CN102480781A

CN102480781A - 尤其是用于传感器网络的网络节点和用于网络节点的运行方法

Info

Publication number: CN102480781A
Application number: CN2011103707383A
Authority: CN
Inventors: D.德克; B.奥皮茨; S.德伦
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-05-30
Also published as: JP2012114908A; DE102010044208A1; US20120128057A1

Abstract

尤其是用于传感器网络的网络节点和用于网络节点的运行方法。本发明涉及一种尤其是用于传感器网络的网络节点（100、100a），该网络节点被构造为从至少一个发送传感器数据（sd）的另外的网络节点（200、200a、200b）接收传感器数据（sd）。根据本发明所述网络节点（100）具有时间戳装置（106），该时间戳装置被构造为为所接收的传感器数据值（sd（i））分配时间戳（cnt（i）），所述时间戳表示以分配给所述网络节点（100）的主要时间参考（102）为参照传感器数据值（sd（i））在所述网络节点（100）处的接收时刻。

Description

尤其是用于传感器网络的网络节点和用于网络节点的运行方法

技术领域

本发明涉及一种尤其是用于传感器网络的网络节点，该网络节点被构造为接收发送传感器数据的至少一个另外的网络节点的传感器数据。

本发明还涉及一种用于这种网络节点的运行方法。

另外，本发明涉及一种尤其是用于传感器网络的网络节点，该网络节点被构造为检测至少一个传感器信号并且将检测到的表征传感器信号的传感器数据发送给接收该传感器数据的至少一个网络节点。

除此之外，本发明涉及一种用于这种网络节点的运行方法。

背景技术

从US 2007/0 219 751 A1中已经公知一种前述种类的网络节点。该网络节点被构造为对检测到的传感器信号配备时间戳并且将该传感器信号连同该时间戳发送给另一装置。这引起大的结构上的花费，因为必须在现场、也就是在传感器网络节点中对传感器信号施加时间戳。为此需要在传感器网络节点中设置高度精确的时间参考。除此之外，发送检测到的传感器信号以及所属的时间戳具有显著的缺点，即由于一同发送时间戳减小了传输介质的有用数据带宽，由此可能每次向接收网络节点传输更少的传感器数据。

发明内容

因此，本发明的任务是，改进开头所述种类的网络节点和用于网络节点的运行方法，使得避免现有技术的上述缺点。

该任务在开头所述类型的网络节点的情况下根据本发明通过如下方式解决：所述网络节点具有时间戳装置，该时间戳装置被构造为为所接收的传感器数据值分配时间戳，所述时间戳表示以分配给所述网络节点的主要时间参考为参照传感器数据值在所述网络节点处的接收时刻。

由此可以有利地放弃：发送传感器数据的网络节点必须自己实施时间戳设置（Zeitstempelung）并且必须将传感器数据与时间戳一起发送给接收网络节点。根据本发明的接收传感器数据的网络节点可以有利地自己进行时间戳设置，所述时间戳设置以接收网络节点的主要时间参考为参照定义所接收的传感器数据的进入时刻，从而可以在接收网络节点中与略微的延迟时间无关地对所接收的传感器数据进行后续处理。

本发明的另一优点在于，可以将在检测、发送传感器信号的网络节点与根据本发明的接收网络节点之间的通常以数字方式构造的通信接口的全部传输带宽用于传感器数据的传输，而不必用于时间戳的传输。

在一个有利的实施方式中规定，所述网络节点被构造为根据所接收的传感器数据的帧长度和/或符号速率来确定发送传感器数据的网络节点的辅助时间参考的参数。申请人的研究已经得出，在发送网络节点与根据本发明的接收网络节点之间的数字数据传输有利地给出如下可能性：通过分析数字传输信号的符号速率和/或帧长度和/或数字传输的帧的到达时间来确定关于发送网络节点的时间基或时间参考的信息。这意味着，尽管本发明不规定时间戳信息从发送传感器网络节点到接收网络节点的传送，但是接收网络节点可以有利地从所接收的信号中获取这样的信息或至少表征发送网络节点的辅助时间参考的参数。

