CN101385001B - 确定以冗余方式递送且表示系统参数的二进制信息的值的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定由两个不同的确定装置(2、3)以冗余方式递送且表示系统(4)的参数的二进制信息(IB)的值的设备(1)，当所述参数分别在第一(范围0)或第二(范围1)值范围内时所述二进制信息等于第一或第二值，所述第一(范围0)和第二(范围1)值范围由过渡值范围(范围3)隔开，由所述确定装置(2、3)分别发送的二进制信息(IB1、IB2)的值的过渡在该过渡值范围内发生。该系统包括判定装置(5)，该判定装置包括状态机(6)，该状态机适于当所述参数在所述第一或第二值范围内时，如果所述确定装置之一递送由于故障而没有任何值过渡的二进制信息(IB1、IB2)则分别分配由另一正常运转的确定装置递送的所述第一或第二预定值。

Description

确定以冗余方式递送且表示系统参数的二进制信息的值的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定以冗余方式递送且表示系统参数的二进制信息的值的设备和方法。
背景技术
当希望确定表示系统参数(例如踏板的“压下”或“松开”位置)的二进制信息的值时，可以使用例如“开/关”型测量传感器的指示系统状态的确定单元。
二进制信息因而表示系统的状态。在这种情况下，这个传感器的数据获取链或这个传感器的故障会致使丢失所有二进制信息或递送错误的二进制信息。
增加独立的第二确定单元(例如类似的第二传感器)能够确保当一个确定单元出故障时仍可以由第二确定单元发送正确的二进制信息。
然而，当由两个确定单元分别发送的两个二进制信息相反时，无法知道哪一个是正确的。例如当确定单元之一出故障并发送常数二进制信息时会出现这种问题。
增加第三确定单元(例如第三传感器)可以消除这种矛盾。然而，增加第三确定单元相比两个确定单元的解决方案而言成本非常高。
存在管理由两个确定单元发送的二进制信息的冗余的系统。
文件US 5016587使用时间相关性，这使之能够检测不相干性并在使用复杂且昂贵的处理之后识别出故障的传感器。
发明内容
本发明的一个目的是有效且低成本地管理二进制信息的冗余。
同样，根据本发明的一个方面，提出了一种用于确定由两个不同的确定装置以冗余方式递送且表示系统参数的二进制信息的值的设备。当所述参数分别在第一或第二值范围内时，所述二进制信息等于第一或第二值。所述第一和第二值范围由过渡值范围隔开，由所述确定装置分别发送的二进制信息的值的过渡在该过渡值范围内发生。所述设备包括判定装置，该判定装置包括状态机，该状态机适于当所述参数在所述第一或第二值范围内时，如果所述确定装置之一递送由于故障而没有值过渡的二进制信息则分别分配由另一正常运转的确定装置所递送的预定第一或第二值。
因此，当两个确定装置之一出故障，或换言之当该确定装置发送的二进制信息不再具有任何过渡时，由于未出故障的确定单元的过渡而能够继续正确地确定表示系统参数的二进制信息。
此外，这种设备成本较低且较不复杂。
有利地，所述判定装置适于如果所述参数在所述第一值范围内则当所述确定装置正常操作且递送所述第一值时分配所述第一值给所述二进制信息，以及如果所述参数在所述第二值范围内则当所述确定装置正常操作且递送所述第二值时分配所述第二值给所述二进制信息。
因此，当两个确定装置都正常操作时，在所述参数的过渡范围之外正确地确定所述二进制信息。
在第一实施例中，所述判定装置包括具有两个状态的状态机，即分别与等于所述第一和第二值的二进制信息对应的第一状态和第二状态。所述具有两个状态的状态机适于当对于由所述确定装置之一递送的二进制信息发生从所述第一值至所述第二值的过渡时执行从第一状态至第二状态的状态改变，以及当对于由所述确定装置之一递送的二进制信息发生从所述第二值至所述第一值的过渡时执行从第二状态至第一状态的状态改变。
这种具有两个状态的状态机使之能够即使两个确定装置之一出故障也递送正确的二进制信息，并且发送没有过渡的二进制信息。
