DE112020006470T5

DE112020006470T5 - Detektionsvorrichtung, Fahrzeugsystem und Detektionsverfahren

Info

Publication number: DE112020006470T5
Application number: DE112020006470.0T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Isoyama; Kunito Fukuda
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2022-10-27
Also published as: CN114762299A; JPWO2021140703A1; CN114762299B; WO2021140703A1; US20230010621A1

Abstract

Eine in einem, einen CAN- (Controller Area Network) Bus und eine Vielzahl von mit dem CAN-Bus verbundene Funktionseinheiten enthaltenden Fahrzeugnetzwerk zu verwendende Detektionsvorrichtung beinhaltet: eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Signalwellenform eines im CAN-Bus gesendeten Rahmens zu messen; ein Recheneinheit, die konfiguriert ist, eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der durch die Messeinheit gemessenen Signalwellenform zu berechnen; und eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses zu detektieren, basierend auf jedem der durch die Recheneinheit berechneten Merkmalsbeträge.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Detektionsvorrichtung, ein Fahrzeugsystem und ein Detektionsverfahren.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität zur Japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2020-2244 A , eingereicht am 8. Jan. 2020, deren gesamter Inhalt hiermit unter Bezugnahme inkorporiert wird.
HINTERGRUND
Patentliteratur 1 offenbart ein Detektionsverfahren wie folgt. Das heißt, dass das Detektionsverfahren dem Detektieren eines Ausfalls einer Netzwerkkomponente mit einem Ausfall in einem Busnetzwerk, das zwei oder mehr Sender enthält, dient, und einen Schritt des Sendens eines ersten Signals eines vorbestimmten Parameters aus einem ersten Sender von den zwei oder mehr Sendern an das Busnetzwerk; einen Schritt des Empfangens eines ersten Signals durch zumindest einen Empfänger, und einen Schritt des Bestimmens, ob dem ersten Signal ein erster Nachlauf folgt, der ein Echo ist, das angibt, dass eine Netzwerkkomponente einen Ausfall aufweist, beinhaltet.
Nicht-Patentliteratur offenbart eine Technologie, in welcher die Impedanz eines Netzwerks unter Verwendung einer TDR-(Zeitdomänen-Reflektomotrie) Technologie beobachtet wird, wodurch eine Verbindung einer unautorisierten Einrichtung detektiert wird.
ZITATELISTE
[PATENTLITERATUR]
Patentliteratur 1: US-Patentanmeldungs-Veröffentlichungs-Nr. US 2008/0043629 A
[NICHT-PATENTLITERATUR]
Nicht-Patentliteratur 1: Yuta Atobe und drei weitere, „TDR wo motiita husei kikino shasainettowa-ku setuzoku kenti ni kansuru itikentou“ (vorläufige Übersetzung: Studie zur Detektion von Fahrzeugnetzwerk-Verbindung unautorisierter Einrichtung unter Verwendung von TDR), Symposium zu Kryptografie und Informationssicherheit 2019, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Detektionsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist eine Detektionsvorrichtung, die in einem Fahrzeugnetzwerk zu verwenden ist, das einen CAN- (Controller Area Network) Bus und eine Vielzahl von Funktionseinheiten, die mit dem CAN-Bus verbunden sind, beinhaltet. Die Detektionsvorrichtung enthält: eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Signalwellenform eines im CAN-Bus gesendeten Rahmens zu messen; eine Recheneinheit, die konfiguriert ist, eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der durch die Messeinheit gemessenen Signalwellenform zu berechnen; und eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses zu detektieren, basierend auf jedem der durch die Recheneinheit berechneten Merkmalsbeträge.
Ein Fahrzeugsystem der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: eine Vielzahl von Funktionseinheiten, die mit einem CAN-Bus verbunden sind; und eine Detektionsvorrichtung. Jede Funktionseinheit sendet einen Rahmen an eine andere Funktionseinheit über den CAN-Bus. Die Detektionsvorrichtung misst eine Signalwellenform des im CAN-Bus gesendeten Rahmens. Die Detektionsvorrichtung berechnet eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform. Die Detektionsvorrichtung detektiert eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses auf Basis jedes der berechneten Merkmalsbeträge.
Ein Detektionsverfahren der vorliegenden Offenbarung ist ein Detektionsverfahren, das in einer, in einem, einen CAN-Bus und eine Vielzahl von mit dem CAN-Bus verbundenen Funktionseinheit enthaltenen Fahrzeugnetzwerk zu verwendenden Detektionsvorrichtung durchzuführen ist. Das Detektionsverfahren beinhaltet die Schritte: Messen einer Signalwellenform eines im CAN-Bus gesendeten Rahmens; Berechnen einer Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform; und Detektieren einer Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses, basierend auf jedem der berechneten Merkmalsbeträge.
Ein Modus der vorliegenden Offenbarung kann nicht nur als eine Detektionsvorrichtung realisiert werden, die eine solche charakteristische Verarbeitungseinheit enthält, sondern auch als eine integrierte Halbleiterchaltung, die einen Teil oder die Gesamtheit der Detektionsvorrichtung realisiert. Ein Modus der vorliegenden Offenbarung kann nicht nur als ein Fahrzeugsystem realisiert werden, das eine solche charakteristische Verarbeitungseinheit enthält, sondern auch als ein Verfahren, das solche charakteristischen Prozessschritte enthält, wie auch eine integrierte Halbleiterspeicher, die einen Teil oder die Gesamtheit des Fahrzeugsystems realisiert.
Figurenliste