在另一有利的实施方式中规定，所述网络节点被构造为根据辅助时间参考的所确定的参数来产生主要时间参考与辅助时间参考之间的关联。在已知这种时间关联的情况下可以有利地唯一地从当前在接收网络节点中配备有时间戳的传感器数据中推断出在发送（传感器）网络节点中所检测的信号或相应的采样值。

特别有利地，所述网络节点被构造为在使用时间戳和/或主要时间参考与辅助时间参考之间的关联的情况下从所接收的传感器数据值中至少逐段地和/或部分地重构出由发送网络节点开始时所检测到的传感器信号。逐段重构例如可以涉及传感器信号的预先给定的、感兴趣的时间区间。部分重构此外还可以包括进一步的信号处理，使得根据所接收的传感器数据例如仅仅重构传感器信号的一定频率分量。

在另一有利的实施方式中，所述网络节点被构造为向至少一个另外的网络节点、尤其是向发送传感器数据的网络节点传输触发信号，所述触发信号在所述至少一个另外的网络节点中触发对传感器信号的检测和/或将传感器数据发送给所述网络节点。通过这种方式，尽管发送网络节点与接收网络节点参照地基本上不同步地运行，也得出如下可能性：从接收网络节点出发在一定范围内控制对传感器信号的检测或对传感器数据的发送。

在另一有利的实施方式中规定，所述网络节点被构造为将触发信号周期性地传输给至少一个另外的网络节点，以便使另外的网络节点的辅助时间参考与所述主要时间参考同步。

作为本发明任务的另一解决方案说明一种根据权利要求7的网络节点。根据本发明的网络节点被构造为检测至少一个传感器信号并且将表征所检测的传感器信号的传感器数据发送给至少一个接收传感器数据的网络节点。此外，所述网络节点根据本发明特征在于，其被构造为根据分配给其的、尤其是与接收网络节点的主要时间参考不同步的辅助时间参考将传感器数据发送给接收网络节点。由此实现以特别小的复杂度来构成发送网络节点（传感器网络节点），因为可以放弃时间戳设置或持久地将发送网络节点与接收传感器数据的网络节点同步。

在一个有利的扩展中，所述网络节点被构造为接收触发信号并且根据所述触发信号来实施对传感器信号的检测和/或将传感器数据发送给网络节点。

所述网络节点还可以接收触发信号并且根据所述触发信号将该网络节点自己的辅助时间参考与发送触发信号的网络节点的主要时间参考同步。

在另一有利的实施方式中规定，所述网络节点被构造为形成所检测的传感器信号的多个采样值上的平均值并且将该平均值发送给接收网络节点。该实施方式在如下情况下是特别有利的：在分析传感器信号的网络节点中给出比较高的采样速率，并且仅以比较低的频率或数据速率将数据帧发送到接收网络节点。

在另一有利的实施方式中，所述网络节点还被构造为实施所检测的传感器信号的多个采样值上的数据压缩并且将所压缩的传感器数据发送给接收网络节点。

作为本发明任务的另一解决方案说明一种根据权利要求12的用于运行网络节点的方法。根据本发明，所述网络节点借助于时间戳装置为所接收的传感器数据值分配时间戳，所述时间戳表示以分配给所述网络节点的主要时间参考为参照传感器数据值在所述网络节点处的接收时刻。

另外的有利构型是从属权利要求的主题。

附图说明

本发明的另外的特征、应用可能性和优点从对本发明实施例的以下描述中得出,这些实施例在附图的图中示出。在此，所有描述的或示出的特征独立地或者以任意的组合构成本发明的主题，而与它们在权利要求书中的总结或者其回引无关以及与它们在说明书或附图中的表达或图示无关。

在附图中：

图1示意性示出具有根据本发明的第一实施方式的接收网络节点和具有根据本发明的另一实施方式的发送网络节点的传感器网络，

图2示出根据本发明的传感器网络的另一实施方式，

图3a）至3e）示出根据本发明的传感器网络的不同运行参数的时间变化曲线，

图4示出根据本发明的运行方法的实施方式的简化流程图，以及

图5示出根据本发明的运行方法的另一实施方式的简化流程图。

具体实施方式

图1示出网络节点100，该网络节点100被构造为接收发送传感器数据sd的至少一个另外的网络节点200的传感器数据sd。

尽管网络节点100、200的相应通信不一定限制于通信方向（发送/接收），但是网络节点100对于以下描述尤其是还被称为接收网络节点，因为该网络节点100接收另外的网络节点200的传感器数据sd。因此，发送传感器数据sd的网络节点200在下文中尤其是还被称为发送网络节点。