有利地，所述设备还包括初始化装置，该初始化装置适于利用所述第一和第二状态中的一个预定状态来初始化所述状态机。
因此，可以默认地将一个状态设为优先。
在另一实施例中，所述判定装置包括具有六个状态的状态机，即分别与等于所述第一值和所述第二值的二进制信息对应的三个第一状态和三个第二状态，该状态机适于根据由所述发送装置发送的二进制信息的值对来执行状态改变。
这种状态机操作于状态并且很容易实现。
有利地，所述设备还包括适于用预定状态来初始化所述状态机的初始化装置。
在一个实施例中，所述具有六个状态的状态机包括与所述第一值或所述第二值对应的附加的初始化状态。
有利地，一个状态由三个二进制元素表示，第一二进制元素等于由所述判定装置所确定的二进制信息，第二二进制元素等于由所述确定装置之一发送的二进制信息的值，并且第三二进制元素等于由另一确定装置发送的二进制信息的值。
有利地，所述具有六个状态的状态机包括附加的初始化状态，该附加的初始化状态由等于所述第一值的第一二进制元素以及等于所述第二值的第二和第三二进制元素来表示，或者由等于所述第二值的第一二进制元素以及等于所述第一值的第二和第三二进制元素来表示。
在优选实施例中，在一个比特上对所述二进制信息进行计算机编码，所述比特当为零时表示所述第一值而当为一时表示所述第二值。
有利地，所述状态机被实现为同步逻辑，其包括三个触发器、初始化模块、定时钟和计算模块。
这种实现非常简单且并不昂贵。
例如，所述二进制信息表示机动车辆的刹车踏板的位置，其是由两个刹车踏板位置传感器以冗余方式递送的。
根据本发明的另一方面，还提出了一种用于确定由两个不同的确定装置以冗余方式递送且表示系统参数的二进制信息的值的方法。当所述参数分别在第一或第二值范围内时所述二进制信息等于第一或第二值，所述第一和第二值范围由过渡值范围隔开，由所述确定装置分别发送的二进制信息的值的过渡在该过渡值范围内发生。使用状态机，并且当所述参数在所述第一或第二值范围内时，如果所述确定装置之一递送由于故障而没有任何值过渡的二进制信息，则分别分配由正常操作的另一确定装置递送的第一或第二预定值。
附图说明
参考附图，通过阅读下面对几个非限制性实施例的描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得明显，其中：
-图1示出了根据本发明一个方面的设备；
-图2示出了根据本发明的一个方面、在正常运转的情况下由判定装置递送且由确定装置提供的二进制信息的值，该值随其所表示的参数的值范围的变化而变化；
-图3示出了根据本发明一个方面的设备的判定装置的具有两个状态的状态机；
-图4示出了根据本发明另一方面的设备的判定装置的具有六个状态的状态机；
-图5和图6示出了根据本发明的一个方面的图4的设备的初始化；
-图7和图8示出了根据本发明的一个方面的图4的设备的细节，其中增加了附加的初始化状态；
-图9和图10示出了通过对状态机的状态编码而实现的对图7和图8的设备的优化；以及
-图11和图12示出了根据本发明一个方面的图9和图10的设备的同步逻辑的实现示例。
具体实施方式
本发明适用于用由两个不同的确定模块以冗余方式递送的二进制信息所表示的任何系统参数。
所述确定模块可以例如是评估模块或传感器。
当所述二进制信息所代表的参数分别在第一或第二值范围内时，该二进制信息等于第一或第二值，所述第一和第二值范围由过渡值范围隔开，由两个确定模块分别发送的二进制信息的值的过渡在该过渡值范围内发生。
在后文中，所述第一值等于0而所述第二值等于1。显然，本发明适用于任何其他第一和第二值对。
此外，作为示例，所述二进制信息可以表示具有连续行程的踏板的状态，但是其中只需要知道它是“压下”还是“松开”，例如机动车辆的刹车踏板。
对于刹车踏板，有必要产生在恰当定义的行程开始范围内的“松开”值，和同样恰当定义的行程结束范围内的“压下”值。因此，这两个值范围用过渡范围隔开，在该过渡范围内发生“松开”和“压下”值之间的过渡。
当然，本发明适用于希望获知可取两个值的状态的任何系统参数。
因此，在后文中，指定三个值范围：范围0、范围3和范围1，它们分别对应于二进制信息分别等于0(第一值)、过渡范围内的0或1(第一或第二值)和1(第二值)的参数值范围。
