CN108759894A - 操作传感器的方法以及分析传感器数据的方法和装置 - Google Patents

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CN108759894A CN201810218949.7A CN201810218949A CN108759894A CN 108759894 A CN108759894 A CN 108759894A CN 201810218949 A CN201810218949 A CN 201810218949A CN 108759894 A CN108759894 A CN 108759894A
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Abstract

本发明涉及一种用于操作传感器(12)的方法，包括步骤：a)连续存储(2)所述传感器(12)的数据；b)识别所述传感器(12)的错误(3)；c)持久存储(4)在识别到所述错误(3)之前被连续存储的所述传感器(12)的数据；d)记录和持久存储(5)在识别到所述错误(3)之后的所述传感器(12)的数据。

Description

操作传感器的方法以及分析传感器数据的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于操作传感器的方法以及用于分析传感器数据的方法和装置，其中在识别到传感器错误之前和之后记录传感器的数据。
背景技术
传感器被使用在各种应用和装置中，以确定应用或装置或周围环境的状态。借助于所确定的状态信息，能够控制或调节应用或装置，以及能够识别不同的情况，例如危险情况。特别是在机动车领域中使用了大量的传感器。除了位置传感器和加速度传感器之外，还使用亮度传感器和湿度传感器以及各种其他传感器类型来更舒适和更安全地构造机动车。特别是对于确定安全相关数据的传感器，识别有错误的传感器是最为重要的。因此，如果这样的传感器有错误，并且因此提供对于生成车辆操作中的关键干预来说不正确的数据，则这种类型的传感器可能造成显著的危险。
从现有技术中，已知能够确定传感器错误的各种方法和装置。这些方法只能基于唯一的错误日期或基于传感器的多个传感器数据。然而，基于这些信息，不能绝对可靠地确定有错误的传感器，并且不能实现对可能导致传感器错误的情况的精确分析。
发明内容
在这里提出一种用于操作传感器的方法以及一种用于分析传感器的数据的装置。
用于操作传感器数据的方法包括以下步骤：
a)连续存储传感器的数据。
b)识别传感器的错误。
c)持久存储在识别到错误之前被连续存储的传感器数据。
d)记录和持久存储在识别到传感器的错误之后的传感器的数据。
在利用装置分析传感器数据的方法中，附加地至少实施以下步骤：
e)评估被持久存储的传感器的数据。
f)从经评估的传感器的数据中导出错误的原因。
传感器的数据(例如测量值)在传感器操作期间对于预先确定的时间段被连续存储。传感器可以是位置传感器或者加速度传感器或者亮度传感器或者湿度传感器等。在连续存储传感器数据的同时，连续检查是否存在传感器的错误。如果例如传感器的数据在预定义的时间段期间与传感器的正常数据显著偏离，则推断出传感器的错误。在此可以例如为各种类型的传感器和数据设置上限值和下限值，并且从而限制正常数据。据此，如果传感器的数据在为此所限定的时间段期间从由极限值所确定的该传感器的范围偏离，则识别到传感器的错误。只要识别到传感器的错误，传感器的到目前为止被连续存储的数据就被持久(永久)存储。在识别到传感器的错误之后传感器所产生的其他数据也被记录并且持久存储。记录包括将数据直接存储在非易失性存储器中，或者先暂存在易失性存储器中并且接着转存到非易失性存储器中。接下来对被持久存储的传感器的数据进行评估。在识别传感器错误之前被持久存储的传感器数据，以及在识别到传感器错误之后被持久存储的传感器数据，都为推导错误原因提供了广泛的基础。基于经评估的被持久存储的传感器的数据，可以导出关于错误发生的结论。因此可以以特别高的安全性导出传感器错误的原因。由此可以基于所导出的原因采取合适的对策。
按照另一个实施方式，在步骤a)中获得的传感器数据被循环存储。在此，利用传感器的最新数据覆盖传感器的最旧数据。术语“最旧数据”和“最新数据”在这里指的是传感器在特定的时间段期间所产生的数据的子集，其中这个时间段通常比存储该数据的预定义时间段明显更短。
