CN107005753A - 用于发送和接收传感器信号的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于发送关于物理参量的传感器信号(105)的发射设备(100)，包括下列特征：用于输入传感器信号(105)的输入接口(110)；用于产生比较信号(125)的信号发生器(120)；数据处理单元(130)；和输出接口(140)。数据处理单元(130)构成为：用以处理传感器信号(105)和比较信号(125)并将其组合成经修整的传感器信号(135)。输出接口(140)与信号通路(150)联接，以发出所述经修整的传感器信号(135)。比较信号(125)在时间上以预定方式在一个数值范围上变化，以使得接收器能够借助比较信号(125)探测出错误的传感器信号或者错误的传输。

Description

用于发送和接收传感器信号的设备

技术领域

本发明涉及用于发送和接收传感器信号的一种发射设备和一种接收设备，并且特别是涉及设备和一种方法，它们确保对传感器信号的传递进行检查，特别是用于在车辆中的苛严使用场合。

背景技术

车辆中越来越多的功能以电子方式控制和监控。这种控制还越来越多地包括车辆的与安全性有关的部件，对此不容许发生错误情况。这例如涉及到车辆中的转向装置或者对踏板位置诸如制动踏板的检测，那里对电子控制提出了高的要求。

在此，特别是必须确保：测量值(i)不是虚假的并且(ii)是实时的。在测量链任意位置处出现错误的情况下，重要的是：要可靠而迅速地识别出这个错误。

而为了仍能提供高度可靠性/安全性，传统的信号检测和传递装置具有冗余度，方式是：将现有部件双倍设计，从而在部件之一失灵时始终还能安全而可靠地检测和处理相应的物理参量。传统的解决方案经由两个完全不同的信号通路(包括双倍设计的微控器)测量物理参量，以便通过对两个信号的可信度分析来识别信号通路之一中的错误。

然而这种传统做法具有下述缺点：由于现有部件翻倍，费用是高昂的，并且另外为了安置双倍设计的部件还需要附加的空间位置。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种备选方案，该备选方案一方面能够实现对物理参量如踏板位置的可靠检测，而另一方面也能可靠地探测出信号处理和信号传送的一部分错误情况或者失效，并由此提供相同程度的可靠性/安全性，正如冗余的系统使得这一点成为可能。

概述：

上述目的通过如权利要求1所述的发射设备、如权利要求15所述的接收设备和如权利要求21所述的方法得以实现。从属权利要求涉及各独立权利要求主题的一些有益发展。

本发明涉及一种用于发送关于物理参量的传感器信号的发射设备。该发射设备包括下列特征：用于输入传感器信号的输入接口；用于产生比较信号的信号发生器；数据处理单元；和输出接口。数据处理单元构成为：用以将传感器信号和比较信号组合成为经修整的传感器信号。输出接口可以与信号通路联接，以发出所述经修整的传感器信号。比较信号在时间上以预定方式在一个数值范围上变化，以使得接收器能够在利用所传递的比较信号的情况下探测出错误的传感器信号或者错误的传输。

由此，本发明的基础是：不只传递(至少)一个传感器信号，而且随同该(至少)一个传感器信号一起传递一个比较信号，其中，所述比较信号具有预定的形状，该比较信号可用于错误探测。由对比较信号的预定形状的正确传递，可以推断出：所述(至少)一个传感器信号的传递路径和数据处理无错误地工作。例如，可以将比较信号与传感器信号一起组合，而且还在可能的数字化和数据处理开始之前，从而使两个信号经受同样的处理，它们的可能的错误于是变得可以经由比较信号进行识别。

在本发明的范围内，传感器信号可作宽泛解释。它可以涉及所有连续的或数字的或离散的信号，并且不必是一个恒定的或在时间上受限的信号。更确切地说，它可以具有任意的信号变化曲线。离散的信号例如可以通过对某一连续物理参量的采样而产生。一般而言，传感器信号可以理解为时间的函数并且不只针对某一确定的时间点，而是具有一个总的时间过程。

同样，任一具有预定形状的信号都可理解为比较信号。例如，所述预定形状可以通过一个确定的函数实现，诸如正弦曲线或锯齿形曲线，或者可以通过其他的预定函数来定义。因此也不应将所述比较信号理解为，它只在某一确定的时间点发送信息，而是可以具有一个时间过程，该过程随时间以预定方式变化。为了用作检验信号，所述比较信号应该是可预测的，并且不应该与各传感器值相关联，也就是说，它应该独立于那些取决于使用者的操纵的具体传感器值。然而正如下文进一步说明的那样，所述数值范围和可能的周期持续时间可以视预期的传感器信号而定。

所述组合可以涉及信号的所有任意的汇集。例如，所述组合包括一种关于时间、相位或编码的多倍复合亦或者对信号的调制。始终应该如此地理解所述组合，即它包括信号的任意汇集，使得这些信号不相互干扰，正如通过常用的多倍复合方法(Multiplexverfahren)所能实现的那样。

