）とを有する。ＣＲＣフィールドは、ＣＲＣと、ＣＲＣ　Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒとを有する。ＡＣＫフィールドは、ＡＣＫと、ＡＣＫ　Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒとを有する。
　図４は、本開示の実施の形態に係るＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの他の例を示す図である。
　図４を参照して、このＣＡＮフレームは、図３に示すＣＡＮフレームと同じフィールド構成である。そして、Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎフィールドは、ＩＤと、ＲＲＳ（Ｒｅｍｏｔｅ　Ｒｅｑｕｅｓｔ　Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）とを有する。Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドは、ＩＤＥと、ＦＤＦと、予約ビットと、ＢＲＳ（Ｂｉｔ　Ｒａｔｅ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と、ＥＳＩ（Ｅｒｒｏｒ　Ｓｔａｔｅ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と、ＤＬＣとを有する。ＣＲＣフィールドは、Ｓｔｕｆｆ　Ｃｏｕｎｔと、ＣＲＣと、ＣＲＣ　Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒとを有する。ＡＣＫフィールドは、ＡＣＫと、ＡＣＫ　Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒとを有する。
　再び図１を参照して、ゲートウェイ装置１０１は、たとえば、セントラルゲートウェイ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｇａｔｅｗａｙ：ＣＧＷ）であり、他の車載装置と通信を行うことが可能である。
　ゲートウェイ装置１０１は、たとえば、車両１において異なるＣＡＮバス１３に接続された制御装置１２２間でやり取りされる情報、各車載通信機１１１間でやり取りされる情報、制御装置１２２および車載通信機１１１間でやり取りされる情報を中継する中継処理を行う。
　［検知装置］
　図５は、本開示の実施の形態に係る検知装置の構成を示す図である。
　図５を参照して、検知装置２００は、計測部２１０と、算出部２２０と、取得部２３０と、検知部２４０と、通知部２５０と、記憶部２６０とを備える。
　計測部２１０、算出部２２０、取得部２３０、検知部２４０および通知部２５０は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）およびＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサによって実現される。記憶部２６０は、たとえば不揮発性メモリである。
　検知装置２００は、ＣＡＮバス１３と、ＣＡＮバス１３に接続される複数の機能部とを含む車載ネットワーク１２に用いられ、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する検知処理を行う。たとえば、検知装置２００は、車両１のユーザがアクセサリー電源またはイグニッション電源をオンするたびに検知処理を行う。なお、検知装置２００は、たとえば車両１の電源がオンされた後、電源がオフされるまで、定期的または不定期に検知処理を行う構成であってもよい。
　［計測部］
　計測部２１０は、ＣＡＮバス１３において伝送されるＣＡＮフレームの信号波形を計測する。
　たとえば、ＣＡＮバス１３は、高電圧側バスおよび低電圧側バスにより構成されるツイストペア線である。ＣＡＮバス１３において伝送されるＣＡＮフレームの信号波形は、高電圧側バスの電圧と低電圧側バスの電圧との差分電圧ＶｄがゼロＶまたは２Ｖをとるパルス信号波形である。
　計測部２１０は、検知処理において、ＣＡＮバス１３における差分電圧Ｖｄを所定のサンプリング周期に従ってサンプリングすることにより、ＣＡＮフレームの信号波形を計測する。
　図６は、本開示の実施の形態に係るＣＡＮバスにおいて伝送されるＣＡＮフレームの信号波形の一例を示す図である。
　図６を参照して、計測部２１０は、ＣＡＮバス１３における差分電圧Ｖｄをモニタすることにより、ある制御装置１２２から送信されるＣＡＮフレームのＳＯＦを検出する。計測部２１０は、ＣＡＮフレームのＳＯＦを検出すると、ＳＯＦの検出タイミングに基づいて計測期間Ｔｍを設定し、計測期間Ｔｍにおける差分電圧Ｖｄをサンプリングする。
　たとえば、計測部２１０は、ＣＡＮフレームにおけるＣｏｎｔｒｏｌフィールドからＣＲＣフィールドまでの範囲におけるパルス信号波形を計測する。より詳細には、計測部２１０は、ＣＡＮフレームのＣｏｎｔｒｏｌフィールドからＣＲＣフィールドまでの範囲における、信号波形の立ち上がり期間における差分電圧Ｖｄおよび信号波形の立ち下がり期間における差分電圧Ｖｄをサンプリングする。