通过循环存储传感器的数据，连续存储预先确定数量的数据。在此，传感器的最旧日期不断被传感器的最新日期覆盖。只要在步骤b)中识别到传感器错误，当前存储的传感器的数据就被持久存储。接下来，在识别到传感器错误之后的传感器数据也被记录并且持久存储。因此，位于存储器中的传感器数据的预先确定数量是最大的，该存储器连续循环存储传感器数据。
通过循环存储传感器数据，能够由此避免存储器的溢出。
按照另一个实施方式，在步骤a)中将传感器的数据存储在易失性存储器中，直到在步骤b)中识别到错误。此外，在步骤b)中识别到错误后，在步骤c)中将来自易失性存储器的传感器数据转存到非易失性存储器中。
易失性存储器优选是传感器或传感器装置的组成部分。非易失性存储器必要时也可以是传感器或传感器装置的组成部分。然而优选的是，非易失性存储器是用于分析数据的装置的组成部分，该装置例如可以是控制器。也可能的是，易失性存储器已经是用于分析数据的装置的组成部分。
在另一个实施方式中，在识别到传感器错误之后，在用于处理传感器数据的系统中将传感器数据标识为无效，从而使被设置用于处理传感器数据的系统所有应用/应用程序不处理被识别为有误的数据。在此，在识别到错误之后或者在预定义的延迟之后，可以立即存储数据。由此能够确保在再度存储传感器数据之前，暂态干扰已经消退。
易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)。存储在易失性存储器中的数据如利用能量供应易失性存储器那样久被存储。非易失性存储器可以是二级存储器，诸如硬盘、光盘(CD)、数字虚拟光碟(DVD)、软盘或半导体存储器设备(例如闪存、可擦除可编程只读存储器(EPROM)等)。存储在非易失性存储器上的数据优选保持与存储器中的能量源分离。
由于易失性存储器可以非常快速地工作，所以即使具有特别高的数据速率的数据流也可以被连续存储。通过转存到所谓更慢的非易失性存储器中，传感器的数据被持久存储，并且即使与能量供应分离之后也被持久存储。
按照另一个实施方式，在步骤c)中持久存储传感器的m个数据，或者在步骤d)中持久存储传感器的n个数据。
在识别到错误之前或之后，经存储的传感器的数据的数量可以被限制到m或n。在此，m可以小于、等于或大于n。在此，m或n被选择为足够大，以便提供用于导出传感器错误原因的足够信息。
通过针对性规定待存储的数据的数量和传感器的采样率，一方面确保了存在用于导出传感器错误原因的足够信息，另一方面不会不必要地存储许多数据。由此可以减小易失性存储器和非易失性存储器的大小和成本。
在另一个有利的构造方案中，可以将至少一个数学运算应用到被识别为有误的传感器数据上。在此，已知的数学运算实现识别传感器数据中的特定的错误形成。这样的数学运算可以是采用滤波器或确定平均值。
按照另一个实施方式，以上述方式检测来自至少两个传感器的数据，其中对于两个传感器中的至少一个传感器已经确定到错误。在这种情况下所述方法包括另外的步骤：
g)分析被持久存储的所述至少两个传感器的数据的时间进程。
h)导出在步骤b)已经确定到错误的所述至少一个传感器的错误的原因。
通过在识别所述至少两个传感器中的一个传感器的错误之前和之后持久存储至少两个传感器的数据，可以在识别到错误之前(步骤c))和在识别到错误之后(步骤d)对被持久存储的所述至少两个传感器的数据的时间进程进行分析。通过该分析可以导出所述至少一个传感器的错误的原因。如果例如从识别到错误的时刻起，唯独已经被识别为有误的传感器存在异常数据(例如，在通过极限值预先确定的范围外，或在其它恒定的时间进程中的突然跳跃)，但是其余的传感器不是这样，则能够以高可靠性认为这实际上是该传感器的错误。不同地，如果从识别到传感器的错误的时刻起，多个传感器存在异常数据，并且所有数据在该传感器的错误发生后在一定时间后正常化，那么可以认为，由于环境影响(例如强磁场、振动等)造成的干扰是异常数据的原因，并且因此传感器不存在错误。因为同时多个传感器具有缺陷的概率是极其低的，所以可以得出周围环境有临时影响的结论。在这种情况下，传感器或系统可以被回置到经定义的初始状态上(复位)。在这种情况中，传感器的更换是不必要的。该方法可以有利地扩展到任何数量的传感器上。
因此，借助于这里描述的方法能够以特别高的可靠性导出实际存在传感器错误，并且因此采取适当的对策或者弃用所识别到的错误，并且继续所有传感器的正常操作。
在这里还描述了一种用于分析传感器的数据的装置，特别是根据前述方法之一分析传感器的数据，所述装置包括：
-控制部；
-与控制部能够连接或经连接的传感器；
