传感器信息增补系统以及传感器信息增补方法

摘要

从多个传感器定期取得传感器信息并进行蓄积，针对各传感器提取与传感器信息存在相关的其他传感器。当由应用程序等要求了传感器信息时，如果该传感器能够利用则直接取得传感器信息，但如果不能利用则取得与该传感器存在相关的传感器的传感器信息来推定被要求的传感器信息。由此，在具有多个传感器的系统中，能够以短时间推测与不能利用的传感器有关的传感器信息。

说明书

技术领域

本发明涉及在具有多个传感器的系统中，用于在无法利用特定的传 感器的情况下使用其他传感器信息来推测该传感器信息的技术。

背景技术

车辆系统中使用数量很多的传感器，基于从传感器获得的信息来进 行各种处理。在这样的系统中，当无法利用一部分的传感器时，基于能 够利用的传感器数据来推测欠缺数据。例如在专利文献1中，利用曼哈 顿距离函数从蓄积的数据中推测与欠缺数据类似的数据。

专利文献1:日本特开2002－215646号公报

然而，在由多个传感器构成的系统中，增补所需要的传感器数据变 多，实时的传感器数据的收集与数据推测需要很长的时间。因此，在要 求即时响应性的系统中，通过上述那样的手法实现的欠缺数据的增补不 适用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在具有多个传感器的系统中能够在短 时间内推测与不能利用的传感器相关的传感器数据的技术。

本发明的传感器信息增补系统具备：多个传感器、传感器控制单元、 蓄积单元、关联传感器提取单元、传感器信息推定单元、传感器信息取 得单元。传感器控制单元具有从多个传感器取得传感器信息（传感器数 据）的功能。蓄积单元中蓄积有从多个传感器定期取得的传感器信息。 关联传感器提取单元基于蓄积单元中蓄积的传感器信息来提取与传感 器信息存在相关的传感器。优选关联传感器提取单元针对多个传感器分 别确定存在相关的其他传感器。传感器信息推定单元具有针对特定的传 感器取得与该传感器存在相关的其他传感器的传感器信息，并推定该特 定的传感器的传感器信息的功能。在针对某个传感器要求了传感器信息 的取得时，如果该传感器能够利用则传感器信息取得单元从该传感器取 得传感器信息，如果该传感器不能利用，则传感器信息取得单元取得由 传感器信息推定单元针对该传感器推定出的传感器信息。

这样，在本发明的传感器信息增补系统中，由于针对各传感器提取 具有关联性的其他传感器，并基于具有关联性的传感器的传感器信息来 进行推定，所以可减少推定所需要的数据量。结果，能够缩短推定所需 的时间。另外，由于不将没有关联性的传感器信息用于推定，所以还具 有能够进行高精度的推定这一优点。

本发明的传感器信息增补系统也可以被安装于一个节点（ECU （Electronic Control Unit）、计算机），也可以安装为由多个节点构 成的系统。作为将本发明的传感器信息增补系统安装于多个节点的情况 的一个方式，可考虑由分别具有至少一个传感器、传感器控制单元、蓄 积单元、关联传感器提取单元、传感器信息推定单元、传感器信息取得 单元、其他节点协作单元的多个节点构成系统。其他节点协作单元是取 得其他节点所具有的传感器信息，或对其他节点通知自身节点的传感器 信息的功能部。各节点从自身节点所具有的传感器定期取得传感器信 息，将所取得的传感器信息经由其他节点协作单元向其他节点通知。由 此，各节点能够针对自身节点所具有的传感器以及其他节点所具有的传 感器全部定期取得传感器信息，并蓄积到蓄积单元。这样，关联传感器 提取单元能够基于所蓄积的传感器信息来提取与某个传感器具有关联 性的其他传感器。其中，各节点的关联传感器提取单元不需要针对全部 的传感器提取具有关联性的其他传感器，只要仅针对自身节点所具有的 传感器提取具有关联性的其他传感器即可。优选当传感器信息推定单元 针对特定的传感器推定传感器信息时，在与该传感器存在相关的其他传 感器是其他节点所具有的传感器的情况下，经由其他节点协作单元取得 传感器信息并进行推定。