　ここで、ＣＡＮバス１３におけるデータ転送レートは、たとえば５００ｋｂｐｓである。また、ＣＡＮフレームにおける、ＳＯＦとＣｏｎｔｒｏｌフィールドとの間のフィールドであるＡｒｂｉｔｒａｔｉｏｎフィールドのデータ長は、１２ビットである。
　そこで、計測部２１０は、時刻ｔ０においてＣＡＮフレームのＳＯＦを検出すると、時刻ｔ０からたとえば１４ビットのデータの転送に要する時間である２８μ秒後の時刻ｔｓと、時刻ｔｓから所定時間後の時刻ｔｅとの間の期間である計測期間Ｔｍにおいて、信号波形の立ち上がり期間における差分電圧Ｖｄおよび信号波形の立ち下がり期間における差分電圧Ｖｄをサンプリングする。
　計測部２１０は、計測期間Ｔｍにおける差分電圧Ｖｄをサンプリングすることにより得られた複数のサンプリングデータＶｓｍｐを記憶部２６０に保存する。
　そして、計測部２１０は、記憶部２６０におけるサンプリングデータＶｓｍｐに基づいて、計測期間Ｔｍにおいて、差分電圧ＶｄがゼロＶから上昇して１Ｖとなる時刻ｔａを検出する。
　計測部２１０は、記憶部２６０における複数のサンプリングデータＶｓｍｐのうち、時刻ｔａの８０ｎ秒前の時刻ｔａ０と、時刻ｔａの１２５ｎ秒後の時刻ｔａ１との間の期間である対象期間Ｔａにおける差分電圧ＶｄのサンプリングデータＶｓｍｐを選択する。以下、計測部２１０によって選択された、対象期間Ｔａにおける差分電圧ＶｄのサンプリングデータＶｓｍｐを対象データＳａとも称する。
　同様に、計測部２１０は、記憶部２６０におけるサンプリングデータＶｓｍｐに基づいて、計測期間Ｔｍにおいて、差分電圧Ｖｄが２Ｖから下降して１Ｖとなる時刻ｔｂを検出する。
　計測部２１０は、記憶部２６０における複数のサンプリングデータＶｓｍｐのうち、時刻ｔｂの８０ｎ秒前の時刻ｔｂ０と、時刻ｔｂの１２５ｎ秒後の時刻ｔｂ１との間の期間である対象期間Ｔｂにおける差分電圧ＶｄのサンプリングデータＶｓｍｐを選択する。以下、計測部２１０によって選択された、対象期間Ｔｂにおける差分電圧ＶｄのサンプリングデータＶｓｍｐを対象データＳｂとも称する。
　たとえば、計測部２１０は、あるＣＡＮフレームのＳＯＦを検出すると、上述のように、当該ＣＡＮフレームにおける複数のサンプリングデータＶｓｍｐから、１組の対象データＳａ，Ｓｂを選択する。
　また、計測部２１０は、ＣＡＮバス１３において伝送されるＣＡＮフレームの送信元の制御装置１２２のＩＤを取得する。より詳細には、計測対象のＣＡＮフレームにおけるＡｒｂｉｔｒａｔｉｏｎフィールドのＩＤを取得する。
　計測部２１０は、取得したＩＤおよび選択した対象データＳａ，Ｓｂを含む計測情報を生成し、生成した計測情報を算出部２２０へ出力する。
　たとえば、計測部２１０は、複数の制御装置１２２からそれぞれ送信される複数のＣＡＮフレームの各々の信号波形を計測する。
　より詳細には、計測部２１０は、制御装置１２２Ａから送信されるＣＡＮフレームにおける差分電圧ＶｄのサンプリングデータＶｓｍｐから対象データＳａ，Ｓｂを選択し、制御装置１２２ＡのＩＤおよび選択した対象データＳａ，Ｓｂを含む計測情報ＭＡを生成する。
　また、計測部２１０は、制御装置１２２Ｂから送信されるＣＡＮフレームにおける差分電圧ＶｄのサンプリングデータＶｓｍｐから対象データＳａ，Ｓｂを選択し、制御装置１２２ＢのＩＤおよび選択した対象データＳａ，Ｓｂを含む計測情報ＭＢを生成する。
　また、計測部２１０は、制御装置１２２Ｃから送信されるＣＡＮフレームにおける差分電圧ＶｄのサンプリングデータＶｓｍｐから対象データＳａ，Ｓｂを選択し、制御装置１２２ＣのＩＤおよび選択した対象データＳａ，Ｓｂを含む計測情報ＭＣを生成する。
　以下、計測対象のＣＡＮフレームの送信元の制御装置１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃの各々を対象制御装置１２２とも称する。
　計測部２１０は、生成した計測情報ＭＡ，ＭＢ，ＭＣを算出部２２０へ出力する。
　［算出部］
　算出部２２０は、計測部２１０によって計測されたＣＡＮフレームの信号波形の複数種類の特徴量を算出する。
　たとえば、算出部２２０は、ＣＡＮフレームの信号波形をサンプリングすることにより得られる電圧値の、平均、分散、歪度、尖度、クリフコフの不規則性、ジェンセンの不規則性、スペクトル波高率および二乗平均平方根のうちの少なくともいずれか２つを上記特徴量として算出する。
　より詳細には、算出部２２０は、計測部２１０から計測情報を受けると、受けた計測情報が示す対象データＳａ，Ｓｂを用いた演算を行うことにより、対象期間Ｔａ，ＴｂにおけるＣＡＮフレームの信号波形の複数種類の特徴量を算出する。
　ここで、特徴量の一例である平均は、以下の式（１）により示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、特徴量の一例である分散は、以下の式（２）により示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、特徴量の一例である歪度は、以下の式（３）により示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　また、特徴量の一例である尖度は、以下の式（４）により示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、特徴量の一例であるクリフコフの不規則性は、以下の式（５）により示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　