可以这样理解所述经修整的信号，即必须不发生传感器信号和/或比较信号的变型(Modifikation)。取而代之，可以将这些信号汇集成一个数据流，该数据流相当于所述经修整的信号。这可以通过一种时间-多倍复合实现，使得每个信号指定地获得自己的时间区段(插槽(slot))，在这些时间区段内该信号被传递。

作为可选方案，在另一些实施例中传感器信号依据所述物理参量采用在一个传感器范围内的数值，并且信号发生器构成为：这样地产生比较信号，使得所述数值范围包括所述传感器范围。

通过这种方式可以确保：在要传递的传感器参量的整个带宽上对信号进行精确而正确的处理。

作为可选方案，在另一些实施例中包括模拟-数字转换器，该模拟-数字转换器构成为：将传感器信号和比较信号以相同方式转换成数字信号。作为可选方案，可以在数字信号通过输出接口(该输出接口是数字接口)发出之前对该数字信号作进一步处理。

作为可选方案，在另一些实施例中信号发生器构成为：用以在时间上以预定的周期持续时间周期性地产生比较信号。可以按下述方式选择所述模拟-数字转换器的采样率和/或所述周期持续时间，即：使得比较信号的接连采样间相差不多于预定数量的数字化步骤。

例如，所述预定数量可以是10、5、3或1。借此能够实现：通过比较信号可以检查尽可能所有的或者尽可能多的数字化步骤。

为了尽可能有效地保证这一点，作为可选方案，数据处理单元构成为：通过控制信号来控制比较信号的周期持续时间。

作为可选方案，另一些实施例包括多路复用器(组合器)，其中，该多路复用器构成为：用以将传感器信号与比较信号相互组合并且发给模拟-数字转换器。

所述多路复用器例如是一种时间-多路复用器，该时间-多路复用器将传感器信号和比较信号在时间上相互分开地引入数据流。所述模拟-数字转换器可以在使用多路复用器的接通频率的情况下在数字化之后将数字化的传感器信号和数字化的比较信号写入不同的寄存器中，使得数字化的传感器信号和数字化的比较信号能够得到进一步处理。最后，可以将经处理的数字信号再次聚到一起(例如通过重新进行多倍复合)并经由信号通路将其传递到接收器，为此例如可以使用CAN总线(controller area network，控制器局域网)。所使用的多倍复合方法可以是相同的，但不需如此。无论如何，应该可以从到达接收器的信号流中明确地(eindeutig，逐一对应地)分离各原始信号。

作为可选方案，在另一些实施例中所述传感器信号包括第一传感器信号和第二传感器信号，这两个传感器信号检测物理参量并且这两个传感器信号是彼此相反的。由此实现了：物理参量的变化导致对第一传感器信号和对第二传感器信号造成相反的影响。数据处理单元可以处理第一传感器信号和第二传感器信号以及比较信号并将其组合成经修整的传感器信号。为此，作为可选方案，处理单元可以具有一个另外的多路复用器。

通过两个传感器信号对两个传感器的传递而保证了传感器检测正确地进行。特别是，相反的传感器检测同样导致一种相反结果(例如在接收器中)。可以对此进行检验，并且当不是这种情况时可以由此推断出：两个传感器之一具有错误(未提供相反结果的那一个)或者存在着短路。

作为可选方案，在另一些实施例中，第一传感器信号采用第一传感器范围内的数值，而第二传感器信号采用第二传感器范围内的数值。例如可以按下述方式选择第一传感器范围和第二传感器范围，即：使得第一传感器范围的数值与第二传感器范围的数值的一个平均或每个任意平均导致处于第一传感器范围之外且处于第二传感器范围之外的平均值。这样的值可以确认为无效的，因为它处于有效区域之外。所以数据处理单元可以构成为：用以探测该平均值作为无效的传感器值并发出错误。

例如由于第一传感器信号与第二传感器信号的短路可产生所述平均值。在这种情况下，两个传感器路径可能相互连接(使得例如电压水平趋于一个中间值)或者共同接地。

作为可选方案，另一些实施例包括从数据处理单元到第一传感器信号和第二传感器信号输入的反馈，以便使第一传感器信号或者使第二传感器信号改变一个预定的值。作为可选方案，数据处理单元构成为：如若响应于两个传感器信号之一的改变，两个传感器信号都要改变时，则确认错误。

如果例如存在着短路(例如当两个传感器信号处在相同电压上时)，则一个传感器信号的改变将导致第二个信号也以同样方式改变(或者，如果两个信号都接地，将会没有任何影响)。