另外，作为本发明的其他方式，也可以考虑由专用的节点集中进行 具有关联性的传感器的提取、和传感器信息的推定。即，可考虑由具有 至少一个传感器、传感器控制单元、传感器信息取得单元、其他节点协 作单元的多个节点；和具有蓄积单元、关联传感器提取单元、传感器信 息推定单元、其他节点协作单元的管理节点构成本发明的传感器信息增 补系统。这里，优选传感器控制单元包括取得自身节点的传感器信息， 并且与其他节点以及管理节点之间收发传感器信息的其他节点协作部。 多个节点分别定期取得自身节点的传感器信息，并经由其他节点协作部 向管理节点通知。由此，管理节点的蓄积单元中蓄积定期取得的传感器 信息。优选管理节点利用关联传感器提取单元提取具有关联性的传感 器，并且在推定特定的传感器的传感器信息时，从具有与该传感器存在 相关的传感器的节点取得传感器信息来进行推定。

此外，在由多个节点构成本发明的传感器信息增补系统的情况下， 各节点中的处理功能的分担除了上述以外还可考虑各种分担。本领域技 术人员能够在不脱离本发明思想的范围内容易地进行各种变形。

另外，本发明的关联传感器提取单元能够如下述那样提取与某个传 感器关联的其他传感器。首先，基于针对对象传感器蓄积的传感器信息 来决定第一开始时刻和第一结束时刻，以便在该期间内该对象传感器的 传感器信息单调增加或者单调减少。并且，将对象传感器的传感器信息 取得与第一开始时刻的值相同的值的时刻决定为第二开始时刻候补，另 外，将取得与第一结束时刻的值相同的值的时刻决定为第二结束时刻候 补。而且，从第二开始时刻候补和第二结束时刻候补中决定取得与第一 开始时刻和第一结束时刻之间的时间差相同的时间差的第二开始时刻 和第二结束时刻（第二结束时刻－第二开始时刻＝第一结束时刻－第一 开始时刻）。第二开始时刻和第二结束时刻可选择多个组合，也可以只 选择1组。接下来，如果对于对象传感器以外的传感器而言，第一开始 时刻与第二开始时刻的传感器信息的值相等，第一结束时刻与第二结束 时刻的传感器信息的值相等，则可将该传感器判断为是与对象传感器存 在相关的传感器。并且，在决定第二开始时刻、第二结束时刻时，通过 还采用该期间内的传感器信息波形与第一开始时刻和第一结束时刻之 间的波形相同这一条件，能够提高精度。

由此，由于能够通过比较简单的处理判断具有关联性的传感器，所 以可减少处理负荷。此外，具有关联性的传感器的提取方法并不限于上 述方法，也可以采用基于相关系数的手法等其他的各种手法。

本发明可以作为包含上述单元的至少一部分的传感器信息增补系 统。另外，也可以作为进行这些处理的传感器信息增补方法以及用于在 计算机中实现这些方法的程序。上述单元以及处理可以尽量分别相互组 合来构成本发明。

根据本发明，在具有多个传感器的系统中能够在短时间内推测出与 不能利用的传感器有关的传感器信息。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的数据增补系统的概要的图。

图2是表示各节点的功能模块的图。

图3是定期执行的传感器信息收集处理的流程图。

图4是提取存在相关的传感器的关联传感器提取处理的流程图。

图5是示意性地表示传感器信息蓄积部中蓄积的传感器信息的图。

图6是提取关联的传感器的具体处理的流程图。

图7A是被要求传感器信息时进行的处理的流程图。

图7B是被要求传感器信息时进行的处理的流程图。

图8是从其他节点要求了传感器信息时的处理的流程图。

图9是表示变形例涉及的数据增补系统的概要的图。

图10是表示变形例涉及的一般节点以及管理节点的功能模块的图。

具体实施方式

（第一实施方式）

［系统概要］

参照图1、图2对本实施方式涉及的数据增补系统（传感器信息增 补系统）的概要进行说明。如图1所示，本系统由相互与网络连接的多 个节点（ECU：Electronic Control Unit）构成。各节点与传感器连接， 能够从传感器取得传感器信息。此外，各节点除了利用与自身节点连接 的信息之外，还取得与其他节点连接的传感器信息并在处理中利用。

