CN111290368B - 使用安全机制的传感器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的各实施方式总体上涉及使用安全机制的传感器系统。具体地，使用验证的传感器设备包括传感器部件和验证部件。传感器部件被配置成生成第一数据和第二数据。验证部件被配置成分析第一数据和第二数据并且基于第一数据和第二数据生成验证数据。

Description

使用安全机制的传感器系统
本申请是申请日为2015年9月22日、申请号为201510609825.8、发明名称为“使用安全机制的传感器系统”的中国发明专利申请的分案申请。
背景技术
传感器用在感测系统中以检测诸如光、温度、运动等属性。传感器通常被配置成测量属性并且然后以合适的形式提供测量值。例如，传感器可以测量磁场并且然后提供测量值作为输出信号。测量值然后可以用于计算控制器(诸如电子控制单元)的特性或结果。
错误的测量值和计算特性可能出现并且对于出于安全考虑存在问题。这样的错误或者故障可能是由于诸如硅缺陷、放射性、功率波动、温度变化、环境变化等各种因素。如果能够检测故障并且对其做出解释，则可以缓解负面结果。
检测故障的一种方法是执行所使用的计算的自测试。这可以标识用于计算的硬件的故障。然而，没有解释测量值等的误差。
附图说明
图1是包括故障标识的用于验证的传感器系统的图；
图2是利用部分帧用于传达背景数据的传感器系统的图；
图3是利用单独的帧用于传达背景数据的传感器系统的图；
图4是利用突发通信用于传达背景数据的传感器系统的图；
图5是具有冗余路径的传感器系统的图；
图6是图示提供原始模拟格式的传感器数据的传感器系统的图；
图7是具有冗余路径并且提供数字形式的数据的传感器系统的图；
图8是在传感器部件中使用比较器的传感器系统的图；
图9是用于在相同的操作周期内的多个传感器的验证的传感器系统的图；以及
图10是图示验证传感器数据的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明，在附图中，相似的附图标记始终用于指代相似的元件，并且在附图中，图示的结构和设备并不一定按比例绘制。
公开了增强安全性并且便利错误/故障标识(包括一般原因故障)的设备和方法。这些包括生成冗余数据以用于验证和/或校准目的。
图1是包括故障标识的用于验证的传感器系统100的图。以简化形式提供系统100以便便利理解。可以在自动化系统、车辆系统等中实现系统100。可以将系统100制造成一个或多个设备。
系统100执行数据的验证、故障标识以及便利故障反应。使用各种机制(诸如比较器、验证部件、控制单元等)执行验证和故障标识。通过验证数据、标识故障等，增强了安全性。使用一个或多个技术(诸如下面所描述的)标识故障。在所选择的或者合适的故障反应时间内标识故障。在一个示例中，故障反应门限是20毫秒并且在小于故障反应时间的10％的范围内标识故障。
系统100包括传感器部件102、验证部件104和控制单元108。传感器部件102提供统称为数据106的第一数据106a和第二数据106b。验证部件104分析和标识第一数据106a和第二数据106b中的故障。验证部件104可以向传感器部件102发送错误处理命令或校准数据110以便缓解故障的出现。
数据106包括各种类型的数据(包括但不限于原始数据、计算数据、校准数据等)中的一个或多个数据。数据106为合适的形式，包括但不限于数字形式、脉冲宽度调制形式和模拟形式。原始数据包括传感器测量数据。计算数据包括至少部分基于测量数据的计算。
通过接口112从部件102向验证部件传输数据106。接口112包括例如霍尔开关模式接口、脉冲宽度调制、串并行(SPI)、增量式接口、单线编程接口、模拟接口等。另外，可以使用帧来传输数据106，诸如使用每个帧的保留部分作为用于第二数据106b的保留部分或者专用于第二数据106b的单独的帧。
传感器部件102包括获取测量数据的至少两个传感器元件。传感器元件可以包括霍尔元件、磁性元件、压力元件、温度元件、角度传感器、360度角度传感器等。因此，测量数据可以包括例如磁性数据、压力数据、温度数据等。
除了获取测量数据，传感器部件102还可以基于测量数据生成计算数据。例如，可以使用测量数据确定角度、速度、旋转等作为计算数据。
如以上所指出的，验证部件104根据数据106标识故障并且在所选择的故障反应时间内执行标识。故障的一些示例包括传感器故障，诸如磁性损失检测、弱磁性检测、过/欠电压检测、真实性检查检测、传感器故障、计算故障、不同传感器通道之间的失配等。使用一个或多个验证技术基于第一数据106a和第二数据106b标识故障。例如，可以将来自第一传感器元件和第二传感器元件的测量数据逐比特相比较。可以比较独立的计算数据，诸如角度。
另外，验证部件104被配置成通过向传感器部件提供处理命令或者校准数据110来缓解另外的故障。可以使用校准数据/命令110修改传感器元件和/或计算。可以使用错误处理命令控制错误的影响，改善错误诊断以及改变操作模式。错误处理命令可以是传感器的全部或部分重置或者用于如放大器或ADC等可复用测量部件的不同设置。
验证部件104可以基于第一数据和第二数据生成验证数据。验证数据可以包括所标识的故障、传感器数据、计算数据等。可以向控制单元108和/或其他外部部件提供验证数据。