作为可选方案，同样可以经由所述反馈使两个信号都发生改变，但是以不同的方式，使得数据处理单元预期某一确定的改变，并且如果未发生该改变，则可以确认错误。

作为可选方案，在另一些实施例中数据处理单元构成为：用以利用第一算法处理第一传感器信号和利用第二算法处理第二传感器信号以及利用第三算法处理比较信号。第一算法和第二算法以及第三算法可以是相同的。同样可能的是：第一和第三算法是相同的，而第二算法是不同的。当第一至第三算法相同时，第二算法例如可以具有与第一和第三算法不同的机器代码(第一和第三算法可以具有相同的机器代码)。同样可能的是：用于第二传感器信号的算法与用于第一传感器信号的算法相同并且与用于比较信号的算法相同，然而按不同方式执行。

例如可以通过如下方式实现这些不同的算法，即：一方面通过函数进行计算、以及另一方面经由查找表进行计算。使用不同算法的另一可能性在于利用不同的函数。借此可以实现：除了数据处理单元内的硬件错误之外，同样也能识别在程序编码器内或在编程中的错误。

作为可选方案，在另一些实施例中数据处理单元此外构成为：用以产生信息计数和/或监控总数(Kontrollsumme)并且将其添加给所述经修整的传感器信号。信息计数和监控总数可以构成为：用以探测和/或定位在信号通路上在传递期间的错误(例如在数据流中)。

作为可选方案，在另一些实施例中数据处理单元构成为：用以实施对传感器信号的偏移修正和/或线性化和/或校准。可以将校准数据至少一次存储。校准例如涉及将物理测量参量(例如踏板操纵的范围/程度)转换成电信号(例如电压水平)。所述偏移例如涉及初值和终值的偏差。例如，所述物理参量的数值范围可以在电信号内移动(不重叠地描绘各初值)。

在另一些实施例中数据处理单元可以与第一时基联接并具有监视单元，该监视单元可以与第二时基联接。监视单元例如构成为：用以由于错误的时基而确认一个错误，为此可以使用第二时基。作为可选方案，发出一个相应的错误报告。

作为可选方案，在另一些实施例中发射设备构成为：用以从第一传感器接收第一传感器信号和从第二传感器接收第二传感器信号，其中，第一传感器和第二传感器探测车辆部件的状态(例如，执行器如踏板的位置)。

本发明还涉及一种用于从前述发射设备接收经修整的传感器信号的接收设备。该接收设备包括下列特征：输入接口；用于检测(析取)比较信号的检测单元(析取装置)；用于评价分析比较信号的评价分析单元；和错误探测器。输入接口可以与信号通路联接，以接收经修整的传感器信号。评价分析单元访问关于有效的比较信号的信息，以便基于该信息与检测到的比较信号的比较来确认该比较信号的无效性。错误探测器构成为：用以当比较信号无效时确认错误。

例如，检测单元包括多路分配器，该多路分配器将所述经修整的传感器信号拆分为其组成部分，这些组成部分可以包括所有由发射设备曾组合的组份。

作为可选方案，在另一些实施例中接收设备包括用于询问校准值的装置，其中，可以查询来自发射设备或存储器的校准值。可以对校准数据加以利用，以便由传感器信号确定出物理参量的值。

在另一些实施例中检测单元构成为：从所述经修整的传感器信号析取检验总数和/或信息计数。作为可选方案，评价分析单元构成为：用以由检验总数内的偏差确认在信号通路上的故障并且用以例如借助信息计数确定出在经修整的传感器信号内的错误的部段。

作为可选方案，在另一些实施例中评价分析单元构成为：用以从发射设备接收并存储有效的比较信号的形状。

在另一些实施例中，作为可选方案，可以在接收设备内实施对第一传感器信号105a和第二传感器信号105b的求和，以消除共同错误(common mode error，共模错误)。特别是，当两个传感器信号105相反时，可以借此非常有效地排除共同错误。

本发明也涉及一种系统，其包括前述的发射设备、前述的接收设备和信号通路，该信号通路将发射设备与接收设备连接。

另外的实施例也涉及一种车辆，其包括所述的系统，以便可靠地将执行器的位置传递给电子控制单元(ECU)。

本发明也涉及一种用于可靠地传递关于物理参量的传感器信号的方法。该方法包括下列步骤：产生比较信号，该比较信号在时间上以预定方式在一个数值范围上变化；将传感器信号和比较信号组合成经修整的传感器信号；经由信号通路传递所述经修整的传感器信号；通过接收器接收所述经修整的传感器信号；由所述经修整的传感器信号检测比较信号；将检测到的比较信号与关于有效的比较信号的信息进行比较，以便基于该信息与检测到的比较信号的比较而确认该检测到的比较信号的无效性；以及，当比较信号为无效时确认在传感器信号传递中的错误。