图2是表示各节点的功能模块的图。各节点具有传感器信息取得部 1、传感器信息推定部2、关联传感器提取部3、传感器信息蓄积部4、 传感器控制部5、其他节点协作部6作为其功能部。这些功能部通过由 处理器（CPU、MPU）执行辅助存储装置（各种ROM或HDD、SSD等）中 存储的程序来实现。

传感器控制部5是从与自身节点连接的传感器取得当前的传感器信 息、或对传感器发出指示的功能部。传感器控制部5定期取得传感器信 息，将其蓄积到传感器信息蓄积部4中，并且经由其他节点协作部6将 取得的传感器信息通知给其他节点。另外，传感器控制部5根据来自传 感器信息取得部1的要求以适当的定时取得传感器信息。

其他节点协作部6与其他节点之间进行传感器信息等的交换。具体 而言，对其他节点通知与自身节点连接的传感器的传感器信息、或要求 与其他节点连接的传感器的传感器信息。另外，在从其他节点要求了与 自身节点连接的传感器的传感器信息的情况下，其他节点协作部6从传 感器控制部5取得该传感器的传感器信息，并返送给要求源的节点。

传感器信息蓄积部4中蓄积有与自身节点连接的传感器以及与其他 节点连接的传感器的传感器信息。针对与自身节点连接的传感器，从传 感器控制部5定期向传感器信息蓄积部4通知传感器信息，另外，针对 与其他节点连接的传感器，经由其他节点协作部6定期向传感器信息蓄 积部4通知传感器信息。因此，本系统中的全部传感器被定期取得传感 器信息并储存到传感器信息蓄积部4。其中，在无法通知关于某个传感 器的传感器信息的情况下，传感器信息蓄积部4能够掌握该传感器不能 利用。

关联传感器提取部3基于传感器信息蓄积部4中蓄积的传感器信息 来提取与某个传感器存在相关的其他传感器。存在相关的其他的传感器 可以是一个，也可以是两个以上。存在相关是指相互具有相关，在无法 取得一方传感器的传感器信息的情况下，也能根据存在相关的其他传感 器的传感器信息推定该传感器的传感器信息。存在相关的传感器在某个 传感器无法利用（无法从该传感器取得传感器信息）的情况下，被用于 推定该不能利用的传感器的传感器信息。用于提取存在相关的传感器的 具体方法将在后面详述。

传感器信息取得部1是根据来自应用程序或其他节点协作部6的要 求来取得传感器信息的功能部。在被要求传感器信息的传感器与自身节 点连接的情况下，从传感器控制部5取得该传感器的传感器信息。另一 方面，在由应用程序要求的传感器与其他节点连接的情况下，经由其他 节点协作部6取得该传感器的传感器信息。这里，在被要求传感器信息 的传感器（自身节点所具有的传感器）正确动作的情况下，能够从传感 器控制部5取得传感器信息。然而，在不能利用该传感器的情况下无法 直接取得传感器信息。在这样的情况下，取得由传感器信息推定部2推 定出的传感器信息。

传感器信息推定部2基于与某个传感器具有关联性的其他传感器的 传感器信息来推定该传感器的传感器信息的当前值。对于自身节点所具 有的传感器，由关联传感器提取部3判断与各传感器具有关联性的传感 器。鉴于此，传感器信息推定部2从传感器控制部5（与自身节点连接 的传感器的情况）以及其他节点协作部6（与其他节点连接的传感器的 情况）取得与被要求的传感器存在相关的其他传感器的传感器信息，来 推定被要求的传感器的传感器信息。推定方法的详细内容将后述。