如图1所示，确定设备1接收分别由两个确定模块2、3发送的冗余二进制信息IB1、IB2。
以冗余方式提供的二进制信息IB1、IB2表示系统4的参数。
二进制信息IB1和IB2由设备1的判定模块5直接处理。
二进制信息IB1、IB2的冗余是利用判定装置5的具有六个状态的状态机来处理的，这使之能够当确定模块2、3之一递送由于故障而没有任何值过渡的二进制信息时正确地确定二进制信息IB的值。
因此，所述设备即使当两个确定模块2、3之一出故障时也能够正确地确定所述二进制信息的值。
图2示出了当两个确定模块2和3额定地或正常地操作时图1的设备的操作。
第一曲线IB1表示由第一确定模块2发送的等于第一值范围(范围0)内的0的二进制信息的值，其对应于值A和值B之间的参数。对于大于值B的值C与值D之间的相应参数，由该第一确定模块发送的二进制信息IB1的值当所述参数在第二值范围(范围1)内时为1。
在对应于值B与值C之间的参数的值的过渡范围内发生二进制信息IB1从值0(第一值)到值1(第二值)的过渡。对于值B和值C之间的参数的任何值都发生这个过渡。
对于系统4的操作的额定模式，由第二确定模块3发送的二进制信息IB2的曲线的外形是类似的。
对于值B与值C之间的参数的任何值都发生二进制信息IB2从值0到值1的过渡，这与二进制信息IB1的过渡值无关。
从两个二进制信息IB1和IB2的冗余中导出并且由判定模块5作为设备1的输出而递送的二进制信息IB在范围0中等于0，而在范围1中等于1。
与值B和值C之间的二进制信息所表示的参数值相对应的阴影部分说明对于过渡范围3内的参数的任何值都会发生从值0到值1的过渡。
后面的图说明了图1的设备的操作，即使确定模块2、3之一在出故障的情况下提供没有任何过渡的二进制信息，该设备也可以被用来作为输出而递送正确的二进制信息IB。
图3示出了具有两个状态的状态机6，状态改变是基于由确定模块2、3提供的二进制信息IB1、IB2的过渡条件的。
具有两个状态的状态机6包括与等于0(第一值)的二进制信息IB相对应的第一二进制状态20，以及与等于1(第二值)的二进制信息IB相对应的第二状态21。
当状态机6处于对应于等于0的二进制信息IB的状态20时，如果对于二进制信息IB1或IB2发生从0到1的过渡，则状态机6改变为对应于等于1的二进制信息IB的状态21，否则保持为对应于等于0的二进制信息IB的状态20。
此外，当状态机处于对应于等于1的二进制信息IB的第二状态21时，如果对于二进制信息IB1或IB2发生从1到0的过渡，则状态机6改变为对应于等于0的二进制信息IB的状态20。
在这个实施例中，状态机6的过渡条件涉及冗余二进制信息IB1和IB2的值的过渡。
图4示出了包括六个状态的状态机6的一个实施例。其说明了图3的状态机变换成这样的状态机：其状态改变条件基于二进制信息IB1和IB2的值，而不是基于二进制信息IB1和IB2的过渡。
三个状态24、25、26对应于由状态机6递送的等于0的二进制信息，而三个状态27、28、29对应于由状态机6递送的等于1的二进制信息IB。
当状态机6处于状态25时，如果二进制信息IB1和IB2分别等于0和1，则状态机6经由过渡30改变为状态27，如果二进制信息IB1和IB2都等于1，则状态机6经由过渡31改变为状态28，以及如果二进制信息IB1和IB2分别等于1和0，则状态机6经由过渡32改变为状态29。此外，如果二进制信息IB1和IB2都等于0，则状态机6经由过渡33保持为状态25。
当状态机处于状态24时，如果二进制信息IB1和IB2都等于1，则状态机6经由过渡34改变为状态28，以及如果二进制信息IB1和IB2都等于0，则状态机6经由过渡35改变为状态25。如果二进制信息IB1和IB2分别等于1和0，则状态机6经由过渡36改变为状态29，以及如果二进制信息IB1和IB2分别等于0和1，则状态机6经由过渡37保持为状态24。
