CN109556643A - 用于输出传感器数据的传感器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于输出传感器数据的传感器系统，该传感器系统包括：至少一个传感器元件、用于提供所述至少一个传感器元件的传感器数据的提供装置、用于控制所述至少一个传感器元件的控制装置以及用于输出所述至少一个传感器元件的传感器数据的输出装置，其中，布置有数据处理装置，借助该数据处理装置，所述控制装置能够被配置用于提供在提供传感器数据的时刻与通过输出装置输出传感器数据的时刻之间的时间间隔，在所提供的时间间隔内，由所述提供装置所提供的传感器数据能够被读出和/或被改变和/或能够被回写到该提供装置中。

Description

用于输出传感器数据的传感器系统

技术领域

本发明涉及一种用于输出传感器数据的传感器系统，该传感器系统包括至少一个传感器元件、用于提供所述至少一个传感器元件的传感器数据的提供装置、用于控制所述至少一个传感器元件的控制装置以及用于输出所述至少一个传感器元件的传感器数据的输出装置。

本发明还涉及一种用于影响传感器的待输出的数据的方法。

背景技术

尽管本发明能够一般性地应用于传感器数据，但是在传感器数据的融合方面来描述本发明。

传感器数据的融合需要在一个系统中的多个传感器，由所述多个传感器计算出新的目标参量。例如可以由刚体的起始位置通过加速度传感器和转速传感器的值列来近似地计算出随后时刻的位置。传感器数据融合通常发生在包括控制单元和多个传感器的系统上。这些传感器通常以确定的频率提供新的传感器数据并且将所述传感器数据存储在数字后端中。该数字后端包括缓存有数据的FIFO存储器。在写入到FIFO存储器中之前，可以借助不同方法来同步传感器数据。传感器数据在传感器中生成，并且必要时在同步之后要么直接地通过接口输出，要么间接地在将FIFO存储器用作缓存器的情况下输出。

由DE 10 2012 207 138 A1已知一种用于记录测量值和输出数据样本的传感器，该传感器具有用于存储传感器时间的第一寄存器，该第一寄存器包含关于数据样本的相位位置和/或周期的时间信息，其中，第一寄存器能够从外部读出。在此，所述传感器包括至少一个第二寄存器，该第二寄存器能够从外部写入，并且通过该第二寄存器能够调节传感器中的数据样本的带宽和分辨率和/或周期。

发明内容

在一种实施方式中，本发明提供一种用于输出传感器数据的传感器系统，该传感器系统包括至少一个传感器元件、用于提供所述至少一个传感器元件的传感器数据的提供装置、用于控制所述至少一个传感器元件的控制装置以及用于输出所述至少一个传感器元件的传感器数据的输出装置，其中，布置有数据处理装置，借助该数据处理装置，控制装置能够被配置用于提供在提供传感器数据的时刻与通过输出装置输出传感器数据的时刻之间的时间间隔，并且，在所提供的时间间隔内，由提供装置提供的传感器数据能够被读出和/或被改变和/或能够被回写到提供装置中。

在另一实施方式中，本发明提供一种用于影响传感器系统的待输出的数据的方法，该方法包括以下步骤：

在提供装置中提供至少一个传感器元件的传感器数据，

在提供传感器数据的时刻与通过输出装置输出传感器数据的时刻之间的预确定的时间间隔内，借助数据处理装置来读出和/或改变和/或回写在提供装置中所提供的传感器数据。

由此实现的优点之一是，以该方式显著提高了传感器系统的灵活性：借助数据处理装置，通过控制装置打开用于数据操纵所需的时间窗口，其中，控制装置如此操控所述至少一个传感器元件的数据产生，使得产生或者说打开期望的时间窗口/时间间隔。这实现了多种可能的数据操纵：例如可以在通过接口输出传感器数据之前修正和/或过滤传感器数据。