-易失性存储器，易失性存储器与控制部和传感器能够连接或已连接，并且易失性存储器被设置成连续存储传感器的数据；
-监测单元，监测单元与控制部和传感器或易失性存储器能够连接或已连接，并且监测单元被设置成识别传感器的错误；以及
-非易失性存储器，非易失性存储器与控制部和易失性存储器能够连接或已连接，并且非易失性存储器被设置成持久存储来自易失性存储器的数据。
在此，控制部被设置成：在通过监测单元识别到传感器的错误时，将在识别到错误之前来自易失性存储器的传感器的数据持久存储在非易失性存储器中，并且在识别到错误之后的传感器的数据被记录并且持久存储在非易失性存储器中。此外控制部被设置成：接下来评估被持久存储的传感器的数据，以及从经评估的传感器的数据中导出错误的原因。
被传感器传输到控制部的传感器的数据被连续地存储在易失性存储器中并且连续地被监测单元监测。只要监测单元借助于传感器的数据识别到传感器的错误，控制部就使得到目前为止被存储的传感器的数据从易失性存储器中转存到非易失性存储器中。接着，在识别到错误之后的传感器的另外数据被记录并且同样持久存储在非易失性存储器中。在识别到传感器的错误之前和之后被持久存储的传感器的数据被控制部评估，并且接下来导出错误原因。
通过评估在识别到传感器的错误之前和之后被持久存储的传感器的数据，呈现多个信息，该信息允许非常准确地评估传感器的错误原因。因此能够以特别高的可靠性确定传感器的错误及其原因。
按照另一个实施方式，易失性存储器是先进先出(FIFO)存储器或环形存储器。
通过使用FIFO存储器或环形存储器，特定数量的数据被循环连续存储。在此，传感器的最旧日期分别被传感器的最新日期覆盖。
由此减少了待存储的数据量，并且降低了易失性存储器的成本。
按照另一个实施方式，非易失性存储器另外与传感器连接。
由此，在识别到错误之后的传感器的数据可以被直接并持久地存储在非易失性存储器中，即，没有在易失性存储器中先暂存并随后转存。
按照另一个实施方式，所述装置包括至少两个传感器。在此，控制部被设置成：在通过监测单元识别到传感器中的一个传感器的错误时，分析被持久存储的传感器的数据的时间进程，以及从传感器的数据的经比较的进程中导出错误的原因。
如果在出现传感器错误时，至少两个传感器的数据被持久存储，则能够推断出错误的原因。如果例如只有一个传感器的数据在识别到恰好该传感器的错误之后偏离于传感器的正常值(＝异常数据)(例如，不在通过预设的极限值而确定的范围内，或在其它恒定的时间进程中的突然跳跃)，但是其余传感器的经存储的数据不是这样，则能够以高可靠性得出有误的传感器。然而，如果从识别到错误的时刻起，对于多个传感器存在一定时间后却又正常化的异常数据，那么可以认为是由于环境影响(例如强磁场等)造成的干扰，多个传感器的同时失效是极不可能的。
因此，可以高安全性使有错误的传感器与来自环境影响的干扰进行区分，并且启动相应的对策或恢复到正常操作。
按照另一个实施方式，以下元件中的至少两个元件被集成在一个集成电路中或集成在一个程序中：
-控制部；
-监测单元；
-易失性存储器；
-非易失性存储器。
通过将监测单元和控制部集成在共同装置中，可以实现特别快速的数据处理，因为不必在两个独立的电路或程序之间设立数据线。通过集成易失性存储器和/或非易失性存储器，还可以加速从控制部到存储器和/或存储器之间的数据传输。
在这里也说明一种用于执行所描述的方法的计算机程序和一种存储该计算机程序的能够机读的存储介质。
附图说明
以下借助于附图更详细描述装置和方法。示例性展示的实施例仅是为了更好的理解，并且不以任何方式被解释为限制。图示：
图1示出了用于分析传感器的数据的所述方法的流程图；
图2示出了用于分析传感器的数据的所述装置的示意图。
具体实施方式
在图1中以流程图所示的方法的情况下，在初始化1之后，发生一个传感器或至少两个传感器的数据的连续存储2。同时，对每个日期进行检查，以确定是否存在一个传感器或多个传感器的错误3。一旦识别到一个传感器的错误或多个传感器中的一个传感器的错误，就会持久存储4在识别到错误之前被连续存储的一个传感器或多个传感器的数据。同样，也进行一个传感器或多个传感器的在识别到错误之后的数据的记录和持久存储5，从而接下来存在传感器错误的识别之前和之后产生的数据。接下来实现对一个传感器或多个传感器的被持久存储的数据进行评估6。最后，从传感器的经评估的数据中导出7错误的原因。
只要持久存储了至少两个传感器的数据，就也可以分析8至少两个传感器的被持久存储的数据的时间进程。接着，导出9错误的类型。