当状态机6处于状态26时，如果二进制信息IB1和IB2都等于1，则状态机6经由过渡38改变为状态28，以及如果二进制信息IB1和IB2都等于0，则状态机6经由过渡39改变为状态25。如果二进制信息IB1和IB2分别等于0和1，则状态机6经由过渡40改变为状态27，以及如果二进制信息IB1和IB2分别等于1和0，则状态机6经由过渡41保持为状态26。
当状态机处于状态28时，如果二进制信息IB1和IB2分别等于0和1，则状态机6经由过渡42改变为状态24，以及如果二进制信息IB1和IB2分别等于1和0，则状态机6经由过渡43改变为状态26。如果二进制信息IB1和IB2都等于0，则状态机6经由过渡44改变为状态25，以及如果二进制信息IB1和IB2都等于1，则状态机6经由过渡45保持为状态28。
当状态机6处于状态27时，如果二进制信息IB1和IB2都等于0，则状态机6经由过渡46改变为状态25，以及如果二进制信息IB1和IB2都等于1，则状态机6经由过渡47改变为状态28。如果二进制信息IB1和IB2分别等于1和0，则状态机6经由过渡48改变为状态26，以及如果二进制信息IB1和IB2分别等于0和1，则状态机6经由过渡49保持为状态27。
当状态机6处于状态29时，如果二进制信息IB1和IB2都等于1，则状态机6经由过渡50改变为状态28，以及如果二进制信息IB1和IB2都等于0，则状态机6经由过渡51改变为状态25。如果二进制信息IB1和IB2分别等于0和1，则状态机6经由过渡52改变为状态24，以及如果二进制信息IB1和IB2分别等于1和0，则状态机6经由过渡53保持为状态29。
图5示出了图4的状态机6，其中状态28被选为初始化状态从而将状态机6至与等于0的二进制信息IB相对应的状态的过渡设为优先。在实际中，当状态28被选为初始化状态时，确定模块2或3之一就发送等于0的二进制信息IB1或IB2，状态机6分别经由过渡42、44或43改变为与作为输出而递送的等于0的二进制信息IB相对应的状态24、25或26。
图6示出了图4的状态机6，其中状态25被选为初始化状态。对于这个实施例，将状态机6至与作为输出而递送的等于1的二进制信息IB相对应的状态的过渡设为优先。
在实际中，当状态机6处于状态25时，两个确定模块2或3之一就发送等于1的二进制信息IB1或IB2，状态机6分别经由过渡30、31或32改变为与作为输出而递送的等于1的二进制信息相对应的状态27、28或29。
图5和图6的设备实现了在两个二进制信息IB1或IB2之一发生任何过渡之前对该设备的确定性的初始化。
因此，当首先接收到经由确定模块2或3发送的二进制信息IB1和IB2时，如果二进制信息IB1和IB2具有相反的值，则可以将状态机6的与等于0的二进制信息IB相对应的状态设为优先。
在这种情况下，在初始化周期，宣告状态机6的这样一个状态：其不是在相反的情况下设为优先的那个状态，但这在多数应用中并不很重要，因为初始化周期通常非常短而不会引起任何问题。
图7示出了图4的状态机6，其还包括与等于0的二进制信息IB相对应的附加的初始化状态55。
当状态机6处于附加初始化状态55时，如果所接收的二进制信息IB1和IB2都等于1，则状态机6经由过渡56改变为状态28。
当二进制信息IB1和IB2分别等于0和1时，状态机6经由过渡57改变为状态24。当二进制信息IB1和IB2都等于0时，状态机6经由过渡58改变为状态25，以及当二进制信息IB1和IB2分别等于1和0时，状态机6经由过渡59改变为状态26。
因此，对于图5的实施例，将状态机6至与作为输出而递送的等于0的二进制信息IB相对应的状态的过渡设为优先。
此外，这种设备能够在初始化周期期间避免不期望的过渡状态，因为从初始化开始，状态机6是处于与等于0的二进制信息IB相对应的状态。
类似地，图8示出了图4的实施例，其中将与作为输出而递送的等于1的二进制信息IB相对应的附加初始化状态60添加给状态机6。
当状态机6处于状态60时，如果所提供的二进制信息IB1和IB2都等于0，则状态机6经由过渡61改变为状态25。当二进制信息IB1和IB2分别等于1和0时，状态机6经由过渡62改变为状态29，当二进制信息IB1和IB2都等于1时，状态机6经由过渡63改变为状态28，以及当二进制信息IB1和IB2分别等于0和1时，状态机6经由过渡64改变为状态27。