また、特徴量の一例であるジェンセンの不規則性は、以下の式（６）により示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　また、特徴量の一例であるスペクトル波高率は、以下の式（７）により示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　また、特徴量の一例である二乗平均平方根は、以下の式（８）により示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　なお、式（１）～式（８）において、Ｌは、対象データＳａに含まれる電圧値の数および対象データＳｂに含まれる電圧値の数の合計である。ｙｈは、対象データＳａ，Ｓｂにおけるｈ番目の電圧値である。ｙバーは、対象データＳａ，Ｓｂにおける電圧値の平均値である。σは、対象データＳａ，Ｓｂにおける電圧値の標準偏差である。また、ａｈは、対象データＳａ，Ｓｂにおける電圧値をフーリエ変換することにより得られるスペクトルにおけるｈ番目の強度を示す。ｈは１～Ｌまでの整数である。
　以下、算出部２２０が算出する複数種類の特徴量の組を、判定特徴量とも称する。判定特徴量は、たとえば平均および分散である。
　たとえば、算出部２２０は、対象制御装置１２２ごとに、計測部２１０によって計測された信号波形の判定特徴量を算出する。
　より詳細には、算出部２２０は、制御装置１２２ＡのＩＤを含む計測情報ＭＡを計測部２１０から受けて、受けた計測情報ＭＡに含まれる対象データＳａ，Ｓｂを用いた演算を行うことにより、制御装置１２２Ａから送信されたＣＡＮフレームの判定特徴量ＦＡを算出し、算出した判定特徴量ＦＡおよび制御装置１２２ＡのＩＤを含む算出情報ＣＡを生成する。
　また、算出部２２０は、制御装置１２２ＢのＩＤを含む計測情報ＭＢを計測部２１０から受けて、受けた計測情報ＭＢに含まれる対象データＳａ，Ｓｂを用いた演算を行うことにより、制御装置１２２Ｂから送信されたＣＡＮフレームの判定特徴量ＦＢを算出し、算出した判定特徴量ＦＢおよび制御装置１２２ＢのＩＤを含む算出情報ＣＢを生成する。
　また、算出部２２０は、制御装置１２２ＣのＩＤを含む計測情報ＭＣを計測部２１０から受けて、受けた計測情報ＭＣに含まれる対象データＳａ，Ｓｂを用いた演算を行うことにより、制御装置１２２Ｃから送信されたＣＡＮフレームの判定特徴量ＦＣを算出し、算出した判定特徴量ＦＣおよび制御装置１２２ＣのＩＤを含む算出情報ＣＣを生成する。
　算出部２２０は、生成した算出情報ＣＡ，ＣＢ，ＣＣを検知部２４０へ出力する。
　［取得部］
　取得部２３０は、予め生成された各特徴量の分布である参照分布を取得する。
　たとえば、参照分布は、車両１の出荷前に予め他の装置において生成された、対象制御装置１２２から送信される複数のＣＡＮフレームの信号波形の判定特徴量の分布である。
　たとえば、取得部２３０は、参照分布として、以下の式（９）に示す、変数をｘとする混合正規分布の確率密度関数ｐ（ｘ）を取得する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　式（９）におけるｋ番目の多変量正規分布の確率密度関数Ｎは、以下の式（１０）により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここで、ｘは、［ｘ１，ｘ２，ｘ３，…ｘｍ］である。ｘ１，ｘ２，ｘ３，…ｘｍは、各判定特徴量の値である。ｍは、特徴量の種類数である。
　ｎは、正規分布の混合数である。ｎは、たとえば対象制御装置１２２の数に対応する値であり、たとえば３である。μｋは、ｋ番目の正規分布における１×ｍの平均ベクトルである。シグマｋは、ｋ番目の正規分布におけるｍ×ｍの分散共分散行列である。πｋは、ｋ番目の多変量正規分布の確率密度関数Ｎの混合比であり、以下の式（１１）を満たす。ｋは１～ｎまでの整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　たとえば、車両１の製造者は、車両１の出荷前に、３つの対象制御装置１２２にＣＡＮフレームを合計５００回送信させる制御を行ったときに検知装置２００において算出される、３つの対象制御装置１２２から送信された合計５００個のＣＡＮフレームの信号波形の判定特徴量の分布を生成する。
　図７は、本開示の実施の形態に係る検知装置において算出される判定特徴量の分布の一例を示す図である。図７は、判定特徴量の分布の一例として、「平均」および「分散」の２種類の判定特徴量の２次元分布を示している。
　図７を参照して、検知装置２００において算出される、ＣＡＮフレームの信号波形の平均および分散の２次元分布は、３つのクラスタを有する。２次元分布におけるクラスタの数は、対象制御装置１２２の数に対応している。
　具体的には、たとえば、破線枠ＣＬＡ内に形成されるクラスタは、対象制御装置１２２Ａから送信されるＣＡＮフレームの信号波形の平均および分散の分布に対応し、破線枠ＣＬＢ内に形成されるクラスタは、対象制御装置１２２Ｂから送信されるＣＡＮフレームの信号波形の平均および分散の分布に対応し、破線枠ＣＬＣ内に形成されるクラスタは、対象制御装置１２２Ｃから送信されるＣＡＮフレームの信号波形の平均および分散の分布に対応している。