1 zeigt eine Konfiguration eines Fahrzeugkommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt eine Konfiguration einer Bus-Verbindungsvorrichtungs-Gruppe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt ein Beispiel eines in einem CAN-Bus gesendeten CAN-Rahmens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 zeigt ein anderes Beispiel eines in einem CAN-Bus gesendeten Rahmens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 zeigt eine Konfiguration einer Detektionsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 zeigt ein Beispiel einer Signalwellenform eines in einem CAN-Bus gesendeten CAN-Rahmens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 zeigt ein Beispiel einer Verteilung eines Bestimmungsmerkmals-Betrags, der in der Detektionsvorrichtung berechnet wird, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 zeigt ein Beispiel einer Verteilung von in der Detektionsvorrichtung berechneten Rangwerten gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 zeigt ein anderes Beispiel einer Verteilung eines in der Detektionsvorrichtung berechneten Bestimmungsmerkmalsbetrags gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
10 zeigt ein anderes Beispiel einer Verteilung von in der Detektionsvorrichtung berechneten Rangwerten gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Operationsprozedur gemäß deren die Detektionsvorrichtung im Fahrzeugsystem einen Detektionsprozess durchführt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschreibt.
12 zeigt ein Beispiel einer Sequenz des in dem Fahrzeugsystem durchgeführten Detektionsprozesses gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Heutzutage sind Technologien zum Verbessern der Sicherheit in Netzwerken entwickelt worden.
[Durch die vorliegende Offenbarung zu lösende Probleme]
Jenseits der in Patentliteratur 1 und Nicht-Patentliteratur 1 beschriebenen Technologien gibt es einen Wunsch nach einer Technologie, welche eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses in einem Fahrzeugnetzwerk mit einer einfachen Konfiguration genauer detektieren kann.
Die vorliegende Offenbarung ist gemacht worden, um das obige Problem zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Detektionsvorrichtung, ein Fahrzeugsystem und ein Detektionsverfahren bereitzustellen, die eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses und eines Fahrzeugnetzwerks mit einer einfachen Konfiguration genauer detektieren können.
[Effekte der vorliegenden Offenbarung]
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses in einem Fahrzeugnetzwerk genauer mit einer einfachen Detektion detektiert werden.
[Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung]
Zuerst werden Inhalte einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufgelistet und beschrieben.
(1) Eine Detektionsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine in einem Fahrzeugnetzwerk, das einen CAN- (Controller Area Network) Bus und eine Vielzahl von mit dem CAN-Bus verbundenen Funktionseinheiten enthält, zu verwendende Detektionsvorrichtung. Die Detektionsvorrichtung beinhaltet: eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Signalwellenform eines in dem CAN-Bus gesendeten Rahmens zu messen; eine Recheneinheit, die konfiguriert ist, eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der durch die Messeinheit gemessenen Signalwellenform zu berechnen; und eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, ein Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses zu detektieren, basierend auf jedem der durch die Recheneinheit berechneten Merkmalsbeträge.
Somit ist es mit der Konfiguration, in der auf Merkmalsbeträge der Signalwellenform eines in einem CAN-Busses gesendeten Rahmens fokussiert wird und eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen berechnet werden, um eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses zu detektieren, möglich, eine kleinste Änderung hinsichtlich des CAN-Busses während beispielsweise des Betriebs zu detektieren, ohne Verwendung einer Vorrichtung oder dergleichen, die beispielsweise ein Impulssignal an einen CAN-Bus anlegt. Daher kann eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses in einem Fahrzeugnetzwerk und einer einfachen Konfiguration genauer detektiert werden.
(2) Vorzugsweise beinhaltet die Detektionsvorrichtung weiter eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, eine Referenz-Distribution zu erfassen, die eine Distribution jedes Merkmalsbetrags ist, der vorab erzeugt worden ist, und die Detektionseinheit detektiert eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses, basierend auf jedem durch die Recheneinheit berechneten Merkmalsbetrag und der durch die Erfassungseinheit erfasste Referenz-Distribution.
Mit dieser Konfiguration kann der Abnormalitätsgrad der Merkmalsbeträge relativ zu einem Normalzustand detektiert werden, basierend auf der vorab erzeugten Referenz-Distribution. Daher kann eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses durch einen einfachen Prozess detektiert werden.
(3) vorzugsweise berechnet die Recheneinheit als den Merkmalsbetrag zumindest zwei von Durchschnitt, Varianz, Schiefe, Kurtosis (Wölbung), Irregularität nach Krimphoff, Irregularität nach Jensen, Spektrumsscheitelfaktor und Quadratmittelwert (root mean square) von Spannungswerten, die durch Abtasten der Signalwellenform erhalten werden.
Mit dieser Konfiguration kann eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses genauer detektiert werden, durch Verwendung verschiedener Merkmalsbeträge.
(4) Vorzugsweise misst die Messeinheit eine Impulssignal-Wellenform in einem Bereich von einem Steuerfeld zu einem CRC-Feld im Rahmen.
Mit dieser Konfiguration kann die Impulssignal-Wellenform zu einem Zeitpunkt gemessen werden, wenn die Möglichkeit des Überlappens mit einem Rahmen aus einer anderen Funktionseinheit niedrig ist, und somit eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses genauer detektiert werden kann.
(5) Vorzugsweise misst die Messeinheit die Signalwellenform jedes der Vielzahl von Rahmen, die jeweils aus einer Vielzahl von Funktionseinheiten gesendet werden, berechnet die Recheneinheit eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen jeder Signalwellenform, welche durch die Messeinheit gemessen wird, und detektiert die Detektionseinheit eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses, basierend auf der Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen jeder Signalwellenform, die durch die Recheneinheit berechnet wird.
Die Detektionsgenauigkeit einer Abnormalität in einem CAN-Bus hängt von einer Distanz zwischen dem Platz der Abnormalität und der Verbindungsposition und einer Funktionseinheit ab. Mit dieser Konfiguration kann eine Detektion einer Abnormalität in einem weiten Bereich im CAN-Bus durchgeführt werden.
(6) Ein Fahrzeugsystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: eine Vielzahl von mit einem CAN-Bus verbundenen Funktionseinheiten und eine Detektionsvorrichtung. Die Detektionsvorrichtung misst eine Signalwellenform des im CAN-Bus gesendeten Rahmens. Die Detektionsvorrichtung berechnet eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform. Die Detektionsvorrichtung detektiert eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses auf Basis jedes der berechneten Merkmalsbeträge.
Somit ist es mit der Konfiguration, in der auf Merkmalsbeträge der Signalwellenform eines in einem CAN-Bus gesendeten Rahmens fokussiert wird, und eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen berechnet werden, um eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses zu detektieren, möglich, eine kleine Änderung hinsichtlich des CAN-Busses während beispielsweise Operation ohne Verwendung einer Vorrichtung oder dergleichen, die beispielsweise ein Impulssignal an den CAN-Bus anlegt, zu detektieren. Daher kann eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses in einem Fahrzeugnetzwerk genauer mit einer einfachen Konfiguration detektiert werden.
(7) Ein Detektionsverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Detektionsverfahren, das in einer in einem, einen CAN-Bus und eine Vielzahl von mit dem CAN-Bus verbundenen Funktionseinheiten enthaltenen Fahrzeugnetzwerk zu verwendenden Detektionsvorrichtung durchzuführen ist. Das Detektionsverfahren beinhaltet die Schritte: Messen einer Signalwellenform eines in dem CAN-Bus gesendeten Signals; Berechnen einer Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform; und Detektieren einer Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses, basierend auf jedem der berechneten Merkmalsbeträge.
Somit ist es mit dem Verfahren, in welchem auf Merkmalsbeträge der Signalwellenform eines in einem CAN-Bus gesendeten Rahmens fokussiert wird, und eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen berechnet werden, um eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses zu detektieren, möglich, eine kleinste Änderung hinsichtlich des CAN-Busses während beispielsweise Betriebs ohne Verwendung einer Vorrichtung oder dergleichen, die ein Impulssignal, beispielsweise einen CAN-Bus anlegt, zu detektieren. Daher kann eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses in einem Fahrzeugnetzwerk mit einer einfachen Konfiguration genauer detektiert werden.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden dieselben oder entsprechende Teile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird nicht wiederholt. Zumindest einige Teile der unten beschriebenen Ausführungsformen können nach Wunsch miteinander kombiniert werden.
[Konfiguration und Basisoperation]
1 zeigt eine Konfiguration eines FahrzeugKommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein Fahrzeugsystem 301 eine Gateway-Vorrichtung 101, eine Vielzahl von Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtungen 111 und eine Vielzahl von Bus-Verbindungsvorrichtungsgruppen 121. Das Fahrzeugsystem 301 ist in einem Fahrzeug 1 installiert.
Jede Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 111 ist mit der Gateway-Vorrichtung 101 über einen Bus 14 verbunden. Der Bus 14 ist beispielsweise ein Bus gemäß einem Standard von CAN (registrierte Marke), FlexRay (registrierte Marke), MOST (Medienorientierter System Transport) (registrierte Marke), Ethernet (registrierte Marke) und LIN (Local Interconnect Network), oder dergleichen.
Jede Bus-Verbindungsvorrichtungsgruppe 121 ist mit der Gateway-Vorrichtung 101 über einen CAN-Bus 13, der ein Bus gemäß einem CAN-Standard ist, verbunden.
Ein Fahrzeugnetzwerk 12 beinhaltet die Gateway-Vorrichtung 101, die Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtungen 111, die Bus-Verbindungsvorrichtungsgruppen 121, die CAN-Busse 13 und die Busse 14. Das Fahrzeugnetzwerk 12 kann so konfiguriert sein, dass es nicht zumindest eins von der Gateway-Vorrichtung 101, der Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 111 und dem Bus 14 enthält.
