JP2024050160A - Vehicle Evaluation System - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は車両を評価する車両評価システムに関するものである。 This invention relates to a vehicle evaluation system that evaluates vehicles.
特許文献1に開示されている異音判定装置は、測定した音データの周波数スペクトルを用いて異音の発生を判定する。具体的には、異音判定装置は、測定した音データの周波数スペクトルにおいて、閾値レベルを超えている分の面積を算出する。そして、異音判定装置は、算出した面積と判定値とを比較して異音の発生の有無を判定する。 The abnormal sound detection device disclosed in Patent Document 1 determines the occurrence of an abnormal sound using the frequency spectrum of the measured sound data. Specifically, the abnormal sound detection device calculates the area that exceeds a threshold level in the frequency spectrum of the measured sound data. The abnormal sound detection device then compares the calculated area with a determination value to determine whether an abnormal sound has occurred.
車両を評価するためには、明らかに故障していて異音が発生している状態を判別するだけではなく、車両の程度の違いを判別して評価を行う必要がある。そのため、車両を評価するのに適した車両評価システムが求められている。 In order to evaluate a vehicle, it is necessary not only to distinguish whether it is clearly broken and making abnormal noises, but also to distinguish between different levels of vehicle condition and evaluate it accordingly. Therefore, there is a demand for a vehicle evaluation system that is suitable for evaluating vehicles.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための車両評価システムは、評価対象の車両である対象車両から発せられる音を収録した音データを用いて前記対象車両を評価する。この車両評価システムは、処理回路と、記憶装置と、を備えている。記憶装置には、評価の基準になる状態の基準車両を既定時間に亘って稼働させながら収録した基準音データと、当該基準音データと同時に収集した前記基準車両の稼働状況を示す訓練用稼働データと、を含む訓練用データを用いて前記訓練用稼働データから前記基準音データの特徴を示す特徴データを生成するように教師有り学習によって訓練した学習済みモデルのデータが記憶されている。処理回路は、前記対象車両を前記既定時間に亘って稼働させながら収集した評価用稼働データを前記学習済みモデルに入力して生成した前記特徴データである生成データを出力する生成処理と、前記評価用稼働データと同時に収録した前記音データの前記特徴データである対象特徴データと前記生成データとを比較して前記対象特徴データと前記生成データとのずれの大きさに応じて前記対象車両を評価する評価処理と、を実行する。
The means for solving the above problems and their effects will be described below.
A vehicle evaluation system for solving the above problem evaluates a target vehicle using sound data recorded from a target vehicle that is a vehicle to be evaluated. The vehicle evaluation system includes a processing circuit and a storage device. The storage device stores data of a learned model trained by supervised learning using training data including reference sound data recorded while a reference vehicle in a state serving as a reference for evaluation is operated for a predetermined time, and training operation data indicating the operating status of the reference vehicle collected simultaneously with the reference sound data, to generate feature data indicating features of the reference sound data from the training operation data. The processing circuit executes a generation process of inputting the evaluation operation data collected while the target vehicle is operated for the predetermined time into the learned model and outputting generated data, which is the feature data generated, and an evaluation process of comparing the generated data with target feature data, which is the feature data of the sound data recorded simultaneously with the evaluation operation data, and evaluating the target vehicle according to the magnitude of deviation between the target feature data and the generated data.
生成データと対象特徴データとのずれの大きさには、対象車両と基準車両との状態の違いが現れる。したがって、車両評価システムは、車両の程度の違いを音データから判別して評価を行うことができる。 The difference between the condition of the target vehicle and the reference vehicle is reflected in the magnitude of the deviation between the generated data and the target feature data. Therefore, the vehicle evaluation system can determine the difference in the condition of the vehicle from the sound data and perform the evaluation.
以下、車両評価システムの一実施形態について、図1~図6を参照して説明する。
<車両評価システムの構成>
図1に示すように、この車両評価システムは、データセンタ100と、データ取得装置300とを備えている。データセンタ100は、通信ネットワーク200を介して、データ取得装置300と通信可能に接続されている。図1に示すように、データセンタ100は、プログラムが記憶されている記憶装置120と、処理回路110とを備えている。処理回路110は、記憶装置120に記憶されているプログラムを実行して各種の処理を実行する。また、データセンタ100は、通信装置130を備えている。
Hereinafter, an embodiment of a vehicle evaluation system will be described with reference to FIGS.