　車両１の製造者は、生成した２次元分布に基づいて、ＧＭＭ（Ｇａｕｓｓｉａｎ　Ｍｉｘｔｕｒｅ　Ｍｏｄｅｌ）を用いて混合正規分布の確率密度関数ｐ（ｘ）を生成する。なお、車両１の製造者は、実際に対象制御装置１２２にＣＡＮフレームを送信させることなく、シミュレーション技術を用いて確率密度関数ｐ（ｘ）を生成してもよい。
　また、車両１の製造者は、生成した確率密度関数ｐ（ｘ）を用いて、５００個のＣＡＮフレームから算出される判定特徴量の値ｘの、以下の式（１２）に示されるスコア値ｓを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　図８は、本開示の実施の形態に係る検知装置において算出されるスコア値の分布の一例を示す図である。図８において、縦軸はスコア値ｓであり、横軸は５００個のＣＡＮフレームに付した１～５００までのフレーム番号である。
　図８を参照して、車両１の製造者は、たとえば、５００個のＣＡＮフレームに対応する５００個のスコア値ｓの分布における下位１％を異常と判定するためのしきい値Ｔｈを設定し、設定したしきい値Ｔｈを検知装置２００における記憶部２６０に登録する。
　取得部２３０は、検知部２４０から参照分布要求を受けると、受けた参照分布要求に対する応答として、確率密度関数ｐ（ｘ）およびしきい値Ｔｈを記憶部２６０から取得して検知部２４０へ出力する。
　［検知部］
　検知部２４０は、算出部２２０によって算出された判定特徴量に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する。
　検知部２４０は、ＣＡＮバス１３への新たな機器たとえばＥＣＵおよび計測機器等の接続、ＣＡＮバス１３自体の物理的な異常、ならびに制御装置１２２の異常等をＣＡＮバス１３に関する異常として検知する。
　より詳細には、検知部２４０は、算出部２２０から算出情報を受けると、受けた算出情報に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する。
　たとえば、検知部２４０は、算出部２２０によって算出された判定特徴量および取得部２３０によって取得された確率密度関数ｐ（ｘ）に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する。
　たとえば、検知部２４０は、算出部２２０によって対象制御装置１２２ごとに算出された複数組の判定特徴量および確率密度関数ｐ（ｘ）に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する。
　より詳細には、検知部２４０は、算出部２２０から算出情報ＣＡ，ＣＢ，ＣＣを受けると、受けた算出情報ＣＡ，ＣＢ，ＣＣから判定特徴量ＦＡ，ＦＢ，ＦＣおよびＩＤをそれぞれ取得する。また、検知部２４０は、参照分布要求を取得部２３０へ出力する。
　検知部２４０は、取得部２３０から確率密度関数ｐ（ｘ）およびしきい値Ｔｈを受けると、受けた確率密度関数ｐ（ｘ）および判定特徴量ＦＡ，ＦＢ，ＦＣの各値ｘに基づいて、式（９）、式（１０）および式（１２）に従って３つのスコア値ｓをそれぞれ算出する。
　そして、検知部２４０は、算出した３つのスコア値ｓと、取得部２３０から受けたしきい値Ｔｈとを比較し、３つのスコア値ｓのすべてがしきい値Ｔｈ以上である場合、ＣＡＮバス１３に関する異常は発生していないと判断する。一方、検知部２４０は、３つのスコア値ｓのうち少なくともいずれか１つがしきい値Ｔｈより小さい場合、ＣＡＮバス１３に関する異常が発生したと判断する。
　図９は、本開示の実施の形態に係る検知装置において算出される判定特徴量の分布の他の例を示す図である。図９は、車両１の出荷後、ＣＡＮバス１３に新たな機器が接続された状態において、算出部２２０によって算出される「平均」および「分散」の２次元分布を示している。図９における破線枠ＣＬＡ，ＣＬＢ，ＣＬＣは、図７に示す破線枠ＣＬＡ，ＣＬＢ，ＣＬＣと同じである。
　図９を参照して、ＣＡＮバス１３に新たな機器が接続されると、算出部２２０によって算出される判定特徴量の分布は、車両１の出荷前の正常な状態における判定特徴量の分布が収まっていた破線枠ＣＬＡ，ＣＬＢ，ＣＬＣから外れる。
　図１０は、本開示の実施の形態に係る検知装置において算出されるスコア値の分布の他の例を示す図である。図１０は、車両１の出荷後、ＣＡＮバス１３に新たな機器が接続された状態において、算出部２２０によって算出される、５００個のＣＡＮフレームに対応するスコア値ｓを示している。
　図１０を参照して、ＣＡＮバス１３に新たな機器が接続されると、算出部２２０によって算出されるスコア値ｓは、しきい値Ｔｈ未満の値となる。
　検知部２４０は、ＣＡＮバス１３に関する異常の判断結果を通知部２５０へ出力する。
　通知部２５０は、ＣＡＮバス１３に関する異常が発生した旨を示す判断結果を検知部２４０から受けると、異常が発生した旨を示す警報情報を車両１内または車両１外における上位装置へ送信する。
　［動作の流れ］
　本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおける各装置は、メモリを含むコンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下のフローチャートおよびシーケンスの各ステップの一部または全部を含むプログラムを当該メモリから読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
