CN112601964A - 用于提供传感器的传感器数据的方法以及传感器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于提供传感器的传感器数据的方法，该方法包括以下步骤：·提供关于传感器的最大测量范围，·提供关于传感器的第一测量范围，所述第一测量范围位于最大测量范围以内，·在数据结构中提供传感器数据，其中，该数据结构具有相当于第一测量范围的大小，·提供关于该传感器的第二测量范围，该第二测量范围不同于第一测量范围并且位于最大测量范围以内，·针对第二测量范围匹配第一测量范围的所提供的传感器数据，如此进行匹配，使得将经匹配的传感器数据提供在经扩展的数据结构中，其中，经扩展的数据结构具有相当于最大测量范围的大小，其中，视最大测量范围与第二测量范围之间的大小差异和第二测量范围的大小而定地将所提供的传感器数据布置在经扩展的数据结构内，并且用值填充无传感器数据的区域。

Description

用于提供传感器的传感器数据的方法以及传感器系统
技术领域
本发明涉及一种用于提供传感器的传感器数据的方法。
本发明还涉及一种传感器系统。
本发明还涉及一种用于制造传感器系统的方法。
尽管本发明通常可应用到任意传感器上，但在加速度传感器方面阐述本发明。
背景技术
已知的传感器系统，例如加速度传感器、旋转速率传感器、压力传感器等可以提供扩展其用于承担准确性的测量范围的可能性。例如加速度传感器可以提供2g、4g、8g和16g的测量范围用于选择，或者旋转速率传感器可以提供2000度/秒、1000度/秒、500度/秒、250度/秒或者125度/秒用于选择。测量范围改变引起传感器系统的模拟的和/或数字的滤波器的配置改变。视测量范围而定，可以不同地解释所输出的传感器数据：所提供的、例如0×4000的加速度传感器值在8g测量范围的情况下意味着4g的测量，但在2g的测量范围内意味着1g。那么，必须视所调准的测量范围而定地匹配传感器数据，其中，为此，在传感器系统中维持相应的算法。
发明内容
在一种实施方式中，本发明提供一种用于提供传感器的传感器数据的方法，该方法包括以下步骤：
-提供该传感器的最大测量范围，
-提供该传感器的第一测量范围，该第一测量范围位于最大测量范围以内，
-在数据结构中提供传感器数据，其中，该数据结构具有相当于第一测量范围的大小，
-提供关于该传感器的第二测量范围，该第二测量范围不同于第一测量范围并且位于最大测量范围以内，
-针对第二测量范围匹配第一测量范围的所提供的传感器数据，如此进行匹配，使得将经匹配的传感器数据在经扩展的数据结构中提供，其中，经扩展的数据结构具有相当于最大测量范围的大小，其中，根据最大测量范围与第二测量范围之间的大小差异和第二测量范围的大小而将所提供的传感器数据布置在经扩展的数据结构内，并且用值填充无传感器数据的区域。
在另一实施方式中，本发明提供一种具有最大测量范围的传感器系统，其包括：
具有第一测量范围的传感器，该第一测量范围位于最大测量范围以内，其中，传感器构造为用于在数据结构中提供传感器数据，其中，该数据结构具有相当于第一测量范围的大小，和
匹配装置，该匹配装置用于针对第二测量范围匹配第一测量范围的所提供的传感器数据，所述第二测量范围不同于第一测量范围并且位于最大测量范围以内，如此进行匹配，
使得将经匹配的传感器数据在经扩展的数据结构中提供，其中，经扩展的数据结构具有相当于最大测量范围的大小，其中，所提供的传感器数据被根据最大测量范围与第二测量范围之间的大小差异和第二测量范围的大小而布置在经扩展的数据结构内，并且无传感器数据的区域被以值填充。
在另一实施方式中，本发明提供一种用于制造传感器系统的方法，该方法包括以下步骤：
-制造具有第一测量范围的传感器，该第一测量范围位于最大测量范围以内，其中，传感器构造为用于在数据结构中提供传感器数据，其中，该数据结构具有相当于第一测量范围的大小，和
-制造匹配装置，该匹配装置用于针对第二测量范围匹配第一测量范围的所提供的传感器数据，所述第二测量范围不同于第一测量范围并且位于最大测量范围以内，如此进行匹配，使得将经匹配的传感器数据在经扩展的数据结构中提供，其中，经扩展的数据结构具有相当于最大测量范围的大小，并且，其中，根据最大测量范围与第二测量范围之间的大小差异和第二测量范围的大小而将所提供的传感器数据布置在经扩展的数据结构内，并且用值填充无传感器数据的区域。