<Vehicle evaluation system configuration>
As shown in Fig. 1, this vehicle evaluation system includes a
データ取得装置300は、例えば、パーソナルコンピュータである。データ取得装置300は、プログラムが記憶されている記憶装置320と、処理回路310とを備えている。処理回路310は、記憶装置320に記憶されているプログラムを実行して各種の処理を実行する。また、データ取得装置300は、通信装置330を備えている。この実施形態では、データ取得装置300は、通信ネットワーク200を介した無線通信によってデータセンタ100に接続されている。また、データ取得装置300は、情報を表示する表示装置340を備えている。また、データ取得装置300は、マイクロフォン350を備えている。
The
この車両評価システムを用いて対象車両10を評価する際には、マイクロフォン350を対象車両10に対して所定の位置に設置する。また、データ取得装置300を、対象車両10の車両制御ユニット20に接続する。そして、作業者が対象車両10を操作して、対象車両10を稼働させる。こうして対象車両10を稼働させているときに、データ取得装置300は、マイクロフォン350で音を収録する。また、データ取得装置300は、音データの収録と同時に対象車両10の稼働状況を示す評価用稼働データを取得する。
When using this vehicle evaluation system to evaluate a
図2に示すように、車両制御ユニット20は、プログラムが記憶されている記憶装置22と、処理回路21と、を備えている。処理回路21は、記憶装置22に記憶されているプログラムを実行して各種の制御を実行する。車両制御ユニット20は、対象車両10の各部を制御する。車両制御ユニット20には、対象車両10の状態を検出する各種のセンサが接続されている。例えば、クランクポジションセンサ34が車両制御ユニット20に接続されている。クランクポジションセンサ34は、対象車両10に搭載されている内燃機関の出力軸であるクランクシャフトの回転位相の変化に応じたクランク角信号を出力する。車両制御ユニット20は、クランク角信号に基づいてクランクシャフトの回転速度である機関回転速度NEを算出する。エアフロメータ33が車両制御ユニット20に接続されている。エアフロメータ33は、対象車両10に搭載されている内燃機関の吸気通路を通じて気筒内に吸入される空気の温度である吸気温THAと、吸入される空気の質量である吸入空気量Gaを検出する。
2, the
また、車両制御ユニット20は、対象車両10に搭載されている変速機を制御する変速機制御ユニット30と接続されている。車両制御ユニット20は、変速機制御ユニット30から、変速比、入力回転速度Nin、出力回転速度Nout、及び変速機の油温の情報を取得する。なお、入力回転速度Ninは、変速機の入力軸の回転速度である。出力回転速度Noutは、変速機の出力軸の回転速度である。データ取得装置300を対象車両10の車両制御ユニット20に接続すると、データ取得装置300は車両制御ユニット20を通じて対象車両10の情報を取得することができるようになる。
The
<車両評価システムによる評価の流れ>
上述したように、この車両評価システムでは、対象車両10を評価する際に、データ取得装置300を対象車両10の車両制御ユニット20に接続する。そして、対象車両10を稼働させている間に、データ取得装置300は、マイクロフォン350で音を収録する。データ取得装置300は、収録した音のデータを含むデータをデータセンタ100に送信する。そして、データセンタ100は、受信したデータを用いて対象車両10を評価する評価処理を実行する。
<Evaluation process using the vehicle evaluation system>
As described above, in this vehicle evaluation system, when evaluating the
データ取得装置300は、対象車両10を既定時間に亘って稼働させながら稼働データを収集する。そして、データ取得装置300は、収集した稼働データを評価用稼働データとして記憶装置22に記録する。稼働データは、例えば、機関回転速度NE、入力回転速度Nin、出力回転速度Nout及び変速比である。また、データ取得装置300は、稼働データと同時にマイクロフォン350で収録した音データを評価用音データとして記憶装置320に記録する。また、データ取得装置300は、音データを収録しているときの外気温の情報として、エアフロメータ33で検出した吸気温THAを記憶装置320に記憶する。そして、データ取得装置300は、こうして収集した音データと外気温のデータと評価用稼働データとを既定時間分の1つのデータセットとして記憶装置320に記憶する。
The
データ取得装置300は、記憶装置320に記憶した既定時間分のデータセットを、既定時間よりも短い時間幅のウィンドウTwの範囲のデータ毎に切り出して、評価用データに整形する。なお、データ取得装置300は、評価用データを整形するデータ整形処理にあたり、評価用音データを時間周波数解析してその解析結果のデータを特徴データとして、記憶装置320に記憶する。具体的には、特徴データは、各時刻における周波数毎の音圧のデータである。例えば、特徴データは、各時刻における予め定めた複数の周波数の音圧のデータである。
The
データ取得装置300は、整形した評価用データをデータセンタ100に送信する。そして、データセンタ100は、複数のリストに整形された評価用データに含まれる評価用稼働データを、教師有り学習によって訓練した学習済みモデルに入力して評価処理を行う。
The
<学習済みモデルについて>
データセンタ100の記憶装置320には、対象車両10の評価に用いる学習済みモデルのデータが記憶されている。この車両評価システムでは、対象車両10を既定時間に亘って稼働させながら取得した評価用稼働データを学習済みモデルに入力して、特徴データを生成データとして生成する生成処理を実行する。なお、この実施形態におけるデータセンタ100は、学習済みモデルとして畳み込みニューラルネットワークを用いている。
<About the trained model>
The
次に、モデルを訓練して学習済みモデルを得るための訓練処理について説明する。モデルの学習は、評価の基準になる基準車両を用いて予め収集した大量の測定データを用いた教師有り学習によって行う。この例では、製造後に一定の慣らし運転を完了させた上で、十分な整備点検を行い、異常がないことを確認した車両を基準車両として用いる。すなわち、基準車両はほとんど劣化していない極めて程度の良い状態の車両のことである。 Next, we will explain the training process for training the model to obtain a learned model. The model is learned by supervised learning using a large amount of measurement data collected in advance using a reference vehicle that serves as the basis for evaluation. In this example, the reference vehicle is one that has completed a certain amount of break-in driving after manufacture, has been thoroughly inspected and maintained to ensure that there are no abnormalities. In other words, the reference vehicle is one that is in extremely good condition with almost no deterioration.
