ADAS

ADASプロジェクトをスピーディに、しかも確実に軌道に乗せるために

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先進運転支援システム（ADAS）

先進運転支援システムには以下の機能があります。

運転者の支援
安全の強化
利便性と経済性の向上

ドライバーを支援し、その負担を軽減する決め手となるもの、それは、環境とそれに関連するあらゆるオブジェクトの完全な把握です。これには交通状況が以後どのように展開するのかを正確に予測することも含まれます。これらを可能にするには、多様なセンサーで車両の環境を記録し、そのデータを解析して、制御装置に組み込む必要があります。

ADASアプリケーションの開発、検証、テストを実環境と仮想環境のどちらで行う場合でも、ベクターはソフトウェア／ハードウェアツールや組み込みコンポーネントの形で、包括的なソリューションを提供しています。

特長

ツール、ソフトウェアコンポーネント、アルゴリズムのフレームワーク、ハードウェアからなる、トータルで一貫性のあるADASツールチェーン
アルゴリズムのプロトタイプから量産ECUに至る幅広いマルチセンサーアプリケーションをスピーディに開発、デバッグ、テスト
車両のマルチセンサーデータをロギング
センサーや制御装置を効率的に接続してデータを取得
実測データを使用した駆動機能のラピッドプロトタイピング
テスト走行のラボ内での記録
環境のビデオイメージと俯瞰図にオブジェクトをオーバーレイし、センサーオブジェクトを検証
BASELABS Create Embeddedを使用することにより、センサーメーカーに依存しないデータフュージョンや、自身の環境モデルの冗長パスの開発を加速

アプリケーション開発

アプリケーション開発から制御装置への早道とは

vADASdeveloperは、先進運転支援システム（ADAS）と自動運転システムのアルゴリズムを開発するためのソフトウェア開発プラットフォームを提供します。実行環境では、センサーデータを収集して記録し、それを再生してスティミュレーションに利用できます。vADASdeveloperは開発プロセスの短縮とシステムの品質向上を実現し、ECU開発者に高い柔軟性を提供します。

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Adaptive MICROSARは、AUTOSAR Adaptive Platformベースの車両のためのベクターのソリューションで、AUTOSAR Runtime for Adaptive Applications (ARA) を同梱し、Eclipseに統合された効率的な開発環境を備えています。Adaptive MICROSARは車載アプリケーションサーバー、ADAS用ECU、インフォテインメントシステムなどの高性能のECUに特に適しています。また、ASIL Dまでのセキュアなソリューションも提供可能です。ハイパーバイザー、POSIXオペレーティングシステムからARAまで対象です。

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効率的なADASセンサーフュージョン開発

BASELABS Create Embeddedは、組み込みシステムに搭載される自動運転機能のためのデータフュージョンシステムを、高速かつ効率的に開発するためのソフトウェアソリューションです。このツールには、レーダー、カメラ、LiDARセンサーなどから得られたデータを統合するフュージョンアルゴリズムが含まれています。これによるオブジェクトフュージョンの結果は、車両環境における統一されたオブジェクトリストを提供し、それがパスプランニング、意思決定アルゴリズムの基盤として使用されます。BASELABS Create Embeddedにより、開発したセンサーデータフュージョンを量産用の制御装置に直接適用することが初めて可能になりました。

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実効可能プラットフォーム

開発の段階に応じて、開発したアルゴリズムを仮想や実際のプラットフォーム上で使用し、そこでテストすることができます。

DYNA4は乗用車およびトラックのバーチャルテストドライビングのためのオープンなシミュレーション環境です。道路インフラストラクチャやトラフィックを含むDYNA4の3D環境シミュレーションは、運転支援や自動運転のためのテスト環境を提供します。この環境はセンサーモデルにより、生データから理想化されたオブジェクトリストに至るさまざまな前処理の状態で記録されます。

DYNA4によるクローズドループシミュレーションは、たとえば開発の初期段階（MILやSIL）などにPC上でリアルタイムよりも速く実行できます。また、制御装置のハードウェアが入手可能になれば、即座にHILシステム上で実行できます。

