自動車の制御／センサーデータをどう収集するか【第３回】

　Remote Data Acquisition（遠隔データ収集）の例とする自動車計測の前提条件を整理すると、（1）自動車の通信バスであるCAN（Controller Area Network）や各種センサーからのデータ、つまりミリ秒オーダーのデータが複数種類発生する、（2）主に移動体からのデータ回収が目的になるため、モバイルネットワーク網を利用してデータを転送する、などが条件になる。

　モバイルネットワークを利用する場合は、地域や時間によって帯域がロバストするため、予定していたデータ流量をさばけない可能性がある。電波環境やキャリア事情によって通信の切断も発生する。こうした条件下においては、さまざまな点を考慮してシステムを組み上げる必要がある。

考慮点1：タイムスタンプ処理

　第1の考慮点は、タイムスタンプ処理である。CANデータやセンサーデータなどの信号データには、基本的にタイムスタンプという概念がない。発生順に時系列に出力される、これら信号データに対し、車載ゲートウェイでは、ある意味サンプリングを行い、タイムスタンプを付与しなければならない（図1）。タイムスタンプ処理は、データ回収時の欠損回収や順番保証などの礎になる。

図１：ファストデータに対するタイムスタンプ処理

　図1のように、車載ゲートウェイには複数のデータソースが流入する。だがタイムスタンプ処理は、統合的なプロセスで一元的に実行する。これにより、制御／センサーネットワークの信号を一定軸の時系列で処理できる。その際、時間ソースをどうするかも課題になる。時間ソースとしては、次のようなものが挙げられる。

• 車載ゲートウェイの内部クロック
• NTP（Network Time Protocol）サーバー
• GPS（全地球測位システム）の時間

　このうち、車載ゲートウェイの内部クロックに頼り切ってデータに絶対時刻を付した場合、クロック用の電池が切れてしまったり、ハードウェアトラブルなどが発生したりすると、時刻がずれてしまうケースが発生しうる。タイムスタンプ付与は車載ゲートウェイでしか行えないだけに、ここで絶対時刻が狂ってしまうとサーバー側では、もはや、いつのデータか判別できなくなる。

　NTPやGPSの時刻に依存する場合も、それぞれ電波環境に左右されるため、いつでも取得できるとは限らない。筆者が選択しているアプローチは、以下のような多重対策を講じながら打刻を管理している。

（1）内部クロックはNTPで常に補正
（2）内部クロックをベースに相対時刻を打刻しサーバーへ送信
（3）計測中に、内部クロック、NTP、GPSのプライオリティ順で、正しい時刻を取得できた時点で、基準時刻として取得時間（絶対時刻）をサーバーへ送信
（4）最悪すべての時間ソースが正常に取得できない場合はサーバーの受信時刻を基準時刻とする
（5）サーバー側で基準時刻を基に全データに絶対時刻を付与

　タイムスタンプ処理ができていればデータの順番保証も担保される。