CN105591706A - 用于监视信号路径完整性的单元及方法和信号处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监视信号路径完整性的单元及方法和信号处理系统。一种用于监视被配置成接收输入信号（210，802）并且进一步被配置成响应于输入信号（210，802）而提供输出（220）的信号路径（200；620）的完整性的监视单元（100；800），包括被配置成从信号路径（200；620）提取在至少第一特性方面对应于输入信号（210，802）的第一信号（112；630）的信号监视器（110；801）。监视单元（100；800）进一步包括被配置成从信号路径（200；620）提取在至少第二特性方面对应于输出（220）的第二信号（122；631）的信号接口（120；803）以及被配置成确定第一信号（112；630）的至少第一特性根据预定义关系是否对应于第二信号（122；631）的至少第二特性的评估器（130）。

Description

用于监视信号路径完整性的单元及方法和信号处理系统

技术领域

实施例涉及用于监视信号路径完整性的监视单元和方法、涉及包括监视单元和信号路径的信号处理系统以及涉及传感器系统。

背景技术

在信号路径内监视信号处理经常是合期望的，以便推断信号路径的完整性。监视信号路径的完整性可以允许推断通过处理提供给信号路径的输入信号而确定的信号路径输出是否可靠。这可以是令人感兴趣的，如果系统依赖于由信号路径处理的传感器数据以便触发安全措施。例如，在汽车中，轮速传感器提供关于轮的转速的信息，该信息由电子控制单元（ECU）使用以便推断车辆的安全驾驶条件。在典型的轮速传感器中，传感器元件（诸如例如磁阻感测元件）直接提供的信号是在信号路径输出被用来将关于转速的信息传送给电子控制单元之前在模拟或数字信号处理元件的信号路径或处理链内处理的。在信号路径内的错误的情况下，错误信息可能被提交并且汽车乘客的安全可能有风险。因此，存在下述期望：监视信号路径完整性，以便在完整性不被保证且不应当依赖于信号路径输出的情况下意识到潜在的问题。

发明内容

实施例提供推断被配置成接收输入信号且响应于输入信号而提供输出的信号路径的完整性的可能性。监视单元包括被配置成从信号路径提取在至少第一特性方面对应于输入信号的第一信号的信号监视器。监视单元进一步包括被配置成从信号路径提取在至少第二特性方面对应于输出信号的第二信号的信号接口。监视单元的评估器被配置成确定第二特性根据预定义关系是否对应于至少第一特性。确定第二特性与第一特性之间的对应可以允许判定在分别提取第一信号和第二信号的情况下至少在沿着信号路径的两个点之间信号路径是否可靠地工作，所述两个点因此表示信号路径被监视的部分。根据本文中描述的实施例的监视单元可以指示信号路径的至少所述被监视部分是否如预期的那样工作并且是否可以依赖于信号路径的输出。

根据另外的实施例，信号处理系统包括被配置成接收输入信号且响应于输入信号而提供输出的信号路径以及用于监视信号路径完整性的监视单元。监视单元的信号接口被耦合到信号路径在比监视单元的信号监视器更下游处。根据实施例的信号处理系统可以确定在信号处理系统内的信号路径提供的输出是否可靠。

根据另外的实施例，用于确定关于物体运动的信息的传感器系统包括信号处理系统以及被配置成使用传感器内的信号处理系统确定的关于物体运动的信息的输出接口。可以由传感器本身提供关于传感器的输出信号的可靠性以及因此关于借助于传感器观测的物体运动的信息的可靠性的信息，以允许后续处理设备推断关于是否应当使用传感器的输出。

附图说明

下面将仅以示例的方式且参考附图描述装置和/或方法的一些实施例，在附图中

图1示意性地图示了监视单元的实施例；

图2图示了包括监视单元和信号路径的实施例的信号处理系统的框图；

图3图示了包括具有确定输入信号的过阈值点的能力的信号路径的信号处理系统的实施例；

图4图示了在图3中图示的信号处理系统的信号路径和监视单元内发生的不同信号；

图5图示了包括基于图3的信号处理系统的信号处理系统的实施例的速度传感器系统的实施例；

图6图示了基于图5的速度传感器同时具有带有另一个被监视部分的信号路径的速度传感器系统的另一实施例；

图7图示了基于图6的速度传感器同时具有带有另一个被监视部分的信号路径的速度传感器系统的另一实施例；

图8图示了基于图7的速度传感器同时具有带有另一个被监视部分的信号路径的速度传感器系统的另一实施例；

图9图示了具有指示运动方向的进一步能力的速度传感器系统的实施例；

图10图示了要在图3到9的实施例中任一个内使用的监视单元的实施例；

图11示意性地图示了窗口比较器的功能；

图12图示了在图10的监视单元内发生的一组信号；以及

图13图示了用于监视信号路径完整性的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

现在将参考其中图示了一些示例实施例的附图描述各种示例实施例。在这些图中，可以为了清楚起见放大线、层和/或区的厚度。

因此，虽然另外的实施例能够具有各种修改和替换形式，但是其一些示例实施例在图中以示例的方式示出且将在本文中进行详细描述。然而应当理解，没有意图将示例实施例限制到所公开的特定形式，而是相反，示例实施例用于覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替换方案。相同的数字贯穿各图的描述指代相同或类似的元件。

将理解的是，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，该元件可以直接连接或耦合到另一个元件或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，不存在中间元件。用来描述元件之间的关系的其他词语应当以相同方式进行解释（例如，“在…之间”对“直接在…之间”、“邻近”对“直接邻近”等等）。

本文中使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的并且不意图限制另外的示例实施例。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。将进一步理解的是，术语“包括”、“包括着”、“包含”和/或“包含着”当在本文中使用时指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、组成部件、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

除非另外定义，本文中使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与示例实施例所属的领域中的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解的是，术语（例如在通常使用的字典中定义的那些）应当解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义。

图1示意性地图示了用于监视被配置成接收输入信号210且响应于输入信号而提供输出220的信号路径200的完整性的监视单元100的实施例。监视单元100包括被配置成从信号路径提取在至少第一特性方面对应于输入信号210的第一信号112的信号监视器110。监视单元100进一步包括被配置成从信号路径提取在至少第二特性方面对应于输出220的第二信号122的信号接口120和被配置成确定第二信号是否与至少第一特性一致的评估器130。

仅出于说明性的目的，图1还以虚线图示了信号路径200的示例。仅图示可选的信号路径200以促进理解用于监视信号路径200的完整性的监视单元100的功能。信号路径200接收输入信号210并且响应于输入信号210而提供输出220。信号路径可以包括任意量的以任意方式连接的个别信号处理组件来进一步处理输入信号210且在信号路径200的结尾处提供输出220。个别信号处理组件可以例如是放大器、比较器、滤波器、模数或数模转换器或更复杂的数字电路。例如，可以放大和数字化输入信号以便提供输入信号210的数字化表示作为输出220。监视单元100的实施例绝非受限于信号路径200的一个特定实现方式。监视单元100的实施例可以监视任意信号路径。而且，信号路径200可以接收模拟或数字输入信号以及提供模拟或数字信号作为输出。同样地，取决于特定实现方式，从信号路径提取或接收的第一信号112可以是模拟或数字信号，并且从信号路径200提取或接收的第二信号122可以是模拟或数字信号。为了本公开的教导起见，考虑模拟信号为不与数字时钟同步的信号可能是足够的。将意识到的是，在一些情况下可能方便的是使用不与数字时钟同步的数字信号，从而相当程度地降低系统复杂性。