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vVIRTUALtargetは、一般的なあらゆるAUTOSAR 4プロジェクト向けの仮想ECUを生成するソフトウェアです。そのため、フュージョンECUの開発に理想的です。vVIRTUALtargetは一般的なすべてのWindows PC上で稼働し、リアルタイムで、または独立して実行することができます。

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ECU／センサーの結果

センサーデータをはじめとする車両データを、多彩な方法で収集

XCPはECU内部データにアクセスするためのASAMの測定およびキャリブレーションプロトコルで、アプリケーションのXCPプロトコルドライバーか、VX1000ソリューションを通じて利用できます。VX1000ソリューションを使用する場合は、「POD（プラグオンデバイス）」と呼ばれる小型の回路基板をECUのデバッグまたはトレースインターフェイスに直接接続します。それにより、シリアル化されたデータがVX1000ベースモジュールに転送され、XCPデータストリームの形でPCやロガーに渡されます。

CAN (FD)、FlexRay、LIN、車載Ethernetのバスデータには、VN製品ファミリ経由でアクセスできます。

フュージョン制御装置はAUTOSAR Adaptiveを基盤としたものが増えており、そのプロトコルにはSOME/IPが使われます。CANapeとCANape logは、受動的にSOME/IPプロトコルを監視することも、能動的にこれに参加して、フュージョンECUにアクセスすることもできます。

グラウンドトゥルースデータを取得するには、ベクターのCANapeに統合したLiDARとGPSを使用するのが最も簡単な方法です。これに使用されるインターフェイスは他のシステムの統合も可能なオープンインターフェイスであるため、ユーザー固有の製品やプロトコルもシームレスに統合できます。

さらに、KWP2000、UDS、OBDなどの診断プロトコルを使用して、ECUや車両の診断データにアクセスできます。

湿度、温度、電圧、電流といった測定変数はCSM社などから提供される測定モジュールで記録できます。

ADASロギング

車両のADASデータの収集は複雑で、しかもセンサーの物理接続から、車両あたり数TBに及ぶデータのクラウドでの管理まで多岐に渡ります。

センサーの物理接続：

使用するセンサーにもよりますが、一般的には1つのセンサーで最大3つの異なるデータストリームを利用できます。

生データ、たとえばレーダーの反射やビデオセンサーのビデオ画像などは、データの量に応じてVX1000ハードウェア（Auroraインターフェイス、FPD Linkなど）か、車載Ethernet経由で収集されます。

データオブジェクトはセンサーによって認識された他の道路使用者などのオブジェクトで、車両バス（CAN FDや車載Ethernet）を介し、シグナルの形で伝送されます。

内部データはセンサーやECUから、VX1000ハードウェアかEthernetを使用して、XCP経由で伝送されます。

車両のデータの記録：

複数のセンサーからのデータは同期的に記録しなければなりません。使用されるCANapeソフトウェア（またはCANape logスマートロガー）は、多様なレコーダーで構成されるスケーラブルなシステムに対応します。すなわち、高性能センサーのタイプやメーカーに応じたDHPR (Distributed High Performance Recorder) を使用してセンサーデータを受信し、1つまたは複数のファイルに保存するのです。これらの記録処理はCANapeやCANape logから調整できます。

フュージョン制御装置へのアクセス：

フュージョンECUは非常に高機能なコンピューターアーキテクチャを備えています。そしてこのミドルウェアにはAUTOSAR Adaptiveが、また物理インターフェイスにはEthernetが多く使用されるようになりつつあります。フュージョン制御装置からのデータ取得はさまざまな方法で行うことができます。

XCP-on-Ethernet：フュージョンECUの1つまたは複数のアプリケーションにはキャリブレーションプロトコルとしてXCPが統合されています。CANapeはこれを利用して、アルゴリズム内のデータに直接アクセスできます。

PCIe測定技術：PCIeを使用すれば、ECUの測定データを非常に高い帯域幅で取得できます。POD（プラグオンデバイス）がまずEthernet経由の測定を設定し、その測定データをアクティブなDMA (Direct Memory Access) を使用して、プロセッサの負荷を最小限に抑えながら取得した後、安全なチャネルを介してCANapeに送ります。

SOME/IP：CANapeは能動的にSOME/IP通信に参加し、それを使用してECUからデータを取得できます。

コントローラーインターフェイス: コントローラーとプロセッサを組み合わせたフュージョンECUでは、AuroraやHSCTなどのコントローラーインターフェイスが、計測技術であるVX1000を介してロガーに統合されます。