在下文中描述或通过如下方式公开本发明的其他特征、优点和其他实施方式：

根据一种有利扩展方案，数据处理装置包括微控制器，该微控制器与控制装置以及提供装置连接。借助微控制器能够以简单的方式提供数据处理装置。

根据另一有利扩展方案，数据处理装置构造成用于求取用于数据变化或数据处理的时间段，并且使所提到的时间间隔适配于该时间段。这显著提高了效率，因为所述时间间隔具有基本上准确地适配于用于实施数据操纵的时间的参量。换言之，该时间窗口或者说时间间隔适配于数据操纵程序实际所需的运行时间。因此，使传感器数据的延时最小化。根据另一有利扩展方案，数据处理装置构造成用于仅将所读出的数据的一部分回写到提供装置中，其中，输出装置构造成用于仅输出所回写的和未改变的数据。这能够以简单的方式实现数据压缩，因为不对未回写的数据进行传递或再处理。

根据另一有利扩展方案，布置有基于FIFO原理的至少一个存储器装置，并且该存储器装置构造成用于在通过输出装置输出数据之前存储传递到输出装置上的数据。由此能够以简单的方式提供用于待输出的数据的缓存器。

根据另一有利扩展方案，控制装置包括寄存器，该寄存器与数据处理装置连接，其中，数据处理装置构造成用于通过寄存器中的至少一个输入来存储时间间隔的起始时刻和/或持续时间。这能够以简单和有效的方式实现，控制装置配置成用于通过数据处理装置提供所提到的时间窗口/时间间隔。

根据另一有利扩展方案，提供装置包括寄存器和/或影子寄存器。在此有利的是，例如可以借助寄存器和影子寄存器来提供一致的数据。

根据另一有利扩展方案，借助数据处理装置，用于所述至少一个传感器元件的控制装置配置成用于提供在提供传感器数据的时刻与输出传感器数据的时刻之间的时间间隔。以这种方式，一方面能够实现控制装置的简单的相应配置，另一方面避免了控制装置与所述至少一个传感器元件之间的配置过程中的复杂干预。

根据另一有利扩展方案，使预确定的时间间隔适配于读出和/或改变和/或回写数据的时间段。因此，减小了传感器数据的延时。

根据另一有利扩展方案，仅部分地回写所读出的传感器数据，并且仅输出所回写的和/或未改变的传感器数据。以这种方式能够实现数据压缩，其方式是，对于多个传感器数据仅回写它们的平均值。

根据另一有利扩展方案，将所读出的传感器数据与至少一个另外的数据源的数据进行比较，根据所述比较的结果来修正传感器数据，并且将所修正的数据回写到缓存器装置中。因此，例如能够修正传感器数据、例如确定偏移量，或如果将用于环境温度的传感器用作为数据源，则例如可以补偿传感器的周围环境的温度升高。

附图说明

在下面参照附图根据对所属附图的描述得出本发明的其他重要特征和优点。

可以理解，在不脱离本发明的范畴的情况下，上述特征和后面还将阐述的特征不仅能够分别以所说明的组合使用，而且也能够以其他组合使用或单独使用。

本发明的优选实施方案和实施方式在附图中示出并且在接下来的说明书中进一步阐述，其中，相同的附图标记涉及相同的或类似的或功能相同的构件或元件。

以示意性地形式示出：

图1示出根据本发明的一种实施方式的传感器系统；

图2示出在实施已知的方法时的参数的时间变化；

图3示出在实施根据本发明的实施方式的方法时的参数的时间变化。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一种实施方式的传感器系统。

在图1中详细示出传感器系统1。传感器系统1包括具有配置寄存器2和融合控制单元3的控制装置2、3。在此，配置寄存器2包括针对三个传感器4的相应配置的输入，所述传感器能够借助融合控制单元3配置。借助所谓的影子寄存器5、也称为数据影子(Data Shadow)来同步由传感器4提供的传感器数据、即传感器4的测量数据，并且当由外部总线系统请求接口输出传感器数据时，可以直接通过接口7提取或请求所述传感器数据。替代地，当由外部总线系统请求接口输出传感器数据时，可以首先将这些数据缓存在先进先出式FIFO存储器6中，然后该FIFO存储器基于FIFO原理通过接口7提取或请求相应存储的、所同步的数据。通过接口7，也能够通过外部总线系统改变配置寄存器2。