信号路径200将实现对于输入信号210的某种数据处理并且将从而最终生成信号路径200的输出信号220。要注意的是，数据处理可以表达为沿着信号路径200的数据流动或流。信号路径200的数据处理可以以功能方式表达并且典型地对于给定应用而言是已知的。数据处理的个别步骤可以用实现沿着信号路径执行的数据处理的个别步骤的功能单元来实现。不带限制地，这些个别单元中的一些或全部也可以被实现为执行数据处理的个别步骤的一件软件或代码。

出于本公开的目的，监视单元100被适配成监视提取第一信号112所在的第一点114与提取第二信号122所在的第二点124之间的数据处理。第一点114可以对应于信号路径200的开始或输入。第二点124可以对应于信号路径200的结尾或输出。在这样的配置中，监视单元100用于监视完整的信号路径200，因为第一点114和第二点124之间的被监视部分202对应于完整的信号路径200。

然而，取决于情况可以有利的是监视信号路径200以使得在信号路径200的输入的下游处提取第一信号112而在提取第一信号112的点的更下游处提取第二信号122。根据情况选择提取点可以允许有意监视沿着信号路径200执行的处理步骤中的个别步骤。

普通技术人员将理解，本发明使用在至少第一特性方面对应于信号路径的输入信号的第一信号112。这就是说，第一信号112可以是信号路径200的输入信号112的副本。取决于情况，然而可能足够的是具有第一信号112在一个或多个特性方面与输入信号210的对应。因此可能令人感兴趣的是选取一个或多个第一特性以使得其表示与沿着信号路径200、更精确地在分别提取第一信号112和第二信号122所在的点之间发生的信号处理相关的输入信号210内的信息。

同样地，普通技术人员将理解，本公开使用在至少第二特性方面对应于信号路径200的输出220的第二信号122。这就是说，第二信号122可以是信号路径的输出信号220的副本。取决于情况，然而可能足够的是具有第二信号122在至少一个特性方面与输出信号220的对应。因此可能令人感兴趣的是选取一个或多个第二特性以使得其表示与沿着信号路径200、更精确地在分别提取第一信号112和第二信号122所在的点之间发生的信号处理相关的输出信号220内的信息。

出于本描述的目的，可能足够的是仅考虑信号路径200的被监视部分202、即在提取第一信号112所在的第一点114与提取第二信号122所在的第二点124之间。根据本公开，在第一点114之前或在第二点124之后的任何另外的信号处理将不由监视单元100直接监视。如果第一点114被认为是信号路径200的被监视部分202的开始，则到信号路径的被监视部分202的输入信号可以与信号路径200的被监视部分202的输入信号相同。同样地，如果第二点124被认为是信号路径200的被监视部分202的结尾，则第二信号122可以与信号路径200的被监视部分200的输出相同。根据本文中描述的实施例的监视单元100可以指示信号路径的被监视部分202是否如预期的那样工作并且是否可以依赖于信号路径200的输出200。

换言之，当信号路径200包括许多个别元件时，不一定必须从信号路径200的输入和从信号路径200的输出提取或接收第一信号112和第二信号122。相反，可以从信号路径200内不同于信号路径200的输入和输出的位置接收第一信号112和第二信号114。第一信号112可以在至少一个特性方面对应于输入信号210。令人感兴趣的是选取所述至少第一特性以包括与沿着信号路径200的被监视部分202执行的数据处理相关的信息。第二信号122可以在至少第二特性方面对应于输出。换言之，第二信号具有与信号路径的输出的预定逻辑关系，尽管它可以在输出的上游处来接收。第二信号122可以从信号路径200的比第一信号112更下游的第二位置124来接收。因为沿着信号路径200的被监视部分202的数据处理是已知的，所以至少一个第一特性典型地与至少一个第二特性具有预定义关系。

监视单元100允许借助于评估器130确定第二信号122内的至少第二特性与第一信号112提取的至少第一特性具有所述预定义关系。该确定可以基于假定信号路径200的被监视部分202内的组件没有错误地操作的情况下关于它们行为的先验知识。因此有可能判定是否可以假定信号路径200或者信号路径的至少被监视部分202的完整性，这可以最终意味着可以依赖于信号路径200的输出220。如果第一信号112的至少第一特性和第二信号122的至少第二特性反映沿着信号路径200的至少被监视部分202执行的数据处理步骤所给定的预定义关系，则可以假定沿着信号路径200的至少被监视部分202的正确操作。

以下段落简要描述信号路径200及其相关联的监视单元100的两个简单情景以便进一步详述信号路径200与监视单元100之间的依赖性。被监视的信号路径200对输入信号210进行操作并且处理输入信号210以响应于该输入信号210而提供输出220。例如，输出220可以直接表示输入信号210，因为信号路径200的输出220预期为输入信号210的数字表示。然后将借助于至少一个模数转换器在被监视的信号路径200内生成输出220。输出220和信号路径200内的中间信号以沿着（被监视的）信号路径执行的个别数据处理步骤所给定的预定方式与输入信号210相互联系。假设第一信号112在沿着被监视的信号路径的第一点处被提取。第一信号可以对应于按至少第一特性的输入信号。第一特性可以不带限制地为输入信号210的上升沿在过零时的斜率。

可以存在第一点114处提取第一信号112之前发生输入信号210上的一些另外的数据处理。对于本公开而言，将令人感兴趣的是从信号路径200的输入到至少提取第一信号112所在的第一点114维持输入信号210的第一特性。给定关于沿着信号路径200并且特别地信号路径200的被监视部分202执行的数据处理的先验知识，可以相应地选取第一点114。在极端情况下，第一点114将与信号路径200的输入相同。

可以从信号路径200内的第二点124、典型地在第一点114下游处接收或提取第二信号122。第二信号122可以在至少一个特性方面对应于信号路径200的输出220。对于给定示例而言，这就是说当输出信号220过零时至少上升沿的斜率被表示在第二信号122内。如之前那样，可以存在在第二点124与信号路径200的结尾之间执行的另外的数据处理步骤。对于本公开而言可能感兴趣的是选取第二点124以使得第二特性、即当过零时上升沿的斜率的表示存在于第二信号122内。因为信号路径200内的处理步骤是已知的，所以可以相应地选取第二点124。根据一个情景，第二点124将与信号路径200的输出相同。

为了评估是否可以针对信号路径200或者信号路径200的至少被监视部分202确认预期的相互联系，评估器130可以评价根据第一特性的、当信号过零时上升沿的斜率是否被表示在第二信号122中。对于存在于该示例中描述的信号路径200中的模数转换器而言，过零上升沿斜率将需要表示在作为第一信号112的数字表示的第二信号122中，以便确认信号路径200的至少被监视部分202的可靠操作。更精确地，根据第一特性的过零上升沿斜率将需要存在于在第二点124处提取的第二特性中、即需要存在于所提取信号的过零上升沿处的斜率的数字表示中，以便确认信号路径200的被监视部分202可靠地工作。在示例中给定可靠操作将意味着模数转换器在第一信号112的过零点处提供上升沿的可靠表示。

如果信号路径200的输入与第一点112之间的信号处理将不影响过零点处上升沿的斜率，则对应的第一和第二特性将指示输入信号210内过零点上升沿的斜率将被可靠地表示在第二信号122内并且不受模数转换器的故障的有害影响或劣化。如果进一步第二点124与信号路径200的输出220之间的信号处理将不影响过零点的斜率（例如由于滤波元件的截止频率的原因），则信号评估器130所建立的第一特性与第二特性的对应将确认整个信号路径200将不影响输入信号210的过零点内上升沿的斜率，而是在输出信号220内提供该特性的可靠表示。这就是说关于过零点上升沿的斜率，沿着信号路径的数据处理是可靠的。