　図１１は、本開示の実施の形態に係る車載システムにおける検知装置が検知処理を行う際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
　図１１を参照して、まず、検知装置２００は、確率密度関数ｐ（ｘ）およびしきい値Ｔｈを取得する（ステップＳ１０２）。
　次に、検知装置２００は、ある制御装置１２２から送信されるＣＡＮフレームを待ち受け（ステップＳ１０４でＮＯ）、ある制御装置１２２から送信されたＣＡＮフレームのＳＯＦを検出すると（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、当該ＣＡＮフレームの信号波形を計測する。より詳細には、検知装置２００は、ＣＡＮフレームの立ち上がり期間および立ち下がり期間における対象データＳａ，Ｓｂを生成する（ステップＳ１０６）。
　次に、検知装置２００は、ＣＡＮフレームの信号波形の判定特徴量を算出する。より詳細には、検知装置２００は、生成した対象データＳａ，Ｓｂを用いた演算を行うことにより判定特徴量を算出する（ステップＳ１０８）。
　次に、検知装置２００は、取得した確率密度関数ｐ（ｘ）および算出した判定特徴量に基づいて、スコア値ｓを算出する（ステップＳ１１０）。
　次に、検知装置２００は、算出したスコア値ｓと、取得したしきい値Ｔｈとを比較する（ステップＳ１１２）。
　次に、検知装置２００は、スコア値ｓがしきい値Ｔｈ以上である場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、ＣＡＮバス１３に関する異常は発生していないと判断する（ステップＳ１１６）。
　一方、検知装置２００は、スコア値ｓがしきい値Ｔｈ未満である場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、ＣＡＮバス１３に関する異常が発生したと判断する（ステップＳ１１８）。
　図１２は、本開示の実施の形態に係る車載システムにおける検知処理のシーケンスの一例を示す図である。
　図１２を参照して、まず、検知装置２００は、確率密度関数ｐ（ｘ）およびしきい値Ｔｈを取得する（ステップＳ２０２）。
　次に、制御装置１２２Ａは、ＣＡＮバス１３を介して他の制御装置１２２宛のＣＡＮフレームＦ１を送信する（ステップＳ２０４）。
　次に、検知装置２００は、ＣＡＮバス１３における差分電圧Ｖｄをモニタすることにより、制御装置１２２Ａから送信されるＣＡＮフレームＦ１のＳＯＦを検出すると、ＣＡＮフレームＦ１の信号波形を計測する（ステップＳ２０６）。
　次に、制御装置１２２Ｂは、ＣＡＮバス１３を介して他の制御装置１２２宛のＣＡＮフレームＦ２を送信する（ステップＳ２０８）。
　次に、検知装置２００は、ＣＡＮバス１３における差分電圧Ｖｄをモニタすることにより、制御装置１２２Ｂから送信されるＣＡＮフレームＦ２のＳＯＦを検出すると、ＣＡＮフレームＦ２の信号波形を計測する（ステップＳ２１０）。
　次に、制御装置１２２Ｃは、ＣＡＮバス１３を介して他の制御装置１２２宛のＣＡＮフレームＦ３を送信する（ステップＳ２１２）。
　次に、検知装置２００は、ＣＡＮバス１３における差分電圧Ｖｄをモニタすることにより、制御装置１２２Ｃから送信されるＣＡＮフレームＦ３のＳＯＦを検出すると、ＣＡＮフレームＦ３の信号波形を計測する（ステップＳ２１４）。
　次に、検知装置２００は、ＣＡＮフレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３の信号波形の判定特徴量をそれぞれ算出する（ステップＳ２１６）。
　次に、検知装置２００は、取得した確率密度関数ｐ（ｘ）および算出した各判定特徴量に基づいて、各判定特徴量に対応するスコア値ｓをそれぞれ算出する（ステップＳ２１８）。
　次に、検知装置２００は、算出した３つのスコア値ｓと、しきい値Ｔｈとを比較し、比較結果に基づいてＣＡＮバス１３に関する異常が発生しているか否かを判定する。より詳細には、検知装置２００は、３つのスコア値ｓのすべてがしきい値Ｔｈ以上である場合、ＣＡＮバス１３に関する異常は発生していないと判断する。一方、検知部２４０は、３つのスコア値ｓのうち少なくともいずれか１つがしきい値Ｔｈより小さい場合、ＣＡＮバス１３に関する異常が発生したと判断する（ステップＳ２２０）。
　なお、本開示の実施の形態に係る車載システム３０１では、検知装置２００は、制御装置１２２とは別個の装置であるとしたが、これに限定するものではない。検知装置２００は、制御装置１２２またはゲートウェイ装置１０１に含まれてもよい。
　また、本開示の実施の形態に係る検知装置２００では、取得部２３０は、検知装置２００における記憶部２６０から確率密度関数ｐ（ｘ）およびしきい値Ｔｈを取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。取得部２３０は、検知装置２００の外部における記憶部から確率密度関数ｐ（ｘ）およびしきい値Ｔｈを取得する構成であってもよい。