网络节点100、200构成传感器网络，所述传感器网络例如在机动车的领域中被设置用于检测传感器数据并且将检测到的传感器数据sd转发给接收网络节点100。因此除了发送网络节点200，还可以在该传感器网络中设置另外的发送网络节点200a、200b，这些发送网络节点的功能基本上对应于发送网络节点200的功能并且如上所述不详细描述。

发送网络节点200用于检测至少一个传感器信号y（t），该传感器信号可能例如是时间连续的和值连续的信号，例如压力传感器的压力信号等等。发送网络节点200具有辅助时间参考202，该时间参考202如从图1中可以看出那样集成在发送网络节点200中，从而发送网络节点200可以使用时间参考202来控制该发送网络节点200的运行。尤其是，发送网络节点200的时间参考202与接收网络节点100的主要时间参考102无关并且通常与该主要时间参考102不同步。

发送网络节点200例如在使用在图1中未绘出的模数（A/D）转换器来检测传感器信号y（t），该模数转换器以公知方式实现对传感器信号y（t）的采样。该A/D转换器例如也可以集成到发送网络节点200的信号处理单元204中。由信号处理单元204从传感器信号y（t）中获得的数字传感器数据被转发给发送网络节点200的数字的数据传输单元206，该数据传输单元206将所述数字传感器数据以传感器数据sd的形式传输给接收网络节点100。该数字传输同样如通过信号处理单元204的处理那样根据辅助时间参考202进行。

接收网络节点100具有数字的数据传输单元108，该数据传输单元108可以接收传感器数据sd并且以公知方式-例如通过对来自发送网络节点200的数字通信的各个数据帧的分析-从传感器数据sd中确定出各个传感器数据值sd（i）。

接收网络节点100除了其主要时间参考102以外具有计数装置104，该计数装置104在该主要时间参考102的控制下提供计数值。该计数值被输送给时间戳装置106，该时间戳装置106依照特别优选的本发明变型从该计数值中生成时间戳cnt（i）并且将该时间戳cnt（i）输送给数据处理装置110。在优选还可以包含存储器的数据处理装置110中，所接收的传感器数据值sd（i）和所属的时间戳cnt（i）彼此组合，其中为所接收的每个传感器数据值sd（i）分配一个相应的时间戳值cnt（i）。在此，时间戳值cnt（i）表示以分配给网络节点100的主要时间参考102为参照特定的、分配给该时间戳值的传感器数据值sd（i）在网络节点100处的接收时刻。

这意味着，从传感器数据值sd（i）的时间戳cnt（i）中可以推断出在接收网络节点100中接收到该传感器数据值sd（i）的时刻。

由分析单元112对所接收的传感器数据sd或各个传感器数据值sd（i）的后续分析因此可以在时间上与传感器数据sd到达接收网络节点100的数据速率分离地、即尤其是无关地进行。

在一个有利的实施方式中，接收网络节点100被构造为根据所接收的传感器数据sd的帧长度和/或符号速率和/或根据特征性的脉冲形状或脉冲图案和/或根据包含传感器数据sd的数据流的特征性的图案来确定发送传感器数据sd的发送网络节点200的辅助时间参考202的参数。特别优选地，接收网络节点100知道发送数据sd的这些特征的标称持续时间和发送网络节点200的信号，由此接收网络节点100可以使通过发送时间参考202所确定的数据和测量值y（t）与其主要时间参考102相关。在该情况下，接收网络节点100因此可以有利地推断出发送网络节点100的辅助时间参考202的特性或时钟频率，由此尤其是实现接收网络节点100的主要时间参考102与发送网络节点200的辅助时间参考202之间的同步或至少产生一种时间关联。

对辅助时间参考202的参数的确定通过接收网络节点100的与数字传输接口108存在数据连接的时钟恢复单元108’进行。

在另一有利的实施方式中，接收网络节点100被构造为根据所确定的辅助时间参考202的参数来产生主要时间参考102与辅助时间参考202之间的关联。在两个时间参考102、202之间的这种关联可以优选地与时间戳cnt（i）类似地保存在存储器110中，从而该关联通过块112提供用于稍后的分析。