在另一示例中，信号路径200的目的可以是导出下述信息：输入信号210的幅度超过了阈值。因此输入信号210的第一特性可以是输入信号210超过阈值。例如，输入信号210本身然后可以由信号监视器100提取并且第一点114可以与信号路径200的输入重合。评估器130可以例如导出在信号路径200的输出220指示超过阈值时输入信号210的幅度所给定的时刻处是否在包括阈值的区间内。对于在第二点124处从信号路径200提取的第二信号122而言可能方便的是为输出信号220本身或者在至少第二特性方面对应于输出信号的另一信号。例如，虽然信号路径的输出220可以是指示自测量开始以来过阈值点的数目的数字量，但是第二信号122可以是在输出220的上游处生成且促使信号路径200内的计数器每当输入信号210的数字表示过零时增加的数字信号。在该示例中，第二信号122的第二特性可以对应于输出信号220的改变。如果评估器确定输入信号210的幅度在根据第一特性的适当选取的区间内并且第二信号122同时指示计数器的增加超过阈值作为第二特性，则可以推断信号路径200正确地操作，因为第一信号112的第一特性由第二信号122的第二特性表示。

根据本文中描述的实施例，取决于信号路径200的目的和特定实现方式以及输入信号210本身，借助于第一信号112监视的输入信号210的至少第一特性可以是任何适当的特性。例如，第一特性可以是过零点、信号极性、信号改变方向（斜率或梯度）、相位、频率或其他定时相关的参数。第二信号122如前面概述的那样取决于信号路径200内的处理、典型地根据信号路径200的预定义行为，以及取决于信号路径200的输入信号210。第二信号122可以包括沿着信号路径200的至少被监视部分202执行的个别处理步骤所给定的表示的第二特性。第二特性可以是前面提到的第一特性的任何表示，但是不限于此。以更一般的术语，所提取的第二信号122例如通过展示第二特性可以包含以平常方式与第一信号112的至少第一特性相互联系的信息。

如果首先如前面描述的那样输入与第一点114之间的数据处理步骤基本上维持第一特性，则可以使用第一和第二特性在输入信号与第二点124之间建立信号路径200的可靠性。如果其次从第二点124到信号路径200的输出220的处理步骤基本上维持第二特性，则可以在第一点与信号路径的输出之间建立可靠性。如果类似地满足第一和第二条件，则可以在输入信号210与输出220之间、即沿着完整的信号路径200建立可靠性。

换言之，评估器130可以被配置成确定通过将使用第一特性而在监视单元100内确定的导出特性与对应于信号路径200或者信号路径200的至少被监视部分202的一个的处理算法进行比较来确定输入信号210的第一特性是否确实被表示在输出220内。仅作为示例，当评估器130使用第一特性来执行与信号路径200相当或相同的操作并且因此得到对应于第二特性的导出特性时，可以推断信号路径正在没有错误地工作。然后可以假定完整性，因为第二特性基本上表示第一特性。在一个简单的非限制性示例中，导出特性可以通过本质上使用信号路径200的处理算法处理第一特性来生成。然而为了确认对应，不一定要求评估器130执行相同的操作。当评估器130的操作是这样的以使得可以推断第一信号112的第一特性是否基本上由第二信号122的第二特性表示时是足够的。例如，评估器130可以执行相同的操作，尽管具有降低的准确性或分辨率。在这样的情况下，如果导出特性对应于第二特性或者甚至在预定容差范围内等于第二特性则可以假定完整性。

根据另外的示例，监视单元100可以被配置成如果第二特性根据预定义关系不对应于第一特性则提供失效信号。例如，失效信号可以用来传送下述信息：不能向另外的处理组件或设备保证信号路径200的完整性。根据另外的实施例，监视单元100被进一步配置成标识第二信号122内、特别地第二特性内的不一致信息。与使用冗余的常规方法相反，监视单元100的示例可以能够肯定地确认信号处理路径200正在正确地工作而不需要且不花费具有指示无论何时在第一设备与冗余第二设备之间存在不一致性的第二、冗余信号路径。根据本公开的方法将因此相当程度地降低可靠信号路径100的系统复杂性，因为可以省略冗余的第二信号路径。

另外的实施例还可以允许标识当与第一特性比较并且因此与第一信号比较时第二特性并且因此第二信号内的不一致信息。在任何这样的不一致性的情况下，监视单元100可以被配置成提供允许校正该不一致性、即校正错误的第二信号并且因此可以甚至校正信号路径200的错误输出的信息。

虽然一些实施例单独由监视单元100组成，但是另外的实施例还可以包括被配置成接收输入信号210并且响应于输入信号210而提供输出220的信号路径200。为此目的，可以提供自检查信号处理系统，而不使信号路径100的用户实现关于信号路径200的输出220的另外的一致性检查，因为由作为信号处理系统的一部分的监视单元100在信号处理系统内监视信号路径200。

作为替换方案，可以将监视单元100集成到现有的信号路径200中，从而形成根据本公开使用监视单元100监视第二信号122即第二特性与第一信号112即第一特性的对应的信号路径200。通过将监视单元100集成为某种升级或更新，可以增加现有系统的可靠性，如本领域普通技术人员将容易领会的那样。

根据一些实施例，信号路径200和监视单元100被单片地集成以提供增强的功能而不极大增加另外的生产或封装成本。

图2图示了包括监视单元100和仅包括阈值检测电路的信号路径200的示例的信号处理系统300的实施例。为了便于理解，将信号处理系统300连同可选的传感器元件400一起图示。要与信号处理系统300的实施例组合的传感器元件400的类型主要地是任意的。虽然将关于图5到9描述特定传感器元件400及相关联的信号处理系统，但是以下讨论将主要聚焦于信号处理系统300的功能。传感器元件400向信号路径200提供输入信号210。传感器元件400的实际示例将是连同生成周期性交变磁场的编码器一起操作的速度传感器内的磁阻或霍尔传感器。作为非限制性示例，传感器元件400可以与编码器轮（encoderwheel）结合使用。在编码器所生成的周期性交变磁场相对于传感器元件400运动的情况下传感器元件400的输出将基本上是在对应于相对运动速度的时刻处具有重复性过零点的正弦信号。相对运动可以例如由编码器轮相对于传感器元件400的旋转引起。换言之，正弦信号的频率对应于编码器的速度并且每个过零点对应于运动的特定进展，或者在旋转编码器轮的情况下为旋转角度的进展。为了进一步讨论信号处理系统300的功能，应当假定这样的传感器元件用来提供输入信号210。图4图示了这样的输入信号210的表示。提供指示（旋转）速度的输出的信号路径200因此可以本质上由阈值检测电路组成，从而确定传感器元件400提供的输入信号210的每个过零点。阈值检测电路可以被配置成指示输入信号210对于两个接连的过零点是在零以上还是在零以下，这也被假定以用于后续讨论。由此阈值检测电路可以方便地将正半波与负半波向区分。这样的功能可以使用如本领域中已知的比较器来实现。

在图2的示例中，从信号路径200接收或提取的第一信号112可以是传感器元件400提供作为到信号路径200的输入信号210的模拟信号的副本，并且所提取的第二信号122可以是信号路径200的输出信号220的副本。输出200可以是将正弦信号的每个正半波指示为正方波的方波形状的信号，而正弦信号的每个负半波在信号路径200本质上由阈值检测电路组成的情况下由零线表示。图4以实线图示了这样的输出信号520的示例。监视单元100（也被标明为看门狗）在该示例中可以接收作为第一信号112的输入信号210和作为第二信号122的输出220。在阈值以上的第一信号112将是第一特性。第二信号122的第二特性将同样地是零以上的信号。监视单元100可以被配置成当监视单元100的评估器130确定第二信号122不对应于第一信号112时提供失效信号140。更精确地，可以在第二信号122的第二特性不表示第一信号112的第一特性的情况下发布警告或失效信号140。

