CN100520655C - 用于监测一个系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法，用于通过监测模块(7)监测具有一个作为主机(3)定义的控制装置和一定数量作为从属机(5)定义的控制装置的系统(1)，其中，由主机(3)和从属机(5)对询问(11)分别作出应答(13、16)，并对在这些应答(13、16)基础上提供的共用应答(17)由监测模块(7)进行检验。

Description

用于监测一个系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监测一个系统的方法、一个具有多个控制装置的系统。
背景技术
控制装置、特别是发动机控制装置通常按一种3级方案(3Ebenen Konzept)进行监测。在这种方案中，一种取决于一个功能计算机的监测模块起到重要作用。所述监测模块通过一种问答通信来监测该功能计算机。在这种情况下，通过监测模块检验所述功能计算机的应答是否正确，和/或应答是否在一个正确的时间点上到达。
在具有大量控制装置的系统变得越来越复杂的背景下，需要能够既安全又省钱地实施对这种系统进行监测的方法。
发明内容
为此，本发明的任务是改进所述类型的方法和所述类型的系统。
上述任务根据本发明由这样一种方法来实现，该方法用于通过一个监测模块来监测一个具有一个作为主机定义的控制装置和一定数量作为从属机定义的控制装置的系统，其中，由主机和从属机对询问分别作出应答，并对一个在这些应答基础上提供的共用应答由所述监测模块进行检验。利用本发明可以对系统内部分布在多个控制装置上的软件进行防单个错误的监测。另一个优点是，为实施该方法，所述监测模块内的软件以及一个在传统方法中在监测模块与功能计算机之间进行的问答通信保持不变。
最好适所述共用应答通过一个算法来确定。在此方面考虑控制装置的应答。监测模块在其功能上仅间接受本身方法和算法的影响。因为监测模块只接受一种共用应答，所以利用该方法可以监测在高度复杂的系统内任意数量的控制装置。
在该方法的方案中，特别是由监测模块提供的询问由每个控制装置检验其正确与否。每个控制装置根据该装置可以提供一个正确的或者定义错误的应答。
对一个正确询问的应答Antw根据定义所述询问的询问识别码Frage_Id和一个定义控制装置的控制装置识别码Steuerg_Id来提供。应答Antw例如依据：
Antw＝(Frage_Id+1)＊Steuerg_Id        (1)
因此可以准确分配应答Antw。控制装置识别码Steuerg_Id无论是对主机还是对从属机均是单独规定的质数。
在本发明优选的实施方式中，共用应答在考虑到各自一个控制装置的作为校正定义的和真实应答的情况下提供。通过在实际值和额定值之间的这种比较，在低费用下可以可靠地识别系统内部的错误，并因此在需要时采取排除这些错误的措施。
此外，共用应答g_Antw按照下列公式尤其与一个定义的共用应答g_Antw_d有关：
g_Antw_d＝M_Antw-∑S_Antw_d     (2)
其中，M_Antw相当于主机的应答，而∑S_Antw_d相当于从属机作为校正定义的应答总和。
共用应答g_Antw例如依据公式：
g_Antw＝g_Antw_d+∑S_Antw_w        (3)
根据定义的共用应答g_Antw_d和从属机真实应答总和∑S_Antw_w而进行计算。
在这种方法中，为了计算所述共用应答因此在一个第一步骤中使定义的共用应答g_Antw_d定义，方法是减去从属机的作为校正定义的应答∑S_Antw_d和主机应答M_Antw或功能计算机的应答。在一个接下来的步骤中将从属机接收的真实应答∑S_Antw_w与定义的共用应答g_Antw_d相加。如果从属机的真实应答S_Antw_w是校正的，那么共用应答g_Antw具有主机应答M_Antw的值。系统内部存在错误与否，现在可以通过监测模块仅检验共用应答g_Antw的一个值来确定。
特别是功能计算机的主机之间的问答在主机和从属机内部进行交换。监测模块不涉及这种可能大规模的问答通信。运行期间监测模块只发出询问并也只收到对此的应答。