在另一有利的实施方式中规定，接收网络节点100被构造为在使用时间戳cnt（i）和/或主要时间参考102与辅助时间参考202之间的关联的情况下从所接收的传感器数据值sd（i）中至少逐段地和/或部分地重构出由发送网络节点200开始时所检测到的传感器信号y（t）。

例如，接收网络节点100可以通过这种分析重构出传感器信号y（t）在时刻t0、t1、t2、t3、t4的所有采样值，如这些采样值也被发送网络节点200获得一样。

替换地，接收网络节点100也可以仅仅重构所选择的采样值，例如在时刻t0、t2、t4的每隔一个的采样值。还有可能的是，接收网络节点100例如在使用样条的情况下对传感器信号y（t）进行插值。

将传感器数据值的序列从由发送网络节点200定义的第一采样频率换算到第二采样频率——该第二采样频率例如被设置用于在分析单元112或者另一装置（未示出）的范围内的进一步的数字信号处理——也可以通过使用本身已知的重采样方法来进行。

图2示出根据本发明的另一实施方式的传感器网络。相当于图1的网络节点100的网络节点100a附加地具有触发装置114，借助于该触发装置114接收网络节点100a可以向发送网络节点200传送触发信号ts。发送网络节点200具有用于接收触发信号ts的触发接收装置208，该触发接收装置208例如可以作用于内部时间参考202或者还作用于信号处理单元204。

触发信号ts被有利地用于促使发送网络节点200检测传感器信号y（t）和/或实施将传感器值sd发送给网络节点100a。

这意味着，通过发送出触发信号ts，接收网络节点100a可以用信号通知发送网络节点200：应当实施对传感器数据值的检测或传输。

将触发信号ts从接收网络节点100a发出给发送网络节点200可以优选根据主要时间参考102、尤其是还周期性地来进行。在该情况下，发送网络节点200的辅助时间参考202有利地也与主要时间参考102同步，因为通过触发信号ts周期性地形成产生时间参考102、202之间的时间关联的信息。

替换地或者补充地，接收网络节点100a还可以根据外部触发信号ts’发送出触发信号ts，该外部触发ts’由接收网络节点100a从外部源、例如机动车的控制设备等等获得。

与触发信号ts相对应的触发时刻t0在图2的传感器信号y（t）的时间变化曲线中通过在时刻t0的块状箭头T来表示。

在网络节点200的另一有利的实施方式中规定，网络节点200被构造为形成所检测的传感器信号y（t）的多个采样值上的平均值并且将该平均值发送到接收网络节点100。该本发明变型在如下情况下可特别有利地使用：相对于从发送网络节点200传输到接收网络节点100a的数据帧的速率，通过发送网络节点200的传感器信号y（t）的采样速率比较大，以便将传感器数据sd转发给接收网络节点100a。

在网络节点200的另一有利的实施方式中规定，网络节点200被构造为实施所检测的传感器信号y（t）的多个采样值上的数据压缩并且将所压缩的传感器数据发送给接收网络节点100、100a。

前述另外的信号处理步骤（平均值形成、数据压缩）可以有利地又通过发送网络节点200的信号处理单元204来实施。

图3a）至3e）分别示出根据图2的传感器网络的不同运行参数的时间变化曲线。

图3a）示出从接收网络节点100a输出给发送网络节点200的触发信号ts的变化曲线。触发信号ts的该时间变化曲线在时间轴t100上绘制，该时间轴t100与接收网络节点100a的主要时间参考102相对应。

图3b）示出由发送网络节点200在对传感器信号y（t）采样的情况响应于对触发信号ts的接收而获得的采样值的时间变化曲线。根据图3b）的采样值在时间轴t200上绘制，该时间轴t200与发送网络节点200的辅助时间参考202相对应。

从图3b）中可以看出，在前面示例性描述的实施例中，发送网络节点200响应于对触发信号ts的接收每次总共获得三个采样值。相应传感器数据sd的传输在用于确定来自图3b）、还参见图3c）的相应采样值的窄的时间关系中进行，该时间关系表示传输给接收网络节点100a的传感器数据sd的时间变化曲线。