所述方法同样可以以指令的方式在软件中或在一种计算机程序产品上执行或存储，其中，存储的指令能够在所述方法在处理器上运行时实施根据该方法的步骤。

由此本发明的实施例具有如下优点：不需要加倍所有部件，而是可以利用现有的两个传感器来实现对两个传感器参量的安全而可靠的数据传递，并且能够立刻确认错误情况。

由此，本发明提供了一种经济的用于测量控制器/执行器的物理参量的传感器单元，该传感器单元能够实现可靠的“fail silent”性能(静默失效性能)(也就是说，在错误/故障情况中不进行输出并且不会发生错误操控)。

附图说明

由下文的详细说明和不同实施例的附图，可以更好地理解本发明的实施例，但对此不应理解为它们将公开内容限制于特定的实施例，而是仅仅用于解释和理解。

图1示出发射设备的一个实施例。

图2示出接收设备的一个实施例。

图3示出按照另一些实施例的发射设备的另外的可选部件。

图4示出用于可靠传递传感器信号的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了本发明的用于发射设备100的实施例，该发射设备用于将传感器信号105发送给一个由传感器(未示出)检测的物理参量。发射设备100包括下列特征：用于接收传感器信号105的输入接口110；用于产生比较信号125的信号发生器120；数据处理单元130；和输出接口140。数据处理单元130构成为：用以对传感器信号105和比较信号125进行处理并(例如经由一个多路复用器)将其组合成一个经修整的传感器信号135。输出接口140可以与一个信号通路150联接，以便将经修整的传感器信号135在该信号通路150上发出。为了使接收器(接收设备)能够借助比较信号125探测出错误的传感器信号或者错误的传输，比较信号125在时间上以预定方式在一个数值范围上变化。

为此，发射设备100可以将关于比较信号125的信息提供给接收器或者从该接收器获得一个所希望的比较信号125，使得该接收器可以在析取比较信号125之后将所获得的比较信号与信息进行比较并且能够据此确认错误。

图2示出了本发明的用于接收设备200的实施例，该接收设备用于从发射设备100接收经修整的传感器信号135。接收设备200包括下列特征：输入接口210；用于检测比较信号225的检测单元220；用于评价分析检测到的比较信号225的评价分析单元230；和错误探测器240。为了接收经修整的传感器信号135，输入接口210与信号通路150联接。评价分析单元230访问有效的比较信号125的信息，以便基于该信息与检测到的比较信号225的比较而确认检测到的比较信号225的无效性。错误探测器240构成为：用以在检测到的比较信号225为无效时确认在传感器信号105传递中的错误。

例如，接收设备200可以具有一个存储关于有效的比较信号125的信息的存储器。这些信息例如可以包括函数变化曲线、周期持续时间、上升和类似的一些能够实现比较信号验证的信息。

图3示出了包括一个发射设备100和一个接收设备200的系统，它们利用一个信号通路150相互连接，其中，发射设备100具有另外一些可选的部件。发射设备100例如可以构造在PCB(printed circuit board，印刷电路板)上。

发射设备100与第一传感器102a和第二传感器102b联接，二者检测对执行器101的传感器参量。执行器101例如可以是一个踏板，其操纵或者说线性运动应该得到确认。第一传感器102a通过由发射设备100所检测的第一信号105a来检测执行器参量。第二传感器102b(或者其他的传感器)检测相同的执行器参量并将第二传感器信号105b发至发射装置100。在图3的实施例中，第一传感器102a和第二传感器102b的传感器参量105a、105b是彼此相反的。这意味着：在第一传感器参量105a中，对示例性的踏板101的较强操纵例如导致传感器信号升高，而在第二传感器102b中，对踏板101的同样操纵则导致较小的传感器信号。

在另一些实施例中，第一传感器102a和第二传感器102b构成为：产生用于第一传感器信号105a和第二传感器信号105b的相应数值范围，这些数值范围不相互重叠。例如，可以按如下方式选择这两个数值范围，即：使得第一传感器信号105a的和第二传感器信号105b的传感器值的平均值处于两个数值范围之外。例如，第一数值范围可以为4至6伏，而第二数值范围可以在10与12伏之间。这种选择具有如下优点：两个传感器信号的短路会导致一个处于7与9伏之间范围内的电压水平。由于这个范围处于两个数值范围(在4...6伏与10...12伏之间)之外，因此，这样一个传感器信号的出现便清楚地表明一个错误。不言而喻，所述电压值只用于说明，而不应解释为限制性的。更确切地说，在其他的实施例中可以对这些值作不同选择。

发射设备100具有数据处理单元130(其包括多路复用器113、模拟-数字转换器117和可选的监视单元70)、信号发生器120、第一时基装置(Zeitbasiseinrichtung)160、可选的第二时基装置180和数字接口140。