控制单元108被耦合到传感器部件102和验证部件104。通常，控制单元108包括验证部件104和其他部件(诸如处理器、存储器、通信接口等)。控制单元108被配置成控制一个或多个验证技术并且便利故障标识。在一个示例中，控制单元是电子控制单元(ECU)。
图2是利用部分帧用于传达背景数据的传感器系统200的图。系统200可以用在自动化系统等中。另外，可以将系统200制造成一个或多个设备、一个或多个晶片等。以上以及任何其他地方另外描述类似命名和编号的部件。另外，可以将系统200部分或整体合并到以上所描述的系统100中。
系统200包括传感器部件102和验证部件104。传感器部件102向验证部件104提供数据106。验证部件104分析和标识数据中的故障。验证部件104可以可选地生成并且向传感器部件102发送错误处理命令或校准数据以便缓解故障的出现。
数据106包括各种类型的数据(包括但不限于原始数据、计算数据、校准数据等)中的一个或多个数据。数据106在本示例中作为标准数据106a和背景数据或者冗余数据106b被提供。标准(standard)数据也称为原始数据或标准(normal)数据。背景数据可以来自单独的传感器元件、多个硬件计算部件等。可以连续地、周期性地或者根据需要提供背景数据。
经由传感器部件102的第一路径或标准路径以及第二路径或背景路径提供数据106。在一个示例中，第一路径和第二路径彼此独立。
在本示例中，使用所选择的长度的帧以数字形式提供数据106。将背景数据与标准数据交错。向标准数据分配每个帧的标准部分或第一部分。第二部分通常构成标准数据的帧。可以向背景数据分配帧的背景部分。在一个示例中，可以将背景部分规定为帧的后4比特。在另一示例中，背景部分的长度可变。
验证部件104接收数据106并且构建对应于标准帧的背景帧。可以采集多个帧的一个或多个背景部分以形成每个背景帧。应当理解，每个标准帧不一定具有对应的背景帧。
验证部件104分析相关的标准帧和背景帧以在所选择的故障反应时间内标识故障以便生成验证数据。另外，验证部件104可以向传感器部件102提供错误处理命令或校准数据以缓解故障(包括数据故障和计算故障)的出现。在一个示例中，针对通常包括大量标准帧的数据的集合仅提供校准数据一次。
验证数据包括错误、故障、传感器原始数据、经处理的传感器数据、计算数据、中间结果等。验证数据可以用于标识算法、硬件、接口等中的错误/故障。通常由验证部件104使用验证数据，和/或向外部部件提供验证数据。
另外，还应当理解，可以认为系统200是提供验证数据的传感器路径。另一类似的或者相同的系统可以并行操作以提供冗余验证数据。因此，可以分析验证数据和冗余验证数据以提供另外的诊断。在一个示例中，向电子控制单元提供验证数据和冗余验证数据。
图3是利用单独的帧用于传达背景数据的传感器系统300的图。系统300可以用在自动化系统等中。另外，可以将系统300制造成一个或多个设备、一个或多个晶片等。以上以及任何其他地方另外描述类似命名和编号的部件。另外，可以将系统300部分或整体合并到以上所描述的系统100中。
系统300包括传感器部件102和验证部件104。传感器部件102向验证部件104提供数据106。验证部件104分析和标识数据中的故障并且生成验证数据。
在本示例中，使用帧来传输数据106。然而，代替将背景数据交错在标准帧内，使用单独的帧用于背景数据。因此，存在图3中被示出为DF1、DF2、……、DFx的标准数据帧或子帧以及被示出为BF1、BF2、……、BFx的背景帧。数据子帧中的一个或多个子帧包括单个标准数据帧。类似地，在单独的帧或子帧中提供背景数据，并且采集背景数据并将其合并到具有背景数据106b的背景帧中。背景数据可以来自单独的传感器元件、多个硬件计算部件等。例如连续地、周期性地和/或根据需要提供背景数据。
验证部件104接收子帧形式的数据106并且构建对应于标准帧的背景帧。应当理解，标准帧不一定具有对应的背景帧。
验证部件104分析相关的标准帧和背景帧以在所选择的故障反应时间内标识故障以便生成验证数据。另外，验证部件104可以向传感器部件102提供错误处理命令或校准数据以缓解故障(包括数据故障和计算故障)的出现。在一个示例中，针对通常包括大量标准帧的数据的集合仅提供校准数据一次。
验证数据包括错误、故障、传感器原始数据、经处理的传感器数据、计算数据等。验证数据可以用于标识算法、硬件、接口等中的错误/故障。可以向传感器部件102提供回验证数据，可以由验证部件104使用验证数据，和/或可以向外部部件提供验证数据。
另外，还应当理解，可以认为系统300是提供验证数据的传感器路径。另一类似的或者相同的系统可以并行操作以提供冗余验证数据。因此，可以分析验证数据和冗余验证数据以提供另外的诊断。在一个示例中，向电子控制单元提供验证数据和冗余验证数据。
图4是利用突发通信用于传达背景数据的传感器系统400的图。系统400可以用在自动化系统等中。另外，可以将系统400制造成一个或多个设备、一个或多个晶片等。以上以及任何其他地方另外描述类似命名和编号的部件。另外，可以将系统400部分或整体合并到以上所描述的系统100中。
系统400包括传感器部件102和验证部件104。传感器部件102向验证部件104提供数据106。验证部件104分析和标识数据中的故障并且生成验证数据。
数据106包括标准数据106a和背景数据106b。可以以帧的形式提供数据106。代替交错或者使用单独的帧，提供背景数据106作为数据或帧的突发。通常响应于称为验证请求的请求来提供突发。可以认为突发是标准数据，因为同时没有传输其他数据。验证请求由传感器部件接收并且指示请求验证何数据。这一数据包括例如传感器原始数据、经处理的传感器数据、计算数据、中间结果等。作为响应，传感器部件102提供包括所请求的数据106b的验证响应。