［动作］

1.传感器信息收集处理

以下，参照图3对定期实施的传感器信息收集处理进行说明。

传感器信息收集处理由间隔计时器定期执行（S302）。这里，优选 在系统整体中同时期收集传感器信息。为此，需要在各节点之间进行时 刻同步，能够通过利用NTP（Network Time Protocol）等架构进行时 刻同步。如果传感器信息收集处理开始，则传感器信息蓄积部4委托传 感器控制部5从传感器取得信息（S304）。这里，传感器控制部5尝试 从传感器取得传感器信息，当存在没有响应的传感器时（S306－是）， 将没有响应的传感器作为不能利用的传感器通知给自身节点的传感器 信息取得部1（S308）。另外，将没有响应的传感器作为不能利用的传感 器，经由其他节点协作部6通知给其他节点（S310）。在接收到该信息 后的其他节点中，其他节点协作部6通知给传感器信息取得部1。这样， 传感器信息取得部1能够针对系统内的所有传感器掌握不能利用的传感 器。

在传感器控制部5从传感器取得了传感器信息的情况（S306－否） 下，将所取得的信息蓄积到传感器信息蓄积部4（S312）。另外，将所取 得的信息经由其他节点协作部6通知给其他节点（S314）。

另一方面，在经由其他节点协作部6从其他节点接收到信息的情况 下（S316－是），如果该信息是包含传感器信息的信息（S318－是），则 将接收到的传感器信息蓄积到传感器信息蓄积部4（S320）。相反，如果 经由其他节点协作部6接收到的信息是不能利用传感器这一信息（S318 －否），则将该传感器不能利用这一情况通知给自身节点的传感器信息 取得部1。

这样，针对系统内的所有传感器取得传感器信息，并蓄积到各节点 的传感器信息蓄积部4内。另外，当存在不能利用的传感器时，各节点 的传感器信息取得部1也能掌握该信息。

2.关联传感器提取处理

接下来，参照图4对提取存在相关的传感器的处理进行说明。其中， 该处理可以紧接着被定期执行的传感器信息收集处理执行，也可以以更 长的间隔执行。另外，也可以不定期执行而根据要求来执行。

关联传感器提取部3针对自身节点所具有的传感器提取关联的其他 传感器。优选针对自身节点所具有的全部传感器求出关联的其他传感 器，但当存在不进行欠缺数据的推定的传感器时，针对这样的传感器无 需求出关联的其他传感器。

首先，关联传感器提取部3针对自身节点所具有的节点之一，参照 传感器信息蓄积部4，基于系统内的所有传感器的传感器信息来提取存 在相关的传感器（S404）。存在相关的传感器可以只求出一个，也可以 求出两个以上。

这里，参照图5、图6对与特定的传感器具有关联性的其他传感器 的提取方法进行说明。这里，以提取与传感器a存在相关的传感器的情 况为例来进行说明。图5是示意性地表示传感器信息蓄积部4中蓄积的 各传感器的传感器信息的图。图6是表示关联传感器提取部3进行的处 理的流程图。

首先，关联传感器提取部3参照传感器a（以下将求取具有关联性 的其他传感器的传感器也称为“对象传感器”）的蓄积信息来决定时刻 t1（第一开始时刻）以及t2（第一结束时刻），以便在该期间传感器a 的测定值单调增加或者单调减少（S602）。时刻t1、t2的决定具体如何 进行都可。例如，可以在任意决定了时刻t1之后，将期间内的测定值 单调增加（减少）那样的最大时刻决定为时刻t2。这里，还优选对t1 与t2的时间间隔（Δt）施加某一适当的条件（例如可考虑Δt为规定 值以上，取规定的范围内的值等）。另外，作为其他的方法，在将Δt 固定的基础上，判断时刻t与t＋Δt之间的测定值是否单调增加（减 少），如果不是，则将使t变动而成为单调增加（减少）那样的时刻t 决定为时刻t1，将时刻t＋Δt决定为时刻t2。

接下来，针对对象传感器a，将采取与时刻t1的测定值相同的测定 值的时刻列举为时刻t3（第二开始时刻）的候补（S604）。同样，针对 对象传感器a，将采取与时刻t2的测定值相同的测定值的时刻列举为时 刻t4（第二结束时刻）的候补（S606）。