这种设备使之能够促进状态机6的与等于1的输出二进制信息相对应的初始化状态，甚至不会在初始化周期期间观测到任何不期望的过渡状态。
图9和10分别示出了图7和8的设备的实施例。状态机6的状态用三个二进制元素表示，第一二进制元素等于作为输出而递送的二进制信息IB，第二二进制元素等于二进制信息IB1的值，以及第三二进制元素等于二进制信息IB2的值。
在这些示例中，二进制信息可以取值0(第一值)或1(第二值)。显然，这些实施例对于任何其他的第一和第二值对也是有效的。
附加的初始化状态55和60分别用三元组011和100表示。
因此，状态机6可以容易地实现，因为要由状态机6递送的二进制信息的值正是表示状态机6的当前状态的三个二进制元素中的第一个。
此外，当第一值和第二值为0和1时，可以只在三个比特上对状态机的状态编码。
通常，对于所有描述的实施例而言，取0和1作为二进制信息IB1、IB2和IB的第一和第二值是有利的，因为单个比特足以对这种二进制信息编码。
图11和12分别示出了以图9和10的状态机6的同步逻辑的形式的实现。
当然，之前描述的状态机6可以以软件形式来实现，特别是利用对状态机6的状态的优化编码。
图11和12的实施例包括三个触发器B1、B2和B3、初始化模块MI和计算模块MC，该计算模块适于产生表示对状态机6的状态的编码的第一二进制元素的第一比特，其正是作为输出而递送的二进制信息IB的值。
这两个实施例不需要计算模块产生表示对状态机6的状态的编码的之后两个二进制元素的之后两个比特。
为了说明上面的内容，解释这样的情况：其中二进制元素表示机动车辆的刹车踏板的位置，其是由两个刹车踏板位置传感器以冗余方式递送的。
位置传感器是踏板的行程开始的两个接触点，其被设计并调整为当踏板没有被压下时它们每个都提供等于0的二进制信息，而当踏板被压至足以致动刹车时提供等于1的二进制信息。
在刹车踏板的静止位置和开始真正致动刹车的位置之间的行程上存在一个过渡范围。
发送二进制信息IB1的接触点和发送信息IB2的接触点被任意地选择，因为本发明与传感器的转换次序无关，状态机6是完全对称的。
按照刹车踏板的操作需求来选择初始化状态。因此，具有“压下”状态的初始化被执行，因为运转安全研究表明最好是信号通知处于“压下”状态的刹车踏板，即使它并没有真正被压下，而不是信号通知处于“松开”状态的踏板而它却并没有真正被松开。
实际上，为了车辆乘客的安全，最好将导致刹车踏板的“压下”状态的由状态机6递送的状态设为优先。
因此，如果接触点之一发生机械的或电的故障，该故障会导致所发送的二进制信息的值保持不变，则状态机6继续运转并且作为输出而提供与刹车踏板的“压下”或“松开”状态对应的正确的二进制信息IB。不需要处理任何运转降级模式。

Claims (13)

1.一种用于确定由两个不同的确定装置(2、3)以冗余方式递送且表示系统(4)的参数的二进制信息IB的值的设备(1)，当所述参数分别在第一(范围0)或第二(范围1)值范围内时所述二进制信息IB等于第一或第二值，所述第一(范围0)和第二(范围1)值范围由过渡值范围(范围3)隔开，由所述确定装置(2、3)分别发送的二进制信息IB1、IB2的值的过渡在该过渡值范围内发生，其特征在于，所述设备包括判定装置(5)，该判定装置包括状态机(6)，该状态机适于当所述参数在所述第一或第二值范围内时，如果所述确定装置之一递送由于故障而没有任何值过渡的二进制信息IB1、IB2，则分别分配由另一正常运转的确定装置递送的第一或第二预定值给所述二进制信息IB1、IB2。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述判定装置(5)还适于当所述参数在所述第一值范围(范围0)内时，如果所述确定装置(2、3)正常运转并递送所述第一值则分配所述第一值给所述二进制信息IB，以及当所述参数在所述第二值范围(范围1)内时，如果所述确定装置(2、3)正常运转并递送所述第二值则分配所述第二值给所述二进制信息IB。