信号发生器120构成为：用以产生比较信号125，其中，该信号发生器120可选地可以经由控制信号118通过数据处理单元130进行控制。例如，信号发生器120构成为：产生一个周期性的比较信号125(例如形式上为锯齿图案或谐波)。示例性的周期性信号例如具有这样的振幅，第一和/或第二传感器信号105a、105b的一个数值范围包含在该振幅内。这具有如下优点：比较信号可以检查传感器信号105的所有的电平值。针对预先给定的振幅，可以调节所述周期性比较信号在周期持续时间上的变化率。在此有益的是，这样选择比较信号125的周期，即：在给定的采样频率尽可能地检查全部的数字采样值(例如通过如下方式：比较信号125从一次采样到下一次采样的变化不多于数字化时的一个量化值(Quantisierungsbetrag))。由此，比较信号125的一个变化有益地匹配于一个数字采样。

可以通过控制信号118由数据处理单元130实施对信号发生器120的相应控制，也就是说，可以通过数据处理单元130相应地选择比较信号125的振幅和周期持续时间。然而它们不应随着传感器信号105动态地变化，而是预先确定的。

比较信号125随同第一传感器信号105a和第二传感器信号105b一起被输入到多路复用器113中。多路复用器构成为：将信号发生器120的比较信号125、第一传感器信号105a和第二传感器信号105b相互组合并传送给模拟-数字转换器117。该模拟-数字转换器117构成为：将多路复用器113的组合的信号转换为一个数字信号119并继续传输给进一步的数据处理机构。该数据处理机构将数字化的信号119处理成一个经修整的传感器信号135并且将该传感器信号发送至数字接口140。数字接口140与信号通路150联接，该信号通路将发射设备100与接收设备200联接，使得经修整的传感器信号135由接收设备200接收。

第一时基装置160(例如计时器或节拍器)可以为数据处理单元130提供时间信号。另外，作为可选方案，发射设备100包括监视装置170，该监视装置对通过数据处理装置130进行的处理提供监视。监视装置170例如构成为：用以探测在数据处理中的可能的错误并将其以信号形式传达。另外，作为可选方案，在发射设备100中设置有为监视装置170提供第二时间信号的第二时基装置180，从而能够识别在时基装置160中的错误。

在图3的实施例中，数据处理单元130构成为：通过第一算法131(例如在第一计算单元中)处理第一传感器信号105a。另外，数据处理单元130包括用于通过第二算法132处理第二传感器信号105b的第二计算单元和用于通过第三算法133处理比较信号125的第三计算单元。

所述算法例如包括将数字化的物理值(该物理值例如相当于踏板的行程)转换为相应的被传递的数字数据。另外，所述算法可以附加地进行偏移修正、线性化(例如将线性行程距离映射于线性信号水平上)、利用校准数据的校准。

此外，数据处理单元130还包括一个组合器134，该组合器构成为：在通过第一至第三计算单元131、132、133进行计算/处理之后对所获得的结果加以组合。组合器134可选地可以对组合的结果添加一个检验总数和一个信息计数。检验总数例如构成为：提供信号的或者信号值的真实可信性，而信息计数则对各个信息进行计数，以便由此能够实现对有缺陷的或错误的信息的确认。特别是因此可以对错误进行定位。

作为可选方案，构造有一个从数据处理单元130到第一传感器信号105a和第二传感器信号105b的反馈190。通过该反馈，可以有针对性地使两个传感器信号之一改变，从而可以根据所发生的改变推断出：两个传感器信号在模拟-数字转换之后是否均为有效的传感器信号。例如，通过有针对性地改变两传感器信号105中的仅仅一个传感器信号，可以确认：在两个传感器信号105之间是否存在着短路，因为短路必然会导致两个传感器信号105改化，即便是只有一个发生改变。

图4示出了方法的流程图，用于按照本发明可靠地传递关于一个物理参量的传感器信号105。

该方法包括步骤：S110产生比较信号125，该比较信号在时间上以预定方式在一个数值范围上变化；S120将传感器信号105和比较信号125组合成为经修整的传感器信号135；S130经由信号通路150传递经修整的传感器信号135；S140通过接收器接收经修整的传感器信号135；S150由经修整的传感器信号检测比较信号225；S160将检测到的比较信号225与关于有效的比较信号125的信息进行比较，以便基于该信息与检测到的比较信号225的比较来确认该检测到的比较信号225的无效性；以及，S170当检测到的比较信号225为无效时确认传感器信号105传递中的错误。作为可选方案，可以将该错误用信号传达给使用者。

所述方法同样也可以是计算机执行的，也就是说，若该方法在一个处理器上运行，它可以通过存储于存储介质上的指令转化实现并且能够实施该方法的各步骤。属于该流程图的程序软件代码/指令典型地包括一个或多个指令，所述指令以不同方式存储在(带有处理器的)控制单元内的或周边的不同介质上，这些指令在它们被读取并且由控制单元执行时，便促使该控制单元实施那些对于实施所述方法必要的函数、功能和运算处理。

