CN112997092A - 用于数据/信号分析处理系统的运行方法和控制单元、数据/信号分析处理系统、超声运行辅助系统和工作设备 - Google Patents

用于数据/信号分析处理系统的运行方法和控制单元、数据/信号分析处理系统、超声运行辅助系统和工作设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于尤其是在超声运行辅助系统中的数据/信号分析处理系统(1)的运行方法，在所述数据/信号分析处理系统中，为了分析处理数据和/或信号，在顺序的流水线(10)中构造多个数字信号处理处理器(11、12)，所述运行方法具有第一运行模式并且具有第二运行模式，所述第一运行模式用于借助由所述数字信号处理处理器(11、12)施加的、相对较高水平的计算能力来处理相对较高的计算开销的任务，所述第二运行模式用于借助由所述数字信号处理处理器(11、12)施加的、相对较低水平的计算能力来处理相对较低的计算开销的任务，其中，在所述第一运行模式中，所述顺序的流水线(10)的数字信号处理处理器(11、12)并行运行，并且在所述第二运行模式中，所述顺序的流水线(10)的多个数字信号处理处理器(11、12)中的至少一对数字信号处理处理器(15)在时间上顺序运行。

Description

用于数据/信号分析处理系统的运行方法和控制单元、数据/ 信号分析处理系统、超声运行辅助系统和工作设备
技术领域
本发明涉及一种用于数据/信号分析处理系统的运行方法和控制单元、一种数据/信号分析处理系统、一种超声运行辅助系统和一种工作设备、尤其是一种车辆。
背景技术
在许多工作设备中、尤其是在车辆领域中，经常使用用于信号检测的传感器和用于分析处理所检测的信号的相应的数据信号分析处理系统。例如，这涉及与工作设备的周围环境的检测有关的传感器，例如与超声驾驶辅助系统结合在车辆中使用的传感器，但不限于此应用领域。
这类运行环境中成问题的是，所基于的数据/信号分析处理系统由于其中所包含的数字信号处理处理器的运行及其通常使用的功率分配策略(例如与占空比运行有关)而产生干扰信号，这些干扰信号又对所基于的传感器装置或其他模拟部件产生影响并且可能导致运行错误。
发明内容
与此相对，具有权利要求1的特征的根据本发明的用于数据/信号分析处理系统的运行方法具有以下优点：降低或避免与电流峰值有关的干扰信号。根据本发明，这借助权利要求1的特征通过以下方式来实现：提出一种用于尤其是在超声运行辅助系统中的数据/信号分析处理系统的运行方法，在该数据/信号分析处理系统中，为了分析处理数据和/或信号，在顺序的流水线(Pipeline)中构造多个数字信号处理处理器。根据本发明的运行方法具有第一运行模式以及第二运行模式，该第一运行模式用于借助由数字信号处理处理器施加的、相对较高水平(Maβ)的计算能力来处理相对较高的计算开销的任务，该第二运行模式用于借助由数字信号处理处理器施加的、相对较低水平的计算能力来处理相对较低的计算开销的任务。在第一运行模式中，顺序的流水线的数字信号处理处理器在时间上并行地运行。在第二运行模式中，顺序的流水线的多个数字信号处理处理器中的至少一对数字信号处理处理器在时间上顺序地运行。通过根据本发明提出的措施实现：至少在第二运行模式中，由于通过信号处理处理器的功耗的时间上的分离，因此通常产生的电流峰值和与此伴随的干扰信号至少降低。
从属权利要求示出本发明的优选扩展方案。
在根据本发明的运行方法的一种扩展方案中，在此，在第二运行模式中，一对数字信号处理处理器(Paare)的在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器至少暂时保持在睡眠模式中，而一对数字信号处理处理器的在时间上在前地待运行的数字信号处理处理器在时间上在前地正常运行。