　また、本開示の実施の形態に係る検知装置２００では、検知部２４０は、ＧＭＭを用いて生成された参照分布すなわち確率密度関数ｐ（ｘ）に基づいてスコア値ｓを算出し、算出したスコア値ｓとしきい値との比較結果に基づいてＣＡＮバス１３に関する異常を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検知部２４０は、たとえば、ＬＯＦ（Ｌｏｃａｌ　Ｏｕｔｌｉｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ）、ＯＣＳＶＭ（Ｏｎｅ－Ｃｌａｓｓ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｍａｃｈｉｎｅ）またはＩＦ（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　Ｆｏｒｅｓｔ）を用いて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する構成であってもよい。
　また、本開示の実施の形態に係る検知装置２００では、算出部２２０は、計測部２１０から受けた計測情報が示す対象データＳａ，Ｓｂを用いた演算を行うことにより、平均、分散、歪度、尖度、クリフコフの不規則性、ジェンセンの不規則性、スペクトル波高率および二乗平均平方根のうちの少なくともいずれか２つを判定特徴量として算出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部２２０は、上記特徴量の代わりに、上記以外の特徴量を判定特徴量として算出する構成であってもよい。また、算出部２２０は、上記特徴量に加えて、上記以外の特徴量を判定特徴量として算出する構成であってもよい。
　また、本開示の実施の形態に係る検知装置２００では、計測部２１０は、ＣＡＮフレームにおけるＣｏｎｔｒｏｌフィールドからＣＲＣフィールドまでの範囲におけるパルス信号波形を計測する構成であるとしたが、これに限定するものではない。計測部２１０は、たとえば、ＣＡＮフレームにおけるＡＣＫフィールドにおけるパルス信号波形を計測する構成であってもよい。また、計測部２１０は、ＣＡＮフレームにおける立ち上がりまたは立ち下がり以外の部分の信号波形を計測する構成であってもよい。また、計測部２１０は、ＣＡＮフレームにおける、立ち上がり部分の信号波形および立ち下がり部分の信号波形の少なくともいずれか一方を計測する構成であってもよい。
　また、本開示の実施の形態に係る検知装置２００では、検知部２４０は、算出部２２０によって対象制御装置１２２ごとに算出された複数組の判定特徴量および確率密度関数ｐ（ｘ）に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検知部２４０は、算出部２２０によって算出された１組の判定特徴量および確率密度関数ｐ（ｘ）に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する構成であってもよい。
　また、本開示の実施の形態に係る検知装置２００では、計測部２１０は、ＣＡＮフレームの送信元の制御装置１２２のＩＤおよび選択した対象データＳａ，Ｓｂを含む計測情報を生成し、生成した計測情報を算出部２２０へ出力する構成であるとしたが、これに限定するものではない。計測部２１０は、対象データＳａ，Ｓｂを含み、かつＣＡＮフレームの送信元の制御装置１２２のＩＤを含まない計測情報を生成し、生成した計測情報を算出部２２０へ出力する構成であってもよい。
　また、本開示の実施の形態に係る検知装置２００では、算出部２２０は、ＣＡＮフレームの送信元の制御装置１２２のＩＤおよび算出した判定特徴量を含む算出情報を生成し、生成した算出情報を検知部２４０へ出力する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部２２０は、判定特徴量を含み、かつＣＡＮフレームの送信元の制御装置１２２のＩＤを含まない算出情報を生成し、生成した算出情報を検知部２４０へ出力する構成であってもよい。
　また、本開示の実施の形態に係る検知装置２００では、検知部２４０は、複数の対象制御装置１２２から送信されたＣＡＮフレームの判定特徴量ＦＡ，ＦＢ，ＦＣの各値ｘに基づいて、３つのスコア値ｓをそれぞれ算出し、算出した３つのスコア値ｓと、しきい値Ｔｈとの比較結果に基づいてＣＡＮバス１３に関する異常を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検知部２４０は、１つの対象制御装置１２２から送信されたＣＡＮフレームの判定特徴量の値ｘに基づいて、１つのスコア値ｓを算出し、算出したスコア値ｓと、しきい値Ｔｈとの比較結果に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する構成であってもよい。
　より詳細には、たとえば、検知部２４０は、ＣＡＮフレームの送信元の制御装置１２２のＩＤを含まない算出情報を算出部２２０から受けるたびに、受けた算出情報から判定特徴量を取得し、取得した判定特徴量の値ｘに基づいて、１つのスコア値ｓを算出する。そして、検知部２４０は、算出したスコア値ｓと、しきい値Ｔｈとの比較結果に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する。
　ところで、簡易な構成で車載ネットワークにおけるＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することを可能とする技術が望まれる。