验证部件104接收标准数据106a(包括要验证的数据)并且根据需要接收验证数据106b。验证部件104分析所接收的验证数据突发以及相关的标准帧以在所选择的故障反应时间内标识故障以便生成验证数据。另外，验证部件104可以向传感器部件102提供错误处理命令或校准数据以缓解故障(包括数据故障和计算故障)的出现。
验证数据包括错误、故障、传感器数据、计算数据等。验证数据还可以包括校准数据等。验证数据可以用于标识算法、硬件、接口等中的错误/故障。可以向传感器部件102提供回验证数据，可以由验证部件104使用验证数据，和/或可以向外部部件提供验证数据。
另外，系统可以如图2或图3中所描述地通过背景帧接收验证数据的部分并且如图4所示根据需要请求例如用于所检测的偏差的详细分析所需要的另外的验证数据。
另外，还应当理解，可以认为系统400是提供验证数据的传感器路径。另一类似的或者相同的系统可以并行操作以提供冗余验证数据。因此，可以分析验证数据和冗余验证数据以提供另外的诊断。在一个示例中，向电子控制单元提供验证数据和冗余验证数据。
图5是具有冗余路径的传感器系统500的图。系统500以简化形式被提供并且可以用在感测系统(诸如自动化系统等)中。可以将系统500制造成一个或多个设备。
系统500包括角度传感器部件516和控制单元528。角度传感器部件516向控制单元528提供第一数据106a和第二数据106b。第二数据106b包括基于第一数据106a的冗余数据。控制单元528分析数据106(106a和106b)并且可以基于分析来标识故障和生成验证数据。
传感器部件516包括x传感器或第一传感器518、y传感器或第二传感器520、x模数转换器(ADC)522、y ADC 524以及数字信号处理器526。x传感器518基于x传感器518可测量的属性生成第一模拟传感器信号。x传感器518可以被配置成测量磁场、电压等。第一模拟节点530和x ADC 522接收第一模拟传感器信号。x ADC 522将模拟信号转换成第一数字传感器信号，第一数字传感器信号被提供给第一数字节点534和数字信号处理器526。
y传感器520基于y传感器520可测量的属性生成第二模拟传感器信号。y传感器520也可以被配置成测量磁场、电压等。第二模拟节点532和y ADC 524接收第二模拟传感器信号。y ADC 524将第二模拟传感器信号转换成第二数字传感器信号，第一数字传感器信号被提供给第二数字节点536和数字信号处理器526。
数字信号处理器526接收第一数字传感器信号和第二数字传感器信号并且根据它们生成计算数据。计算数据包括例如基于第一数字传感器信号和第二数字传感器信号的角度计算。可以从数字信号处理器526向控制单元528提供计算数据和/或其他数据。
在本示例中，第一数据106a与x传感器518相关联，并且第二数据106b与y传感器520相关联。第一数据106a可以是第一模拟传感器信号和第一数字传感器信号中的一项或多项，并且沿着第一路径被提供。第二数据106b可以是第二模拟传感器信号和第二数字传感器信号中的一项或多项，并且沿着独立于第一路径的第二路径被提供。数据106(106a和106b)可以是模拟或原始数据形式或者数字形式。另外，数据可以是脉冲宽度调制形式。
如以上所指出的，控制单元528可以分析数据106以标识故障、生成验证数据等。接口538耦合传感器部件516(包括数字信号处理器526)和控制单元528。接口538可以被配置为串行接口、串并行接口(SPI)等。控制单元528可以包括另外的部件，诸如模数转换器、锁相环等。
第一数据106a和第二数据106b经由单独路径和冗余路径被提供。因此，可以比使用单个路径用于传达来自多个传感器的数据的其他方法更容易标识每个路径特定的干扰、噪声等。
图6是图示提供原始模拟格式的传感器数据的传感器系统600的图。系统600类似于系统500，并且省略了对类似地标识的部件的描述。关于另外的细节，可以参考以上描述。
系统600包括部件516和控制单元528。角度传感器部件516向控制单元528提供第一数据106a和第二数据106b形式的数据106。数据106在本示例中以模拟原始格式被提供。第二数据106b包括与第一数据106a相关联的冗余数据。控制单元528分析数据106(106a和106b)并且可以基于分析来标识故障并且生成验证数据。
传感器部件516包括x传感器或第一传感器518、y传感器或第二传感器520、x模数转换器(ADC)522、y ADC 524、数字信号处理器526、x放大器640和y放大器642。x传感器518基于x传感器518可测量的属性生成第一模拟传感器信号。第一模拟节点530和x ADC 522接收第一模拟传感器信号。另外，x放大器640也接收第一模拟传感器系统并且放大该信号以生成第一数据106a。x ADC 522将模拟信号转换成第一数字传感器信号，第一数字传感器信号被提供给数字信号处理器526。
x放大器640以所选择的增益放大信号，使得第一数据信号106a具有合适的功率。因此，第一数据信号106a由控制单元528接收。在没有放大的情况下，x传感器518的输出(第一模拟信号)可能太低而不能被正确地提供给控制单元。