对于该特定示例，第一和第二特性两者在该示例中都“在零阈值以上”，其中第一特性与传感器元件400提供的模拟正弦输入信号210有关，而“在零阈值以上”作为方波形第二信号122的第二特性。如果第一信号112具有开始正半波的上升沿的过零点，而第二信号122为零，则第一信号112在零以上的第一特性将不被表示在第二信号122中。更精确地，当第一特性存在于第一信号112内并且因此至少第二特性根据预定义关系不对应于第一特性时，第二特性不被表示在第二信号122中。如果第一信号112具有相当低的信噪比，则可以使用窗口比较器而不是正常的比较器以便实现第一特性的评估。然而，另外的实施例还可以使用其他组件以便评估第一特性。例如，代替窗口比较器，可以使用两个并行比较器和一个相关联的与门。对于给定示例，第二信号122可以方便地为如第一信号112一样的模拟信号。不带限制地，第二信号122还可以例如在数模转换器（未示出）存在于信号路径200内的情况下是数字信号。取决于情况，有时更方便的是使用不与数字时基（而不是与数字时钟同步的方波信号）同步的简单比较器或窗口比较器。第二选项将相当程度地增大设备的占用面积，这对于安全相关应用而言可能是不想要的。

图3图示了具有本质上感测传感器元件400提供的输入信号210的过阈值点的信号路径200的传感器系统600的示例。图3的实施例在这一范围内对应于图2的实施例。图3的实施例的信号路径200可以视为包括更多元件的图2的阈值检测电路的实际实现方式。图3的以下描述将聚焦于信号路径200的元件以及其中发生的信号。进一步地，关于图4讨论在监视单元100的实施例内发生的相关联的信号。信号路径200包括在信号路径200的下游方向上、即在信号处理的方向上依次彼此连接的放大器212、低通滤波器214、阈值检测电路230和数字电路240。输入信号210在低通滤波之前进行放大。低通滤波信号被提供给阈值检测电路230以便确定低通滤波信号何时过阈值，例如零电平。过阈值的确定被传送给信号处理单元或数字电路240。数字电路240可以例如处理阈值信号520以生成或提供信号路径200的输出220。输出220以任意方式（例如，使用特定的数据通信协议）将已经确定过零点的信息传送给后续组件。

与图2的实施例中非常类似，提供给监视单元100的信号监视器110或者由监视单元100的信号监视器110提取的第一信号112是到信号路径200的输入信号210的副本，并且第二信号122等价于输出220或者信号路径200提供的输出信号的副本。然而，另外的实施例可以沿着信号路径200从不同位置提取或接收第一和第二信号。阈值检测电路230借助于具有将正弦输入信号210的每个正半波指示为正方波的方波形状的阈值信号520用信号通知输入信号210的过零点，而正弦输入信号210的每个负半波由零线表示，如已经关于图2讨论且借助于图4中的阈值信号520图示的那样。

与先前图2的讨论类似，假定传感器元件400提供正弦输入信号210，例如因为先前讨论的速度传感器的磁阻感测元件被用作传感器元件400。信号路径200和监视单元100内的信号在图4中示出以图示关于如何确定第二信号122与第一信号112的对应、更精确地第一特性与第二特性的对应。

正弦输入信号210从感测元件400接收。窗口信号510图示了监视单元100内的窗口比较器的输出。窗口比较器可以用于监视单元100的评估器130内以便评估第一信号112的第一特性，以能够推断监视单元100从信号路径200提取的第二信号122的第二特性是否与至少第一特性一致。在该特定示例中，使用窗口比较器以便提供指示其中第一信号112（作为输入信号210的副本）的幅度在包括零的预定区间512内的时间间隔的窗口信号510。在图4中图示的实施例中，预定区间512包括零伏特并且相对于零伏特不对称。区间512的大小或宽度可以保持恒定而开始点和结束点取决于输入信号210是从零以下还是零以上、即从输入信号210的正半波内还是负半波内进入区间512。换言之，窗口比较器展示了滞后现象，如本领域普通技术人员可能已知的。窗口比较器的输入-输出特性的示例在图11中图示。在另外的实施例中，可以使用包括相对于零对称的那些区间的其他区间以及窗口比较器之外的其他比较器。

窗口信号510具有指示输入信号210的幅度在具有零电平的预定区间512内（窗口信号510为低）的存在的方波形状，而窗口信号510的正方波指示输入信号210的幅度在预定区间512之外。监视单元100提取的第二信号122如先前讨论的那样是作为数字电路240的输出的信号路径200的输出220的副本。然而，取决于应当用监视单元100监视信号路径200的哪一部分，也可以替代地使用阈值检测电路230输出的信号以及沿着信号路径200的其他信号。在图4中用实线图示的阈值信号520示出输出220或处于信号路径200的一致操作模式下的阈值检测电路230的输出。阈值信号520对应于如关于图2讨论的一般比较器信号。阈值信号520的正半波对应于正弦输入信号210的正半波，而正弦信号输入信号210内的负半波分别对应于信号520内的水平零线。在一致操作模式下，如图4中以实线图示的失效指示信号530保持在零电平。

虚线的信号522、524和526图示了当信号路径200内发生错误时、即当未给定信号路径200完整性时信号路径200所提供的可能的输出。信号522、524和526对应于输出220内不同的不一致信息。失效指示信号530以实线图示了一致操作模式下的失效信号。信号532、534和536分别图示了对应于借助于信号522、524和526而图示的不一致操作模式的失效指示信号。如图4中图示的，当第二信号520指示存在过零点时，每当过零点确实发生时，就输出处于零电平的失效指示信号530。

然而，如果因为阈值信号520错误地用信号通知输入信号210内负半波的存在而由输出220或者借助于从信号路径200提取的第二信号122指示过零点522的错误检测，则替代地提供具有高电平的失效指示信号532。同样地，如果窗口比较器确定过零点应当已经发生并且同时因为不存在阈值信号524的信号形状的相关联改变而第二信号122不指示如借助于信号524所图示的过零点，则提供失效信号534。类似于对应于信号522和532的失效情况，如果表示输入信号210的正半波的信号526指示阈值或过零点而输入信号210确实保持在负半波内，则提供失效信号536。可以通过根据适当的逻辑将窗口信号510与阈值信号520相互联系来在监视单元100内生成信号532、534和536，从而确定第二特性根据预定义关系是否对应于第一特性。为此目的，第一信号112的第一特性将是输入信号210的幅度存在于窗口比较器所定义的预定区间512内。由阈值信号520表示的第二特性可以是借助于阈值检测电路230用信号通知正半波还是负半波或者输出220是在零以上还是零以下。

监视单元的评估器130可以通过例如将归因于阈值信号520和窗口信号510的正电压电平和零电压电平的逻辑状态进行相互联系来确定第二特性是否对应于第一特性。例如，零电压电平可以用二进制逻辑的“0”值标识，而正电压电平可以与二进制逻辑的“1”相关联，或者反之亦然。如本领域普通技术人员将领会的，在错误地检测到如信号522、524和526所指示的过阈值点或半波的情况下，可以存在许多实现方式来组合窗口信号510和阈值信号520以得到具有不同信号形状532、534和536的失效指示信号。该组合可以使用标准逻辑电路或门（如例如本领域已知的与门、或门、触发器或锁存器）来执行以得到图4中图示的信号形状532、534和536。一个特定的可能性在图10中图示并且将关于包括本质上与图3中图示的信号路径相同的信号路径的图5到9的实施例进行描述。