<データ取得処理について>
測定データを取得するデータ取得処理は、データ取得装置300と同様に、車両制御ユニット20に接続してデータを取得することのできるコンピュータによって実行する。
<About data acquisition process>
The data acquisition process for acquiring the measurement data is executed by a computer that can be connected to the
図3は、測定データを取得するデータ取得処理の流れを示すフローチャートである。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。このデータ取得処理は基準車両を稼働させながら実行される。図3に示すように、コンピュータは、データ取得処理を開始すると、データの測定を開始する(S100)。そして、コンピュータは基準車両を稼働させながらマイクロフォン350で音データを収録するとともに、外気温のデータ及び稼働データを取得する。なお、モデルを訓練するために、基準車両が発する音を収録したこの音データは基準音データである。また、モデルを訓練するために、基準車両から収集したこの稼働データは訓練用稼働データである。この例では、上述したように、稼働データは、機関回転速度NE、入力回転速度Nin、出力回転速度Nout及び変速比である。
Figure 3 is a flowchart showing the flow of the data acquisition process for acquiring measurement data. Note that, hereinafter, the step number of each process is represented by a number preceded by "S". This data acquisition process is executed while the reference vehicle is operating. As shown in Figure 3, when the computer starts the data acquisition process, it starts measuring data (S100). Then, while operating the reference vehicle, the computer records sound data with the
次に、コンピュータは既定時間に亘る測定データの収集が完了したか否かを判定する(S110)。測定データの収集が完了していないと判定した場合(ステップS110:NO)には、コンピュータはS110の処理を繰り返す。一方で、コンピュータは測定データの収集が完了した場合(S110:YES)には、処理をS120へと進める。そして、コンピュータは、データの測定を終了させる(S120)。こうして測定を終了させると、コンピュータは、既定時間分の測定データを1つのデータセットとして記憶装置に記録する(S130)。そしてコンピュータは、このデータ取得処理を一旦終了させる。こうして1つのデータセットの取得が完了する。教師有り学習に用いる訓練用データの収集は、このデータ取得処理を何度も行い、基準車両を稼働させながら収集した測定データのデータセットを大量に収集することによって行う。こうして収集した測定データのデータセットは、図4に示すデータ整形処理を通じて整形される。 Next, the computer determines whether or not the collection of measurement data over the predetermined time has been completed (S110). If it is determined that the collection of measurement data has not been completed (step S110: NO), the computer repeats the process of S110. On the other hand, if the collection of measurement data has been completed (S110: YES), the computer proceeds to the process of S120. Then, the computer ends the data measurement (S120). When the measurement is thus ended, the computer records the measurement data for the predetermined time as one data set in the storage device (S130). Then, the computer temporarily ends this data acquisition process. In this way, the acquisition of one data set is completed. The collection of training data used for supervised learning is performed by performing this data acquisition process many times and collecting a large amount of data sets of measurement data collected while operating the reference vehicle. The data set of measurement data collected in this way is shaped through the data shaping process shown in FIG. 4.
<データ整形処理について>
データ整形処理は、1つのデータセットを、ウィンドウTwをずらしながら切り出して複数のリストに整形する処理である。このデータ整形処理は、コンピュータで行われる。このデータ整形処理を行うコンピュータは、データ取得処理を実行するコンピュータと同じものであってもよいし、別のコンピュータであってもよい。
<About data formatting processing>
The data shaping process is a process of cutting out one data set while shifting the window Tw and shaping the data into a plurality of lists. This data shaping process is performed by a computer. The computer that performs this data shaping process may be the same as the computer that executes the data acquisition process, or may be a different computer.
データ整形処理を開始すると、コンピュータは、まず測定データのデータセットを1つ読み込む(S200)。次にコンピュータは、S200の処理で読み込んだデータセットにおける音データを時間周波数解析する(S210)。具体的には、コンピュータは各時刻における周波数毎の音圧を算出する。コンピュータはこうして音データから特徴データを算出する。次にコンピュータは、S200の処理で読み込んだデータセットにおける音データ以外のデータを標準化する(S220)。 When the data shaping process begins, the computer first loads one data set of measurement data (S200). Next, the computer performs time-frequency analysis of the sound data in the data set loaded in the process of S200 (S210). Specifically, the computer calculates the sound pressure for each frequency at each time. In this way, the computer calculates feature data from the sound data. Next, the computer standardizes data other than the sound data in the data set loaded in the process of S200 (S220).
次に、コンピュータはデータの切り出し開始時刻tを0に設定する(S230)。そして、コンピュータはデータの切り出しを行う(S240)。すなわち、コンピュータはウィンドウTwの始点を切り出し開始時刻tにあわせて、ウィンドウTwに収まっている範囲のデータを切り出す。具体的には、コンピュータは稼働データと外気温のデータからウィンドウTwの範囲のデータを切り出す。また、コンピュータは特徴データからウィンドウTwの範囲のデータを切り出す。 Next, the computer sets the data extraction start time t to 0 (S230). Then, the computer extracts the data (S240). That is, the computer aligns the start point of window Tw with extraction start time t, and extracts the data within the range of window Tw. Specifically, the computer extracts data within the range of window Tw from the operation data and outside temperature data. The computer also extracts data within the range of window Tw from the feature data.