y传感器520基于y传感器520可测量的属性生成第二模拟传感器信号。y传感器520也可以被配置成测量磁场、电压等。第二模拟节点532和y ADC 524接收第二模拟传感器信号。另外，y放大器642也接收第二模拟传感器信号并且放大该信号以生成第二数据106b。yADC 524将第二模拟传感器信号转换成第二数字传感器信号，第一数字传感器信号被提供给第二数字节点536和数字信号处理器526。
y放大器642以所选择的增益放大信号，使得第二数据信号106b具有合适的功率。因此，第二数据信号106b由控制单元528接收。在没有放大的情况下，x传感器520的输出(第二模拟信号)可能太低而不能被正确地提供给控制单元。
数字信号处理器526接收第一数字传感器信号和第二数字传感器信号并且根据它们生成计算数据。计算数据包括例如基于第一数字传感器信号和第二数字传感器信号的角度计算。可以从数字信号处理器526向控制单元528提供计算数据和/或其他数据。
如以上所指出的，控制单元528分析数据106以标识故障、生成验证数据等。接口538耦合传感器部件516(包括数字信号处理器526)和控制单元528。控制单元528在本示例中包括用于将原始数据106转换成数字格式的模数转换器。
图7是具有冗余路径并且提供数字形式数据的传感器系统700的图。系统700以简化格式被提供并且可以用在感测系统(诸如自动化系统等)中。可以将系统700制造成一个或多个设备。
系统700包括角度传感器部件516和控制单元528。角度传感器部件516向控制单元528提供数字格式的第一数据106a和第二数据106b。第二数据106b包括基于第一数据106a的冗余数据。控制单元528分析数据106(106a和106b)并且可以基于分析来标识故障并且生成验证数据。控制单元528可以省略模数转换器，因为数据106以数字形式被提供。
传感器部件516包括x传感器或第一传感器518、y传感器或第二传感器520、x模数转换器(ADC)522、y ADC 524、数字信号处理器526、x数字驱动器744和y数字驱动器746。x传感器518基于x传感器518可测量的属性生成第一模拟传感器信号。x ADC 522接收第一模拟传感器信号。x ADC 522将模拟信号转换成第一数字传感器信号，第一数字传感器信号被提供给第一数字节点534和数字信号处理器526。从此处，第一数字传感器信号被x驱动器744接收。
y传感器520基于y传感器520可测量的属性生成第二模拟传感器信号。y ADC 524接收第二模拟传感器信号并且将第二模拟传感器信号转换成第二数字传感器信号，第一数字传感器信号然后被提供给第二数字节点536和数字信号处理器526。y驱动器746也接收第二数字传感器信号。
数字信号处理器526接收第一数字传感器信号和第二数字传感器信号并且根据它们生成计算数据。计算数据包括例如基于第一数字传感器信号和第二数字传感器信号的角度计算。可以从数字信号处理器526向控制单元528提供计算数据和/或其他数据。
x驱动器744发送第一数字传感器信号作为数字数据流形式的第一数据106a。类似地，y驱动器746发送第二数字传感器信号作为数字数据流形式的第二数据106b。应当理解，可以采用合适的机制发送数字传感器信号。
控制单元528被配置成使用合适的技术(诸如中断、计数器单元等)捕获数据106。控制单元528在本示例中使用捕获和比较单元(CCU)748将第一数据106a与第二数据106b相比较以便标识故障。
图8是在传感器部件中使用比较器的传感器系统800的图。比较器比较单独的数据并且生成比较信号。系统800以简化格式被提供并且可以用在感测系统(诸如自动化系统等)中。可以将系统800制造成一个或多个设备。
系统800包括角度传感器部件516和控制单元528。角度传感器部件516向控制单元528使用脉冲宽度调制作为第一数据106a和第二数据106b来提供比较信号。控制单元528解调并且分析数据106(106a和106b)以基于分析来标识故障和生成验证数据。
传感器部件516包括x传感器或第一传感器518、y传感器或第二传感器520、x模数转换器(ADC)522、y ADC 524、数字信号处理器526、比较器848、x驱动器744和y驱动器746。x传感器518生成第一模拟传感器信号，y传感器520生成第二模拟传感器信号。第一模拟节点530和x ADC 522接收第一模拟传感器信号。另外，比较器848也接收第一模拟传感器信号。
第二模拟节点532和y ADC 524接收第二模拟传感器信号。y ADC 524将第二模拟传感器信号转换成第二数字传感器信号，第一数字传感器信号然后被提供给第二数字节点536和数字信号处理器526。比较器848也接收第二模拟传感器信号。
比较器848基于第一模拟传感器信号和第二模拟传感器信号以及斜坡信号来生成一个或多个比较信号。比较信号可以指示信号之间的变化或一致性。斜坡信号由斜坡生成器850提供。应当理解，备选变化包括根据第一数字传感器信号和第二数字传感器信号生成比较信号。
x驱动器744根据比较信号中的第一比较信号生成第一数据106a。在一个示例中，使用脉冲宽度调制生成第一数据106a。y驱动器746根据比较信号中的第二比较信号生成第二数据106b。在一个示例中，使用脉冲宽度调制生成第二数据106b。
如以上所指出的，控制单元528分析数据106以标识故障、生成验证数据等。接口538耦合传感器部件516(包括数字信号处理器526)和控制单元528。控制单元528包括被配置成捕获和比较由数据106提供的比较信号的捕获和比较单元(CCU)748。