为了影响所述数据，布置有微控制器8，该微控制器与影子寄存器5连接并且可以读出、操纵存在于影子寄存器5中的数据，和/或将所述数据回写到影子存储器中。换言之，微控制器8因此可以在由传感器4产生传感器数据9之后并且在将传感器数据9存储在FIFO存储器6中或传递到接口7上之前直接读出、操纵和/或回写数据。

图2示出在实施已知的方法时的参数的时间变化。

在图2中详细示出传感器数据以及传感器4的不同信号的时间变化。在图2右侧详细示出传感器信号的时间变化(下面三行)，以acc_filt_x、acc_filt_y和acc_filt_z标记示出，而最上面的一行则示出将数据写入到FIFO存储器6中的指示器信号。在时刻t1，三个传感器4分别提供传感器数据9。然后在时刻t2，将传感器信号9写入到影子寄存器5和FIFO存储器6中。对于时刻t3以及相应地对于时刻t4等重复相同的过程。时间差t2-t1或t4-t3、即在相应传感器中产生传感器数据9与将传感器数据9写入到FIFO存储器6中之间的时间非常小。

图3示出在实施根据本发明的一种实施方式的方法时的参数的时间变化。

在图3中详细示出传感器数据9以及不同指示器信号的时间变化过程。在图3右侧，在从上面开始的第二行中示出用于写入到FIFO存储器6中的指示器信号的时间变化过程。下面是三个传感器4的传感器信号的时间变化过程，标记以acc_filt_x、acc_filt_y以及acc_filt_z，下面又是用于打开或关闭用于修正和读出传感器数据9的时间间隔的指示器信号，并且在最后一行中是用于数据窗口的相应状态的信号，即该数据窗口是打开的还是关闭的。

在时刻t1，传感器4提供在影子寄存器5中的测量数据或传感器数据9。在同一时刻，打开用于数据操纵的时间窗口20。微控制器8从时刻t1起读出传感器数据、修正这些传感器数据并且回写这些传感器数据9。传感器数据9的回写在时刻t5结束。在时刻t2，将回写的传感器数据9传输到影子寄存器5和FIFO存储器6上，存储在那里，并且可以通过接口7提取。在第二行中，相应地通过信号的电平变化来表明到FIFO存储器6中的相应写入。接下来重复相同的步骤：在时刻t3，传感器4提供测量数据9。同时，通过微控制器8打开用于修正传感器数据9的时间间隔20。在时刻t5′，微控制器8读出、修正传感器数据9，并且又将这些传感器数据9重新回写。在时刻t4，用于数据修正的时间间隔20又关闭，将传感器数据9写入到FIFO存储器6中或影子寄存器5中。

微控制器可以灵活地使时间间隔20适配于数据操纵程序实际所需的运行时间，或通常适配于用于数据操纵所需的时间，以便使传感器数据9的延时最小化。在图3中，这表示，时刻t5和t2尽可能紧密地相邻。这同样适用于时刻t5′、t4。在用于数据操纵的时间间隔20期间，微控制器8可以读出和/或操纵和/或回写传感器数据9。如果没有回写数据，则这些数据也不会被写入FIFO存储器6中或影子寄存器5中。

通过数据操纵例如可以实现传感器数据的修正、例如添加偏移量或者传感器数据的相应补偿/校准等。同样地，也可以将确定的软件过滤器用于所读出的数据。此外，也能够实现复杂的数据操纵、例如实现所谓的计步器，在该计步器中在相应的分析处理之后由其他抽象数据来替换所读出的传感器数据：如果传感器基于加速度传感器提供确定的向上和向下运动的数量，则微控制器8可以分析处理该数量，并且将该数量分配给人员的确定的步数。替代加速度值，可以回写这些步数。此外，也能够实现数据压缩，其方式是：例如对传感器数据取平均值，而且替代于回写例如十个传感器数据，而是仅回写这些传感器数据的平均值。