在实施该方法时，最好使每个从属机的应答分别通过主机内的每个错误计数器检验。这样做在系统内部产生高度的灵活性。对于具体情况来说，可以调节从属机之一应答多少次或者过迟到达，而监测模块对此没有发现。因此，该系统的通信网络内部可能造成一个从属机的应答没有及时到达主机的暂时干扰(数据总线干扰)不作为该从属机内部的错误加以说明，并因此在监测模块内部不会引起错误反应。借助主机内部的这种错误计数器因此避免了不必要的错误反应。
所述发明任务依据本发明由一种系统来实现，该系统具有一个定义为一个主机的控制装置和一定数量定义为从属机的控制装置以及监测模块。为监测该系统，由主机和从属机对于询问分别做出应答，监测模块对在这些应答基础上提供的共用应答进行检验。该系统这样设计，使监测可以与控制装置的数量无关地进行监测。
附图说明
现借助附图和下列说明对本发明的实施例进行详细说明。其中：
图1示出依据本发明系统的优选实施例；
图2示出依据本发明方法的优选实施例的第一方案示意图；
图3示出依据本发明方法的优选实施例的另一方案示意图。
具体实施方式
图1中示出的依据本发明的系统1包括多个控制装置3、5。在这种情况下，控制装置之一例如构成为发动机控制装置，并定义为主机3。处于该主机3内部的有一个监测模块7以及一个功能计算机9。根据这种构成，主机3在整个系统内部至少在实施依据本发明的方法时相对于系统1的其他控制装置具有上级的位置和/或功能。出于概览的原因，图1中仅示出另一个定义为从属机5的控制装置，但系统1可以包括任意数量的其他控制装置或从属机5。
在整个从属机5上分布用于控制系统的软件。在此方面，从属机5包括层面-1-模块和层面-2-模块14，与传统的系统相比它们设置在从属机5内而不是主机3内。
主机3同样包括一个层面-2-模块15，它通过应答通信由监测模块7监测。正如后面的图2和3详细所示那样，为实施依据本发明的方法借助于一种算法将询问11传输到从属机5。此时，如果功能计算机9接收询问11的话，这些询问11直接由监测模块7或者从功能计算机9发送到从属机5。
为交换询问11和在此基础上的应答13，在主机3和从属机5之间存在通信介质。该介质例如作为CAN-数据总线(控制器区域网络—Controller AreaNetwork)构成。监测模块7不与从属机5直接连接，因此询问11由功能计算机9继续传送。主机3和从属机5之间的通信因此在监测模块7之外在虚线区域20内进行。
在实施依据本发明的方法时，在从属机5内的层面-2-模块14内部在询问11的基础上对应答13进行计算，并发回到主机3。此外，在主机3的层面-2-模块内部对一个应答16进行计算。为监测所述系统1，监测模块7在应答13和16的基础上仅接收一个共用应答17。根据这个共用应答17可以防单个错误地确定可能具有任意数量控制装置3、5的系统1存在的错误，并为排除该至少一个错误采取相应措施。
依据本发明的系统因此这样构成，使监测模块7在实施依据本发明的方法时仅注意主机3，从属机5即使任意大的数量对于监测模块7来说也不存在。因此，为实施依据本发明的方法可以保留监测模块7的传统监测软件。系统1内虚线区域20外部的所有部分因此无需改变。
图2左侧示意示出用于继续传送201上述询问之一的简图。从对于一个询问N的存在203出发，将通过一个询问识别码Frage_Id(N)补充的询问N在205中传送到总计k个从属机i的各自一个。
图2右侧示意示出在207中在从属机中的一个i的层面-2-模块内部中对询问的应答213、215的简图。在接收209内收到的询问首先在校正211上进行检验。检验模块可以提供不同的询问NNFrage。校正的询问N因此具有零和(NFrage-1)之间的有效值。所述询问中的每一个在校正211上检验后，从属机i计算校正的应答213。在最后一个步骤217中将该校正的应答213发送到主机。如果由于在校正211上的所述检验而出现询问未校正，那么从属机i提供定义错误的应答215，在最后一个步骤217中将其同样发送到主机。