通过分别利用一个传感器或多个传感器的最新日期覆盖一个传感器或多个传感器的最旧日期，连续存储2可以循环进行。只要基于一个传感器或多个传感器的异常数据而识别到一个传感器或多个传感器中的一个传感器的错误3时，先前被连续存储的一个传感器或多个传感器的数据就通过持久存储4来固定保持。记录和持久存储5可以要么在识别到错误之后将一个传感器或多个传感器的数据直接写入到非易失性存储器中，要么首先写入到易失性存储器中并且接下来才写入到非易失性存储器中。在此，可以持久存储在识别到错误之前的一个传感器或多个传感器的数量为m的数据集和在识别到错误之后的一个传感器或多个传感器的数量为n的数据集。
通过持久存储在识别错误之前和之后所产生的数据，呈现许多信息，在该信息的基础上可以非常可靠地实现推导原因7。如果持久存储至少两个传感器的数据，则通过在异常数据(在预设测量范围之外或在进程中的跳跃)方面比较不同传感器的数据的时间进程，还可以推导错误9的原因。由此可以以高安全性导出存在干扰性的环境影响或者导出传感器的实际错误。
图2示意性地示出了用于分析一个传感器或至少两个传感器的数据的装置10。装置10包括控制部11以及与控制部11连接的传感器12。传感器12可以是位置传感器或者加速度传感器或者亮度传感器或者湿度传感器等。此外，装置10包括与控制部11和传感器12连接的易失性存储器13。易失性存储器13被设置为连续存储传感器12的数据。易失性存储器13可以是随机存取存储器(RAM)。此外，装置10包括与控制部11和传感器12连接的监测单元14。监测单元14被设置为识别传感器12的错误。另外，装置10包括与控制部11和易失性存储器13连接的非易失性存储器15。非易失性存储器15也能够与传感器12连接。非易失性存储器15被设置为持久存储来自易失性存储器13的数据。非易失性存储器15可以是二级存储器，例如硬盘、CD、DVD、软盘或半导体存储器(例如，EPROM或闪存等)。控制部11被设置为在通过监测单元14识别到传感器12的错误时，将在识别到错误之前被存储的数据从易失性存储器13中转存到非易失性存储器15中。此外控制部11被设置成：将传感器12的在识别到错误之后的数据进行记录以及持久存储在非易失性存储器中。在此可以要么先存储在易失性存储器13中，并且接下来转存到非易失性存储器15中，要么直接存储到非易失性存储器15中。控制部11接下来评估传感器12的被持久存储的数据，以及从传感器12的经评估的数据中导出错误的原因。
易失性存储器13可以是先进先出(FIFO)存储器或环形存储器。在此，传感器12的最旧日期分别被传感器12的最新日期覆盖。因此，传感器12的特定数量的数据可以被易失性存储器13连续地循环存储。
装置10还可以包括第二传感器16并且必要时还包括另外的传感器(未示出)。第二传感器16或其他传感器同样与控制部11、易失性存储器13、监测单元14连接，并且可选地与非易失性存储器15连接。第二传感器16或其他传感器的数据以与传感器12的数据类似的方式被处理。因此，在通过监测单元14识别到错误时，传感器12和第二传感器16或另外传感器的数据在识别到错误之前和之后可以持久存储在非易失性存储器15中。控制部11可以比较传感器的被持久存储的数据的时间进程，并且从传感器的被比较的数据的(特别是关于异常数据的)时间进程导出错误的类型。由此可以区分干扰性的环境影响与真正的传感器错误，并且开始相应的对策或者恢复正常的操作状态。
控制部11和/或易失性存储器13和/或监测单元14和/或非易失性存储器15可以集成在集成电路中或以数字形式集成在程序中。集成电路可以是微控制器(μc)或专用集成电路(ASIC)或专用标准产品(ASSP)或现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等。相应的程序可以在一个或多个处理器上分布地执行。

Claims (13)

1.一种用于操作传感器(12)的方法，包括步骤：
a)连续存储(2)所述传感器(12)的数据；
b)识别所述传感器(12)的错误(3)；
c)持久存储(4)在识别到所述错误(3)之前被连续存储的所述传感器(12)的数据；
d)记录和持久存储(5)在识别到所述错误(3)之后的所述传感器(12)的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤a)中，通过利用所述传感器(12)的最新数据集覆盖所述传感器(12)的最旧数据集，循环存储所述传感器(12)的数据。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中在步骤a)中将所述传感器(12)的数据存储在易失性存储器(13)中，直到在步骤b)中识别到所述错误(3)，并且