参考图1和图3，所述方法包括以下步骤：

1.微控制器8通知融合控制单元3：该融合控制单元应打开用于数据操纵的时间间隔20，以及该时间间隔20多大。

2.融合控制单元3相应地打开时间窗口20。

3.融合控制单元3通知微控制器8：已经打开了用于数据操纵的相应窗口或时间间隔20。

4.微控制器8从影子寄存器5读出数据。

5.微控制器8对数据进行操纵。

可选地，在另一步骤中，微控制器8可以完全地或部分地回写数据。

总结而言，本发明的至少一个实施方式能够实现以下优点中的至少一个优点：

-简单的数据操纵

-更高的灵活性

-数据的成本有利的提供

-复杂功能的实现。

尽管已经根据优选实施例描述本发明，然而本发明不局限于此，而是能够以各种方式修改。

Claims (12)

1.一种用于输出传感器数据的传感器系统(1)，所述传感器系统包括：

至少一个传感器元件(4)，

提供装置(5)，所述提供装置用于提供所述至少一个传感器元件(4)的传感器数据(9)，

用于控制所述至少一个传感器元件(4)的控制装置(2、3)和用于输出所述至少一个传感器元件(4)的传感器数据(9)的输出装置(7)，其中，

布置有数据处理装置(8)，借助所述数据处理装置，

所述控制装置(2、3)能够被配置为用于提供在提供所述传感器数据(9)的时刻(t1、t3)与通过所述输出装置(7)输出所述传感器数据(9)的时刻(t2、t4)之间的时间间隔(20)，并且

在提供的所述时间间隔(20)内，所提供的所述传感器数据(9)能够被所述提供装置(5)读出和/或能够被改变和/或能够被回写(t5′，t5)到所述提供装置(5)。

2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述数据处理装置(8)包括微控制器，该微控制器与所述控制装置(2、3)以及所述提供装置(5)连接。

3.根据权利要求1或2所述的传感器系统，其中，所述数据处理装置(8)构造成用于求取用于数据变化的时间段(t5-t1、t5′-t3)，并且使所述时间间隔(20)适配于所述时间段(t5-t1、t5′-t3)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器系统，其中，所述数据处理装置(8)构造成用于仅将所读出的传感器数据(9)的一部分回写到所述提供装置(5)，其中，所述输出装置(7)构造成用于仅输出所回写的和未改变的数据。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器系统，其中，布置有基于FIFO原理的至少一个存储器装置(6)，并且，所述存储器装置(6)构造成用于在通过所述输出装置(7)输出所述数据之前存储传递到所述输出装置(7)上的数据。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器系统，其中，所述控制装置(2、3)包括寄存器，该寄存器与所述数据处理装置(8)连接，其中，所述数据处理装置(8)构造成用于通过所述寄存器中的至少一个输入来存储所述时间间隔(20)的起始时刻和/或持续时长。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的传感器系统，其中，所述提供装置(5)包括寄存器和/或影子寄存器。

8.一种用于影响传感器系统(1)的待输出的数据的方法，

所述方法包括以下步骤：

在提供装置(5)中提供至少一个传感器元件(4)的传感器数据(9)，

在提供所述传感器数据(9)的时刻(t1、t3)与通过输出装置(7)输出所述传感器数据(9)的时刻(t2、t4)之间的预确定的时间间隔(20)内，借助数据处理装置(8)来读出和/或改变和/或回写在所述提供装置(5)中所提供的所述传感器数据(9)。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，借助所述数据处理装置(8)，用于所述至少一个传感器元件(4)的控制装置(2、3)被配置成用于提供在提供所述传感器数据(9)的时刻(t1、t3)与输出所述传感器数据(9)的时刻(t2、t4)之间的时间间隔(20)。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，使预确定的所述时间间隔(20)适配于读出和/或改变和/或回写所述传感器数据(9)的时间段(t5-t1、t5′-t3)。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，仅部分地回写所读出的传感器数据(9)，并且仅输出所回写的和/或未改变的传感器数据(9)。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，将所读出的传感器数据(9)与至少一个另外的数据源的数据进行比较，根据所述比较的结果来修正所述传感器数据，并且将修正后的数据回写到缓存器装置(6)中。