　たとえば、非特許文献１に記載の技術では、ＴＤＲを用いてネットワークにおける不正な機器の接続を検知するために、ネットワークにパルス信号を印加するパルス信号発生器を別途用いる必要がある。また、非特許文献１に記載の技術では、不正な機器の接続を検知する処理を行う際、たとえばＣＡＮバスにおける通信を停止させる必要がある。
　また、特許文献１に記載の技術では、たとえばＣＡＮバスに新たな機器が接続されたこと等の、ＣＡＮバスに関する微小な変化を検知することは容易ではないので、ＣＡＮバスに関する異常を正確に検知することができない場合がある。
　これに対して、本開示の実施の形態に係る検知装置２００では、計測部２１０は、ＣＡＮバス１３において伝送されるフレームの信号波形を計測する。算出部２２０は、計測部２１０によって計測された信号波形の複数種類の特徴量を算出する。検知部２４０は、算出部２２０によって算出された各特徴量に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する。
　本開示の実施の形態に係る車載システム３０１では、制御装置１２２は、ＣＡＮバス１３を介して他の制御装置１２２へフレームを送信する。検知装置２００は、ＣＡＮバス１３において伝送されるフレームの信号波形を計測する。検知装置２００は、計測した信号波形の複数種類の特徴量を算出する。検知装置２００は、算出した各特徴量に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する。
　本開示の実施の形態に係る検知方法は、ＣＡＮバス１３と、ＣＡＮバス１３に接続される複数の制御装置１２２とを含む車載ネットワーク１２に用いられる検知装置における検知方法である。この検知方法では、まず、検知装置２００が、ＣＡＮバス１３において伝送されるフレームの信号波形を計測する。次に、検知装置２００が、計測した信号波形の複数種類の特徴量を算出する。次に、検知装置２００が、算出した各特徴量に基づいて、ＣＡＮバス１３に関する異常を検知する。
　このように、ＣＡＮバス１３において伝送されるフレームの信号波形の特徴量に着目し、複数種類の特徴量を算出してＣＡＮバス１３に関する異常を検知する構成および方法により、たとえばＣＡＮバス１３にパルス信号を印加する装置等を用いることなく、たとえば稼働中にＣＡＮバスに関する微小な変化を検知することができる。
　したがって、本開示の実施の形態に係る検知装置、車載システムおよび検知方法では、簡易な構成で車載ネットワークにおけるＣＡＮバスに関する異常をより正確に検知することができる。
　上記実施の形態は、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、上記説明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およ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。
　以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
　［付記１］
　ＣＡＮバスと、前記ＣＡＮバスに接続される複数の機能部とを含む車載ネットワークに用いられる検知装置であって、
　前記ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形を計測する計測部と、
　前記計測部によって計測された前記信号波形の複数種類の特徴量を算出する算出部と、
　前記算出部によって算出された各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する検知部とを備え、
　前記計測部、前記算出部および前記検知部は、プロセッサにより実現される、検知装置。
　［付記２］
　ＣＡＮバスと、前記ＣＡＮバスに接続される複数の機能部とを含む車載ネットワークに用いられる検知装置であって、
　前記ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形を計測する計測部と、
　前記計測部によって計測された前記信号波形の複数種類の特徴量を算出する算出部と、
　前記算出部によって算出された各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する検知部とを備え、
　前記検知装置は、さらに、
　前記ＣＡＮバスに新たな前記機器が接続される前に予め生成された前記各特徴量の分布である、確率密度関数を取得する取得部を備え、
　前記検知部は、前記算出部によって算出された前記各特徴量および前記取得部によって取得された前記確率密度関数を用いて、前記各特徴量のスコア値を算出し、算出した前記スコア値に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する、検知装置。
　［付記３］
　ＣＡＮバスに接続される複数の機能部と、
　検知装置とを備え、
　前記機能部は、前記ＣＡＮバスを介して他の前記機能部へフレームを送信し、
　前記検知装置は、前記ＣＡＮバスにおいて伝送される前記フレームの信号波形を計測し、
　前記検知装置は、計測した前記信号波形の複数種類の特徴量を算出し、