如果根据本发明的运行方法的另一优选实施方式，在第二运行模式中，一对数字信号处理处理器的在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器至少暂时在空转模式中运行，而一对数字信号处理处理器的在时间上在前地待运行的数字信号处理处理器在时间上在前地正常运行，则可以进一步降低累积的(auflaufend)电流峰值并且因此进一步降低潜在的干扰信号。
替代地或附加地，为了进一步降低电流峰值和干扰信号，可以设置，在第二运行模式中，一对数字信号处理处理器的在时间上在前地待运行的数字信号处理处理器至少部分地在空转模式中运行和/或至少暂时保持在睡眠模式中，而一对数字信号处理处理器的在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器在时间上在后地正常运行。
根据本发明提出的运行策略可以特别有利地用于以下结构和运行方法中：在该结构和运行方法中，在第二运行模式中在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器处理由在第二运行模式中在时间上在前地待运行的数字信号处理处理器所处理的数据。
在此，在此背景下特别有利的是，在第二运行模式中在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器与在第二运行模式中在时间上在前地待运行的数字信号处理处理器通过FIFO存储器耦合，以用于在第二运行模式中在时间上在前地待运行的数字信号处理处理器的输出端与在第二运行模式中在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器的输入端的数据缓冲传输。
第一运行模式和/或第二运行模式的开始和/或结束的控制可以特定于应用且与多种条件相关联。
尤其建议
-该方法的运行区段(Betriebsabschnitt)以第一运行模式开始，
-如果满足第一条件，则开始第一运行模式的运行，
-只要第一运行模式结束或已经结束，就在运行中变换为第二运行模式，
-在运行中，如果满足第二条件，则结束第一运行模式，和/或
-在运行中，如果满足第三条件，则结束第二运行模式，
其中，
-例如，如果从第一运行模式开始已经经过给定的第一时间段，则可以满足第二条件，和/或
-如果从第二种运行模式开始已经经过给定的第二个时间段，则可以满足第三条件。
根据本发明的另一方面，根据本发明的运行方法尤其设置用于工作设备(尤其是车辆)的超声运行辅助系统或超声驾驶辅助系统的运行。
在此背景下并且尤其是在与第一运行模式和第二运行模式的控制相结合的情况下，例如可以设置：
-如果发射超声发送信号和/或如果自超声发送信号的发射以来经过预给定的第三时间段，则满足第一条件，
-用于第二条件的第一时间段是对于所基于的工作设备的近场特征化的时间段t1，尤其是通常在几十毫秒的范围中，和/或
-用于第三条件的第二时间段是对于所基于的工作设备的远场特征化的时间段t2，尤其是通常在超声发送信号的发射之后的几百毫秒的范围中。
根据本发明的另一方面，还提出一种用于尤其是在超声运行辅助系统中的数据/信号分析处理系统的控制单元。控制单元设置用于，在所基于的数据/信号分析处理系统上并且尤其是在所基于的超声运行辅助系统中启动、能够运行和/或控制根据本发明的运行方法的实施方式。
此外，本发明的主题还是一种尤其是在超声运行辅助系统中的数据/信号分析处理系统。数据/信号分析处理系统设置用于，实施根据本发明的运行方法的实施方式，或在根据本发明的运行方法的实施方式中使用。
替代地或附加地，根据本发明的超声运行辅助系统的特征在于，所述超声运行辅助系统构造为具有根据本发明构型的控制单元和/或具有根据本发明构型的数据/信号分析处理系统。
此外，本发明还提出一种具有运行机组(Aggregat)、尤其具有驱动装置的工作设备、尤其是车辆，其具有根据本发明构型的用于控制机组运行的超声运行辅助系统。
附图说明