在确认了错误的情况下，可以将这一事件通知给使用者。然而作为另选或补充，同样可能的是：某一错误的一次性出现仅仅导致传感器信号105的再度发送，也就是说，再一次检测并传输物理参量。只有当该错误保持存在时，这才可以导致错误报告，于是使用者可以从中得出合适的结论。

也可对本发明的几个不同方面概括如下：

基本的发明思想是基于：在(带有发射设备100的)传感器单元与(带有接收设备200的)中心/执行器控制器之间对监视的巧妙分配以及对附加的、本身生成的、具有已知变化曲线的信号(比较信号125)的测量。由此便可以将带有仅一个微控器的传感元件构造为具备“静默失效”能力。在有两个传感元件的情况下，可以通过适当选择信号变化曲线来可靠地识别其他可想到的错误。

由此节省了一个微控器并减少了硬件费用。此外还减少了能量需求以及结构空间和电路板位置，这样又导致制造和运行成本的下降。

根据本发明，传感器单元包含一个或两个具有模拟输出信号(传感器信号105)的传感器和一个已知信号(比较信号125)，该已知信号例如可以具有锯齿形状、正弦形状、PT1信号并且该已知信号在传感器101的整个信号范围内周期性变化。所述信号范围和周期持续时间对于传感装置和/或中心/执行器控制器来说是已知的。

可以有益地如此选择周期持续时间和采样率，即从采样到采样的变化如此之小，使得在各次采样之间存在尽可能少的A/D转换器(模拟-数字转换器)的值。对于一种自由持续的(frei laufend)、周期性的信号，通过异步性而确保：即便在如此地选择采样频率而使得数值在各次采样之间的变化多于一个增量时，也在一定时间上出现所有的A/D值(模拟-数字值)。因此可以检查：是否正确地用所有可能的A/D值实施了计算。

按另一实施方式，可以由传感器控制器(发射设备100)的微控器(数据处理单元130)来确定周期。为此可以使用控制信号118。

可以由微控器通过带有前置多路复用器113的A/D转换器(模拟-数字转换器117)将信号数字化。由于已知的周期信号125周期性地通过整个入口区域，因此可以检查A/D转换器117的错误(线性特性、绝对值、错误的编码，...)。

经数字化的值为了进一步处理可以经由接口140传递给中心/执行器控制器200。作为可选方案，也可在微控器内将所述经数字化的值处理成一个物理值(例如踏板的行程)。接着便可以将这个值经由接口传递给中心/执行器控制器。在该处理过程中，可以附加地实现偏错修正(偏移修正)、线性化、利用校准数据进行校准或其他处理步骤。

在另一些实施例中，为了实现在中心/执行器控制器200内的检查/计算，可以根据需要，例如在EOL(end-of-line)测试时，在更换传感器单元或诸如此类之后，在开动时或者定期地将校准数据传递给中心/执行器控制器200。如果出于安全性原因将校准数据多次地存储在传感器控制器内，则可以传递全部的存储校准数据或者只有经过检查的校准数据。此外，可以将校准数据以非易失方式存储在中心/执行器控制器200内。由此可以检查校准值的变化。由校准值的变化可以推断出传感器单元的更换或者错误。

可以利用与传感器值之一的计算相同的算法对传感器信号105和周期性信号125进行处理。由此可以确保：在整个入口区域上正确地实施计算(因为周期性信号125的变化曲线是已知的)。

可以通过不同的SW(软件)部分对两个传感器信号105a、105b进行计算。在此，多种不同实现方式是可能的。例如，算法可以相同，但是机器代码由于不同选择的程序编码设置而不同。同样可能的是：算法相同，但是执行方式不同。同样可能的是：算法是不同的。不同算法的可能方案可以是通过函数进行的计算和通过look up table(查找表)进行的计算。另一可能方案是使用不同的函数。

在使用不同算法或函数的情况下，除了控制器中的硬件错误之外还能够识别在程序编码器中的错误和在编程中的错误。

在另一些实施例中，对模拟值的共模错误(“Common Mode”-错误)进行检查。这一点例如可以通过如下方式实现，即：使它们的信号105a、105b彼此相反，也就是说，待测参量的变化使两个传感器的信号反向改变。由此可以识别两个传感器值的同向失真，因为同向作用于两个信号上的错误导致一种不可信的和信号。

在另一些实施例中，对传感器105到微控器130的连接进行检查。这一点例如可以通过如下方式实现，即：传感器105设计为，在信号短路时产生一个无效的值(例如由于传感器的不同阻抗或不同电压/电流范围)。

另外，可以通过如下方式检查传感器信号的短路，即：周期性地分别利用一个定义的信号来改变某一传感器信号。在该测试中，只允许一个传感器信号发生改变。如果两个传感器信号都发生改变，则存在短路。