次に、コンピュータは、S240の処理を通じて切り出したデータのうち、特徴データの代表値を算出する(S250)。例えば、コンピュータはウィンドウTwの範囲のデータのうち、中央の時刻の予め定めた複数の周波数における音圧のデータを代表値として算出する。次にコンピュータはウィンドウTwをストライドt_stの分ずらせるか否かを判定する(S260)。データの切り出しは、測定用パターンの間に取得したデータセットに対して、ウィンドウTwをストライドt_stの分ずらしてデータを切り出すことを繰り返して行う。ウィンドウTwがデータセットの終端に達し、データセットに含まれるデータを全て切り出した状態になると、ウィンドウTwをストライドt_stの分ずらせなくなる。コンピュータは、このようにウィンドウTwをストライドt_stの分ずらせなくなったときにS260の処理において否定判定を行う。 Next, the computer calculates a representative value of the feature data from the data extracted through the processing of S240 (S250). For example, the computer calculates sound pressure data at a plurality of predetermined frequencies at the center time from the data within the range of window Tw as a representative value. Next, the computer determines whether to shift window Tw by stride t_st (S260). Data extraction is performed by repeatedly shifting window Tw by stride t_st and extracting data from a data set acquired during the measurement pattern. When window Tw reaches the end of the data set and all data contained in the data set has been extracted, window Tw can no longer be shifted by stride t_st. When the computer determines that window Tw can no longer be shifted by stride t_st in this way, it makes a negative determination in the processing of S260.
コンピュータは、ウィンドウTwをストライドt_stの分ずらせると判定した場合(S260:YES)には、切り出したデータと、代表値のセットを1つのリストに格納する(S270)。なお、リストに格納する際に、コンピュータは、稼働データと外気温のデータを畳み込みニューラルネットワークへの入力に適した行列の形に整形する。例えば、稼働データが機関回転速度NE、入力回転速度Nin、出力回転速度Nout及び変速比の4種類のデータである場合には、コンピュータは外気温を加えた5種類のデータについての時系列データを行列の形に整形する。ウィンドウTwの間に20回のサンプリング分の稼働データ及び外気温のデータが含まれている場合には、コンピュータは稼働データと外気温のデータを5行20列の行列に整形する。そして、コンピュータは、切り出し開始時刻tを更新する(S280)。具体的には、切り出し開始時刻tにストライドt_stを加えた和を、新たな切り出し開始時刻tとすることによって、切り出し開始時刻tを更新する。これにより、ウィンドウTwがストライドt_stの分ずらされることになる。そして、コンピュータは、ウィンドウTwをストライドt_stの分ずらして再びS240~S260の処理を実行する。すなわち、コンピュータは、ウィンドウTwをストライドt_stの分ずらせなくなるまでS240~S280の処理を繰り返す。 If the computer determines that the window Tw should be shifted by the stride t_st (S260: YES), it stores the cut-out data and the set of representative values in one list (S270). When storing in the list, the computer shapes the operation data and the outside air temperature data into a matrix suitable for input to the convolution neural network. For example, if the operation data is four types of data, namely, the engine speed NE, the input speed Nin, the output speed Nout, and the gear ratio, the computer shapes the time series data for the five types of data, including the outside air temperature, into a matrix. If 20 samples of operation data and outside air temperature data are included during the window Tw, the computer shapes the operation data and outside air temperature data into a matrix with 5 rows and 20 columns. Then, the computer updates the cut-out start time t (S280). Specifically, the cut-out start time t is updated by adding the stride t_st to the cut-out start time t to obtain the new cut-out start time t. This causes the window Tw to be shifted by the stride t_st. Then, the computer shifts the window Tw by the stride t_st and executes the processes of S240 to S260 again. In other words, the computer repeats the processes of S240 to S280 until the window Tw can no longer be shifted by the stride t_st.
コンピュータは、ウィンドウTwをずらせなくなったと判定した場合(S260:NO)には、処理をS290へと進める。S290の処理は、S270の処理と同様の処理である。S290の処理において、データをリストに格納すると、コンピュータは、読み込んだ全てのデータセットを処理したかを判定する(S300)。全てのデータセットの処理が完了していないと判定した場合(S300:NO)には、コンピュータは処理をS200に戻す。そして、コンピュータは、処理していないデータセットを1つ読み込み、S210以降の処理を実行する。全てのデータセットを処理したと判定した場合(S300:YES)には、コンピュータはこの一連のデータ整形処理を終了させる。こうしてコンピュータは用意したデータセットを、ウィンドウTwに収まる大きさに繰り返し切り出し、それぞれをリストに整形する。こうしてデータ整形処理を通じてそれぞれが複数のリストの集合のかたちに整形された大量のデータセットを用いてモデルを訓練する訓練処理を行う。 When the computer determines that the window Tw can no longer be shifted (S260: NO), it advances the process to S290. The process of S290 is the same as the process of S270. In the process of S290, when the data is stored in the list, the computer determines whether all the loaded data sets have been processed (S300). When it determines that the processing of all the data sets has not been completed (S300: NO), the computer returns the process to S200. Then, the computer loads one unprocessed data set and executes the process from S210 onwards. When it determines that all the data sets have been processed (S300: YES), the computer ends this series of data shaping processes. In this way, the computer repeatedly cuts out the prepared data sets to a size that fits into the window Tw, and shapes each of them into a list. In this way, a training process is performed to train a model using a large number of data sets that have been shaped into a set of multiple lists through the data shaping process.
<訓練処理について>
図5は、訓練処理のフローチャートである。この訓練処理は、コンピュータで行われる。訓練処理を実行するコンピュータの記憶装置には、データ整形処理を通じて整形された大量のデータセットが訓練用データとして記憶されている。訓練処理を開始すると、コンピュータはまず記憶装置に記憶されている訓練用データを読み込む(S400)。次に、コンピュータは、読み込んだ訓練用データから1つのデータセットを読み込む(S410)。次に、コンピュータは、データセットから1つのリストを読み込む(S420)。
<About training processing>
5 is a flowchart of the training process. This training process is performed by a computer. A large amount of data set shaped through a data shaping process is stored as training data in a storage device of the computer that executes the training process. When the training process is started, the computer first reads the training data stored in the storage device (S400). Next, the computer reads one data set from the read training data (S410). Next, the computer reads one list from the data set (S420).