由此实现的优点之一在于，一方面，因此，不再需要相应于所调整的测量范围地对传感器数据进行再加工。另一方面，不再必须保持不同的算法可用，从而可以降低传感器或传感器系统中所需的存储器空间。同时提高了灵活性，因为在制造传感器时已经可以考虑到将来的测量范围扩展，使得稍后可以以更简单的方式提供扩展。
本发明的其他特征、优点和其他实施方式在下文中描述或通过下文公开。
根据一种有利的扩展方案，所提供的传感器数据连续地相继保存在一维构造的经扩展的数据结构中，如此进行保存，使得无传感器数据的区域被布置在经扩展的数据结构的开端和/或经扩展的数据结构的终端。以这种方式，根据经扩展的的数据结构通过连接在下游的相应分析处理装置可以实现简单的测量范围扩展和对经匹配的传感器数据的进一步处理。
根据另一有利的扩展方案，在从第一测量范围出发的更大的测量范围中，在经扩展的数据结构的开端处的无传感器数据的区域的大小减小，并且在经扩展的数据结构的终端处的无传感器数据的区域的大小相应于这种减小的程度地增大。换句话说，因此，所提供的传感器数据在经扩展的数据结构内从较小测量范围偏移到较大测量范围，这使得可以将传感器数据简单地匹配于不同的测量范围以进行进一步处理。
根据另一有利的扩展方案，将这些值作为正负号和/或作为值“0”提供。由此以简单的方式在经扩展的数据结构中对无传感器数据的区域进行补充。
根据另一有利的扩展方案，将这些值作为随机数据提供。这使得可以更简单地实现滤波方法，尤其在将滤波方法应用于经匹配的数据时。
根据另一有利的扩展方案，经扩展的数据结构被提供以MSB-0-位编号。以这种方式，可以对经匹配的传感器数据进行简单的进一步处理。
根据传感器系统的另一有利的扩展方案，匹配装置包括微控制器。由此使得可以可靠且快速地匹配所提供的传感器数据。
根据传感器系统的另一有利的扩展方案，传感器和匹配装置构成结构单元。因此，传感器系统的结构空间总体上被降低。
根据传感器系统的另一有利的扩展方案，传感器和匹配装置在结构上分开，但是彼此连接，优选通过无线缆的连接彼此连接。由此提高在传感器和匹配装置的布置方面的柔性。
本发明的其他重要的特征和优点从从属权利要求、附图和所属的附图说明中根据附图得出。
应当理解，以上所提及的和接下来待阐述的特征不仅可以分别以所说明的组合使用，而且也可以以其它组合使用或者单独使用，而不脱离本发明的范畴。
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描述中做进一步阐述，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。
附图说明
在此，以示意性的方式示出：
图1示出根据本发明的实施方式的、传感器数据在用于传感器的不同测量范围的数据结构内部的不同布置；
图2示出根据本发明的一种实施方式的传感器系统；
图3示出根据本发明的一种实施方式的、用于提供传感器数据的方法的步骤；和
图4示出根据本发明的一种实施方式的、用于制造传感器系统的方法的步骤。
具体实施方式
图1示出根据本发明的实施方式的、传感器数据在用于传感器的不同测量范围的数据结构内部的不同布置。
在图1中示出j位(Bit)大小的连续性数据结构10，其被确定用于传感器的最初测量范围A。传感器数据由传感器在该数据结构10中提供。
为了扩展最初测量范围A，现在以以下方式匹配数据结构10中的这些传感器数据：根据大于最初测量范围A的最大测量范围A*2m的大小，现在将传感器数据布置在经扩展的数据结构20中。现在在图1中示出不同的测量范围A，A*2k，A*2l，A*2m，其中1<k<l<m，其中，附图标记14表示传感器的最大测量范围A*2m，附图标记11表示最初测量范围A。现在，将传感器的所提供的传感器数据相应于各自测量范围11，12，13，14地在开端20a或终端20b处以附加值填充，以便形成经扩展的数据结构20，其中，后者与测量范围无关地总共具有j+m位的大小，即j+m位的总大小在此相应于传感器的最大测量范围A*2m 14。现在，如果测量范围12，13位于最初测量范围11和最大测量范围14之间，则将经扩展的数据结构20的现在附加存在并且待填充的区域相应地在开端20a和终端20b处用值“0”填充。在此，也匹配最初测量范围11，其方式是，在开端20a处添加m个值“0”。在惯性传感器(所述惯性传感器的传感器数据通常带有正负号)的情况下，替代于这些值“0”中的一个而添加传感器数据的所谓的最高有效位MSB。