車載用の堅牢なロガーソリューション：CANape log

センサーからのデータだけでなく、車両からのデータももちろん必要です。そのため、CAN FD、車載Ethernet、FlexRayなどの車両バスに加え、グラウンドトゥルースデータ、座標、リファレンスカメラなども記録されます。CANape logはすべての車両データをカバーするスタンドアロンロガーとして使用できます。しかも、CANapeのコンフィギュレーションをロガー内で直接利用できます。

データのロジスティクス - クラウドにデータを転送するには

記録したデータは、スマートロガーが利用できるネットワーク接続やデータ量に応じて、vMDMクライアントを使用する、あるいはCANape logのデータ転送ツールとリムーバブルSSDメディアの読出しステーションを組み合わせるといったさまざまな方法で、車両からクラウドに転送できます。MDFで記録した測定データや、コンテキストカメラのAVI形式のビデオファイルは自動的にvMDMにアップロードされ、効率的に使用できるよう、ユーザー定義可能な基準に従って前処理されます。

このようなソリューションは何らかの製品を利用して得られる場合もありますが、ときにはプロジェクト固有のプロセスから見つかる場合もあります。たとえばセンサー生データのようにデータ量が極めて大きい場合は、ユーザー定義のストレージソリューションをvMDMに接続する方が適切です。この場合はネットワークメッセージ、ECU、A/D測定データはベクタークラウドに保存され、外部保存されるセンサー生データは、プロジェクト固有のリンクを通じてMDFの測定データに統合されます。こうすることで、測定済みのセンサー生データを、保存されているメタデータを利用してvMDMからいつでも簡単に探し出し、さらなる分析や再シミュレーションチェーンに正確に送り込むことができます。

ベクターのアプリケーションチームは、ストレージシステムとvMDMのこのような統合に関する相談をお受けしています。遠慮なくお問い合わせください。

測定ファイル

MDF形式は標準化されているだけでなく、測定データの書込み／読出しパフォーマンスが高いため、従来の測定タスクに非常に適しているうえ、ADAS分野の大容量データの保存にも威力を発揮します。

MDFは、DYNA4のバーチャルテストドライビングでセンサーと環境のシミュレーションデータをOSI3オブジェクトとして記録する場合から、CANape logを使用してテスト車両のセンサー生データを高帯域幅でロギングし、CANoeによるHILテストでこのデータを再利用する場合まで、ベクターのADASツールチェーン内でも、そしてユーザーアプリケーションと組み合わせても、データを効率的に保存し、記録したデータを円滑に利用するための基盤となります。

プリプロセス

車両のADASデータのロギングでは、非常に大容量のデータが生成されます。そのため、実際のデータ解析やテストの前に、プリプロセスのステップでデータの品質をチェックし、不適切な測定データを整理します。処理を続行しても問題のない測定ファイルには、メタデータを使用して情報を付加し、さらにそれが画像データであれば、必要に応じてピクセル化も行います。

たとえば、ビデオセンサーの画像データの欠落数は品質を表す特性の1つです。センサーの誤動作が原因で非常に多くの画像データが欠落していれば、その記録シーケンスを再シミュレーションに使用することはできません。CANapeやvSignalyzerはそのようなビデオクリップを自動的に特定し、整理することができます。カメラ制御装置がMobilEye SoC (System-on-Chip) を使用していれば、測定システムは記録中にもこの品質の特性をチェックし、対応するビデオクリップをロギング中にマーキングまたは整理できます。

記録データを再シミュレーションで有効に使用するには、多くの場合「ラベル付け」が必要になります。つまり、記録した測定ファイルに、存在する道路使用者の数や種類、気象データなどの情報を付加するのです。

特にビデオセンサーは、環境データと一緒に、特別に保護される顔やナンバープレートなどの情報も必然的に記録します。データ保護のため、これらはピクセル化しなければなりません。

ライブラリMDFLibは、学習済みのAIを利用したピクセル化や、MDF形式のデータのラベリングが行えるよう、これらのアルゴリズムの接続に適した、Pythonなどのインターフェイスを提供します。そのため、これらのステップを迅速かつ効率よくポストプロセスチェーンに統合することができます。