根据一些示例，监视单元100还能够标识第二信号的第二特性内的不一致信息并且传送不一致信息的类型以便校正该不一致信息。在本实施例中，失效指示信号532、534和536的长度可以指示信号路径200是否确实错误地未能确定过零点或者信号路径200是否确实错误地确定输入信号210的正半波或负半波内存在过零点。可替换地，可以在监视单元100内实现两个不同的信号处理链，每一个提供对于前面的错误情况之一敏感的输出。在图10中给出并且将在后续段落中描述具有生成具有对应于不同失效情况的信号形状530、532、534和536的失效信号的能力的监视单元100的实施例的可能的硬件实现方式。然而可能存在下述情况：其中监视单元100可以仅根据第一特性和第二特性推断信号路径的被监视部分202内的元件中的至少一个未如预期的那样运转，并且因此引起这样的输出使得第一特性不再根据沿着信号路径200的至少被监视部分202执行的信号和/或数据处理步骤而表示在第二特性内。

可替换地或附加地，信号处理系统300可以包括不带限制地形成传感器系统的传感器元件400。传感器系统然后不仅可以提供关于传感器元件400感测的物理量的信息而且可以提供关于是否物理量应当依赖于传感器系统、更精确地传感器系统的输出接口处的传感器元件400所提供的信息的信息。

在5到9中传感器系统的后续实施例中，速度传感器系统600被描述为传感器系统的实施例的特定示例。因此传感器系统600被假定包括被配置成感测当相对于传感器系统的传感器元件400运动时提供交变磁极的编码器或编码器配置的运动所引起的交变磁场的至少一个传感器元件400。

当然，传感器系统的另外实施例的传感器元件400可以被配置成生成指示另一物理性质（诸如例如温度、压力、方向、速度、加速度、化学组份等等）的信号。换言之，可以在传感器系统内与信号处理系统300一起使用任何感测元件400来提供关于所感测的物理量的可靠信息。

图5到9图示了包括监视如在之前详细阐明的信号路径200的监视单元100的速度传感器600的实施例。速度传感器600的特定示例将是用于确定汽车轮的转速的轮速传感器。

作为非限制性示例，图5中图示的轮速传感器600包括由四个巨磁阻（GMR）单元的桥配置组成的传感器元件610。个别组件的电源由功率管理单元612提供。传感器元件内的巨磁阻单元向信号路径620的预放大器622的输入提供差分输入信号614。放大信号借助于低通滤波器624进行低通滤波。低通滤波信号被提供给比较器626以便确定输入信号614、更精确地构成差分输入信号的信号对的信号之差的幅度的过零点。为此目的，图5到9的实施例的信号路径的功能对应于先前关于图2、3和4讨论的功能。

在过阈值点发生时，比较器626向数字电路628提供比较器信号。数字电路628包括数字核628a以及振荡器628b。振荡器628b可以为数字核628a提供可选的时钟信号。换言之，数字核628a借助于振荡器628b计时。数字电路628可以与模拟电路相区分，因为模拟电路不根据例如由振荡器628b提供的时钟信号进行操作。虽然比较器626的输出信号可以具有类似于数字信号的信号形状的信号形状，但是比较器信号不一定发生在被提供或用来对数字核628a的操作计时的时钟信号的边沿处。换言之，比较器可以在模拟域中操作，这就是说与时钟同步并且从而降低整个系统的占用面积，这对于安全相关的系统而言可以是令人感兴趣的。

为了补偿输入信号614可能的系统偏移，使用跟踪模数转换器640a和数字核628a内的相关联逻辑提供跟踪功能640。跟踪模数转换器640a在低通滤波器624之后数字化信号以使得数字电路628的数字核628a能够执行输入信号614的幅度的连续监视。一旦在输入信号614内确定了偏移，数字核628a就控制数模转换器642以通过向输入信号614施加偏置电压补偿该偏移。

在图5中图示的实施例中，监视单元100的信号监视器110提取或接收输入信号614的副本作为第一信号630，而借助于信号接口120从信号路径600提取或接收的第二信号631是数字电路628的输出。为此目的，信号监视器110可以提取或接收模拟信号而信号接口可以提取或接收数字信号120。在图5的实施例中，可以借助于监视单元100监视完整信号路径620的完整性，因为从其提取第一信号630的第一点632在信号路径620的开始处并且因为从其提取第二信号631的第二点634在信号路径620的结尾处。图5到9的实施例的信号路径620本质上执行与图3中图示的信号路径200相同的信号处理。因此，在此参考对图2和3的下述描述：关于如何可以分别由第一和第二信号选取或定义和提取第一和第二特性，以能够确定所提取的第二信号631的第二特性根据预定义关系是否对应于所提取的第一信号630的第一特性。随后将关于图10描述用于要与图5到9的实施例中的任一个一起使用的监视单元100的一个特定硬件实现方式。

信号路径200的输出和速度传感器600的输出由传感器系统600的输出接口660传送给后续组件。经由输出接口660提交输入信号612过零点的存在的可能性是例如使用电流调制、使用至少两个不同电流水平。在电流调制中，输出接口660调制外部供应电压端子670处的电流。可以使用第一预定电流水平来用信号通知第一数字状态，而可以使用第二预定电流水平来用信号通知第二数字状态。在过零点的情况下，可以在预定时间内传输第一或第二电流水平之一，而在其余时间传输另一个。可替换地，可以使用电流水平的改变来用信号通知过零点的确定。作为另一替换方案，可以使用第一电流水平来用信号通知输入信号的正半波并且可以使用第二电流水平来用信号通知负半波，或者反之亦然。

根据一些实施例，进一步使用输出接口来提供失效信号，因为至少第三电流水平被用来传送信号路径620的缺失完整性。如果使得后续组件意识到传感器系统600的输出的缺失完整性，则它们可以进入其中忽视传感器信号的安全操作模式。另外的实施例还可以使用输出接口，该输出接口使用一个或多个不同电压水平来将关于物体运动的信息传送给后续组件。类似于使用电流调制的输出接口，可以使用第一电压水平来用信号通知第一数字状态，而可以使用第二电压水平来用信号通知第二数字状态。可以使用第三电压水平来传送信号路径的缺失完整性。

在汽车应用中，传感器系统600（速度传感器）传送的失效信号可以使电子控制单元在其进一步处理（例如，用于在防抱死刹车系统内进一步使用）中忽视传感器系统600的输出。这可以避免否则可以在错误的传感器信号被进一步处理时发生的安全关键驾驶条件。为此目的，监视单元100的实施例可以用来使汽车传感器遵从ISO26262标准，所述ISO26262标准是用于汽车电气/电子系统的功能安全标准。

在描述图10中图示的监视单元100的特定硬件实现方式之前，在后续段落中简要总结本质上与图5的实施例相同但因为监视信号路径620的不同部分而区分于图5的传感器系统600的另外的实施例。

图6的实施例对应于图5的实施例且不同于图5的实施例，仅在于监视单元100的第一信号是从信号路径620的更下游处的第一位置632接收的。特别地，第一信号630是在放大器622之后接收的。这仍然允许推断信号路径620的完整性同时进一步降低监视单元的复杂性，因为单端信号被提供给监视单元100。特别地，仍然可以监视数字核628a及其功能或完整性，因为它们保持在信号路径620的被监视部分中。数字电路628并且特别是数字核628a可以消耗大量半导体面积并且包括众多晶体管和电路元件。因此，比起信号路径620的模拟组件而言，数字电路内的失效或短路的风险可能更高，使得监视信号路径620内的数字组件可以是所期望的，而不监视信号路径620内的模拟组件中的一个或多个可以是可接受的，这可以使得能够进一步节省面积和成本。进一步地，如果如图6中那样在放大器622之后提取第一信号630，则可以节省监视单元100本身内的预放大器及相关联的面积。关于ISO26262标准，图5的实施例和监视数字电路620的另外的实施例因此可以由于在失效风险（暴露分类）由数字电路主导时遵从汽车安全完整性水平D而仍然合格，并且因此借助于排除放大器622而减少被监视部分是可接受的。