然后，从这个测量范围11出发，在到更大测量范围12，13，14的情况下，在开端20a处被填充的值的数量被相应地减少并且被相应地添加在经扩展的数据结构20的终端20b处。
详细地说，对于最初的测量范围11，在经扩展的数据结构20中在开端20a处添加m个具有值“0”的值。然后，在更大的测量范围12，13，14的情况下，在开端20a处填充m-k个值“0”并且在终端20b处填充k个值“0”。在测量范围12的情况下，在开端20a处填充m-l个值“0”并且在终端20b处填充l个具有值“0”的值。如果测量范围扩展到最大测量范围14，则仅在终端20b处添加m个值“0”。最终，提供j+m位大小的经扩展的数据结构20。换句话说，如果传感器例如提供在区域A中具有j位的准确度的数据，并且该传感器也可以在区域A*2k，A*2l和A*2m中提供数据，其中适用1<k<l<m，则数据格式至少具有j+m的位宽度。在区域A中，最低j位可能携带信息，而其余位在数据有正负号的情况下用MSB值填充或对于无正负号的数据用“0”填充。在区域A*2k中，最低k位用“0”或用具有提高的准确度的位填充，而紧接着的j位用数据值等填充。此外，替代于值“0”也可以完全或部分地使用随机值。
图2以示意性的形式示出根据本发明的一种实施方式的传感器系统。
在图2中示出一种传感器系统1，其包括在数据结构10中提供相应的传感器数据的传感器30和用于相应于图1所述数据结构20地输出经匹配的数据的匹配装置31。
图3示出根据本发明的一种实施方式的、用于提供传感器数据的方法的步骤。
在图3中示出用于提供传感器的传感器数据的方法的步骤。
在此，在第一步骤S1中，提供传感器的最大测量范围。
进一步地，在第二步骤S2中，提供传感器的第一测量范围，所述第一测量范围位于最大测量范围以内。
进一步地，在第三步骤S3中，在数据结构中提供传感器数据，其中，数据结构具有相当于第一测量范围的大小。
进一步地，在第四步骤S4中，提供传感器的第二测量范围，所述第二测量范围不同于第一测量范围并且位于最大测量范围以内。
进一步地，在第五步骤S5中，针对第二测量范围匹配第一测量范围的所提供的传感器数据，如此进行匹配，使得将经匹配的传感器数据在经扩展的数据结构中提供，其中，经扩展的数据结构具有相当于最大测量范围的大小，其中，根据最大测量范围与第二测量范围之间的大小差异和第二测量范围的大小而将所提供的传感器数据布置在经扩展的数据结构内，并且用值填充无传感器数据的区域。
图4示出根据本发明的一种实施方式的、用于制造传感器系统的方法的步骤。
在图4中示出用于制造传感器系统的方法的步骤。
在此，在第一步骤T1中制造具有第一测量范围的传感器，所述第一测量范围位于最大测量范围以内，其中，传感器构造为用于在数据结构中提供传感器数据，其中，数据结构具有相当于第一测量范围的大小。
进一步地，在第二步骤T2中制造匹配装置，该匹配装置用于针对第二测量范围匹配第一测量范围的所提供的传感器数据，所述第二测量范围不同于第一测量范围并且位于最大测量范围以内，如此进行匹配，使得将经匹配的传感器数据在经扩展的数据结构中提供，其中，经扩展的数据结构具有相当于最大测量范围的大小，其中，根据最大测量范围与第二测量范围之间的大小差异和第二测量范围的大小而将所提供的传感器数据布置在经扩展的数据结构内，并且用值填充无传感器数据的区域。
总体而言，本发明的实施方式中的至少一种具有以下优点中的至少一个：
·降低传感器/传感器系统的内部存储器中的存储需求。
·不再需要相应于所调整的测量范围地对传感器数据进行再加工。
·数据格式与测量范围无关。
尽管根据优选的实施例描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以以各种方式修改。

Claims (11)

1.一种用于提供传感器(30)的传感器数据的方法，包括以下步骤：
-提供(S1)所述传感器(30)的最大测量范围(14)，
-提供(S2)所述传感器(30)的第一测量范围(11)，所述第一测量范围位于所述最大测量范围(14)以内，
-在数据结构(10)中提供(S3)传感器数据，其中，所述数据结构(10)具有相当于所述第一测量范围(11)的大小，
-提供(S4)所述传感器(30)的第二测量范围(12，13，14)，所述第二测量范围不同于所述第一测量范围(11)并且位于所述最大测量范围(14)以内，