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其中，所述判定装置(5)包括具有两个状态(20、21)的所述状态机(6)，即分别与等于所述第一值和所述第二值的二进制信息IB相对应的第一状态(20)和第二状态(21)，所述状态机适于当对于由所述确定装置(2、3)之一递送的所述二进制信息IB1、IB2发生从所述第一值到所述第二值的过渡时，执行从所述第一状态(20)到所述第二状态(21)的状态改变，以及当对于由所述确定装置(2、3)之一递送的所述二进制信息IB1、IB2发生从所述第二值到所述第一值的过渡时，执行从所述第二状态(21)到所述第一状态(20)的状态改变。
4.根据权利要求3所述的设备，还包括适于利用所述第一(20)和第二(21)状态之中的一个预定状态来初始化所述状态机(6)的初始化装置。
5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述判定装置包括具有六个状态(24、25、26)的所述状态机，即分别与等于所述第一值和所述第二值的所述二进制信息IB1、IB2相对应的三个第一状态(24、25、26)和三个第二状态(27、28、29)，该状态机适于根据由发送装置(2、3)发送的所述二进制信息IB1、IB2的值对来执行状态改变。
6.根据权利要求5所述的设备，还包括适于利用预定状态来初始化所述状态机的初始化装置。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述具有六个状态的状态机(6)包括与所述第一值或所述第二值相对应的附加的初始化状态(55、60)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的设备，其中，用三个二进制元素来表示状态，第一二进制元素等于由所述判定装置(5)所确定的所述二进制信息IB，第二二进制元素等于由所述确定装置之一所发送的二进制信息IB的值，并且第三二进制元素等于由所述确定装置中的另一个所发送的二进制信息IB的值。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述具有六个状态的状态机(6)包括所述附加的初始化状态(55、60)，该附加的初始化状态是用等于所述第一值的所述第一二进制元素和等于所述第二值的所述第二和第三二进制元素来表示的，或者是用等于所述第二值的所述第一二进制元素和等于所述第一值的所述第二和第三二进制元素来表示的。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，用一个比特对所述二进制信息IB和所述二进制元素进行计算机编码，所述比特当其为零时表示所述第一值，而当其为一时表示所述第二值。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述状态机被实现为包括三个触发器(B1、B2、B3)、初始化模块(5)、定时钟(H)和计算模块(MC)的同步逻辑。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述二进制信息IB表示机动车辆的刹车踏板的位置，其是由两个刹车踏板位置传感器以冗余方式递送的。
13.一种用于确定由两个不同的确定装置(2、3)以冗余方式递送且表示系统的参数的二进制信息IB的值的方法，当所述参数分别在第一(范围0)或第二(范围1)值范围内时所述二进制信息IB等于第一或第二值，所述第一和第二值范围由过渡值范围(范围3)隔开，由所述确定装置(2、3)分别发送的二进制信息IB1、IB2的值的过渡在该过渡值范围内发生，其特征在于，使用状态机(6)，并且当所述参数在所述第一或第二值范围内时，如果所述确定装置之一递送由于故障而没有值过渡的二进制信息IB1、IB2，则分别分配由另一正常运转的确定装置递送的第一或第二预定值给所述二进制信息IB1、IB2。
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