そして、コンピュータは、リストのデータのうち、稼働データと外気温のデータとを、上述したモデルに入力して特徴データを生成データとして算出する(S430)。なお、この例では、コンピュータは生成データとして、特徴データの代表値に相当するデータを算出する。 Then, the computer inputs the operation data and outside temperature data from the list into the above-mentioned model to calculate the feature data as generated data (S430). Note that in this example, the computer calculates data equivalent to a representative value of the feature data as the generated data.
訓練処理を開始したときには、畳み込みニューラルネットワークの重み及びバイアスは初期値になっている。この訓練処理では、畳み込みニューラルネットワークの重み及びバイアスを更新する。具体的には、稼働データと外気温のデータとからなる説明変数のリストを畳み込みニューラルネットワークの入力層に入力する。そして、畳み込みニューラルネットワークの出力層から生成データの値が出力される。こうして生成データの値を算出すると、コンピュータは、生成データの値を記録する(S440)。 When the training process begins, the weights and biases of the convolutional neural network are set to initial values. In this training process, the weights and biases of the convolutional neural network are updated. Specifically, a list of explanatory variables consisting of operation data and outside temperature data is input to the input layer of the convolutional neural network. The value of the generated data is then output from the output layer of the convolutional neural network. After calculating the value of the generated data in this way, the computer records the value of the generated data (S440).
次に、コンピュータは、データセットに含まれる全てのリストを処理したかを判定する(S450)。全てのリストの処理が完了していないと判定した場合(S450:NO)には、コンピュータは処理をS420に戻す。そして、コンピュータは、処理していないリストを1つ読み込み(S420)、S430以降の処理を実行する。 The computer then determines whether all lists included in the data set have been processed (S450). If it determines that processing of all lists has not been completed (S450: NO), the computer returns to S420. The computer then reads one unprocessed list (S420) and executes the processing from S430 onwards.
全てのリストを処理したと判定した場合(S450:YES)には、コンピュータは処理をS460へと進める。こうしてコンピュータは読み込んだデータセットに含まれるリストのそれぞれについて生成データを出力する(S430)。そして、出力した生成データの値を記録する(S440)。 If it is determined that all lists have been processed (S450: YES), the computer proceeds to S460. The computer then outputs generated data for each list included in the loaded data set (S430). The computer then records the value of the output generated data (S440).
S460の処理において、コンピュータは、評価指標値を算出する。評価指標値は、S430の処理を通じて算出した生成データと、データセットに含まれている特徴データとのずれの大きさを示す値である。データセットに含まれている特徴データは、基準音データの特徴を示す特徴データであり、正解の値である。ここでは、コンピュータは、S430の処理を通じて算出した値と、正解の値とのずれの大きさを算出する。こうして評価指標値を算出すると、コンピュータは、学習を行う(S470)。具体的には、コンピュータは、誤差逆伝搬法により、評価指標値の値が小さくなるように畳み込みニューラルネットワークにおける重みとバイアスを調整する。次に、コンピュータは、読み込んだ訓練用データに含まれる全てのデータセットを処理したかを判定する(S480)。全てのデータセットの処理が完了していないと判定した場合(S480:NO)には、コンピュータは処理をS410に戻す。そして、コンピュータは、処理していないデータセットを1つ読み込み(S410)、S420以降の処理を実行する。コンピュータは、こうして全てのデータセットについての処理が完了するまで、学習を繰り返してモデルを訓練する。コンピュータは、このように教師有り学習によって、稼働データ及び外気温のデータから基準音データの特徴を示す特徴データを生成することができるようにモデルを訓練する。 In the process of S460, the computer calculates an evaluation index value. The evaluation index value is a value indicating the magnitude of deviation between the generated data calculated through the process of S430 and the feature data included in the dataset. The feature data included in the dataset is feature data indicating the features of the reference sound data, and is a correct value. Here, the computer calculates the magnitude of deviation between the value calculated through the process of S430 and the correct value. When the evaluation index value is calculated in this way, the computer performs learning (S470). Specifically, the computer adjusts the weights and biases in the convolutional neural network by the backpropagation method so that the value of the evaluation index value becomes smaller. Next, the computer determines whether all the datasets included in the loaded training data have been processed (S480). If it is determined that the processing of all the datasets has not been completed (S480: NO), the computer returns the process to S410. Then, the computer reads one unprocessed dataset (S410) and executes the processes from S420 onwards. The computer repeats learning to train the model until the processing of all the datasets is completed in this way. In this way, the computer trains a model through supervised learning so that it can generate feature data that indicates the characteristics of the reference sound data from the operating data and outside temperature data.