图7和8不同于图5和6的实施例，在于第一信号630从信号路径620的更下游处的第一位置632接收。特别地，在图7中，第一信号630在低通滤波器624之后被提取，并且在图8中，第一信号630在比较器626之后被提取。如在之前详细阐明的那样，一旦监视单元100和监视单元的评估器被适当地配置，信号路径的任意分段就可以由监视单元100的实施例监视来确定其完整性。图7和8是本文中描述的概念的灵活性的附加示例并且以其他方式对应于图5的示例。

图9图示了基于图5到8的实施例的速度传感器700的另一实施例。图9的实施例进一步具有指示相对于速度传感器的运动方向的能力。为此目的，存在能够感测磁场的另外的感测元件701，所述感测元件701具有与其相关联的另外的预放大器702以及后续的另外的低通滤波器704。该另外的感测元件701的预放大和低通滤波信号被提供给多路复用器706，多路复用器706将模拟信号提供给监视电路640的模数转换器640a。监视电路640的模数转换器640a进一步接收感测元件610的信号以便还在多路复用器706给定的时刻处将信号数字化。数字核628a因此可以能够例如通过比较两个数字化信号的相位来确定运动方向。

换言之，图9的速度传感器还可以视为具有用于确定运动速度的速度路径720以及被配置成提供允许确定相对于传感器元件的运动方向的附加信号的方向路径730的增强速度传感器。对应于用于速度路径720的监视单元100，方向路径730包括另外的监视单元740，所述另外的监视单元740被配置成监视与作为方向路径730的一部分的另外的感测元件701相关联的另外的信号路径750。因为速度路径730还依赖于确定另外的感测元件701的信号过零点，所以可以使用相似的监视单元来监视信号路径620和另外的信号路径750。

图10图示了以硬件在模拟域内实现的监视单元800或信号看门狗的实施例。在模拟域内实现监视单元800可以为监视单元800提供仅消耗很少的半导体空间并且具有固有地低失效概率。如果使用模拟监视单元800来监视还包括数字电路的信号路径200，则可以避免影响监视单元100和要监视的信号路径200两者的系统性影响。那些系统性影响可以例如是由于用于监视单元和信号路径的产生过程的波动造成的。

图10不带限制地图示了关于如何可以借助于用模拟电路实现的监视单元800监视图5到8的实施例之一的主比较器626的功能。为此目的，图10中图示的监视单元800可以例如在图7的速度传感器600内使用，在所述速度传感器600中第一信号630直接在比较器626之前的第一点632处被提取并且在所述速度传感器600中第二信号631直接在比较器626之后的第二点634处被提取。然而，图10的监视单元800还可以在不进行对于利用本公开的本领域技术人员而言明显的修改或仅细微修改的情况下在图5到9的实施例中的任一个内使用。这是由于下述事实造成的：放大器622和附加地存在于信号路径620内的低通滤波器624所执行的信号处理是这样的使得第二特性根据相同的预定义关系对应于第一特性，而不管从其提取第一信号630的第一点632是否像图5的实施例中的一样在放大器622之前、像图6的实施例中的一样在低通滤波器624之前或者如图7的实施例中的那样在比较器626之前。

例如，如果图10的监视单元800要用于其中输入信号614在由放大器622放大之前被提取的图5的实施例中，则可能必要的是当输入信号614太微弱而不能由监视单元800内的窗口比较器804可靠地处理时将另一预放大器包括到监视单元800本身中。这可能要求监视单元本身内的附加组件和相关联的面积。然而，同时，可以增大诊断覆盖范围，即图5的实施例的信号路径620的被监视部分比图7的实施例中的更大，还包括放大器622和低通滤波器624，放大器622和低通滤波器624可以根据情况值得在监视单元内花费附加的面积和复杂性。

图12示出了监视单元800内发生的信号中的一些并且图11给出了用于图10的监视单元800内的本领域已知的窗口比较器804的特性的示例。随后还参考图11和12描述图10的监视单元800的功能。监视单元800提取的第一信号822是到窗口比较器804的输入信号802的副本。该特定示例的信号监视器801因此还可以视为被配置成耦合到输入信号802的输入接口。信号接口803提取的第二信号820是比较器626的输出的副本。出于说明性目的，未示出信号路径620内的比较器626的输出的进一步使用，因为图8聚焦于监视单元800的功能。信号接口803因此还可以被描述为被配置成耦合到比较器626的输出的输入接口。第一信号822被输入到窗口比较器804。窗口比较器804的功能在图11中图示。本领域技术人员将意识到不同种类的窗口比较器的功能。简而言之，用于图10的实施例中的窗口比较器804展示如已经关于图4的描述提及的滞后现象。也就是说，窗口比较器804具有四个阈值902、904、906和908。阈值902和908应当相对于零或者垂直轴以及阈值904和906对称。当在水平轴上示出的到窗口比较器804的输入从正侧接近阈值时，阈值904和908适用。当到窗口比较器804的输入从负侧接近阈值时，阈值906和902适用。当到窗口比较器804中的输入在对应对的阈值904和908或者906和902内时，窗口比较器804的输出是低的，而另外是高的。图11中的实曲线910图示了窗口比较器804的输入与输出信号之间的这种依赖性。

图10的监视单元800包括第一触发器806、第二触发器808、第一异或门810、第二异或门812和对于低电平透明的锁存器814。第一触发器806在第一触发器806的时钟输入处的信号的负沿被触发，而第二触发器808在第二触发器808的时钟输入处的信号的正沿被触发。第一触发器806和第二触发器808可以是本领域中已知的D触发器。如果比较器826在工作，即如果信号路径的被监视部分可靠地工作并且给出完整性，则比较器626应当仅在差分输入信号802过零时切换。在该时刻，监视单元800提取的第一信号822也在窗口比较器804的对应对的阈值内，并且因此监视单元的窗口比较器804的输出预期在比较器626输出的信号的电平改变的时刻是低的，这随后被称为第一条件。同样地，在其中窗口比较器804输出低电平信号的每个区间的发生内，预期比较器626输出的信号的电平改变，这随后被称为第二条件。当那两个条件借助于监视单元800被核对时，可以确定比较器626即信号路径的被监视部分是否没有错误地工作并且因此是否可以假定信号路径的至少被监视部分的完整性。

与图4中的非常类似，图12图示了到信号路径的比较器626的输入信号802以及窗口比较器804的输出信号912。实线的比较器信号926图示了如预期的那样工作的比较器626的输出，并且信号926a、926b和926c图示了比较器626在图4中描述的不同错误情景中输出的信号。每当比较器626在窗口比较器804的输出信号912处于逻辑高电平时切换或者每当比较器626在输出信号912处于逻辑低电平时不切换，所提取的第二信号820与所提取的第一信号822不一致。更特别地，第二信号820提取的输出信号的第二特性然后根据前面定义的两个条件所给定的预定义关系将不对应于第一信号822提取的输入信号802的第一特性。第一特性可以例如定义为输入信号802存在于幅度窗口内，而第二特性可以例如定义为比较器626输出的信号的电平改变。

可以借助于图10中图示的监视单元800的硬件实现方式来执行对应的评估，如下面总结的那样。监视单元800具有两个输出830和840。输出830指示失效，根据该失效信号路径或比较器626借助于输入信号802转变到另一半波而未能检测到过零点。第二输出840指示附加的过零或错误半波的存在何时由比较器626指示。图12图示了窗口比较器804的输出处（窗口信号912）、比较器626的输出处（信号926、926a、926b和926c）、第一触发器806的输出处（信号916、916a）、锁存器814的输出处（信号914）、第一输出803处（信号930a、930b）和第二输出840处（信号940、940a、940b）的不同的可能信号。