Im Fahrzeugnetzwerk 12 kommuniziert jede Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 111 beispielsweise mit einer Einrichtung außerhalb des Fahrzeugs 1. Spezifisch ist die Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 111 beispielsweise eine TCU (Telematik-Kommunikationseinheit), eine Kurzbereichs-Drahtlos-Endgerätvorrichtung oder eine IST- (Intelligentes Transportsystem) Drahtlos-Vorrichtung.
2 zeigt eine Konfiguration der Bus-Verbindungsvorrichtungsgruppe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 zeigt einen CAN-Bus 13 und eine entsprechende Bus-Verbindungsvorrichtungsgruppe 121.
Bezugnehmend auf 2 beinhaltet die Bus-Verbindungsvorrichtungsgruppe 121: eine Vielzahl von Steuervorrichtungen 122, die mit einem korrespondierenden CAN-Bus 13 verbunden sind; und eine Detektionsvorrichtung 200. Im in 2 gezeigten Beispiel beinhaltet die Bus-Verbindungsvorrichtungsgruppe 121 Steuervorrichtungen 122A, 122B, 122C als die Steuervorrichtungen 122. Jede Steuervorrichtung 122 und die Gateway-Vorrichtung 101 sind Beispiele einer Funktionseinheit. Die Steuervorrichtung 122 ist beispielsweise eine ECU (Elektrische Steuereinheit).
Die CAN-Busse 13 sind beispielsweise für jeweilige Gruppen von Systemen vorgesehen. Spezifisch können die CAN-Busse 13 als ein antriebsbezogener Bus, ein Chassis/sicherheitsbezogener Bus, ein Karosserie/Elektro-Ausrüstungs-bezogener Bus und ein AV/Informations-bezogener Bus beispielsweise implementiert.
Der antriebsbezogene Bus hat damit verbunden eine Motorsteuervorrichtung, eine AT-(Automatikgetriebe-) Steuervorrichtung und eine HEV- (Hybrid-Elektrofahrzeug) Steuervorrichtung, die Beispiele der Steuervorrichtung 122 sind. Die Motorsteuervorrichtung, die AT-Steuervorrichtung und die HEV-Steuervorrichtung steuern einen Motor, AT und Umschalten zwischen dem Motor und einem Elektromotor jeweils.
Der Chassis/sicherheitsbezogene Bus hat damit eine Bremssteuervorrichtung, eine Chassis-Steuervorrichtung und eine Lenk-Steuervorrichtung verbunden, die Beispiele der Steuervorrichtung 122 sind. Die Bremssteuervorrichtung, die Chassis-Steuervorrichtung und die Lenk-Steuervorrichtung steuern eine Bremse, ein Chassis bzw. eine Lenkung.
Der Karosserie/Elektroausrüstungs-bezogene Bus hat damit verbunden eine Instrumentenanzeige-Steuervorrichtung, eine Klimaanlagen-Steuervorrichtung, eine Einbruchverhinderungs-Steuervorrichtung, eine Airbag-Steuervorrichtung und eine „Smart-Entry“-Steuervorrichtung, die Beispiele der Steuervorrichtung 122 sind. Die Instrumentenanzeige-Steuervorrichtung, die Klimaanlagen-Steuervorrichtung, die Einbruchverhinderungs-Steuervorrichtung, die Airbag-Steuervorrichtung und die Smart-Entry-Steuervorrichtung steuern Instrumente, eine Klimaanlage, einen Einbruchverhinderungs-Mechanismus, einen Airbag-Verhinderungsmechanismus, bzw. den Smart-Entry.
Der AV/informationsbezogene Bus hat damit verbunden eine Navigations-Steuervorrichtung, eine Audio-Steuervorrichtung, eine ETC-(elektronisches Gebührenerfassungssystem, Electronic Toll Collection System) (registrierte Marke) Steuervorrichtung und eine Telefon-Steuervorrichtung, die Beispiele der Steuervorrichtung 122 sind. Die Navigations-Steuervorrichtung, die Audio-Steuervorrichtung, die ETC-Steuervorrichtung und die Telefon-Steuervorrichtung steuern eine Navigationsvorrichtung, eine Audio-Vorrichtung, eine ETC-Vorrichtung bzw. ein Mobiltelefon.
Die Bus-Verbindungsvorrichtungsgruppe 121 kann konfiguriert sein, eine andere Vorrichtung als die Steuervorrichtungen 122 und die Detektionsvorrichtung 200, die mit dem CAN-Bus 13 verbunden ist, zu enthalten.
Eine Steuervorrichtung 122 sendet einen Rahmen an eine andere Steuervorrichtung 122 oder die Gateway-Vorrichtung 101 über einen CAN-Bus 13. Nachfolgend wird ein in einem CAN-Bus gesendeter Rahmen auch als ein CAN-Rahmen bezeichnet.
3 zeigt ein Beispiel eines CAN-Rahmens, der in einem CAN-Bus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gesendet wird.
3 zeigt ein Beispiel eines in einem CAN-Bus gesendeten CAN-Rahmens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Bezugnehmend auf 3 hat ein CAN-Rahmen SOF-(Rahmenstart), ein Arbitrierungsfeld, ein Steuerfeld, ein Datenfeld, ein CRC- (Zyklischer Redundanz Check) Feld, ein ACK (Bestätigungs-) Feld und EOF (Rahmenende).
Das Arbitrierungsfeld weist ID und RTR (Fernsendeanfrage) auf. Das Steuerfeld weist IDE (Identifizierer-Erweiterung), FDF (FD-Format) und DLC (Datenlängen-Code) auf. Das CRC-Feld weist CRC und CRC-Trenner auf. Das ACK-Feld weist ACK und ACK-Delimiter auf.
4 zeigt ein anderes Beispiel eines in einem CAN-Bus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gesendeten Rahmens.
Bezugnehmend auf 4 weist dieser CAN-Rahmen dieselbe Feld-Konfiguration wie die des in 3 gezeigten CAN-Rahmens auf. Das Arbitrierungsfeld weist ID und RRS (Fernanfrage-Substitution) auf. Das Steuerfeld weist IDE, FDF, Reservierungs-Bit, BRS (Bit Raten Indikator), ESI (Fehlerstatus-Indikator) und DLC auf. Das CRC-Feld weist Zeugzähler /stuff count), CRC und CRC-Delimiter auf. Das ACK-Feld weist ACK und ACK-Delimiter auf.
Unter Bezugnahme wiederum auf 1 ist die Gateway-Vorrichtung 101 beispielsweise ein zentraler Gateway (CGW) und kann mit einer anderen Fahrzeugvorrichtung kommunizieren.
Die Gateway-Vorrichtung 101 führt beispielsweise einen Relais-Prozess des Weiterleitens von Steuervorrichtungen 122 gesendeten/empfangenen Informationen auf, die mit unterschiedlichen Elektroden 13 im Fahrzeug 1 verbunden sind, zwischen Spannungsdetektionsvorrichtungen 111 gesendete/empfangene Information und zwischen einer Steuervorrichtung 122 und einer Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 111 gesendeter/empfangener Information.
[Detektionsvorrichtung]
5 zeigt eine Konfiguration der Detektionsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Bezugnehmend auf 5 beinhaltet die Detektionsvorrichtung 200 eine Messeinheit 210, eine Recheneinheit 220, eine Erfassungseinheit 230, eine Detektionseinheit 240, eine Mitteilungseinheit 250 und eine Speichereinheit 260.
Die Messeinheit 210, die Recheneinheit 220, die Erfassungseinheit 230, die Detektionseinheit 240 und die Mitteilungseinheit 250 werden z.B. alle durch einen Prozessor wie etwa eine CPU (Zentraleinheit) oder DSP (Digitalsignalprozessor) beispielsweise realisiert. Die Speichereinheit 260 ist beispielsweise ein nicht-flüchtiger Speicher.
Die Detektionsvorrichtung 200 wird in dem Fahrzeugnetzwerk 12 verwendet, das einen CAN-Bus 13 und eine Vielzahl von mit dem CAN-Bus 13 verbundenen Funktionseinheiten aufweist und führt einen Detektionsprozess des Detektierens einer Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 durch. Beispielsweise führt die Detektionsvorrichtung 200 den Detektionsprozess jedes Mal durch, wenn ein Anwender des Fahrzeugs 1 eine Hilfs-Stromversorgung oder eine Zündungs-Stromversorgung einschaltet. Die Detektionsvorrichtung 200 kann konfiguriert sein, den Detektionsprozess periodisch oder nicht periodisch durchzuführen, nachdem eine Stromversorgung des Fahrzeugs 1 eingeschaltet ist, beispielsweise bis die Stromversorgung ausgeschaltet wird.
[Messeinheit]
Die Messeinheit 210 misst eine Signalwellenform eines im CAN-Bus 13 gesendeten CAN-Rahmens.
Beispielsweise ist der CAN-Bus 13 ein verdrillter Draht (twisted pair), der aus einem Hochspannungsseiten-Bus und eine Niederspannungsseiten-Bus aufgebaut ist. Die Signalwellenform des im CAN-Bus 13 gesendeten CAN-Rahmens ist eine Impulssignal-Wellenform, in der eine Differenzspannung Vd zwischen der Spannung des Hochspannungsseiten-Busses und der Spannung des Niederspannungsseiten-Busses 0 V oder 2 V ist.
Die Messeinheit 210 misst die Signalwellenform des CAN-Rahmens durch Abtasten der Differenzspannung Vd im CAN-Bus 13 gemäß einem vorbestimmten Abtastzyklus im Detektionsprozess.
6 zeigt ein Beispiel der Signalwellenform eines in einem CAN-Bus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gesendeten CAN-Rahmens.
Bezugnehmend auf 6 detektiert die Messeinheit 210 SOF eines aus einer gewissen Steuervorrichtung 122 gesendeten CAN-Rahmens durch Überwachen der Differenzspannung Vd im CAN-Bus 13. Beim Detektieren von SOF des CAN-Rahmens setzt die Messeinheit 210 ein Messperiode Tm, basierend auf dem Detektionszeitpunkt des SOF, und tastet die Differenzspannung Vd in der Messperiode Tm ab.
Beispielsweise misst die Messeinheit 210 eine Impuls-Wellenform in einem Bereich vom Steuerfeld bis zum CRC-Feld im CAN-Rahmen. Spezifischer tastet die Messeinheit 210 die Differenzspannung Vd in einer ansteigenden Periode der Signalwellenform und die Differenzspannung Vd in einer fallenden Periode der Signalwellenform in einem Bereich ab der Steuerfeld bis zum CRC-Feld im CAN-Rahmen ab.
Hier beträgt die Datentransferrate im CAN-Bus 13 beispielsweise 500 kbps. Die Datenlänge des Arbitrierungsfelds, welches das Feld zwischen SOF und dem Steuerfeld im CAN-Rahmen ist, beträgt 12 Bit.
Somit, wenn die Messeinheit 210 SOF des CAN-Rahmens zu einer Zeit t0 detektiert hat, tastet die Messeinheit 210 die Differenzspannung Vd in der ansteigenden Periode der Signalwellenform und die Differenzspannung Vd in der fallenden Periode der Signalwellenform ab, in der Messperiode Tm, die beispielsweise eine Periode zwischen einer Zeit ts, die 28 µs ab der Zeit t0 ist, und welche die Zeitperiode ist, die zum Übertragen von 14 Bitdaten erforderlich ist, und einer Zeit te, nach einer vorbestimmten Zeitperiode ab der Zeit ts, ist.
Die Messeinheit 210 speichert in der Speichereinheit 260 eine Vielzahl von Teilen von Abtastdaten Vsmp, welche durch Abtasten der Differenzspannung Vd in der Messposition Tm erhalten werden.
Dann detektiert basierend auf den Abtastdaten Vsmp in der Speichereinheit 260 die Messeinheit 210 eine Zeit ta, zu welcher die Differenzspannung Vd von 0 V bis 1 V in der Messperiode Tm gestiegen ist.
Aus der Vielzahl von Teilen von Abtastdaten Vsmp in der Speichereinheit 260 wählt die Messeinheit 210 einen Teil von Abtastdaten Vsmp der Differenzspannung Vd in einer Zielperiode Ta , welches die Periode zwischen einer Zeit ta0, die 80 Nanosekunden vor der Zeit ts ist, und einer Zeit ta1, die 125 Nanosekunden nach der Zeit ta ist, aus. Nachfolgend werden die Abtastdaten Vsmp der Differenzspannung Vd in der Zielperiode Ta, die in der Messeinheit 210 ausgewählt werden, auch als die Zieldaten Sa bezeichnet.
Ähnlich detektiert auf Basis der Abtastdaten Vsmp in der Speichereinheit 260 die Messeinheit 210 eine Zeit tb, zu welcher die Differenzspannung Vd von 2 V auf 1 V in der Messperiode Tm gefallen ist.
Aus der Vielzahl von Teilen von Abtastdaten Vsmp in der Speichereinheit 260 wählt die Messeinheit 210 ein Stück von Abtastdaten Vsmp der Differenzspannung Vd in einer Zielperiode Tb aus, welche die Periode zwischen einer Zeit tb0, die 80 Nanosekunden vor Zeit tb ist, und einer Zeit tb1, die 125 Nanosekunden nach der Zeit tb ist, aus. Danach werden die Abtastdaten Vsmp der Differenzspannung Vd in der Zielperson Tb, die durch die Messeinheit 210 ausgewählt sind, auch als Zieldaten Sb bezeichnet.
Beispielsweise wählt beim Detektieren von SOF in einem gewissen CAN-Rahmen die Messeinheit 210 einen Satz an Zieldaten Sa, Sb aus der Vielzahl von Stücken von Abtastdaten Vsmp im CAN-Rahmen wie oben beschrieben aus.