图9是用于在相同的操作周期内的多个传感器的验证的传感器系统900的图。系统900以简化形式被提供以便便利理解。系统900可以用在自动化系统、车辆系统等中。另外，可以将系统900制造成一个或多个设备。
系统900包括多个传感器902、处理单元或处理器单元908、传感器特定数据存储装置910、通信接口912和安全数据存储装置914。多个传感器包括多个类型的传感器并且分别被示出为9021、9022，……和902N并且统称为902。传感器902包括各种类型的传感器，诸如霍尔传感器、压力传感器、温度传感器、应力传感器等。传感器902可以是传感器部件(诸如部件102)的一部分或者与其并存。传感器902根据时钟操作并且各自在时钟周期期间获得测量值或者样本。来自传感器902的样本称为传感器样本的集合。传感器样本的集合包括验证样本或数据。例如，可以使用第二温度传感器用于验证第一温度传感器。
处理器单元908包括处理单元、合成硬件、具有软件的控制器核等。处理器单元908获取当前时钟周期的传感器样本的集合并且将这些样本存储在传感器特定数据存储装置910中。另外，处理器单元908生成或采集基于传感器样本的计算。例如，可以根据一个或多个传感器样本确定电机轴的角位置。可以将计算复制为验证数据并且将其存储在安全数据存储装置914中作为验证计算。
通信接口912被配置成向外部部件(诸如电子控制单元或验证部件(诸如控制单元108和验证部件104))提供传感器样本和计算(包括复制传感器样本和计算(背景数据))。数据和背景数据可以如以上图2、图3中所示以及在别处被提供。电子控制单元被配置成验证传感器样本和计算并且标识故障(如果存在)。在一个示例中，电子控制单元执行当前时钟周期的传感器样本和验证样本的逐比特比较。在另一示例中，电子控制单元执行计算和验证计算的逐比特比较。
图10是图示验证传感器数据的方法1000的流程图。方法1000使用单独的路径传达数据，该数据被分析以用于验证。
在块1002，生成第一传感器数据和第二传感器数据。第一传感器数据和第二传感器数据通常是由传感器基于属性的测量或检测提供的原始数据。传感器数据可以包括磁场、通量、电压、温度等信息。通常，第一传感器或传感器元件提供第一传感器数据，第二传感器或传感器元件提供第二传感器数据。
在块1004，至少部分基于第一传感器数据和/或第二传感器数据生成计算数据。在一个示例中，数字信号处理器(诸如DSP 526)生成计算数据。计算数据可以包括例如角度确定、温度、速度计算等。计算数据可以包括与第一传感器数据相关的第一计算数据以及与第二传感器数据相关的第二计算数据。
在块1006，根据第一传感器数据和计算数据使用第一路径获得第一数据。第一路径包括例如第一传感器元件、模数转换器、数字信号处理器、比较器、放大器、数字驱动器等中的一项或多项。
在块1008，根据第二传感器数据和计算数据使用第二路径获得第二数据。第二路径包括例如第二传感器元件、模数转换器、数字信号处理器、比较器、放大器、数字驱动器等中的一项或多项。第二路径通常独立于第一路径。在一个示例中，第二数据包括传感器数据和其他数据。其他数据包括可以用于将第二数据中的传感器数据转换成第一数据的信息。因此，在本示例中，第二数据可以包括第一数据的副本以用于诸如验证等目的。
在块1010，根据第一数据和第二数据生成比较数据。可以由比较器、控制单元、数字信号处理器、验证部件等生成比较数据。比较数据可以包括与第一传感器相关联的第一比较数据以及与第二传感器相关联的第二比较数据。
在块1012，分析比较数据和/或第一数据和第二数据以生成验证数据。可以使用一个或多个机制生成验证数据，包括重新计算、逐比特比较等。在一个示例中，由控制单元(诸如以上描述的控制单元528)生成验证数据。在另一示例中，由验证部件(诸如以上描述的验证部件104)生成验证数据。分析中所使用的机制可以由控制单元(诸如以上描述的控制单元108)提供和/或控制。
虽然下面将方法说明和描述为一系列动作或事件，然而应当理解，不应当在限制的意义上解释这样的动作或事件的图示排序。例如，一些动作可以按照不同的顺序和/或与和本文中所图示和/或描述的这些动作或事件分离的其他动作或事件同时出现。另外，实现本文中的本公开内容的一个或多个方面或实施例并非需要所有图示的动作。另外，可以在一个或多个单独的动作和/或阶段中执行本文中描绘的动作中的一个或多个动作。
应当理解，可以使用标准编程和/或工程技术产生软件、固件、硬件或其任意组合以控制计算机实现所公开的主题来将要求保护的主题实现为方法、装置或制造品(例如图1、图2等中所示的系统/设备是可以用于实现以上方法的系统的非限制性示例)。本文中所使用的术语“制造品”意在包括从任何计算机可读设备、载体或介质可访问的计算机程序。当然，本领域技术人员应当认识到，可以在不偏离要求保护的主题的精神和范围的情况下对这一配置做出很多修改。
使用验证的传感器设备包括传感器部件和验证部件。传感器部件被配置成使用独立的路径生成第一数据和第二数据。验证部件被配置成分析第一数据和第二数据并且基于第一数据和第二数据生成验证数据。
传感器设备包括第一传感器、第二传感器、第一路径、第二路径和控制单元。第一传感器被配置成生成第一模拟传感器数据。第二传感器被配置成生成第二模拟传感器数据。第一路径被配置成基于第一模拟传感器数据提供第一比较数据。第二路径被配置成基于第二模拟传感器数据提供第二比较数据。控制单元被配置成接收第一比较数据和第二比较数据并且基于第一比较数据和第二比较数据生成验证数据。