信号借助于监视单元800的组件的特定连线而生成。窗口比较器804的输入耦合到信号监视器801，并且窗口比较器804的输出耦合或连接到第一触发器806的时钟输入、第二触发器808的时钟输入和锁存器814的时钟输入。信号接口803耦合到第一触发器806的数据输入、第一异或门810的第一输入、第二异或门812的第一输入以及锁存器814的数据输入。第一触发器806的非反相输出连接到第一异或门810的第二输入。第一异或门810的输出连接到第二触发器808的数据输入。第二触发器808的非反相输出对应于监视单元800的第一输出830。锁存器814的非反相输出耦合到第二异或门812的第二输入。第二异或门812的输出对应于监视单元800的第二输出840。

当窗口比较器804的输出变低时，即在转变时间间隔932的开始处，预期比较器626输出的信号926的电平改变。第一触发器806由窗口信号912的下降沿触发以将其数据输入处的信号复制到其非反相输出，在该非反相输出处其被维持直到窗口信号912的下一个下降沿为止，如图12中的信号916图示的那样。第一触发器806的非反相输出的信号与比较器626的当前输出进行异或。在转变时间间隔932内，窗口比较器804输出保持低。然而，如果比较器626正确地工作，则比较器626的输出处的信号926的电平在转变时间间隔932内改变。即，在转变时间间隔932期间，到第一异或门810的输入信号变得不同，从而导致异或门810输出的信号在转变时间间隔932内变高。异或门810的输出仅在转变时间间隔932结束之后通过用窗口比较器804的输出的上升沿触发第二触发器808而被提供给第一输出830。这导致仅在不同半波之间的转变应当已经发生之后将第一异或门810的输出转发到第一输出830，从而导致当比较器626没有错误地工作时信号930a在第一输出830处永久为高。第一输出830处的信号也可以视为输入信号802的前一个半波期间比较器626的输出与当前半波期间比较器626的输出的异或连接。如果没有错误发生，则假设两个输出不同，并且因此异或操作的结果为高。然而如果比较器626未能确定输入信号802转变到另一个半波，如图12中信号926c图示的那样，则异或操作是比较两个相同的信号，从而导致第一输出830处的信号930b为低，其被维持直到可以执行比较器626的两个不同输出信号的下一次比较为止，如图12中图示的那样。换言之，第一输出830处的信号指示前面定义的第二条件是否被满足。如果信号变低，则可以推断比较器626错误地未能确定输入信号802到另一半波的转变，其等价于零伏特的过阈值点。

第二输出840指示第一条件是否被满足。为此目的，锁存器814在窗口比较器804的输出为低时、即在转变时间间隔932内将比较器626的输出转发到第二异或门812。在转变时间间隔932结束之后，比较器626在转变时间间隔932内的最后输出被维持在锁存器814的输出处。第二异或门812因此比较比较器626的当前输出与比较器626在窗口比较器804定义的前一个转变时间间隔932结束时的输出。当比较器626指示另一个半波如期望的那样在转变时间间隔932内存在时，第二异或门812的输出将为低，因为锁存器814在转变时间间隔932期间是透明的使得相同的信号被提供给第二异或门812的输入。然而，如果比较器626的输出由于错误的原因而如借助于图12中的信号926a或926b图示的那样在转变时间间隔932之后改变，则不同的信号被提供给第二异或门812的输入。因此，第二异或门812的输出并且因此第二输出840处的信号将变高，如图12中由信号形状940a和940b图示的那样。换言之，当监视单元800的第二输出840变高时，与第一特性和第二特性有关的第一条件未被满足，并且可以推断比较器626错误地确定了半波的存在。

总之，在正常操作模式下（由实线的比较器输出信号926给出），两个输出信号930和940都保持恒定，这意味着对于第一输出830处的信号930a而言处于逻辑高电平并且对于第二输出840处的信号940而言处于恒定的逻辑低电平。如果比较器626错误地检测到过阈值点的存在，如虚线信号926a或926b所图示的那样，则第二输出840处的信号940改变其状态以在逻辑上变高，从而指示附加的过零点在信号路径内被错误地指示。

如果比较器626未能检测到过阈值点的存在，如虚线信号926c图示的那样，则第一输出830处的信号930从逻辑高变为逻辑低。通过单独地评估先前定义的两个错误条件，监视单元800不仅能够肯定地指示信号路径的被监视部分是否正没有错误地工作，而且能够标识错误的类型并且因此标识第二信号820内的不一致信息。为了这么做，甚至可以校正比较器626的输出内的错误。还可以组合第一输出830处和第二输出840处的信号以得到表示两种错误类型的单个失效指示信号、像是图4的失效指示信号530。为了得到图4中图示的失效指示信号，第一输出830处的信号可以例如被反相并且与第二输出840处的信号进行异或。

图13图示了用于监视被配置成接收输入信号且响应于输入信号而提供输出的信号路径的完整性的方法的流程图。该方法包括从信号路径提取第一信号1000，所述第一信号对应于输入信号的至少第一特性。该方法进一步包括从信号路径提取在至少第二特性方面对应于输出信号的第二信号1010。该方法进一步包括确定1020所述至少第二特性根据预定义关系是否对应于第一特性。图2到10中图示的实施例涉及信号路径和监视单元的硬件实现方式。然而，另外的实施例还可以涉及软件实现方式，其中用软件实现信号路径内的个别处理步骤以使得信号路径可以视为一系列依次处理的计算步骤。特定示例可以是数字滤波器的软件实现方式，其中实现数字滤波器所要求的个别计算构成信号路径。提取第一信号可以通过从个别计算步骤之一之后的中间结果导出第一特性来实现，并且第二信号可以通过从后续计算步骤之一之后的另一中间结果导出第二特性来提取。而且，可以单纯用软件实现确定至少第二特性根据预定义关系是否对应于第一特性。

如本文中描述的监视单元或信号处理系统或传感器的实施例允许在低等级水平下确定信号路径或传感器系统的不一致的操作级。例如，在包括众多轮速传感器的系统的情况下，个别轮速传感器提供的信号之间的可信性或一致性检查迄今为止在整个系统的较高等级水平下、例如在电子控制单元内执行。这生成大量信号开销且并非在所有情况下都允许推断错误的存在或者甚至错误的类型。例如，如果两个轮速传感器提供静止信息而其他两个速度传感器传递速度信息，则不可能可靠地推断传感器中的哪一个提供不可靠信息。进一步地，这样的可靠性检查增大了ECU程序的复杂性。例如，为了安全和一致性检查必须周期性地中断正常操作模式来确保组件的正确功能。当使用根据本文中描述的实施例的传感器时可以减少诊断测试间隔和周期性中断。

用于监视单元的传感器或信号路径可以主动地传送处理失效或不一致性或缺失完整性（失效指示状态）。这样的指示可以被另一电路的ECU中断。特别地，已经存在的协议可以被重新使用，在于例如将第三电流水平引入依赖于不同电流水平的协议内以在传感器与另外的设备的ECU之间传送信息。这允许例如提供遵从ISO26262标准的传感器元件或信号处理链，从而要求自诊断能力和将个别设备切换到安全操作模式中的可能性。本文中描述的实施例可以容易地集成而与例如完全冗余实现方式相比不显著增加成本。在轮速传感器的情况下，要求模拟传感器元件输出信号的转换（或者在模拟信号的数字表示可用的情况下功能内的分支连接）。比较器电路（模拟或数字的）可以将这些数字脉冲与传感器的输出接口处的数字信号脉冲或形状相比较，从而允许推断信号路径完整性。虽然单片集成电路上的附加要求面积可以低，但是监视单元或信号看门狗可以监视传感器内的整个信号路径以检测信号路径内可能的开路和短路。为此目的，如本文中描述的实施例可以被提供有高诊断覆盖范围，从而降低总残余风险并且导致传感器元件或产品的低残余失效率。