图3d）根据本发明示出分别从一个在接收网络节点100a的数字通信接口108的输出端处所获得的传感器数据值sd（i）和一个所属的通过本发明的时间戳单元106分配给相应传感器数据值sd（i）的时间戳cnt（i）所获得的组合。

图3e）最后示出对配备时间戳cnt（i）的传感器数据值sd（i）的进一步处理的时间变化曲线，该处理例如可以通过接收网络节点100a的分析单元112来实施。

从图3e）中可以看出，根据本发明从传感器数据值sd（i）和相应时间戳cnt（i）所获得的组合不一定以与该组合在通信接口108的范围内由发送网络节点200所获得的相同的时间顺序被处理。更确切地说，由于根据本发明将时间戳分配给传感器数据值而可以在块112中完全与各个传感器数据值sd（i）在接收网络节点100a中的到达时刻无关地进行后续的分析。

图4示出用于发送网络节点200（参见图1）的本发明运行方法的实施方式的简化流程图。

在第一步骤300中（图4），发送网络节点200检测传感器信号y（t）。例如可以在步骤300中根据传感器信号y（t）获得时间离散的和值离散的数字采样值。

在后续的可选的步骤310中，必要时可以在发送网络节点200中就已经进行信号处理。信号处理310例如可以包括多个采样值上的平均值形成或者数据压缩。

后续在步骤320中，由发送网络节点200将传感器数据sd发送给接收网络节点100。

图5示出用于本发明接收网络节点100、100a的运行方法的实施方式的简化流程图。

在第一步骤400中，借助于通信接口108从至少一个发送网络节点200接收数字传输的传感器数据sd。

在后续步骤410中，接收网络节点100借助于时间戳装置106为所接收的传感器数据值sd（i）分别分配一个时间戳cnt（i），其中该时间戳表示以分配给网络节点100的主要时间参考102为参照传感器数据值sd（i）在网络节点100处的接收时刻。

在后续步骤420中，网络节点100确定发送传感器数据sd的网络节点200的辅助时间参考202的参数，这尤其是根据数字传输的传感器数据sd的符号速率和/或帧长度来进行。

最后在步骤430中，实施对所接收的传感器数据或配备时间戳cnt（i）的传感器数据值sd（i）的进一步分析。

根据本发明可以有利地放弃：发送传感器数据sd的网络节点200必须自己实施时间戳设置并且必须将传感器数据sd与时间戳一起发送给接收网络节点100、100a。根据本发明的接收传感器数据的网络节点100、100a可以有利地自己进行时间戳设置，所述时间戳设置以接收网络节点100、100a的主要时间参考102为参照定义所接收的传感器数据的进入时刻，从而可以在接收网络节点100、100a中与略微的延迟时间无关地对所接收的传感器数据进行后续处理。

Claims

1.一种尤其是用于传感器网络的网络节点（100、100a），该网络节点被构造为从至少一个发送传感器数据（sd）的另外的网络节点（200、200a、200b）接收传感器数据（sd），其特征在于，所述网络节点（100）具有时间戳装置（106），该时间戳装置被构造为为所接收的传感器数据值（sd（i））分配时间戳（cnt（i）），所述时间戳表示以分配给所述网络节点（100）的主要时间参考（102）为参照传感器数据值（sd（i））在所述网络节点（100）处的接收时刻。

2.根据权利要求1的网络节点（100），其中所述网络节点（100）被构造为根据所接收的传感器数据（sd）的帧长度和/或符号速率和/或根据特征性的脉冲形状或脉冲图案和/或根据包含传感器数据（sd）的数据流的特征性的图案来确定发送传感器数据（sd）的网络节点（200、200a、200b）的辅助时间参考（202）的参数。

3.根据权利要求2的网络节点（100），其中所述网络节点（100）被构造为根据所确定的辅助时间参考（202）的参数来产生主要时间参考（102）与辅助时间参考（202）之间的关联。