然后，从t3的候补与t4的候补的所有组合中，将满足t4－t3＝Δ t（＝t2－t1）并且t1～t2间的测定值波形与t3～t4间的测定值波形 相同那样的时刻决定为时刻t3、t4（S608）。图5中表示了如此决定的 t1～t4。

接下来，针对对象传感器a以外的传感器，将满足以下三个条件的 传感器判断为与对象传感器具有关联性的传感器（S610）。第一条件是 时刻t1与时刻t3的测定值相等，第二条件是时刻t2与时刻t4的测定 值相等，第三条件是t1～t2间的测定值波形与t3～t4间的测定值波形 相等。这里，t1～t2间的测定值波形与t3～t4间的测定值波形相等可 通过将各期间内的传感器信息进行比较来判断。此外，即便只使用t1 与t3、t2与t4的测定值相等这样的条件而不采用期间内的测定值波形 相同这一条件也能获得同样的效果，但如果确认了测定波形相同则会进 一步提高精度。

参照图5所示的传感器b～e，满足上述3个条件的只有传感器d。 因此可知，与传感器a具有关联性的传感器是传感器d。此外，根据上 述那样的决定方法可知，由于这两个传感器相互具有相关，所以也可以 说与传感器d具有关联性的传感器是传感器a。如以上那样，步骤S404 （图4）中的关联调查结束。这里，对与传感器a存在相关的传感器仅 为一个的情况进行了说明，但也可以判断为多个传感器相关。

另外，针对关于被判定为存在关联性的传感器的蓄积数据实施统计 处理，求出关于这些传感器的传感器信息的关系式。即，求出能够根据 与对象传感器相关联的传感器的传感器信息来推定对象传感器的传感 器信息的关系式。这样的欠缺值推定手法可利用以往的任意手法。

返回到图4的说明。根据关联调查的结果针对对象传感器确定存在 相关的传感器组（有时也是一个），并保存到传感器信息推定部2（S406）。 另外，将传感器信息推定部2中保存的信息经由其他节点协作部6向其 他节点通知（S408）。

在针对一个传感器结束了关联性的调查后，判定所具有的传感器中 是否存在未调查的传感器，如果有未调查的传感器则针对该传感器进行 同样的调查。

在经由其他节点协作部6从其他节点接收到与相关联的传感器有关 的信息的情况下（S410－是），将该信息保存到传感器信息推定部2 （S412）。

这样，系统内的各节点能够针对系统内的所有传感器掌握与该传感 器存在相关的传感器组。

3.传感器信息取得处理

接下来，参照图7A、图7B对由应用程序等要求了取得传感器信息 时进行的处理加以说明。如果从应用程序对传感器信息取得部1要求了 传感器信息的取得，则传感器信息取得部1判断被要求的传感器是否能 够利用（S702）。传感器信息取得部1可以通过上述的传感器信息收集 处理来掌握各传感器是否能够利用。

在被要求的传感器能够利用的情况下（S704－是），如果该传感器 是自身节点所具有的传感器（S706－是），则对自身节点的传感器控制5 委托传感器信息的取得（S708）。另一方面，如果该传感器是其他节点 所具有的传感器（S706－否），则经由其他节点协作部6针对具有对象 传感器的其他节点委托传感器信息的取得（S710、S712）。图8中表示 了从其他节点要求了传感器信息的取得时的处理。若其他节点协作部6 从其他节点接收到传感器信息的要求（S802），则从传感器控制部5取 得被要求的传感器的传感器信息（S804），经由其他节点协作部6向要 求源的节点发送该传感器信息（S806）。

这样，传感器信息取得部1取得被要求的传感器信息，向要求源的 应用程序返送传感器信息（S714）。

另一方面，在被要求的传感器不能利用的情况下（S704－否），传 感器信息取得部1委托传感器信息推定部2来推定对象传感器的传感器 信息（S716）。传感器信息推定部2确定出为了推定被要求的传感器的 传感器信息所需要的其他传感器（S718）。推定所需要的传感器是通过 上述关联传感器提取处理判断为与对象传感器相关的传感器组中当前 能够利用的传感器。