テストとテスト設計

CANoeはECUネットワーク全体および個別のECUの開発、テスト、解析に使用できる汎用的なツールであり、完全な分散システムのプランニングからシミュレーション、そして個々の制御装置に至る開発プロセス全体を通して、自動車メーカーおよびサプライヤーのネットワーク設計者、開発エンジニア、テストエンジニアを支援します。つまり、すべてのモデルとテストが含まれた同一のコンフィギュレーションを、すべてのフェーズで一貫して使用できるのです。これによって、純粋なシミュレーション環境でのMIL/SIL操作から、通信ネットワークや他の入出力へのインターフェイスもすべて含めたテストベンチでのHILテストに至る、全フェーズがカバーされます。DYNA4で生成されたモデルを直接統合すれば、バーチャルテストドライビングのためのDYNA4とのインタラクションがシームレスに行えるようになり、ADAS機能のテストも簡単に実行できるようになります。解析用の俯瞰図など、適切な解析用表示Windowも装備されています。

vTESTstudioは自動テストを作成するための高機能な開発環境です。テスト設計の効率を向上させ、再利用を簡単に行うため、vTESTstudioでは

プログラミング言語
表形式
グラフィック表記

などのテスト表記方法および設計方法を利用できます。vTESTstudioはモデルテストからシステムの妥当性確認まで、あらゆる開発フェーズで使用することができます。オープンなインターフェイスにより、vTESTstudioは要求管理などの既存のツール環境にも柔軟に統合できます。

データ解析

vSignalyzerには、データ解析用のオプションドライバーアシスタンスが用意されています。これを使用してセンサーデータを表示したり、自動的に解析したりできます。

vMDMは測定ファイルを保存および管理するためのクラウドアプリケーションであり、高機能なデータベースソリューションです。これはベクタークラウドでSoftware-as-a-Serviceとして完全に動作するため、IT面の手間はほとんどかからず、すぐに利用が可能です。しかも、AWSやMicrosoft Azureで独自のクラウドを運用している場合でも利用できます。

お客様独自の環境に統合する場合は、MDFlibの使用をお勧めします。これによって測定データの形式を気にすることなく、測定データに手軽に、効率よくアクセスできるようになります。

テクニカルアーティクル

さまざまなツールを組み合わせてADASをテストする – ツールボックスの有効活用

新たなADAS（先進運転支援システム）の世界にフルスピードで突き進んでいくというときに、誰もリスクを負わずに済むのであれば、それに越したことはありません。今日のようなITのパラダイムシフトの中で、真に信頼できる形ですべての機能のテストを行うには、私たちはどうすればよいのでしょうか。もっと複雑な、あるいはまったく別なツールが必要なのでしょうか。それとも、既存のツールをうまく使うのがよいアプローチなのでしょうか。

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Graphic: car with five different suppliers and five logging systems for ADAS sensor data

ADAS開発におけるデータ記録

自動車業界は自動運転に向けた技術開発に総力を挙げて取り組んでいます。人間の知覚に代わって環境を把握するには、分解能の高いレーダーとビデオセンサーを備えたドライバーアシスタンスシステムの使用が欠かせません。しかしその結果、膨大な量のデータが生成され、それらをリアルタイムで処理するだけでなく、通信ネットワークで伝送することが必要となります。データ記録のためのソリューション、つまりレコーダーソリューションにとって、これは過去に前例のない次元の課題であり、適切なシステムを選定するために考慮すべき重要な点が多数存在します。

ドライバーアシスタンスシステムの開発者は、一貫したスケーラブルなアーキテクチャを備えたレコーダーソリューションを使用することにより、ほぼ無制限に拡張可能で柔軟なシステムを構築することができます。現在の自動運転のプロジェクトの場合、レーダー、ビデオ、ECUのデータの格納には500から700MB/秒のデータレートが必要ですが、今のところ、これはPC1台で対応できます。この先、要求が上がることがあっても、ECUデータとセンサー生データの両方に使用できるVX1000ハードウェアとトータルソリューションならではのスケーラビリティによって、その環境構築に投資された労力は充分に報われるでしょう。