全てのデータセットを処理したと判定した場合(S480:YES)には、コンピュータは、全てのデータセットを用いた学習が完了したモデルのパラメータを記憶装置に記録する(S490)。そして、コンピュータはこの一連の訓練処理を終了させる。こうして訓練処理を通じて学習済みモデルのデータが得られる。データセンタ100の記憶装置120には、こうして訓練処理を通じて訓練された学習済みモデルのデータが記憶されている。
If it is determined that all data sets have been processed (S480: YES), the computer records the parameters of the model that has completed learning using all data sets in the storage device (S490). The computer then ends this series of training processes. In this way, data of the trained model is obtained through the training process. The data of the trained model that has been trained through the training process is stored in the
次に、車両評価システムを用いて対象車両10を評価する場合の、データ取得処理、データ整形処理、評価処理について説明する。
<データ取得装置300によるデータ取得処理>
車両評価システムを用いて車両を評価する際には、上述したように、評価対象の車両である対象車両10に、データ取得装置300を接続する。また、対象車両10にマイクロフォン350を設置する。そして、作業者が対象車両10を操作して、対象車両10を稼働させる。こうして対象車両10を稼働させているときに、データ取得装置300は、マイクロフォン350で音を収録する。また、データ取得装置300は、同時に外気温のデータを取得する。また、データ取得装置300は、音データの収録と同時に対象車両10の稼働状況を示す対象稼働データを取得する。具体的には、データ取得装置300は、図3を参照して説明したデータ取得処理を実行して評価用データとして1つのデータセットを取得する。評価用データに含まれる稼働データが評価用稼働データである。
Next, the data acquisition process, data formatting process, and evaluation process when evaluating the
<Data Acquisition Process by
When evaluating a vehicle using the vehicle evaluation system, as described above, the
<データ取得装置300によるデータ整形処理>
データ取得装置300は、データ整形処理を実行して評価用データを整形する。具体的には、図4を参照して説明したデータ整形処理を実行して評価用データを複数のリストに整形する。データ取得処理において取得した評価用データは1つのみであるため、このときのデータ整形処理では1つのデータセットのみを読み込んで整形することになる。このデータ整形処理を通じて、評価用データは評価用稼働データ、外気温のデータ及び対象特徴データの複数のリストのかたちに整形される。データ整形処理を実行して評価用データを整形すると、データ取得装置300は、整形した評価用データをデータセンタ100に送信する。
<Data shaping process by
The
<データセンタ100による評価処理>
評価用データを受信すると、データセンタ100は、評価用データを記憶装置120に記憶する。そして、データセンタ100は、図6に示すルーチンを実行して対象車両10を評価する評価処理を実行する。図6に示すルーチンは、データセンタ100の処理回路110によって実行される。図6に示すように、このルーチンを開始すると、データセンタ100は、記憶装置120に記憶した評価用データを読み込む(S500)。そして、S510~S540の処理を通じて、記憶装置120に記憶されている学習済みモデルを用いて生成データの算出を繰り返す。具体的には、データセンタ100は、評価用データから1つのリストを読み込む(S510)。データセンタ100は、訓練処理におけるS430の処理と同様に、リストのデータを学習済みモデルに入力して生成データを算出する(S520)。こうして生成データを算出すると、データセンタ100は、生成データの値を記録する(S530)。
<Evaluation Process by
Upon receiving the evaluation data, the
次に、データセンタ100は、データセットに含まれる全てのリストを処理したかを判定する(S540)。全てのリストの処理が完了していないと判定した場合(S540:NO)には、データセンタ100は処理をS510に戻す。そして、データセンタ100は、処理していないリストを1つ読み込み(S510)、ステップS520以降の処理を実行する。全てのリストを処理したと判定した場合(S540:YES)には、データセンタ100は処理をS550へと進める。
Next, the
こうしてデータセンタ100は読み込んだ評価用データに含まれるリストのそれぞれについて生成データの値を算出する(S520)。そして、算出した値を記録する(S530)。このS510~S540の一連の処理は、評価用稼働データを学習済みモデルに入力して生成データを出力する生成処理である。次に、データセンタ100は、訓練処理におけるS460の処理と同様に評価指標値を算出する(S550)。学習済みモデルは、基準車両から収集した稼働データから特徴データを復元した生成データを生成するように最適化されている。そのため、基準車両とは異なる状態の対象車両10から収集した評価用稼働データを入力した場合には、特徴データを正しく復元することができない。すなわち、対象車両10の状態が基準車両の状態から乖離していると、正解のデータとしてデータセットに記憶されている対象特徴データと、生成データとにずれが生じる。評価指標値は、このずれの大きさを示している。すなわち、評価指標値が大きいほど、対象車両10の状態が基準車両の状態から乖離していることを示している。上述したように基準車両は、ほとんど劣化していない極めて程度の良い状態の車両である。そのため、この評価システムでは、評価指標値が小さいほど、対象車両10の状態が基準車両の状態に近いとみなして高い評価をする。こうして評価指標値を算出すると、データセンタ100は、処理をS560に進める。
In this way, the
データセンタ100は、評価指標値に基づいて評価ランクを判定する(S560)。データセンタ100は、Sランク、Aランク、Bランク、Cランクの4段階の評価ランクの中から評価指標値の大きさに応じた評価ランクを選択することによって評価ランクを判定する。Sランクが4つの評価ランクの中で最も評価の高い水準の車両であることを示す評価ランクである。そして、Cランクが4つの評価ランクの中で最も評価の低い水準の車両であることを示す評価ランクである。Sランク、Aランク、Bランク、Cランクの順に評価が低くなっていてCランクが最も評価が低い評価ランクである。S560の処理を通じて対象車両10の評価ランクを判定すると、データセンタ100は処理をS570へと進める。S550の処理及びS560の処理は、対象特徴データと生成データとを比較して対象特徴データと生成データとのずれの大きさに応じて対象車両10を評価する評価処理である。