　前記検知装置は、算出した各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知し、
　前記機能部は、ゲートウェイ装置またはＥＣＵである、車載システム。
　［付記４］
　ＣＡＮバスに接続される複数の機能部と、
　検知装置とを備え、
　前記機能部は、前記ＣＡＮバスを介して他の前記機能部へフレームを送信し、
　前記検知装置は、前記ＣＡＮバスにおいて伝送される前記フレームの信号波形を計測し、
　前記検知装置は、計測した前記信号波形の複数種類の特徴量を算出し、
　前記検知装置は、算出した各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知し、
　前記検知装置は、前記ＣＡＮバスに新たな前記機器が接続される前に予め生成された前記各特徴量の分布である、確率密度関数を取得し、
　前記検知装置は、算出した前記各特徴量および取得した前記確率密度関数を用いて、前記各特徴量のスコア値を算出し、算出した前記スコア値に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する、車載システム。
　１　　車両
　１２　車載ネットワーク
　１３　ＣＡＮバス
　１４　バス
　１０１　ゲートウェイ装置
　１１１　車載通信機
　１２１　バス接続装置群
　１２２、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ　制御装置
　２００　検知装置
　２１０　計測部
　２２０　算出部
　２３０　取得部
　２４０　検知部
　２５０　通知部
　２６０　記憶部
　３０１　車載システム
 

Claims (7)

  1. 　ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）バスと、前記ＣＡＮバスに接続される複数の機能部とを含む車載ネットワークに用いられる検知装置であって、
    　前記ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形を計測する計測部と、
    　前記計測部によって計測された前記信号波形の複数種類の特徴量を算出する算出部と、
    　前記算出部によって算出された各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する検知部とを備える、検知装置。
  2. 　前記検知装置は、さらに、
    　予め生成された前記各特徴量の分布である参照分布を取得する取得部を備え、
    　前記検知部は、前記算出部によって算出された前記各特徴量および前記取得部によって取得された前記参照分布に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する、請求項１に記載の検知装置。
  3. 　前記算出部は、前記信号波形をサンプリングすることにより得られる電圧値の、平均、分散、歪度、尖度、クリフコフの不規則性、ジェンセンの不規則性、スペクトル波高率および二乗平均平方根のうちの少なくともいずれか２つを前記各特徴量として算出する、請求項１または請求項２に記載の検知装置。
  4. 　前記計測部は、前記フレームにおけるＣｏｎｔｒｏｌフィールドからＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ　Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｃｈｅｃｋ）フィールドまでの範囲におけるパルス信号波形を計測する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検知装置。
  5. 　前記計測部は、複数の前記機能部からそれぞれ送信される複数の前記フレームの各々の前記信号波形を計測し、
    　前記算出部は、前記計測部によって計測された各前記信号波形の複数種類の前記特徴量をそれぞれ算出し、
    　前記検知部は、前記算出部によって算出された、前記各信号波形の複数種類の前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検知装置。
  6. 　ＣＡＮバスに接続される複数の機能部と、
    　検知装置とを備え、
    　前記機能部は、前記ＣＡＮバスを介して他の前記機能部へフレームを送信し、
    　前記検知装置は、前記ＣＡＮバスにおいて伝送される前記フレームの信号波形を計測し、
    　前記検知装置は、計測した前記信号波形の複数種類の特徴量を算出し、
    　前記検知装置は、算出した各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知する、車載システム。
  7. 　ＣＡＮバスと、前記ＣＡＮバスに接続される複数の機能部とを含む車載ネットワークに用いられる検知装置における検知方法であって、
    　前記ＣＡＮバスにおいて伝送されるフレームの信号波形を計測するステップと、
    　計測した前記信号波形の複数種類の特徴量を算出するステップと、
    　算出した各前記特徴量に基づいて、前記ＣＡＮバスに関する異常を検知するステップとを含む、検知方法。
     
     
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