Zusätzlich erfasst die Messeinheit 210 die ID der Steuervorrichtung 122, welche die Sendequelle des in dem CAN-Bus 13 gesendeten CAN-Rahmens ist. Spezifischer erfasst die Messeinheit 210 die ID im Arbitrierungsfeld im zu messenden CAN-Rahmen.
Die Messeinheit 210 erzeugt Messinformation, welche die erfasste ID und die ausgewählten Zieldaten Sa, Sb enthält, und gibt die erzeugte Messinformation an die Recheneinheit 220 aus.
Beispielsweise misst die Messeinheit 210 die Signalwellenform jedes einer Vielzahl von CAN-Rahmen, die jeweils aus einer Vielzahl von Steuervorrichtungen 122 gesendet werden.
Spezifischer wählt die Messeinheit 210 Zieldaten Sa, Sb aus den Abtastdaten Vsmp der Differenzspannung Vd in einem aus der Steuervorrichtung 122A gesendeten CAN-Rahmen aus und erzeugt Messinformationen MA, welche die ID der Steuervorrichtung 122A und die ausgewählten Zieldaten Sa, Sbenthält.
Die Messeinheit 210 wählt Zieldaten SA, Sb aus den Abtastdaten Vsmp der Differenzspannung Vd in einem aus der Steuervorrichtung 122B gesendeten CAN-Rahmen aus und erzeugt Messinformation MB, die die ID der Steuervorrichtung 122B und die ausgewählten Zieldaten Sa, Sb enthält.
Die Messeinheit 210 der Zieldaten Sa, Sb aus den Abtastdaten Vsmp der Differenzspannung Vd in einem aus der Steuervorrichtung 122C gesendeten CAN-Rahmen aus und erzeugt Messinformation MC, welche die ID der Steuervorrichtung 122C und die ausgewählten Zieldaten Sa, Sb enthält.
Nachfolgend wird jede der Steuervorrichtung 122A, Steuervorrichtung 122B, Steuervorrichtung 122C, welche die Sendequellen der CAN-Rahmen sind, die zu messen sind, auch als eine Ziel-Steuervorrichtung 122 bezeichnet.
Die Messeinheit 210 gibt die erzeugte Messinformation MA, MB, MC an die Recheneinheit 220 aus.
[Recheneinheit]
Die Recheneinheit 220 berechnet eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der Signalwellenform eines durch die Messeinheit 210 gemessenen CAN-Rahmens.
Beispielsweise berechnet wie in den obigen Merkmalsbeträgen die Recheneinheit 220 zumindest zwei von Durchschnitt, Varianz, Vielfalt, Kurtosis, Irregularität nach Krimphoff, Irregularität nach Jensen, Spektrumscheitelfaktor und Quadratmittelwert von Spannungswerten, die durch abgetastete Wellenform des CAN-Rahmens erhalten werden.
Spezifischer, wenn die Recheneinheit 220 Messinformation aus der Messeinheit 210 empfangen hat, führt die Recheneinheit 220 eine arithmetische Operation unter Verwendung der Zieldaten Sa, Sb durch, welche durch die empfangene Messinformation angegeben werden, wodurch eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der Signalwellenform des CAN-Rahmens in dem Zielperioden Ta, Tb berechnet werden.
Hier wird das Mittel als ein Beispiel des Merkmalsbetrags durch Formel (1) unten repräsentiert.
(Formel 1) $\frac{1}{L} \sum_{h = 1}^{L} y_{h}$
Die Varianz als ein Beispiel des Merkmalsbetrags wird durch Formel 2 unten repräsentiert.
(Formel 2) $\frac{1}{L - 1} \sum_{h = 1}^{L} {(y_{h} - \bar{y})}^{2}$
Die Schiefe als ein Beispiel des Merkmalsbetrags wird durch Formel (3) unten repräsentiert.
(Formel 3) $\frac{1}{L} {\sum_{h = 1}^{L} [\frac{y_{h} - \bar{y}}{σ}]}^{3}$
Die Kurtosis als ein Beispiel des Merkmalsbetrags wird durch Formel 4 unten repräsentiert.
(Formel 4) ${\frac{1}{L} {\sum_{h = 1}^{L} [\frac{y_{h} - \bar{y}}{σ}]}^{4}} - 3$
Die Irregularität nach Krimphoff als ein Beispiel des Merkmalsbetrags wird durch Formel 5 unten repräsentiert.
(Formel 5) $\sum_{h = 2}^{L - 1} | a_{h} - \frac{a_{h - 1} + a_{h} + a_{h} + a_{h + 1}}{3} |$
Die Irregularität nach Jensen wird als ein Beispiel des Merkmalsbetrags wird durch Formel (6) unten repräsentiert.
(Formel 6) $\frac{\sum_{h = 1}^{L} (a_{h} - a_{h + 1})}{\sum_{h = 1}^{L} a_{h}^{2}}$
Der Spektrumscheitelfaktor als ein Beispiel eines Merkmalsbetrags wird durch Formel (7) unten repräsentiert.
(Formel 7) $\frac{max (a (h \in L))}{\frac{1}{4} \sum_{h \in L} α_{h}}$
Das Quadratmittelwert als ein Beispiel des Merkmalsbetrags wird durch Formel (8) unten repräsentiert.
(Formel 8) $\sqrt{\frac{1}{2} \sum_{h = 0}^{L - 1} a_{h}^{2}}$
In Formel (1) bis Formel (8) ist L die Summe der Anzahl von Spannungswerten, die in den Zieldaten Sa enthalten ist, und der Anzahl von in den Zieldaten Sb enthaltenen Spannungswerten, yh ist der h-te Spannungswert in den Zieldaten Sa, Sb. y „Strich“ ist der Durchschnittswert der Spannungswert in den Zieldaten Sa, Sb. σ ist die Standardabweichung der Spannungswerte in den Zieldaten Sa, Sb. ah gibt die h-te Intensität im Spektrum, das durch Unterwerfen von Spannungswerten in den Zieldaten Sa, Sb einer Fourier-Transformation erhalten wird, an. h ist eine Ganzzahl von 1 bis L.
Nachfolgend wird ein Satz einer Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen, die durch die Recheneinheit 220 berechnet werden, auch als ein Bestimmungs-Merkmalsbetrag bezeichnet. Der Bestimmungs-Merkmalsbetrag ist beispielsweise Durchschnitt und Varianz.
Beispielsweise berechnet für jede Steuervorrichtung 122 die Recheneinheit 220 ein Bestimmungs-Merkmalsbetrag einer durch die Messeinheit 210 gemessenen Wellenform.
Spezifischer, wenn die Recheneinheit 220 Messinformation MA einschließlich ID der Steuervorrichtung 122A aus der Messeinheit 210 empfangen hat, führt die Recheneinheit 220 eine arithmetische Operation unter Verwendung von in der empfangenen Messinformation MA enthaltenen Zieldaten SA, SB durch, wodurch ein Bestimmungs-Merkmalsbetrag FA des aus der Steuervorrichtung 122A gesendeten CAN-Rahmens berechnet, und Recheninformation CA, welche die Berechnung des Bestimmungs-Merkmalsbetrags FA und ID der Steuervorrichtung 122A enthält, erzeugt werden.
Wenn die Recheneinheit 220 die, die ID der Steuervorrichtung 122B enthaltende Messinformation MB aus der Messeinheit 210 empfangen hat, führt die Recheneinheit 220 eine arithmetische Operation unter Verwendung von Zieldaten Sa, Sb durch, die in der empfangenen Messinformation MB enthalten sind, wodurch ein Bestimmungs-Merkmalsbetrag FB des aus der Steuervorrichtung 122B gesendeten CAN-Rahmens berechnet wird und Recheninformation CB einschließlich des berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrags FB und ID der Steuervorrichtung 122B erzeugt wird.
Wenn die Recheneinheit 220 Messinformation MC, welche die ID der Steuervorrichtung 122C enthält, aus der Messeinheit 210 empfangen hat, führt die Recheneinheit 220 eine arithmetische Operation unter Verwendung von Zieldaten Sa, Sb durch, die in der empfangenen Messinformation MC enthalten sind, wodurch ein Bestimmungs-Merkmalsbetrag FC des aus den Steuervorrichtung 122D gesendeten CAN-Rahmens berechnet und Recheninformation CC einschließlich des berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrags FC und ID der Steuervorrichtung 122C erzeugt wird.
Die Recheneinheit 220 gibt die erzeugte Recheninformation CA, CB, CC an die Detektionseinheit 240 aus.
(Erfassungseinheit)
Die Erfassungseinheit 230 erfasst eine Referenz-Verteilung, die eine Verteilung jedes vorab erzeugten Merkmalsbetrags ist.
Beispielsweise ist die Referenz-Distribution eine Verteilung eines Bestimmungs-Merkmalsbetrags, von Signalwellenform einer Vielzahl von aus der Ziel-Steuervorrichtung 122 gesendeten CAN-Rahmen, die vorab in einer anderen Vorrichtung vor Verschiffen des Fahrzeugs 1 erzeugt worden ist.
Beispielsweise erfasst als die Referenz-Verteilung die Erfassungseinheit 230 eine Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) einer gemischten Normalverteilung mit x als einer Variablen, die in Formel (9) unten gezeigt ist.
(Formel 9) $p (x) = \sum_{k = 1}^{n} π_{k} N (x | μ_{k}, Σ_{k})$
Eine Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion N der k-ten multivariaten Normalverteilung in Formel (9) wird durch Formel (10) unten repräsentiert.
(Formel 10) $N (x | μ_{k}, Σ_{k}) = \frac{1}{{(2 π)}^{\frac{m}{2}}} \frac{1}{{| Σ_{k} |}^{\frac{1}{2}}} e x p {- \frac{1}{2} {(x - μ_{k})}^{T} Σ_{k}^{- 1} (x - μ_{k})}$
Hier ist x [x1, x2, x3, ... xm]. x1, x2, x3, ... xm sind Werte jedes Bestimmungs-Merkmalsbetrags. m ist die Anzahl von Arten des Merkmalsbetrags.
n ist die Anzahl von Normalververteilungen, die gemischt werden. n ist beispielsweise ein Wert entsprechend der Anzahl von Ziel-Steuervorrichtungen 122, und ist beispielsweise 3. µk ist ein Durchschnittsvektor in der k-ten Normalverteilung. Sigma k ist eine Varianz-Covarianz-Matrix von m×m in der k-ten Normalverteilung. πk ist das Mischverhältnis der Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion N der k-ten Multivariat-Normalverteilung und erfüllt Formel (11) unten. K ist eine Ganzzahl von 1 bis n.
(Formel 11) $\sum_{k = 1}^{n} π_{k} = 1$
Beispielsweise vor Auslieferung des Fahrzeugs 1 erzeugt der Hersteller des Fahrzeugs 1 eine Verteilung eines Bestimmungs-Merkmalsbetrags, der in der Detektionsvorrichtung 200 berechnet wird, wenn eine Steuerung des Veranlassens von drei Ziel-Steuervorrichtungen 122, einen CAN-Rahmen insgesamt 500 Mal zu senden, durchgeführt wird, von Signalwellenformen von insgesamt 500 CAN-Rahmen, die aus den drei Ziel-Steuervorrichtungen 122 gesendet werden.
7 zeigt ein Beispiel einer Verteilung eines in der Detektionsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrags. 7 zeigt eine zweidimensionale Verteilung eines aus zwei Arten, das heißt „Durchschnitt“ und „Varianz“ aufgebauten Bestimmungs-Merkmalsbetrags als ein Beispiel der Verteilung des Bestimmungs-Merkmalsbetrags.
Bezugnehmend auf 7 weist die zweidimensionale Verteilung von Durchschnitt und Varianz der in der Detektionsvorrichtung 200 berechneten Signalwellenformen von CAN-Rahmen drei Cluster auf. Die Anzahl von Clustern in der zweidimensionalen Verteilung entspricht der Anzahl von Steuervorrichtungen 122.
Spezifisch entspricht beispielsweise der in einem unterbrochenen Linienrahmen CLA gebildete Cluster der Verteilung von Durchschnitt und Varianz von Signalwellenformen von CAN-Rahmen, die aus der Ziel-Steuervorrichtung 122A gesendet werden. Der in einem unterbrochenen Linienrahmen CLB gebildete Cluster entspricht der Verteilung von Durchschnitt und Varianz von Signalwellenformen von aus der Ziel-Steuervorrichtung 122B gesendeten CAN-Rahmen. Der in einem unterbrochenen Linienrahmen CLC gebildete Cluster entspricht der Verteilung von Durchschnitt und Varianz von Signalwellenformen von aus der Ziel-Steuervorrichtung 122C gesendeten CAN-Rahmen.
Der Hersteller des Fahrzeugs 1 erzeugt eine Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) einer gemischten Normalverteilung unter Verwendung eines GMM (Gauss'schen Mischmodells), basierend auf der erzeugten zweidimensionalen Verteilung. Der Hersteller des Fahrzeugs 1 kann eine Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) unter Verwendung einer Simultan-Technologie erzeugen, ohne tatsächlich die Ziel-Steuervorrichtung 122 zu veranlassen, CAN-Rahmen zu senden.
Indem die erzeugte Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) verwendet wird, berechnet der Hersteller des Fahrzeugs 1 einen Rangwert s, der durch Formel (12) unten repräsentiert wird, des Werts x des aus 500 CAN-Rahmen berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrags.