ケーススタディ

ドライバーアシスタンス機能を自動評価するためのMILテストシステム（模式図）

ドライバーアシスタンスシステム開発のための仮想MILテスト

異なるセンサーを用いたフュージョンと、高度なインテグレーションが求められるドライバーアシスタンス機能の複雑さは増大し続けており、それらのシステムのパフォーマンスを開発サイクルのできるだけ初期の段階で評価することが求められています。この評価は自動的に、しかもモデリングフェーズの間に実施できることが理想的です。また、テストシステムには車両のダイナミクスがセンサーシステムの検出性能に影響する場合や、極端なケースを考慮する必要がある場合に備えて、テスト対象デバイス（DUT）を閉ループでテストする能力も求められます。さらに、アプリケーション固有の適切なメトリック、特にデータフュージョン評価のためのメトリックを定義することも必要な要件の1つです。このケーススタディでは、TASS、BASELABS、ベクターの各社のツールに基づくソリューションを紹介します。

課題：開発サイクルの初期段階におけるデータフュージョンと運転機能の評価
ソリューション：仮想環境でのアルゴリズムと機能のモデルの自動テスト
導入メリット：複雑な仮想シナリオを用いることによる、早い段階でのドライバーアシスタンス機能とデータフュージョンの客観的評価

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ツールとハードウェア

以下のベクター製品は、オブジェクトデータの妥当性検査および画像処理アルゴリズムのテストを支援します。

CANape	センサーおよびECUデータの取得、アルゴリズムの最適化、物理および仮想ECUのスティミュレーションを実行できる、測定／キャリブレーションツールです。
CANapeオプションドライバーアシスタンス	ADASアルゴリズムの結果を検証するための、CANapeのオプションの機能拡張です。車両側から検出されたオブジェクトが、俯瞰図およびビデオ画像上へのオーバーレイで表示されます。
vADASdeveloper	vADASdeveloperは、先進運転支援システムと自動運転システムのアルゴリズムを開発するためのソフトウェア開発プラットフォームを提供します。このツールにより、センサーデータ統合アプリケーションの開発負荷を低減できます。
BASELABS Create Embedded	カメラ、レーダー、LiDARのデータフュージョンと、量産用のデータフュージョンアプリケーションを効率的に開発するためのアルゴリズムフレームワーク。BASELABS Create Embeddedは、プロトタイプ作成から量産に至る全体で、自動運転機能のための動的なオブジェクトフュージョンを可能にします。
VX1000	標準化されたXCP-on-Ethernetプロトコルを利用して、ECUのコントローラーインターフェイスとPCの間の高速データ転送を実現する、測定／キャリブレーションハードウェアです。
CANoe	CANoeは、単体ECUおよび車両ネットワーク全体の開発、テスト、解析のための包括的なソフトウェアツールです。さまざまなツールとの連携を実現するオープンインターフェイスを備えています（CANoeツール連携）。

組込ソフトウェア

組込ソフトウェアの分野では、MICROSAR製品を通じて、AUTOSARに準拠したベーシックソフトウェアのトータルなソリューションが提供されています。MICROSARの機能および特性のうち、ADASのプロジェクトと特に関係が深いものとして以下が挙げられます。

Ethernet	MICROSAR ETHは、車載Ethernetネットワークでのデータ交換に必要な、AUTOSARに基づく通信スタックを提供します。MICROSAR ETHにより、新しいタイプのADASアプリケーションに必要な機能と柔軟性を得ることができます。
AVB	MICROSAR AVBを使用して、支援システムが必要とするEthernetベースのAVデータを転送できます。
機能安全	MICROSAR Safe製品の幅広いラインナップを通じて、ISO 26262に準拠したセーフティクリティカルなアプリケーションを実装できます。
セキュリティー	MICROSAR Securityにより、外部の攻撃からアプリケーションを保護できます。Car2xの無線通信では、暗号アルゴリズムを使用しメッセージ注入攻撃や中間者攻撃などから保護します。
時間同期	MICROSAR SYSを使用することにより、幅広いネットワーク（CAN、FlexRay、Ethernet）上に分散するアプリケーションを時間同期させることができます。たとえば、共通のタイムベースを設定すれば、異なるソースからの測定データの統合が可能になります。