公开了一种验证传感器数据的方法。使用第一路径获得第一数据。使用第二路径获得第二数据。第二路径独立于第一路径。根据第一数据和第二数据生成比较数据。通过控制单元分析比较数据以生成验证数据。
特别是关于由以上描述的部件或结构(组件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，用于描述这样的部件的术语(包括对“装置”的引用)意在对应于(除非另外指出)执行所描述的部件(例如其在功能上等同)的规定功能的任何部件或结构，虽然在结构上不等同于在本文中图示的本发明的示例性实施方式中执行功能的所公开的结构。另外，虽然可以关于若干实施方式中的仅一个实施方式公开本发明的特定特征，然而可以将这样的特征与对于任何给定的或者特定的应用可以期望和有利的其他实施方式的一个或多个其他特征相组合。另外，在术语“包括(including)”、“包括(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”、“带有(with)”或其变型在详细描述和权利要求中使用的意义上来说，这样的术语意在以类似于术语“包括(comprising)”的方式是包括性的。

Claims (12)

1.一种使用验证的传感器设备，所述设备包括：
传感器电路，包括：被配置成测量第一属性并且生成表示第一原始信号的第一数据的第一传感器，被配置成测量第二属性并且生成表示第二原始信号的第二数据的第二传感器，以及被配置成基于所述第一数据和所述第二数据来生成计算数据的数字信号处理器，所述传感器电路还包括：耦合到所述数字信号处理器的第一路径、耦合到所述第一传感器的第二路径以及耦合到所述第二传感器的第三路径；以及
验证电路，被实施在所述传感器电路外部的控制单元中，所述验证电路被配置为接收来自所述第二路径的所述第一数据、来自所述第三路径的所述第二数据和来自所述第一路径的所述计算数据，以及所述验证电路被耦合到所述第一传感器、所述第二传感器和所述数字信号处理器，以及其中所述验证电路被配置成分析所述第一数据和所述第二数据并且基于所述计算数据、所述第一数据和所述第二数据生成验证数据，
其中所述第一属性是磁场、通量、电压或温度中的一项，所述第二属性是磁场、通量、电压或温度中的另一项。
2.根据权利要求1所述的设备，
其中所述传感器电路被配置为使用独立的路径来生成所述第一数据和所述第二数据。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器电路将所述第二数据的部分交错到具有所述第一数据的多个帧中，并且所述验证电路被配置成从所述多个帧的经交错的部分重新生成所述第二数据。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器电路生成用于所述第二数据的多个子帧，并且所述验证电路被配置成从用于所述第二数据的所述多个子帧重新生成所述第二数据。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述验证电路被配置成基于所述第一数据和所述第二数据来标识故障。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所标识的故障包括磁性损失检测或者欠电压检测。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述验证电路被配置成基于所述第一数据和所述第二数据来生成校准数据，以及向所述传感器电路提供所述校准数据。
8.根据权利要求1所述的设备，还包括控制单元，所述控制单元被耦合到所述传感器电路和所述验证电路并且被配置成选择由所述验证电路使用的多种验证技术。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述多种验证技术包括逐比特比较。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述计算数据包括角度计算。
11.一种验证传感器数据的方法，所述方法包括：
通过第一传感器使用第一路径获取第一数据，其中所述第一数据表示对应于由所述第一传感器测量的第一属性的第一原始信号；
通过第二传感器使用第二路径获取第二数据，其中所述第二路径独立于所述第一路径，其中所述第二数据表示对应于由所述第二传感器测量的第二属性的第二原始信号，其中所述第一属性是磁场、通量、电压或温度中的一项，所述第二属性是磁场、通量、电压或温度中的另一项；
从所述第一数据和所述第二数据生成计算数据并且在第三路径上提供所述计算数据；
通过控制单元经由接口接收所述计算数据、来自所述第一路径和所述第二路径的比较数据；以及
通过所述控制单元分析所述比较数据和所述计算数据，以生成验证数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一属性是磁场并且所述第二属性是温度。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10942046B2 (en) * 2014-09-23 2021-03-09 Infineon Technologies Ag Sensor system using safety mechanism