(Formel 12) $s = log (p (x))$
8 zeigt ein Beispiel einer Verteilung der in der Detektionsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung berechneten Rangwerte. In 8 repräsentiert die vertikale Achse den Rangwert s und repräsentiert die horizontale Achse die Rahmenanzahl von 1 bis 500, die 500 CAN-Rahmen zugewiesen sind.
Unter Bezugnahme auf 8 stellt der Hersteller des Fahrzeugs 1 einen Schwellenwert Th zum Bestimmen, dass beispielsweise die niedrigsten 1% in der Verteilung von 500 Rangwerten s entsprechend 500 CAN-Rahmen Abnormalitäten sind, ein und registriert den eingestellten Schwellenwert Th in der Speichereinheit 260 in der Detektionsvorrichtung 200.
Wenn die Erfassungseinheit 230 eine ReferenzVerteilungsanfrage aus der Detektionseinheit 240 empfangen hat, erfasst die Erfassungseinheit 230 die Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und den Schwellenwert Th aus der Speichereinheit 260 und gibt die Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und den Schwellenwert Th an die Detektionseinheit 240 als Antwort auf die empfangene Referenzverteilungsanfrage aus.
[Detektionseinheit]
Die Detektionseinheit 240 detektiert eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 auf Basis des durch die Recheneinheit 220 berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrags.
Die Detektionseinheit 240 detektiert: Verbindung einer neuen Einrichtung, wie etwa einer ECU, einer Messeinrichtung oder dergleichen mit dem CAN-Bus 13; eine physikalische Abnormalität des CAN-Busses 13 selbst; eine Abnormalität einer Steuervorrichtung 122 und dergleichen, als Abnormalitäten hinsichtlich des CAN-Busses 13.
Spezifischer, wenn die Detektionseinheit 240 Recheninformation aus der Recheneinheit 220 empfangen hat, detektiert die Detektionseinheit 240 eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13, basierend auf der empfangenen Recheninformation.
Beispielsweise basierend auf dem durch die Recheneinheit 220 berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrags und der durch die Erfassungseinheit 230 erfassten Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) detektiert die Detektionseinheit 240 eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13.
Beispielsweise auf Basis der Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und einer Vielzahl von Sätzen von Bestimmungs-Merkmalsbeträgen, die für die jeweiligen Ziel-Steuervorrichtung 122 durch die Recheneinheit 220 berechnet werden, detektiert die Detektionseinheit 240 eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13.
Spezifischer, wenn die Detektionseinheit 240 Recheninformation CA, CB, CC aus der Recheneinheit 220 empfangen hat, erfasst die Detektionseinheit 240 Bestimmungs-Merkmalsbeträge FA, FB, FC und IDs aus der empfangenen Recheninformation CA, CB bzw. CC. Die Detektionseinheit 240 gibt eine Referenzverteilungsanfrage an die Erfassungseinheit 230 aus.
Beim Empfangen der Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und des Schwellenwerts Th aus der Erfassungseinheit 230 berechnet die Detektionseinheit 240 drei Rangwerte s entsprechend Formel (9), Formel (10) und Formel (12) auf Basis der empfangenen Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und den jeweiligen Werten x der Bestimmungs-Merkmalsbeträge FA, FB, FC.
Dann vergleicht die Detektionseinheit 240 die berechneten drei Rangwerte s mit dem aus der Erfassungseinheit 230 empfangenen Schwellenwert Th. Wenn alle der drei Rangwerte s nicht kleiner als der Schwellenwert Th sind, bestimmt die Detektionseinheit 240, dass keine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 aufgetreten ist. Andererseits, wenn zumindest einer der drei Rangwerte s kleiner als der Schwellenwert Th ist, bestimmt die Detektionseinheit 240, dass eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 aufgetreten ist.
9 zeigt ein anderes Beispiel einer Verteilung eines in der Detektionsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrags. 9 zeigt eine zweidimensionale Verteilung von „Durchschnitt“ und „Varianz“, berechnet durch die Recheneinheit 220 in einem Zustand, bei dem eine neue Einrichtung mit dem CAN-Bus 13 nach Auslieferung des Fahrzeugs 1 verbunden worden ist. Die unterbrochenen Linienrahmen CLA, CLB, CLC in 9 sind die gleichen wie die unterbrochenen Linienrahmen CLA, CLB, CLC, die in 7 gezeigt sind.
Unter Bezugnahme auf 9, wenn eine neue Einrichtung mit dem CAN-Bus 13 verbunden worden ist, weicht die Verteilung des durch die Recheneinheit 220 berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrags von dem unterbrochenen Linienrahmen CLA, CLB, CLC ab, innerhalb welchem die Verteilung des Bestimmungs-Merkmalsbetrags in einem normalen Zustand vor Auslieferung des Fahrzeugs 1 war.
10 zeigt ein anderes Beispiel der Verteilung des in der Detektionsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung berechneten Rangwerts. 10 zeigt Rangwerte s, die 500 CAN-Rahmen entsprechen und durch die Recheneinheit 220 in einem Zustand berechnet werden, bei dem eine neue Einrichtung mit dem CAN-Bus 13 nach Auslieferung des Fahrzeugs 1 verbunden worden ist.
unter Bezugnahme auf 10, wenn eine neue Einrichtung mit dem CAN-Bus 13 verbunden worden ist, werden die Rangwerte s, welche durch die Recheneinheit 220 berechnet werden, Werte kleiner als der Schwellenwert Th.
Die Detektionseinheit 240 gibt ein Bestimmungsergebnis zu einer Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 an die Mitteilungseinheit 250 aus.
Wenn die Mitteilungseinheit 250 aus der Detektionseinheit 240 ein Bestimmungsergebnis empfangen hat, das angibt, dass eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 aufgetreten ist, sendet die Detektionseinheit 240 Alarm-Information, die angibt, dass eine Abnormalität aufgetreten ist, an eine Vorrichtung höherer Ordnung innerhalb des Fahrzeugs 1 oder außerhalb des Fahrzeugs 1.
[Betriebsablauf]
Jede Vorrichtung in dem Fahrzeugkommunikationssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Computer, der einen Speicher enthält. Eine Arithmetik-Verarbeitungseinheit, wie etwa eine CPU im Computer, liest ein Programm, das einen Teil oder alle Schritte des Flussdiagramms und der unten beschriebenen Sequenz enthält, aus dem Speicher aus und führt das Programm aus. Die Programme für die Vielzahl von Vorrichtungen können jeweils von außerhalb installiert werden. Die Programme für die Vielzahl von Vorrichtungen werden alle in einem Zustand distributiert, indem sie auf einem Speichermedium gespeichert sind.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Operationsprozedur gemäß welcher die Detektionsvorrichtung des Fahrzeugsystems den Detektionsprozess durchführt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschreibt.
Unter Bezugnahme auf 11 erfasst zuerst die Detektionsvorrichtung 200 eine Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und einen Schwellenwert Th (Schritt S102).
Als Nächstes wartet die Detektionsvorrichtung 200 auf einen aus einer gewissen Steuervorrichtung 122 gesendeten CAN-Rahmen (NEIN in Schritt S104), und bei Detektion von SOF des aus einer gewissen Steuervorrichtung 122 gesendeten CAN-Rahmens (JA in Schritt S104), misst die Detektionsvorrichtung 200 die Signalwellenform des CAN-Rahmens. Spezifischer erzeugt die Detektionsvorrichtung 200 Zieldaten Sa, Sb in einer Anstiegsperiode und einer Abfallperiode des CAN-Rahmens (Schritt S106).
Als Nächstes berechnet die Detektionsvorrichtung 200 einen Bestimmungs-Merkmalsbetrag der Signalwellenform des CAN-Rahmens. Spezifischer berechnet die Detektionsvorrichtung 200 einen Bestimmungs-Merkmalsbetrag durch Durchführen arithmetischer Operation unter Verwendung der erzeugten Zieldaten Sa, Sb (Schritt S108).
Als Nächstes berechnet basierend auf der erfassten Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und dem berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrag die Detektionsvorrichtung 200 einen Rangwert s (Schritt S110).
Als Nächstes vergleicht die Detektionsvorrichtung 200 den berechneten Rangwert s mit dem erfassten Schwellenwert Th (Schritt S112).
Als Nächstes, wenn der Rangwert s nicht kleiner als der Schwellenwert Th ist (JA in Schritt S114), bestimmt die Detektionsvorrichtung 200, dass keine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 aufgetreten ist (Schritt S116) .
Andererseits, wenn der Rangwert s kleiner als der Schwellenwert Th ist (NEIN in Schritt S114), bestimmt die Detektionsvorrichtung 200, dass eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 aufgetreten ist (Schritt S118) .
12 zeigt ein Beispiel einer Sequenz des in dem Fahrzeugsystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Detektionsprozesses.
Unter Bezugnahme auf 12 erfasst zuerst die Detektionsvorrichtung 200 eine Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und einen Schwellenwert Th (Schritt S202).
Als Nächstes sendet die Steuervorrichtung 122A einen an eine andere Kommunikationsvorrichtung 120 adressierten CAN-Rahmen F1 über einen CAN-Bus 13 (Schritt S204).
Als Nächstes, wenn die Detektionsvorrichtung 200 SOF des aus der Steuervorrichtung 122A gesendeten CAN-Rahmens F1 durch Überwachen der Differenzspannung Vd im CAN-Bus 13 detektiert hat, misst die Detektionsvorrichtung 200 die Signalwellenform des CAN-Rahmens F1 (Schritt S206).
Als Nächstes sendet die Steuervorrichtung 122B einen an eine andere Steuervorrichtung 122 adressierten CAN-Rahmen F2 über den CAN-Bus 13 (Schritt S208).
Als Nächstes, wenn die Detektionsvorrichtung 200 SOF des aus der Steuervorrichtung 122B gesendeten CAN-Rahmens F2 durch Überwachen der Differenzspannung Vd in dem CAN-Bus 13 detektiert hat, misst die Detektionsvorrichtung 200 die Signalwellenform des CAN-Rahmens F2 (Schritt S210).
Als Nächstes sendet die Steuervorrichtung 122C einen an eine andere Steuervorrichtung 122 adressierten CAN-Rahmen F3 über den CAN-Bus 13 (Schritt S212).
Als Nächstes, wenn die Detektionsvorrichtung 200 SOF des CAN-Rahmens F3, der aus der Steuervorrichtung 122C gesendet wird, durch Überwachen der Differenzspannung Vd im CAN-Bus 13 detektiert hat, misst die Detektionsvorrichtung 200 die Signalwellenform des CAN-Rahmens F3 (Schritt S214).
Als Nächstes berechnet die Detektionsvorrichtung 200 Bestimmungsmerkmalsbeträge der Signalwellenformen der CAN-Rahmen F1, F2 bzw. F3 (Schritt S216).
Als Nächstes berechnet basierend auf der erfassten Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und jedem berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrag die Detektionsvorrichtung 200 Rangwerte s entsprechend den jeweiligen Bestimmungs-Merkmalsbeträgen (Schritt S218).
Als Nächstes vergleicht die Detektionsvorrichtung 200 die berechneten drei Rangwerte s mit dem Schwellenwert Th und bestimmt, ob eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 aufgetreten ist oder nicht, basierend auf dem Vergleichsergebnis. Spezifischer, wenn alle drei Rangwerte s nicht kleiner als der Schwellenwert Th sind, bestimmt die Detektionsvorrichtung 200, dass keine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 aufgetreten ist. Derweil, wenn zumindest einer der drei Rangwerte s kleiner als der Schwellenwert Th ist, bestimmt die Detektionseinheit 240, dass eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 aufgetreten ist (Schritt S220).