图中示出的各种元件（包括标记为“构件”、“用于提供传感器信号的构件”、“用于生成传输信号的构件”等等的任何功能块）的功能可以通过使用专用硬件（诸如“信号提供器”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等等）以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件来提供。而且，本文中描述为“构件”的任何实体可以对应于或者被实现为“一个或多个模块”、“一个或多个设备”、“一个或多个单元”等等。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或者由多个个别的处理器（该处理器中的一些可以共享）提供。而且，术语“处理器”或“控制器”的显式使用不应当解释为排他地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐式地包括（不带限制地）数字信号处理器（DSP）硬件、网络处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、用于存储软件的只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和非易失性存储装置。也可以包括常规和/或定制的其他硬件。

本领域技术人员应当领会的是，本文中的任何框图表示体现本公开的原理的说明性电路的概念视图。类似地，将领会的是任何流程图、流程图表、状态转变图、伪码等等表示各种过程，所述各种过程可以基本上表示在计算机可读介质中并且因此由计算机或处理器执行，不管这样的计算机或处理器是否被显式地示出。

此外，所附权利要求书在此合并到具体实施方式中，其中每个权利要求可以独立地作为单独的示例实施例。虽然每个权利要求可以独立地作为单独的示例实施例，但是要注意的是—尽管一项从属权利要求在权利要求书中可以引用与一个或多个其他权利要求的特定组合—其他示例实施例也可以包括该从属权利要求与每个其他从属或独立权利要求的主题的组合。这样的组合在本文中被提出，除非声明特定组合并非所意图的。此外，所意图的是还将一项权利要求的特征包括到任何其他独立权利要求，即使并未使得该权利要求直接从属于独立权利要求。

进一步要注意的是，在说明书或权利要求书中公开的方法可以由具有用于执行这些方法中的各个动作中的每一个的构件的设备来实现。

进一步地，要理解的是在说明书或权利要求书中公开的多个动作或功能的公开可以不被解释为依特定的次序。因此，多个动作或功能的公开将不限制这些为特定次序，除非这样的动作或功能出于技术原因不是可互换的。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括或者可以被分解成多个子动作。这样的子动作可以被包括并且作为该单个动作的公开的一部分，除非显式地排除。

Claims (23)

1.一种用于监视被配置成接收输入信号（210，802）并且进一步被配置成响应于所述输入信号（210，802）而提供输出（220）的信号路径（200；620；750）的完整性的监视单元（100；800），所述监视单元（100；800）包括：

信号监视器（110；801），被配置成从所述信号路径（200；620）提取在至少第一特性方面对应于所述输入信号（210，802）的第一信号（112；630）；

信号接口（120；803），被配置成从所述信号路径（200；620）提取在至少第二特性方面对应于所述输出（220）的第二信号（122；631）；以及

评估器（130），被配置成确定所述至少第二特性根据预定义关系是否对应于所述第一特性。

2.权利要求1所述的监视单元（100；800），其中所述第一信号（112；630）是模拟信号并且所述第二信号（122；631）是数字信号，或者其中所述第二信号（122；631）是模拟信号并且所述第一信号（112；630）是数字信号。

3.权利要求1所述的监视单元（100；800），其中所述第一信号（112；630）和所述第二信号（122；631）是模拟信号，或者其中所述第一信号（112；630）和所述第二信号（122；631）是数字信号。

4.前述权利要求中任一项所述的监视单元（100；800），其中所述监视单元（100；800）在模拟域内或者在数字域内实现。

5.前述权利要求中任一项所述的监视单元（100；800），其中所述第一特性是过零点、超过阈值、极性、频率或在给定时间处的信号值中的至少一个。

6.前述权利要求中任一项所述的监视单元（100；800），其中所述监视单元（100；800）进一步被配置成如果所述第二特性根据所述预定义关系不对应于所述至少第一特性则提供指示。

7.权利要求6所述的电路，其中所述监视单元被配置成标识所述第二信号（122；631）内的不一致信息。

8.一种信号处理系统（300），包括：

信号路径（200；620），被配置成接收输入信号（210，802）且响应于所述输入信号（210，802）而提供输出（220）；以及

根据权利要求1到7中任一项的监视单元（100；800），所述监视单元（100；800）的所述信号接口（120）被耦合到所述信号路径（200；620）在比所述监视单元（800）的所述信号监视器（110）更下游处。

9.权利要求8所述的信号处理（300）系统，其中所述信号路径（200；620）和所述监视单元（100；800）被单片集成。

10.权利要求8或9所述的信号处理系统（300），进一步包括：

耦合到所述信号路径（200；620）以提供所述输入信号（210，802）的组件。

11.权利要求10所述的信号处理系统（300），其中所述组件包括被配置成提供指示物理量的传感器信号作为所述输入信号（210，802）的至少一个传感器元件（400；610）。

12.权利要求11所述的信号处理系统（300），其中所述至少一个传感器元件（400；610）被配置成感测磁场。

13.权利要求12所述的信号处理系统（300），其中所述至少一个传感器元件（400；610）包括至少一个磁阻感测元件和/或霍尔感测元件。

14.权利要求11到13的所述信号处理系统（300），其中所述至少一个传感器元件（400；610）是速度传感器。

15.权利要求8到14中任一项所述的信号处理系统（300），其中所述信号路径（200；620）包括放大器（622）、比较器（626）、滤波器（624）、模数转换器（640a）和数字电路（628）中的至少一个。

16.权利要求15所述的信号处理系统（300），其中所述信号路径（200；620）包括数字电路（628），所述数字电路（628）包括数字核（628a）和被配置成生成用于所述数字核（628a）的时钟信号的振荡器（628b）。

17.权利要求16所述的信号处理系统（300），其中所述监视单元（100；800）的所述信号接口（120；803）耦合到所述数字电路（628）的所述输入的下游处的所述信号路径（200；620）。

18.权利要求15或16或17所述的信号处理系统（300），其中所述监视单元（100；800）的所述信号监视器（110；801）耦合到所述信号路径（200；620）在所述放大器（622）的上游处、在所述滤波器（624）的上游处、在所述比较器（626）的上游处、在所述模数转换器（640a）的上游处和/或在所述数字电路（628）的上游处。

19.一种用于确定关于物体运动的信息的传感器系统（600；700），包括：

权利要求11到17中任一项的至少一个信号处理系统（300），提供关于所述物体运动的信息作为所述信号路径（200；620）的所述输出（220；820）；以及

输出接口（660），被配置成提供关于所述物体运动的信息。

20.权利要求19所述的传感器系统（600；700），其中所述关于所述物体运动的信息包括关于所述传感器元件（600；700）与所述物体的至少一部分之间的相对速度或者关于所述物体的所述至少一部分相对于所述传感器元件的运动方向的信息。

21.权利要求19或20所述的传感器系统（600；700），其中所述关于所述物体运动的信息包括关于旋转速度或者关于轮的旋转方向的信息。

22.权利要求18到21中任一项所述的传感器系统（600；700），其中所述输出接口（660）被配置成使用一个或多个不同电流水平来提供所述关于所述物体运动的信息并且使用另一电流水平来提供失效信号；其中所述一个或多个电流水平分别不同于所述另一电流水平。

23.用于监视被配置成接收输入信号（210，802）并且响应于所述输入信号（210，802）而提供输出（220；820）的信号路径（200；620；750）的完整性的方法，所述方法包括：

从所述信号路径（200；620；750）提取对应于所述输入信号（210，802）的至少第一特性的第一信号（112；630）；

从所述信号路径（200；620；750）提取在至少第二特性方面对应于所述输出（220；820）的第二信号（122；631）；以及

确定所述至少第二特性根据预定义关系是否对应于所述第一特性。