4.根据前述权利要求之一的网络节点（100），其中所述网络节点（100）被构造为在使用时间戳（cnt（i））和/或主要时间参考（102）与辅助时间参考（202）之间的关联的情况下从所接收的传感器数据值（sd（i））中至少逐段地和/或部分地重构出由发送网络节点（200、200a、200b）开始时所检测到的传感器信号（y（t））。

5.根据前述权利要求之一的网络节点（100a），其中所述网络节点（100a）被构造为向至少一个另外的网络节点（200、200a、200b）传输触发信号（ts），所述触发信号在所述至少一个另外的网络节点（200、200a、200b）中触发对传感器信号（y（t））的检测和/或将传感器数据（sd）发送给所述网络节点（100）。

6.根据前述权利要求之一的网络节点（100a），其中所述网络节点（100a）被构造为将触发信号（ts）周期性地传输给至少一个另外的网络节点（200、200a、200b），以便使另外的网络节点（200、200a、200b）的辅助时间参考（202）与所述主要时间参考（102）同步。

7.一种尤其是用于传感器网络的网络节点（200），该网络节点（200）被构造为检测至少一个传感器信号（y（t））并且将表征所检测的传感器信号的传感器数据（sd）发送给至少一个接收传感器数据（sd）的网络节点（100、100a），其特征在于，所述网络节点（200）被构造为根据分配给该网络节点（200）的、尤其是与接收网络节点（100、100a）的主要时间参考（102）异步的辅助时间参考（202）将传感器数据（sd）发送给接收网络节点（100、100a）。

8.根据权利要求7的网络节点（200），其中所述网络节点（200）被构造为接收触发信号（ts）并且根据所述触发信号（ts）来实施对传感器信号（y（t））的检测和/或将传感器数据（sd）发送给网络节点（100）。

9.根据权利要求7至8之一的网络节点（200），其中所述网络节点（200）被构造为接收触发信号（ts）并且根据所述触发信号（ts）将该网络节点（200）的辅助时间参考（202）与发送触发信号（ts）的网络节点（100）的主要时间参考（102）同步。

10.根据权利要求7至9之一的网络节点（200），其中所述网络节点（200）被构造为形成所检测的传感器信号（y（t））的多个采样值上的平均值并且将该平均值发送给接收网络节点（100、100a）。

11.根据权利要求7至10之一的网络节点（200），其中所述网络节点（200）被构造为实施所检测的传感器信号（y（t））的多个采样值上的数据压缩并且将所压缩的传感器数据发送给接收网络节点（100、100a）。

12.一种用于运行尤其是用于传感器网络的网络节点（100、100a）的方法，该网络节点被构造为从至少一个发送传感器数据（sd）的另外的网络节点（200、200a、200b）接收（400）传感器数据（sd），其特征在于，所述网络节点（100）借助于时间戳装置（106）为所接收的传感器数据值（sd（i））分配（410）时间戳（cnt（i）），所述时间戳表示以分配给所述网络节点（100）的主要时间参考（102）为参照传感器数据值（sd（i））在所述网络节点（100）处的接收时刻。

13.根据权利要求12的方法，其中根据所接收的传感器数据（sd）的帧长度和/或符号速率和/或根据特征性的脉冲形状或脉冲图案和/或根据包含传感器数据（sd）的数据流的特征性的图案来确定（420）发送传感器数据（sd）的网络节点（200、200a、200b）的辅助时间参考（202）的参数。

14.根据权利要求12至13之一的方法，其中所述网络节点（100）根据所确定的辅助时间参考（202）的参数来产生主要时间参考（102）与辅助时间参考（202）之间的关联和/或在使用时间戳（cnt（i））和/或主要时间参考（102）与辅助时间参考（202）之间的关联的情况下从所接收的传感器数据值（sd（i））中至少逐段地和/或部分地重构出由发送网络节点（200、200a、200b）开始时所检测到的传感器信号（y（t））。

15.根据权利要求12至14之一的方法，其中所述网络节点（100a）向至少一个另外的网络节点（200、200a、200b）传输触发信号（ts），以便在至少一个另外的网络节点（200、200a、200b）中触发对传感器信号（y（t））的检测和/或将传感器数据（sd）发送给网络节点（100）和/或以便将另外的网络节点（200、200a、200b）的辅助时间参考（202）与所述主要时间参考（102）同步。