The
次に、データセンタ100は、評価ランクをデータ取得装置300に送信して評価ランクを出力する(S570)。こうして評価ランクを出力すると、データセンタ100は、このルーチンを終了させる。
Next, the
評価ランクを受信したデータ取得装置300は、受信した評価ランクを対象車両10の評価ランクとして表示装置340に表示する。
<本実施形態の作用>
データセンタ100は、学習済みモデルを用いて生成処理を実行して評価用データから特徴データを復元した生成データを生成する。学習済みモデルは、既定時間分のデータから切り出した評価用データを説明変数とし、切り出したデータに対応する時点の特徴データを目的変数とするニューラルネットワークになっている。そしてデータセンタ100は、生成データに基づいて評価処理を実行する。また、訓練用稼働データ及び対象稼働データは、機関回転速度NE、入力回転速度Nin、出力回転速度Nout及び変速比である。すなわち、訓練用稼働データ及び評価用稼働データは、パワートレーンにおける回転軸の回転速度のデータを含んでいる。
The
<Action of this embodiment>
The
データセンタ100は、評価処理において、切り出し開始時刻tを変更しながら繰り返し切り出した期間の分のデータのそれぞれについて出力したずれの既定時間分の総和を評価指標値として算出する。データセンタ100は評価指標値に基づいて対象車両10の評価ランクを判定する。
In the evaluation process, the
<本実施形態の効果>
(1)生成データと対象特徴データとのずれの大きさには、対象車両10と基準車両との状態の違いが現れる。したがって、車両評価システムは、車両の程度の違いを音データから判別して評価を行うことができる。
<Effects of this embodiment>
(1) The difference between the condition of the
(2)上記の車両評価システムは、既定時間分のデータを複数の区間に区切って分析している。そして、その結果を統合して評価指標値を算出している。そのため、上記の車両評価システムによれば、既定時間分のデータをまとめて分析する場合と比較して、学習済みモデルが小さくて済む。 (2) The above vehicle evaluation system divides data for a set period of time into multiple sections and analyzes them. The results are then integrated to calculate an evaluation index value. Therefore, with the above vehicle evaluation system, the trained model can be smaller than when analyzing data for a set period of time all at once.
(4)上記の車両評価システムは、評価結果を予め設定した評価ランクに当てはめて出力する。そのため、この評価システムによれば、対象車両10の程度の良し悪しの、中古車市場における相対的な水準が把握しやすくなる。
(4) The vehicle evaluation system outputs the evaluation results by applying them to a preset evaluation rank. Therefore, this evaluation system makes it easier to understand the relative level of the condition of the
(5)音データは、車両の状態が同一であっても測定環境の違いによる影響を受ける可能性がある。上記の車両評価システムは、学習済みモデルに入力する説明変数に、測定条件を示すデータとして、外気温のデータを含めている。そのため、車両評価システムは、外気温の違いによる影響を反映させたかたちで評価を行うことができる。このように説明変数に測定条件を示すデータを含めることによって測定条件の違いによる影響を反映させたかたちで評価を行うことができる。 (5) Sound data can be affected by differences in the measurement environment even when the vehicle condition is the same. The vehicle evaluation system described above includes outside temperature data as data indicating the measurement conditions in the explanatory variables input to the trained model. Therefore, the vehicle evaluation system can perform evaluations that reflect the effects of differences in outside temperature. In this way, by including data indicating the measurement conditions in the explanatory variables, evaluations can be performed that reflect the effects of differences in measurement conditions.
<変更例>
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
<Example of change>
This embodiment can be modified as follows: This embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that there is no technical contradiction.
・データ整形処理をデータセンタ100で実行するようにしてもよい。
・学習済みモデルとして畳み込みニューラルネットワークを用いる例を示した。学習済みモデルは、畳み込みニューラルネットワークに限らない。例えば、時系列データを取り扱うことのできる再帰型ニューラルネットワークを用いて生成データを出力するようにしてもよい。例えば、長短期記憶ネットワークを用いて生成データを出力するようにしてもよい。
The data reforming process may be performed in the
An example has been given in which a convolutional neural network is used as the trained model. The trained model is not limited to a convolutional neural network. For example, a recurrent neural network capable of handling time-series data may be used to output the generated data. For example, a long short-term memory network may be used to output the generated data.