在另一些实施例中，按如下方式实现到控制器/执行器的传递。经由数字接口140进行数据传递。数据可通过检验总数(检查和)和信息计数(Message Counter)得以保障。被传递的例如是：传感器信号105a、传感器信号105b、已知信号(比较信号125)、信息计数、检验总数(例如CRC(循环冗余校验))。

在另一些实施例中，按如下方式实现在控制器/执行器200内的检查。在控制器/执行器200中例如实施下列功能：对信息计数的检查、对检验总数的检查以及对具有预期变化曲线的周期性信号(比较信号125)的检查。在发生传递故障(数据消失、数据延迟)时可以使用信息计数来限制监视范围。

通过已知信号(比较信号125)保证了：数值在接口上随着运行而变化。由此确保对在传感器单元中和传递单元中处理的检查。

在说明书、权利要求书和附图中公开的发明特征，不论是单独地还是以任意组合，对于本发明的实现都可能是重要的。

附图标记列表

100 发射设备

101 执行器

102 传感器

105 传感器信号

110 输入接口

113 多路复用器

117 AD-转换器

118 控制信号

119 数字信号

120 信号发生器

125 比较信号

130 数据处理单元

131 第一算法

132 第二算法

133 第三算法

134 组合器

135 经修整的传感器信号

140 输出接口

150 信号通路

160 第一时基

170 监视单元

180 第二时基

190 反馈

200 接收设备

210 输入接口

220 检测单元

225 检测到的比较信号

230 评价分析单元

235 错误信号

240 错误探测器

Claims (22)

1.用于发送关于物理参量的传感器信号(105)的发射设备(100)，包括下列特征：

用于输入传感器信号(105)的输入接口(110)；

用于产生比较信号(125)的信号发生器(120)；

数据处理单元(130)，该数据处理单元构成为：用以将传感器信号(105)和比较信号(125)组合成经修整的传感器信号(135)；和

输出接口(140)，该输出接口能够与信号通路(150)联接，以发出所述经修整的传感器信号(135)，

其中，比较信号(125)能够在时间上以预定方式在一个数值范围上变化，以使得接收器能够在利用所传递的比较信号(125)的情况下探测出错误的传感器信号或者错误的传输。

2.如权利要求1所述的发射设备(100)，其中，传感器信号(105)依据所述物理参量采用在一个传感器范围内的数值，并且信号发生器(120)构成为：这样地产生所述比较信号(125)，使得所述数值范围包括所述传感器范围。

3.如权利要求1或权利要求2所述的发射设备(100)，该发射设备此外还具有模拟-数字转换器(117)，该模拟-数字转换器构成为：将传感器信号(105)和比较信号(125)以相同方式转换成数字信号(119)，其中，所述输出接口(140)是数字接口，以便发出所述数字信号(119)。

4.如权利要求3所述的发射设备(100)，其中，信号发生器(120)构成为：用以在时间上以预定的周期持续时间周期性地产生比较信号(125)，并且按如下方式选择所述模拟-数字转换器(117)的采样率和周期持续时间，即：使得比较信号(125)的接连采样间相差不多于预定数量的数字化步骤。

5.如权利要求4所述的发射设备(100)，其中，数据处理单元(130)构成为：通过控制信号(118)控制所述比较信号(125)的周期持续时间。

6.如前述权利要求之任一项所述的发射设备(100)，该发射设备此外还具有多路复用器(113)，其中，该多路复用器(113)构成为：将传感器信号(105)与比较信号(125)相互组合并将其发给模拟-数字转换器(117)。

7.如前述权利要求之任一项所述的发射设备(100)，其中，所述传感器信号(105)包括第一传感器信号(105a)和第二传感器信号(105b)，这两个传感器信号检测所述物理参量并且这两个传感器信号是彼此相反的，使得所述物理参量的变化导致对第一传感器信号(105a)和对第二传感器信号(105b)造成相反的影响；并且数据处理单元(130)构成为：用以处理第一传感器信号(105a)和第二传感器信号(105b)和比较信号(125)并将其组合成经修整的传感器信号(135)。

8.如权利要求7所述的发射设备(100)，其中，第一传感器信号(105a)采用在第一传感器范围内的数值，而第二传感器信号(105b)采用在第二传感器范围内的数值，其中，所述第一传感器范围的数值与所述第二传感器范围的数值的平均导致处于第一传感器范围之外且处于第二传感器范围之外的平均值；并且数据处理单元(130)构成为：用以探测该平均值作为无效的传感器值并发出错误。

9.如权利要求7或权利要求8所述的发射设备(100)，该发射设备此外还具有从数据处理单元(130)到第一传感器信号(105a)和第二传感器信号(105b)输入的反馈(190)，以使得第一传感器信号(105a)或者使得第二传感器信号(105b)改变预定的值；并且数据处理单元(130)构成为：若响应于两个传感器信号(105a，105b)之一的改变，两个传感器信号均发生变化，则确认错误。