在207中对应答213、215进行计算时，k个从属机i中的每个分别对每个询问仅应答一次，因此保证发现与任何安全性有关的单一错误。其基础是k个从属机i中的每个具有一个本身的控制装置识别码Steuerg_Id(i)。这种控制装置识别码Steuerg_Id(i)例如是一个质数。校正的应答213最好通过公式：
Antw＝(Frage_Id(N)+1)＊Steuerg_Id(i)      (1)
来描述，此外，该校正的应答Antw取决于为每个询问N定义的询问识别码Frage_Id(N)。因此可以防单个错误地确定询问识别码Frage_Id(N)基础上错误的类型及其通过控制装置识别码Steuerg_Id(i)的产生。在可能存在错误的情况下，从属机i也向主机提供对校正询问的校正应答213，但带有一个错误值。
将询问与询问识别码Frage_Id(N)共同继续传送到从属机。从属机将该询问识别码Frage_Id与应答共同继续发送到主机。这样保证主机知道应答与哪个询问相应。
图3示意示出用于在301中计算以在k个从属机i应答和主机应答的基础上的共用应答的细节。在这种情况下，在一个第一步骤303中将定义的共用应答g_Antw_d依据公式：
gAntw_d＝MAntw-∑S_Antw_d(i)          (2)
描述，其中M_Antw为主机的应答，而∑S_Antw_d(i)为k个从属机i的作为校正定义的应答的总和。该定义的共用应答g_Antw_d在一个第二步骤319中为确定固有的真实的共有应答g_Antw加以考虑。
对全部k个从属机i实施该所述第二步骤319。如果从属机i依据一个第一分步骤307激活，那么主机从该从属机i在一个应答接收步骤307中接收一个新的真实的应答S_Antw_w(i)。在一个存在步骤309中检验一个真实应答S_Antw_w(i)的存在。如果应答S_Antw_w(i)到达，那么在一个左分支中产生两个W-检验步骤311、313。如果没有从属机i的应答到达，那么在一个右分支内部产生两个F-检验步骤315、317。
在第一W-检验步骤311中对每个从属机i检验错误计数器S_Z(i)值的正确性。如果是这种情况，那么在第二W-检验步骤315中计算共用应答g_Antw。此时对于每个单个从属机i共用应答g_Antw(i)已经存在的一个值增加一个该从属机i真实应答的值S Antw_w(i)，从而对共用应答取决于i各自现实的值适用下列公式：
g_Antw(i)＝g_Antw(i-1)+SAntw_w(i)
此外，错误计数器S_Z(i)的值减少1。
固有的真实共用应答g_Antw整体上来自于第一步骤303中计算的定义共用应答g_Antw_d和所有k个从属机i的全部k个应答S_Antww(i)的总和：
gAntw＝gAntw_d+∑SAntw_w(i)             (3)
代入公式(2)后产生：
g_Antw=M_Antw-∑S_Antwd(i)+∑S_Antw_w(i)
如果该系统无错误地工作，那么作为额定值的k个从属机i作为校正定义的应答总和∑S_Antw_d(i)相当于作为实际值的真实应答的总和∑S_Antw_w(i)。然而这意味着，共用应答g_Antw相当于主机的应答M_Antw。这是唯一所要由监测模块检验的标准。
在右侧的F-检验步骤315中，对于从属机i没有提供应答的情况来说，共用应答g_Antw(i)的现实值利用S_Antw_d(i)作为从属机i的定义应答按下列公式计算：
gAntw(i)＝g_Antw(i-1)+sAntw_d(i)＊(Frage_Id+1)
对每个从属机i存在一个错误计数器S_Z(i)和允许过迟或者根本不到达的最大数量错误。如果k个从属机i之一的应答在计算共用应答g_Antw时在第一F-检验步骤315中没有到达，那么错误计数器S_Z(i)增加3。只要从属机i的错误计数器不超过允许的最大值，那么从属机i的正确应答S_Antw_w(i)就与共用应答g_Antw相加。
如果从属机i的应答过迟到达，而且相应的错误计数器S_Z(i)高于允许值，那么正确的应答S Antw_w(i)不与共用应答g_Antw相加。因此监测模块收到一个错误应答。