・車両評価システムを生成処理及び評価処理を行うデータセンタ100のみで構成してもよい。この場合は、車両評価システムは、受信した評価用データを用いて生成処理及び評価処理を行い、評価結果を出力するシステムになる。また、例えば、データ取得装置300の記憶装置320に学習済みモデルのデータを記憶してデータ取得装置300のみで車両評価システムを構成することもできる。この場合、データ取得装置300において生成処理及び評価処理を実行する。
The vehicle evaluation system may be composed of only the
・評価ランクの数は4つでなくてもよい。例えば、評価ランクの数をより多くしてもよい。また、逆に、評価ランクの数を少なくしてもよい。評価処理として、評価指標値に基づいて評価ランクを判定する例を示したが、評価処理は、こうした態様に限らない。例えば、評価指標値を値が大きいほど評価の低さを示す値としてそのまま出力して表示装置340に表示させるようにしてもよい。
- The number of evaluation ranks does not have to be four. For example, the number of evaluation ranks may be increased. Conversely, the number of evaluation ranks may be decreased. As an example of the evaluation process, an evaluation rank is determined based on the evaluation index value, but the evaluation process is not limited to this form. For example, the evaluation index value may be output as it is, with a larger value indicating a lower evaluation, and displayed on the
・上記の車両評価システムでは、極めて程度の良い車両を基準車両として、対象車両10を評価する例を示した。必ずしも程度の良い車両を基準車両にする必要はない。例えば、極めて程度の悪い、評価の低い車両を基準車両にすることもできる。上記の評価処理における評価指標値は、基準車両との対象車両10と状態の乖離の度合いを示す値である。そのため、極めて評価の低い老朽化した車両を基準車両にした場合には、評価指標値が小さいほど、評価が低いことを示すことになる。こうした評価指標値を用いて対象車両10を評価することもできる。
- In the above vehicle evaluation system, an example is shown in which a vehicle in extremely good condition is used as the reference vehicle to evaluate the
・データ取得装置300自体がマイクロフォン350を備えていなくてもよい。音データを外部の機器から取得してデータ整形処理や生成処理、評価処理を行うこともできる。複数のマイクロフォン350を用いて収録した複数の音データを用いて生成処理及び評価処理を行うようにしてもよい。
- The
・上記の実施形態では、車両評価システムが対象車両10そのものを評価する例を示した。これに対して車両評価システムは、対象車両10における特定のユニットを評価することによって対象車両10の評価を行うものであってもよい。例えば、対象車両10に搭載されている変速機から発せられた音を収録した音データを用いて変速機を評価する車両評価システムであってもよい。また、例えば、エンジンの評価をするために、稼働データとして機関回転速度NE、点火時期、エンジン負荷率のデータを用いることが考えられる。例えば、駆動用モータの評価をするために、稼働データとしてモータの出力軸の回転速度のデータを用いることが考えられる。四輪駆動車の評価をするために、稼働データとして各駆動輪の回転速度のデータを用いることが考えられる。また、車両評価システムは、様々なユニットの評価指標値を参照して対象車両10の評価を行うものであってもよい。
- In the above embodiment, an example was shown in which the vehicle evaluation system evaluates the
10…対象車両、20…車両制御ユニット、21…処理回路、22…記憶装置、30…変速機制御ユニット、33…エアフロメータ、34…クランクポジションセンサ、100…データセンタ、110…処理回路、120…記憶装置、130…通信装置、200…通信ネットワーク、300…データ取得装置、310…処理回路、320…記憶装置、330…通信装置、340…表示装置、350…マイクロフォン 10...Target vehicle, 20...Vehicle control unit, 21...Processing circuit, 22...Storage device, 30...Transmission control unit, 33...Air flow meter, 34...Crank position sensor, 100...Data center, 110...Processing circuit, 120...Storage device, 130...Communication device, 200...Communication network, 300...Data acquisition device, 310...Processing circuit, 320...Storage device, 330...Communication device, 340...Display device, 350...Microphone
Claims (5)
前記記憶装置に、評価の基準になる状態の基準車両を既定時間に亘って稼働させながら収録した基準音データと、当該基準音データと同時に収集した前記基準車両の稼働状況を示す訓練用稼働データと、を含む訓練用データを用いて前記訓練用稼働データから前記基準音データの特徴を示す特徴データを生成するように教師有り学習によって訓練した学習済みモデルのデータが記憶されており、
前記処理回路は、前記対象車両を前記既定時間に亘って稼働させながら収集した評価用稼働データを前記学習済みモデルに入力して生成した前記特徴データである生成データを出力する生成処理と、前記評価用稼働データと同時に収録した前記音データの前記特徴データである対象特徴データと前記生成データとを比較して前記対象特徴データと前記生成データとのずれの大きさに応じて前記対象車両を評価する評価処理と、を実行する
車両評価システム。 A vehicle evaluation system for evaluating a target vehicle using sound data recorded from the target vehicle, the vehicle being an evaluation target, comprising: a processing circuit; and a storage device;
The storage device stores data of a learned model trained by supervised learning to generate feature data indicating features of the reference sound data from the training operation data, the feature data including reference sound data recorded while a reference vehicle in a state serving as a reference for evaluation is operated for a predetermined time period and training operation data indicating the operating status of the reference vehicle collected simultaneously with the reference sound data;
The processing circuit executes a generation process of inputting evaluation operation data collected while operating the target vehicle for the predetermined time into the trained model and outputting generated data, which is the feature data generated, and an evaluation process of comparing the generated data with target feature data, which is the feature data of the sound data recorded simultaneously with the evaluation operation data, and evaluating the target vehicle depending on the magnitude of deviation between the target feature data and the generated data.
請求項1に記載の車両評価システム。 The trained model is a neural network that uses data for a period shorter than the predetermined time cut out from the operating status data for the predetermined time as explanatory variables, and uses sound pressure data for each frequency in the sound data at a time point corresponding to the cut out data as a target variable. The vehicle evaluation system according to claim 1.
請求項2に記載の車両評価システム。 The vehicle evaluation system according to claim 2 , wherein the evaluation process calculates, as an evaluation index value, a sum of the deviations output for the predetermined time period for each of the data repeatedly extracted while changing the extraction start time.
請求項2に記載の車両評価システム。 The vehicle evaluation system according to claim 2 , wherein the explanatory variables include data indicating measurement conditions when the sound data was recorded.
請求項1に記載の車両評価システム。 The vehicle evaluation system according to claim 1 , wherein the training operation data and the evaluation operation data include data on a rotation speed of a rotating shaft in a powertrain.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| US12437587B2 (en) | 2023-01-30 | 2025-10-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle diagnostic system |
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2022
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