Im Fahrzeugsystem 301 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Detektionsvorrichtung 200 eine von der Steuervorrichtung 122 getrennte Vorrichtung. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Detektionsvorrichtung 200 kann in der Steuervorrichtung 122 oder der Gateway-Vorrichtung 101 enthalten sein.
In der Detektionsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erfasst die Erfassungseinheit 230 die Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und den Schwellenwert Th aus der Speichereinheit 260 in der Detektionsvorrichtung 200. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Erfassungseinheit 230 kann die Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und den Schwellenwert Th aus einer Speichereinheit außerhalb der Detektionsvorrichtung 200 erfassen.
In der Detektionsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung berechnet die Detektionseinheit 240 einen Rangwert s auf Basis einer Referenzverteilung, das heißt der Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x), die unter Verwendung eines GMM erzeugt wird, und detektiert eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 auf Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen dem berechneten Rangwert s und dem Schwellenwert. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Detektionseinheit 240 kann eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 beispielsweise unter Verwendung von LOF (Lokaler Ausreisserfaktor, Local Outlier factor), OCSVM (Ein-Klasen-Unterstützungsvektormaschine, One-Class Support Vecotr Machine) oder IF (Isolationswald, Isolation Forrest) detektieren.
In der Detektionsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung führt die Recheneinheit 220 eine arithmetische Operation unter Verwendung von Zieldaten Sa, Sb durch, die durch aus der Messeinheit 210 empfangene Messinformation angegeben werden, wodurch als Bestimmungs-Merkmalsbetrag zumindest zwei von Durchschnitt, Varianz, Schiefheit, Kurtosis, Irregularität nach Krimphoff, Irregularität nach Jensen, Spektrumscheitelfaktor und Quadratmittelwert berechnet wird. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Statt der oben beschriebenen Merkmalsbeträge kann die Recheneinheit 220 andere Merkmalsbeträge als die Obigen als den Bestimmungs-Merkmalsbetrag berechnen. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalsbeträgen kann die Recheneinheit 220 andere Merkmalsbeträge als den obigen als den Bestimmungs-Merkmalsbetrag berechnen.
In der Detektionsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Messeinheit 210 eine Impulssignal-Wellenform in einem Bereich ab dem Steuerfeld bis zum CRC-Feld in dem CAN-Rahmen messen. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Messeinheit 210 kann beispielsweise die Impulssignal-Wellenform im ACK-Feld im CAN-Rahmen messen. Die Messeinheit 210 kann die Signalwellenform in einem anderen Bereich als dem ansteigenden Bereich oder dem abfallenden Bereich im CAN-Rahmen messen. Die Messeinheit 210 kann die Signalwellenform im ansteigenden Bereich oder/und die Signalwellenform im abfallenden Bereich im CAN-Rahmen messen.
In der Detektionsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung detektiert die Detektionseinheit 240 eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 auf Basis der Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) mit einer Vielzahl von Sätzen von Bestimmungs-Merkmalsbeträgen, die für entsprechende Steuervorrichtungen 122 durch die Recheneinheit 220 berechnet werden. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Detektionseinheit 240 kann eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 detektieren, basierend auf der Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion p(x) und einem Satz von Bestimmungs-Merkmalsbetrag, der durch die Recheneinheit 220 berechnet wird.
In der Detektionsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt die Messeinheit 210 Messinformation einschließlich der ID der Steuervorrichtung 122, welche eine Sendequelle des CAN-Rahmens ist, und ausgewählter Zieldaten Sa, Sb und gibt die erzeugte Messinformation an die Recheneinheit 220 aus. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Messeinheit 210 kann Messinformation erzeugen, die Zieldaten Sa, Sb enthält, und die nicht die ID der Steuervorrichtung 122 enthält, die die Sendequelle des CAN-Rahmens ist, und gibt die erzeugte Messinformation an die Recheneinheit 220 aus.
In der Detektionsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt die Recheneinheit 220 Recheninformation einschließlich der ID der Steuervorrichtung 122, welche die Sendequelle des CAN-Rahmens ist, und einen berechneten Bestimmungs-Merkmalsbetrag und gibt die erzeugte Recheninformation an die Detektionseinheit 240 aus. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Recheneinheit 220 kann Recheninformation erzeugen, die einen Bestimmungs-Merkmalsbetrag enthält, und nicht die ID der Steuervorrichtung 122 enthält, welche die Sendequelle des CAN-Rahmens ist, und gibt die erzeugte Recheninformation an die Detektionseinheit 240 aus.
In der Detektionsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung berechnet die Erfassungseinheit 230 drei Rangwerte s auf Basis der jeweiligen Werte x der Bestimmungs-Merkmalsbeträge FA, FB, FC der jeweils aus einer Vielzahl von Steuervorrichtungen 122 gesendeten CAN-Rahmen und detektiert eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 auf Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen den berechneten drei Rangwerten s und dem Schwellenwert Th. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Detektionseinheit 240 kann einen Rangwert s auf Basis des Wertes x eines Bestimmungs-Merkmalsbetrags eines aus einer Steuervorrichtung 122 gesendeten CAN-Rahmens berechnen, und eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 detektieren, basierend auf einem Vergleichsergebnis zwischen dem berechneten Rangwert s und dem Schwellenwert Th.
Spezifischer, beispielsweise jedes Mal, wenn die Detektionseinheit 240 aus der Recheneinheit 220 Recheninformation empfängt, welche keine ID der Steuervorrichtung 122 enthält, welche die Sendequelle des CAN-Rahmens ist, erfasst die Detektionseinheit 240 einen Bestimmungs-Merkmalsbetrag aus der empfangenen Recheninformation und berechnet einen Rangwert s auf Basis des Werts x des erfassten Bestimmungs-Merkmalsbetrags. Dann detektiert basierend auf dem Vergleichsergebnis zwischen dem berechneten Rangwert s und dem Schwellenwert Th die Detektionseinheit 240 eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13.
Derweil gibt es einen Wunsch nach einer Technologie, die genauer eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses in einem Fahrzeugnetzwerk mit einer einfachen Konfiguration detektieren kann.
Beispielsweise in der in Nicht-Patentliteratur 1 beschriebenen Technologie, um die Verbindung einer unautorisierten Einrichtung in einem Netzwerk unter Verwendung von TDR zu detektieren, ist es notwendig, getrennt einen Impulssignalgenerator zu verwenden, der ein Impulssignal an das Netzwerk anlegt. Zusätzlich ist es in der in Nicht-Patentliteratur 1 beschriebenen Technologie, wenn ein Prozess des Detektierens der Verbindung einer unautorisierten Einrichtung durchgeführt wird, notwendig, beispielsweise die Kommunikation in einem CAN-Bus zu stoppen.
In der in Patentliteratur 1 beschriebenen Technologie ist es nicht einfach, eine kleine Änderung bezüglich eines CAN-Busses zu detektieren, wie beispielsweise etwa Verbindung einer neuen Einrichtung mit einem CAN-Bus. Somit kann eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses in einigen Fällen nicht genau detektiert werden.
Im Gegensatz dazu misst in der Detektionsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Messeinheit 210 die Signalwellenform eines in einem CAN-Bus 13 gesendeten Rahmens. Die Recheneinheit 220 berechnet eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der durch die Messeinheit 210 gemessenen Signalwellenform. Die Detektionseinheit 240 detektiert eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 auf Basis jedes durch die Recheneinheit 220 berechneten Merkmalsbetrags.
In dem Fahrzeugsystem 301 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sendet die Steuervorrichtung 122 einen Rahmen an eine andere Steuervorrichtung 122 über einen CAN-Bus 13. Die Detektionsvorrichtung 200 misst die Signalwellenform des im CAN-Bus 13 gesendeten Rahmens. Die Detektionsvorrichtung 200 berechnet eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform. Die Detektionsvorrichtung 200 detektiert eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13, auf Basis jedes berechneten Merkmalsbetrags.
Ein Detektionsverfahren gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Detektionsverfahren, das in einer, im, einen CAN-Bus 13 und eine Vielzahl von mit dem CAN-Bus 13 verbundenen Steuervorrichtungen 122 enthaltenden Fahrzeugnetzwerk 12 zu verwendenden Detektionsvorrichtung durchzuführen ist. In diesem Detektionsverfahren misst zuerst die Detektionsvorrichtung 200 die Signalwellenform eines im CAN-Bus 13 gesendeten Bus-Rahmens. Als Nächstes berechnet die Detektionsvorrichtung 200 eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform. Als Nächstes detektiert die Detektionsvorrichtung 200 eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 auf Basis jedes berechneten Merkmalsbetrags.
Somit ist es gemäß der Konfiguration und dem Verfahren, in welchem auf Merkmalsbeträge der Signalwellenform eines in einem CAN-Bus 13 gesendeten Busses fokussiert wird, und eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen berechnet werden, um eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses 13 zu detektieren, möglich, eine kleine Änderung hinsichtlich des CAN-Busses während beispielsweise Betrieb ohne Verwendung einer Vorrichtung oder dergleichen, die beispielsweise ein Impulssignal an den CAN-Bus 13 anlegt, zu detektieren.
Daher kann mit der Detektionsvorrichtung, dem Fahrzeugsystem und dem Detektionsverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Abnormalität hinsichtlich eines CAN-Busses in einem Fahrzeugnetzwerk mit einer einfachen Konfiguration genauer detektiert werden.
Die offenbarten Ausführungsformen sind lediglich illustrativ in allen Aspekten und sollten nicht als restriktiv wahrgenommen werden. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist eher durch den Umfang der Ansprüche als durch die obige Beschreibung definiert und es ist beabsichtigt, dass sie eine zum Schutzumfang der Ansprüche äquivalente Bedeutung und eine Modifikation innerhalb des Schutzumfangs enthält.
Die obige Beschreibung beinhaltet die Merkmale der zusätzlichen Anmerkungen unten.
[Zusatzanmerkung 1]
Eine in einem Fahrzeugnetzwerk, das einen CAN-Bus und eine Vielzahl von Funktionseinheiten, die mit dem CAN-Bus verbunden sind, enthält, zu verwendende Detektionsvorrichtung, wobei die Detektionsvorrichtung umfasst:

eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Signalwellenform eines im CAN-Bus gesendeten Rahmens zu messen;
eine Recheneinheit, die konfiguriert ist, eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der durch die Motorsteuereinheit gemessenen Signalwellenform zu berechnen; und
eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses zu detektieren, basierend auf jedem der durch die Recheneinheit berechneten Merkmalsbeträge, wobei
die Messeinheit, die Recheneinheit und die Detektionseinheit durch einen Prozessor realisiert werden.

[Zusatzanmerkung 2]
Eine in einem, einen CAN-Bus und eine Vielzahl von mit dem CAN-Bus verbundenen Funktionseinheiten enthaltenden Fahrzeugnetzwerk zu verwendende Detektionsvorrichtung, wobei die Detektionsvorrichtung umfasst:

eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Signalwellenform eines im CAN-Bus gesendeten Rahmens zu messen;
eine Recheneinheit, die konfiguriert ist, eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der durch die Messeinheit gemessenen Signalwellenform zu berechnen; und
eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses zu detektieren, basierend auf jedem der durch die Recheneinheit berechneten Merkmalsbeträge,
wobei die Detektionsvorrichtung weiter enthält
eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion zu erfassen, die eine Verteilung jedes Merkmalsbetrags ist, der vorab erzeugt worden ist, bevor die neue Einrichtung mit dem CAN-Bus verbunden wird, wobei
die Detektionseinheit einen Rangwert jedes Merkmalsbetrags unter Verwendung jedes durch die Recheneinheit berechneten Merkmalsbetrags und der durch die Erfassungseinheit erfassten Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion berechnet und eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses auf Basis des berechneten Rangwerts detektiert.