如果从属机i的应答S_Antw_w(i)在正确时间点到达，那么在第二W-检验步骤313内相应错误计数器S_Z(i)的值减少1。错误计数器S_Z(i)的最低值为零。如果错误计数器S_Z(i)的值超过允许的最大值，那么在允许应答重新过迟到达之前，错误计数器S_Z(i)必须重新达到零值。
对于错误计数器来说，最大值例如为S_Z(i)＝6，如果现在从属机应答S_Antww(i)过迟到达，那么错误计数器S_Z(i)增加3，也就是说S_Z(i)＝3。如果下个应答在正确时间点上到达，那么S_Z(i)减少1，从而S_Z(i)＝2。对于第三应答过迟到达的情况来说，不允许补充校正的从属机应答，因为在从属机应答在正确时间点上到达以后，错误计数器尚未达到零值。也就是说，条件S_Z(i)大于最大值不必是最大允许值的唯一标准。
本发明例如适用于监测汽车的意外加速度。在此方面，发动机控制装置作为主机定义。从属机除了发动机控制装置外由含有对加速度安全性重要软件的控制装置组成。但本发明也可用于在类似问答通信基础上进行监测的其他系统。

Claims (12)

1.用于通过一个监测模块(7)来监测系统(1)的方法，该系统(1)具有一个作为主机(3)定义的控制装置和一定数量的作为从属机(5)定义的控制装置，其中，由主机(3)和从属机(5)对一个询问(11)分别作出应答(13、16、213、215)，并使一个在这些应答(13、16、213、215)基础上提供的共用应答g_Antw(17、313)由监测模块(7)进行检验。
2.按权利要求1所述的方法，其中，共用应答g_Antw(17、313)通过一种算法(301)来如此确定：在一个第一步骤(303)中确定定义的共用应答gAntw_d，并且在一个第二步骤(319)中确定所述共用应答g_Antw(17、313)。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中，所述询问(11、203、209)由每个控制装置(3、5)检验其正确与否，并据此来确定应答(13、16、213、215)。
4.按权利要求3所述的方法，其中，对正确询问(11)的应答根据一个定义询问(11)的询问识别码和一个定义控制装置(3、5)的控制装置识别码来提供。
5.按权利要求4所述的方法，其中，对正确询问的应答Antw利用询问识别码Frage_Id和控制装置识别码Steuerg_Id依据此公式得出：
Antw＝(Frage_Id+1)＊Steuerg_Id。
6.按权利要求1所述的方法，其中，所述共用应答g_Antw(17、313)在分别考虑到控制装置(3、5)中的一个装置的一个作为校正定义的应答和一个真实的应答(13、16)的情况下提供。
7.按权利要求6所述的方法，其中，一个定义的共用应答(309)根据主机(3)的一个应答(16)和从属机(5)的作为校正定义的应答(13、213、215)的总和来提供。
8.按权利要求6所述的方法，其中，定义的共用应答g_Antw_d利用主机(3)的应答M_Antw和从属机(5)的作为校正定义的应答的总和∑S_Antw_d依据此公式得出：
g_Antw_d＝M_Antw-∑S_Antw_d。
9.按权利要求6所述的方法，其中，在考虑到从属机(5)的真实应答总和∑S_Antw_w的情况下依据此公式得出所述共用应答g_Antw(17、313)：
g_Antw＝g_Antw_d+∑S_Antw_w。
10.按权利要求1所述的方法，其中，询问(11)和应答(13)在主机和从属机之间交换。
11.按权利要求1所述的方法，其中，所述从属机(5)中的每个从属机的应答(13、213、215)分别通过主机(3)内的各自一个错误计数器进行检验。
12.具有一个作为主机(3)定义的控制装置和一定数量的作为从属机(5)定义的控制装置以及一个监测模块的系统，其中为了进行监测，由主机(3)和从属机(5)对一个询问(11)分别作出一个应答(13、16、213、215)，并且所述监测模块(7)对在这些应答(13、16、213、215)基础上提供的共用应答(17、313)进行检验。
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