若如此确定出的传感器是自身节点所具有的传感器（S720－是）， 则对传感器控制部5委托传感器信息的取得，取得该传感器的传感器信 息（S722、S724）。另一方面，如果确定出的节点是其他节点所具有的 传感器（S720－否），则经由其他节点协作部6对具有该传感器的节点 委托传感器信息的取得，并取得该传感器的传感器信息（S726、S728）。

传感器信息推定部2根据与被要求的传感器存在相关的传感器的传 感器信息，来推定对象传感器的传感器信息（S730）。如果存在关于对 象传感器与和其相关联的传感器的传感器信息的关系式，则可使用该关 系式来推定对象传感器的传感器信息。另外，传感器信息推定部2也可 以参照传感器信息蓄积部4并使用多重代入法等，来推定对象传感器的 传感器信息的当前值。

传感器信息推定部2将如此推定出的传感器信息返送给传感器信息 取得部1（S732）。传感器信息取得部1将该推定值作为被要求的传感器 的传感器信息，对要求源的应用程序进行返送（S714）。

［本实施方式的效果］

在本实施方式中，从各个传感器定期取得传感器信息，根据这些信 息来缩小与各传感器相关联的传感器组。而且，在某个传感器无法利用 而需要推定传感器信息时，不使用全部的传感器信息而根据具有关联性 的最低必要限度的传感器的传感器信息进行推定。因此，由于可减少为 了推定传感器信息而需要取得的传感器信息，所以能够缩短推定所必要 的时间。并且，由于不使用没有关联性的传感器信息作为推定的参数， 所以还具有能够进行精度良好的推定这一优点。

（变形例）

在上述的说明中，说明了全部的节点具有相同功能的情况，但具体 的系统构成并不需要限定于上述说明的例子。例如，也可以采用专门进 行传感器信息的蓄积、关联传感器提取、传感器信息推定的处理的管理 节点。图9表示该变形例涉及的系统构成图。另外，图10表示了该变 形例涉及的管理节点以及一般节点的功能模块。

在该例子中，管理节点具有传感器信息推定部2、关联传感器提取 部3、传感器信息蓄积部4以及其他节点协作部6。另一方面，一般的 节点具有传感器信息取得部1、传感器控制部5、其他节点协作部6。

在该例子中，一般节点定期取得自身节点所具有的传感器信息，经 由其他节点协作部6向管理节点通知。管理节点的传感器信息蓄积部4 中蓄积有针对系统内的传感器定期取得的传感器信息。管理节点的关联 传感器提取部3基于该蓄积信息来调查传感器间的相关。

在一般节点被从应用程序要求了传感器信息的取得的情况下，如果 被要求的传感器是自身节点所具有的传感器且能够利用，则从自身节点 的传感器控制部5取得该传感器信息。另一方面，如果被要求的传感器 不能利用，则委托管理节点推定传感器信息。在被要求的传感器是其他 节点所具有的传感器的情况下，可以经由管理节点来取得，也可以从具 有该传感器的其他节点直接取得。

由此，通过在管理节点采用计算能力大的处理器，可实现高速的处 理。另外，由于一般节点进行的处理量不怎么增加，所以还可避免对一 般节点施加过大的负荷。

在这样的连接有多个计算机的系统中，本领域技术人员能够容易地 想到适当变更处理的分担而能够构成各种变形例。例如，可以采用管理 节点本身也具有传感器而兼作一般节点那样的构成。另外，也可考虑如 具有两个以上这样的管理节点的构成。另外，反过来也可以知晓不需要 由多个计算机构成本系统，即便在一个计算机内构成上述的系统也能获 得同样的效果。

图中符号说明：

1-传感器信息取得部；2-传感器信息推定部；3-关联传感器提取部； 4-传感器信息蓄积部；5-传感器控制部；6-其他节点协作部。