10.如权利要求7至9之任一项所述的发射设备(100)，其中，数据处理单元(130)构成为：用以利用第一算法(131)处理第一传感器信号(105a)和利用第二算法(132)处理第二传感器信号(105b)以及利用第三算法(133)处理比较信号(125)，其中，第一算法(131)和第二算法(132)以及第三算法(133)是相同的，或者第二算法(132)不同于第一和第三算法(131，133)，

其中，当第一至第三算法(131，132，133)相同时，第二算法具有与第一和第三算法(131，133)不同的机器代码，或者，与第一传感器信号(105a)和与比较信号(115)相比，用于第二传感器信号(105b)的相同算法以不同方式执行。

11.如前述权利要求之任一项所述的发射设备(100)，其中，数据处理单元(130)此外构成为：用以产生信息计数和/或监控总数并且将其添加给所述经修整的传感器信号(135)，其中，所述信息计数和监控总数构成为：用以探测和/或定位在信号通路(150)上在传递期间的错误。

12.如前述权利要求之任一项所述的发射设备(100)，其中，数据处理单元(130)构成为：用以实施对传感器信号(105)的偏移修正和/或线性化和/或校准并且将校准数据至少一次存储。

13.如前述权利要求之任一项所述的发射设备(100)，其中，数据处理单元(130)能够与第一时基(160)联接并具有监视单元(170)，该监视单元能够与第二时基(180)联接，其中，监视单元(170)构成为：用以由于错误的时基而确认错误—为此可使用第二时基，并且用以发出相应的错误报告。

14.如前述权利要求之任一项所述的发射设备(100)，该发射设备构成为：用以从第一传感器(102a)接收第一传感器信号(105a)和从第二传感器(102b)接收第二传感器信号(105b)，其中，第一传感器(102a)和第二传感器(102b)探测车辆部件的状态。

15.用于从如权利要求1至14之任一项所述的发射设备(100)接收经修整的传感器信号(135)的接收设备(200)，包括下列特征：

输入接口(210)，该输入接口能够与信号通路(150)联接，以接收所述经修整的传感器信号(135)；

用于检测比较信号(225)的检测单元(220)；

用于评价分析比较信号(125)的评价分析单元(230)，其中，该评价分析单元(230)访问关于有效的比较信号(125)的信息，以便基于所述信息与检测到的比较信号(225)的比较而确认该比较信号(225)的无效性；和

错误探测器(240)，该错误探测器构成为：用以当比较信号(225)为无效时确认错误。

16.如权利要求15所述的接收设备(200)，该接收设备此外还具有用于询问校准值的装置，该装置构成为：用以查询来自发射设备(100)或存储器的校准值，以便由传感器信号(105)确定出所述物理参量的值。

17.如权利要求15或权利要求16所述的接收设备(200)，其中，检测单元(220)构成为：从所述经修整的传感器信号(135)中析取检验总数和/或信息计数；并且评价分析单元(230)构成为：用以由检验总数内的偏差来确认在信号通路(150)上的故障并且用以借助信息计数确定出在所述经修整的传感器信号(135)内的错误的部段。

18.如权利要求15至17之任一项所述的接收设备(200)，其中，评价分析单元(230)构成为：用以从发射设备(100)接收并存储有效的比较信号(125)的形状。

19.系统，包括：

如权利要求1至14之任一项所述的发射设备(100)；

如权利要求15至18之任一项所述的接收设备(200)；和

信号通路(150)，该信号通路将发射设备(100)与接收设备(200)连接。

20.车辆，包括：执行器(101)；用于检测执行器(101)的位置的传感器(102)；和如权利要求19所述的系统，

其中，所述传感器(102)构成为：用以检测执行器(101)的位置作为传感器信号(105)，并且所述系统构成为：用以可靠地将传感器信号传递给电子控制单元(ECU)。

21.用于可靠地传递关于物理参量的传感器信号(105)的方法，包括下列步骤：

(S110)产生比较信号(125)，该比较信号在时间上以预定方式在一个数值范围上变化；

(S120)将传感器信号(105)和比较信号(125)组合成经修整的传感器信号(135)；

(S130)经由信号通路(150)传递所述经修整的传感器信号(135)；

(S140)通过接收器接收所述经修整的传感器信号(135)；

(S150)由所述经修整的传感器信号检测比较信号(225)；

(S160)将检测到的比较信号(225)与关于有效的比较信号(125)的信息进行比较，以便基于所述信息与检测到的比较信号(225)的比较来确认该检测到的比较信号(225)的无效性；和

(S170)当检测到的比较信号(225)为无效时确认在传感器信号(105)的传递中的错误。

22.包括程序编码的计算机程序产品，用于当在处理器上执行程序编码时实施如权利要求21所述的方法。