-针对所述第二测量范围(12，13，14)匹配(S5)所述第一测量范围(11)的所提供的传感器数据，如此进行匹配，使得将经匹配的传感器数据在经扩展的数据结构(20)中提供，其中，经扩展的数据结构(20)具有相当于所述最大测量范围(14)的大小，其中，根据所述最大测量范围(14)与第二测量范围(11，12，13)之间的大小差异和第二测量范围(11，12，13)的大小而将所提供的传感器数据布置在经扩展的数据结构(20)内，并且用值填充无传感器数据的区域(20a，20b)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所提供的传感器数据连续地相继保存在一维构造的经扩展的数据结构(20)中，如此进行保存，使得无传感器数据的区域(20a，20b)被布置在经扩展的数据结构(20)的开端和/或经扩展的数据结构(20)的终端。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在从所述第一测量范围(11)出发的更大的测量范围(12，13，14)中，在经扩展的数据结构(20)的开端处的无传感器数据的区域(20a)的大小减小，并且在经扩展的数据结构(20)的终端处的无传感器数据的区域(20b)的大小相应于所述减小的程度地增大。
4.根据以上权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，将预定义的值作为正负号和/或作为值“0”提供。
5.根据以上权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，将所述值作为随机数据提供。
6.根据以上权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述经扩展的数据结构(20)被提供以MSB-0-位编号。
7.一种具有最大测量范围(14)的传感器系统(1)，其包括传感器(30)和匹配装置(31)：所述传感器具有第一测量范围(11)，所述第一测量范围位于所述最大测量范围(14)以内，其中，所述传感器(30)构造为用于在数据结构(10)中提供传感器数据，其中，所述数据结构(10)具有相当于所述第一测量范围(11)的大小；所述匹配装置用于针对第二测量范围(12，13，14)匹配所述第一测量范围(11)的所提供的传感器数据，所述第二测量范围不同于所述第一测量范围(11)并且位于所述最大测量范围(14)以内，如此进行匹配，使得将经匹配的传感器数据在经扩展的数据结构(20)中提供，其中，经扩展的数据结构(20)具有相当于所述最大测量范围(14)的大小，其中，所提供的传感器数据根据所述最大测量范围(14)与第二测量范围(11，12，13)之间的大小差异和第二测量范围(11，12，13)的大小而被布置在经扩展的数据结构(20)内，并且无传感器数据的区域(20a，20b)被以值填充。
8.根据权利要求7所述的传感器系统，其中，所述匹配装置(31)包括微控制器。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的传感器系统，其中，传感器(30)和匹配装置(31)构成结构单元。
10.根据权利要求7至8中任一项所述的传感器系统，其中，传感器(30)和匹配装置(31)在结构上分开，但是彼此连接，优选通过无线缆的连接彼此连接。
11.一种用于制造传感器系统(11)的方法，包括以下步骤：
-制造(T1)具有第一测量范围(11)的传感器(30)，所述第一测量范围位于最大测量范围(14)以内，其中，所述传感器(30)构造为用于在数据结构(10)中提供传感器数据，其中，所述数据结构具有相当于所述第一测量范围(11)的大小，和
-制造(T2)匹配装置(31)，所述匹配装置用于针对第二测量范围(12，13，14)匹配所述第一测量范围(11)的所提供的传感器数据，所述第二测量范围不同于所述第一测量范围(11)并且位于所述最大测量范围(14)以内，如此进行匹配，使得将经匹配的传感器数据在经扩展的数据结构(20)中提供，其中，经扩展的数据结构(20)具有相当于所述最大测量范围(14)的大小，其中，根据所述最大测量范围(14)与第二测量范围(11，12，13)之间的大小差异和第二测量范围(11，12，13)的大小而将所提供的传感器数据布置在经扩展的数据结构(20)内，并且用值填充无传感器数据的区域(20a，20b)。
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