[Zusatzanmerkung 3]
Fahrzeugsystem, umfassend:

eine Vielzahl von mit einem CAN-Bus verbundenen Funktionseinheiten; und
eine Detektionsvorrichtung, wobei
jede Funktionseinheit einen Rahmen an eine andere Funktionseinheit über den CAN-Bus sendet,
die Detektionsvorrichtung eine Signalwellenform des im CAN-Bus gesendeten Rahmens misst,
die Detektionsvorrichtung eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform berechnet,
die Detektionsvorrichtung eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses detektiert, auf Basis jedes der berechneten Merkmalsbeträge, und
die Funktionseinheit eine Gateway-Vorrichtung oder eine ECU ist.

[Zusatzanmerkung 4]
Ein Fahrzeugsystem, umfassend:

eine Vielzahl von Funktionseinheiten, die mit einem CAN-Bus verbunden sind; und
eine Detektionsvorrichtung, wobei
jede Funktionseinheit einen Rahmen an eine andere Funktionseinheit über den CAN-Bus sendet,
die Detektionsvorrichtung eine Signalwellenform des in dem CAN-Bus gesendeten Rahmens misst,
die Detektionsvorrichtung eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform berechnet,
die Detektionsvorrichtung eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses detektiert, auf Basis jedes der berechneten Merkmalsbeträge,
die Detektionsvorrichtung eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfasst, die eine Verteilung jedes Merkmalsbetrags ist, der vorab erzeugt worden ist, bevor die neue Einrichtung mit dem CAN-Bus verbunden wird, und
die Detektionsvorrichtung einen Rangwert jedes Merkmalsbetrags unter Verwendung jedes berechneten Merkmalsbetrags und der erfassten Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion berechnet und eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses detektiert, basierend auf dem berechneten Rangwert.

Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
12: Fahrzeugnetzwerk
13: CAN-Bus
14: Bus
101: Gateway-Vorrichtung
111: Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung
121: Bus-Verbindungsvorrichtungsgruppe
122, 122A, 122B, 122C: Steuervorrichtung
299: Detektionsvorrichtung
210: Messeinheit
220: Recheneinheit
230: Erfassungseinheit
240: Detektionseinheit
250: Mitteilungseinheit
260: Speichereinheit
301: Fahrzeugsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 20202244 A [0002]
US 2008/0043629 A [0005]

Claims

In einem Fahrzeugnetzwerk, das einen Controller-Area-Network-Bus und eine Vielzahl von Funktionseinheiten, die mit dem CAN-Bus verbunden sind, enthält, zu verwendende Detektionsvorrichtung, wobei die Detektionsvorrichtung umfasst: eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Signalwellenform eines im CAN-Bus gesendeten Rahmens zu messen; eine Recheneinheit, die konfiguriert ist, eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der durch die Motorsteuereinheit gemessenen Signalwellenform zu berechnen; und eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses zu detektieren, basierend auf jedem der durch die Recheneinheit berechneten Merkmalsbeträge, wobei die Messeinheit, die Recheneinheit und die Detektionseinheit durch einen Prozessor realisiert werden.
Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Detektionsvorrichtung weiter beinhaltet: eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, eine Referenzverteilung zu erfassen, die eine Verteilung jedes Merkmalsbetrags ist, der vorab erzeugt worden ist, und die Detektionsvorrichtung eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses detektiert, basierend auf jedem Merkmalsbetrag, welcher durch die Recheneinheit berechnet ist, und der durch die Erfassungseinheit erfassten Referenzverteilung.
Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Recheneinheit als Merkmalsbetrag zumindest zwei von Durchschnitt, Varianz, Schiefheit, Kurtosis, Irregularität nach Krimphoff, Irregularität nach Jensen, Spektrums-Scheitelfaktor und Quadratmittelwert von durch Abtasten der Signalwellenform ermittelten Spannungswerten berechnet.
Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Messeinheit eine Impulssignal-Wellenform in einem Bereich von einem Steuerfeld zu einem CRC- (Zyklischem Redundanz-Check)-Feld im Rahmen misst.
Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Messeinheit die Signalwellenform jedes einer Vielzahl der Rahmen, die jeweils aus einer Vielzahl der Funktionseinheiten gesendet werden, misst, die Recheneinheit eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen jeder durch die Messeinheit gemessenen Signalwellenform berechnet, und die Detektionseinheit eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses auf Basis der Vielzahl der Merkmalsbeträge jeder Signalwellenform, welche durch die Recheneinheit berechnet sind, detektiert.
Fahrzeugsystem, umfassend: eine Vielzahl von mit einem CAN-Bus verbundenen Funktionseinheiten; und eine Detektionsvorrichtung, wobei jede Funktionseinheit einen Rahmen an eine andere Funktionseinheit über den CAN-Bus sendet, die Detektionsvorrichtung eine Signalwellenform des im CAN-Bus gesendeten Rahmens misst, die Detektionsvorrichtung eine Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform berechnet, die Detektionsvorrichtung eine Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses detektiert, auf Basis jedes der berechneten Merkmalsbeträge, und die Funktionseinheit eine Gateway-Vorrichtung oder eine ECU ist.
Detektionsverfahren, das in einer Detektionsvorrichtung durchzuführen ist, die in einem Fahrzeugnetzwerk zu verwenden ist, das einen CAN-Bus und eine Vielzahl von mit dem CAN-Bus verbundenen Funktionseinheiten beinhaltet, wobei das Detektionsverfahren die Schritte umfasst: Messen einer Signalwellenform eines in dem CAN-Bus gesendeten Rahmens; Berechnen einer Vielzahl von Arten von Merkmalsbeträgen der gemessenen Signalwellenform; und Detektieren einer Abnormalität hinsichtlich des CAN-Busses, auf Bus jedes der berechneten Merkmalsbeträge.