其中在步骤b)中识别到所述错误(3)后，在步骤c)中将来自所述易失性存储器(13)的所述传感器(12)的数据转存到非易失性存储器(15)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中在步骤c)中，持久存储所述传感器(12)的m个数据，或者
其中在步骤d)中，持久存储所述传感器(12)的n个数据。
5.一种用于操作用于分析传感器(12)的数据的装置(10)的方法，所述传感器根据权利要求1至4中任一项来操作，其中执行以下步骤：
e)评估(6)被持久存储的所述传感器(12)的数据，并且
f)从经评估的所述传感器(12)的数据中导出所述错误的原因(7)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中分析至少两个传感器(12)的数据，所述至少两个传感器(12)根据权利要求1至4中任一项来操作，其中当在步骤b)中对于两个传感器中的至少一个传感器确定到错误时，在所述步骤c)和d)中将来自所述至少两个传感器(12)的数据持久存储和记录，其中所述方法还包括以下步骤：
g)分析(8)被持久存储的所述至少两个传感器(12、16)的数据的时间进程，并且
h)导出在步骤b)已经确定到错误的所述至少一个传感器(12)的错误(9)的原因。
7.一种用于分析传感器(12)的数据的装置(10)，所述装置(10)尤其根据前述权利要求5和6中任一项所述的方法来操作，所述装置包括：
-控制部(11)；
-用于将传感器(12)与所述控制部(11)连接的接头；
-易失性存储器(13)，所述易失性存储器能够与所述控制部(11)和所述传感器(12)连接，并且所述易失性存储器被设置成连续存储所述传感器(12)的数据；
-监测单元(14)，所述监测单元能够与所述控制部(11)和所述传感器(12)或所述易失性存储器(13)连接，并且所述监测单元被设置成识别所述传感器(12)的错误；以及
-非易失性存储器(15)，所述非易失性存储器能够与所述控制部(11)和所述易失性存储器(13)连接，并且所述非易失性存储器被设置成持久存储来自所述易失性存储器(13)的数据；
其中所述控制部(11)被设置成：在通过所述监测单元(14)识别到所述传感器(12)的错误(3)时，将在识别到所述错误(3)之前的来自所述易失性存储器(13)的所述传感器(12)的数据持久存储在所述非易失性存储器(15)中，并且将在识别到所述错误(3)之后的所述传感器(12)的数据记录并且持久存储在所述非易失性存储器(15)中，并且评估被持久存储的所述传感器(12)的数据，以及从经评估的所述传感器(12)的数据中导出所述错误的原因。
8.根据权利要求7所述的装置(10)，其中所述易失性存储器(13)是先进先出(FIFO)存储器或环形存储器。
9.根据权利要求7或8所述的装置(10)，其中所述非易失性存储器(15)还能够与所述传感器(12)连接。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置(10)，
其中所述装置(10)包括至少两个传感器(12、16)，并且
其中所述控制部(11)被设置成：在通过所述监测单元(14)识别到所述传感器(12)中的一个传感器的错误时，分析被持久存储的所述传感器(12、16)的数据的时间进程，以及从所述传感器(12、16)的数据的经比较的进程中导出所述错误的原因。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置(10)，其中以下元件中的至少两个元件被集成在一个集成电路(17、18)中或集成在一个程序中：
-控制部(11)；
-监测单元(14)；
-易失性存储器(13)；
-非易失性存储器(15)。
12.一种计算机程序，所述计算机程序被设置成实施根据权利要求1至6中任一项所述的方法的所有步骤。
13.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有根据权利要求12所述的计算机程序。
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