US10467890B2 (en) * 2016-05-13 2019-11-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Secured sensor interface
DE102017121925B4 (de) 2016-10-07 2024-02-29 Infineon Technologies Ag Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Fehlersignals für eine Steuerungseinheit
EP3617663A1 (de) * 2018-08-29 2020-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum verifizieren von sensoren eines sensornetzwerks und sensornetzwerk
DE102019207549A1 (de) * 2019-05-23 2020-11-26 Vitesco Technologies GmbH Sensormodul und Verfahren zum Bereitstellen eines Sensormodulsignals

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001003099A1 (en) * 1999-07-01 2001-01-11 Rosemount, Inc. Low power two-wire self validating temperature transmitter
CA2835307A1 (en) * 2012-12-31 2014-06-30 Mastinc Multi-modal fluid condition sensor platform and system therefor
CN104048692A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 英飞凌科技股份有限公司 使用多个信号路径的传感器自诊断

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5333011B2 (zh) * 1972-12-29 1978-09-12
US4804515A (en) * 1984-10-31 1989-02-14 Westinghouse Electric Corp. Distributed microprocessor based sensor signal processing system for a complex process
US5606707A (en) * 1994-09-30 1997-02-25 Martin Marietta Corporation Real-time image processor
US5955992A (en) * 1998-02-12 1999-09-21 Shattil; Steve J. Frequency-shifted feedback cavity used as a phased array antenna controller and carrier interference multiple access spread-spectrum transmitter
US7340009B2 (en) * 2003-03-08 2008-03-04 Regents Of The University Of Minnesota Space-time coding for multi-antenna ultra-wideband transmissions
US7991582B2 (en) 2004-09-30 2011-08-02 Rosemount Inc. Process device with diagnostic annunciation
KR101301775B1 (ko) * 2007-01-31 2013-09-02 삼성전자주식회사 센서 네트워크의 측정 데이터에 대한 분산 검증을 수행하는방법 및 상기 방법을 수행하는 시스템
US7855562B2 (en) * 2007-11-19 2010-12-21 Freescale Semiconductor, Inc. Dual sensor system having fault detection capability
US7760084B2 (en) * 2007-12-07 2010-07-20 Paksense, Inc. Redundant monitoring
DE102007061282A1 (de) 2007-12-19 2009-06-25 Siemens Ag Verfahren zur sicheren Erfassung mehrerer analoger Eingangssignale, analoge Eingabeschaltung sowie Messsensor und Messumformer mit einer derartigen analogen Eingabeschaltung
US8005642B2 (en) 2008-06-26 2011-08-23 Infineon Technologies Ag Predictive angular sensor readout
US8058866B2 (en) 2008-09-08 2011-11-15 Infineon Technologies Ag Off-center angle measurement system
JP4245081B1 (ja) * 2008-10-16 2009-03-25 パナソニック株式会社 センサ装置
DE102008054829A1 (de) 2008-12-17 2010-07-01 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Messaufnehmern
US20100278214A1 (en) * 2009-05-01 2010-11-04 Westcott Bryan L Pulse-level interleaving for UWB systems
US8588102B2 (en) * 2009-06-02 2013-11-19 Panasonic Corporation Wireless communication apparatus and wireless communication method
US9874609B2 (en) * 2010-09-24 2018-01-23 Infineon Technologies Ag Sensor self-diagnostics using multiple signal paths
US9346441B2 (en) * 2010-09-24 2016-05-24 Infineon Technologies Ag Sensor self-diagnostics using multiple signal paths
US10145882B2 (en) * 2010-09-24 2018-12-04 Infineon Technologies Ag Sensor self-diagnostics using multiple signal paths
US8498829B2 (en) * 2010-11-29 2013-07-30 Infineon Technologies Ag Pressure monitoring circuits and methods
US9176819B2 (en) * 2011-09-23 2015-11-03 Fujitsu Limited Detecting sensor malfunctions using compression analysis of binary decision diagrams
US20130254896A1 (en) 2012-03-23 2013-09-26 Infineon Technologies Austria Ag Method to Detect Tampering of Data
US20130254881A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Infineon Technologies Austria Ag Method to Detect Tampering of Data
CN102707710A (zh) 2012-06-01 2012-10-03 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司 汽车电子控制单元诊断功能验证方法及系统
KR101524732B1 (ko) * 2012-08-16 2015-05-29 주식회사 만도 전동식 파워 스티어링 시스템 및 그의 조향각 출력 방법
WO2014091952A1 (ja) * 2012-12-14 2014-06-19 日本電気株式会社 センサ監視装置、センサ監視方法、及びセンサ監視プログラム
US10942046B2 (en) * 2014-09-23 2021-03-09 Infineon Technologies Ag Sensor system using safety mechanism

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001003099A1 (en) * 1999-07-01 2001-01-11 Rosemount, Inc. Low power two-wire self validating temperature transmitter
CA2835307A1 (en) * 2012-12-31 2014-06-30 Mastinc Multi-modal fluid condition sensor platform and system therefor
CN104048692A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 英飞凌科技股份有限公司 使用多个信号路径的传感器自诊断

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈锋 ; 胡立生 ; .核电安全级现场总线接口卡的开发.微型电脑应用.2007,(第05期),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
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