参考附图详细描述本发明的实施方式。
图1以示意性方框图的方式示出根据本发明的数据/信号分析处理系统的实施方式；
图2以曲线图示出在各种运行模式下在数字信号处理处理器中消耗的电流负载；
图3和4基于曲线图示出在待探测的信号、信号的信噪比及信号的与所涉及的数字信号处理处理器所消耗的电流负载有关的产生方面的根据本发明可实现的优点；
图5和6基于曲线图示出在待探测的信号、信号的信噪比及信号的与所涉及的数字信号处理处理器所消耗的电流负载有关的产生中的常规关系。
具体实施方式
以下参考图1至6详细描述本发明的实施例和技术背景。相同和等效的以及相同或等效作用的元件和部件以相同的附图标记进行标记。并非在其出现的每种情况下都呈现所标记的元件和部件的详细描述。
所示出的特征和其他特性可以以任意形式彼此隔离并且任意地彼此组合而不背离本发明的核心。
图1以示意性方框图的方式示出根据本发明的数据/信号分析处理系统1的实施方式。
根据本发明的数据/信号分析处理系统1具有数据源或信号源5，例如由一个或多个传感器以及如有必要预处理单元组成。数据源5例如以时间间隔t输出呈取决于时间t的信号的形式的数据6。
将如此提供的数据6传递给处理流水线10以进行进一步处理。在流水线10中，在数据流方向或处理方向10‘上构造多个数字信号处理处理器11和12，这些数字信号处理处理器彼此协调地处理所提供的数据6。
在图1中所示出的实施方式中，示例性地构造在数据流方向10‘上在前的第一数字信号处理处理器11(该第一数字信号处理处理器结合以下曲线图也以附图标记“A”进行标记)和在数据流方向10‘在后的第二数字信号处理处理器12(该第二数字信号处理处理器结合以下曲线图也以附图标记“B”进行标记)。两个信号处理处理器11和12形成一对信号处理处理器15并且通过连接在中间的FIFO存储器13彼此耦合，其中，该FIFO存储器13尤其用作缓冲器。以这种方式，第二或在后的数字信号处理处理器可以通过FIFO存储器13接收并进一步处理由第一或在前的数字信号处理处理器11处理并随后输出的数据。
在图1中所示出的实施例中，数据6在数据流方向10‘上的流动、以及一对信号处理处理器15的信号处理处理器11、12中的处理、FIFO存储器13中的存储以时钟单元18的时钟为基础进行处理。
图2以曲线图20作为时间t的函数示出在各种运行阶段(Betriebsphasen)(即，具有最大电流22-1的电流密集型计算阶段22-1和低电流I下的睡眠阶段21-2)中在数字信号处理处理器11、12中出现的电流负载I(t)。在曲线图20中，相应地在横坐标21上绘制时间，并且在纵坐标22上绘制由处理器11、12消耗的电流I(t)。
如上面已经详细描述的那样，本发明的一个核心方面是：在仅需相对较低的计算开销的运行模式中的、通过FIFO存储器13彼此耦合的数字信号处理处理器11、12组成的一对数字信号处理处理器15的在时间上顺序的运行。在一个应用中，这能够相应于用于远场的超声运行辅助系统中的数据处理，在该超声运行辅助系统中，从所基于的工作设备的周围环境中探测到距离较远的对象并且因此产生(anfallend)的数据量较低，但是信号电平也相对较低。
在讨论本发明的优点之前，应基于图5和6描述常规情况。在此，图5和6基于曲线图50、50‘和60示出待探测的信号、信号的信噪比及信号的与由所涉及的数字信号处理处理器11、12消耗的电流负载I(t)有关的产生中的常规关系。
在结构方面，常规的数据/信号分析处理系统基本上对应于在图1中所示出的结构，然而，所基于的运行方法与根据本发明的方法不同。
常规地，如结合曲线图50‘所示出的那样，在此以A和B进行标记的数字信号处理处理器11、12的运行以并行运行的方式进行，在该并行运行中，两个处理器A、B根据需要置于运行模式中或置于睡眠模式中。这由曲线图50‘的两个轨迹53-1‘和53-2‘表明，该曲线图具有在横坐标51上绘制的时间t和在纵坐标52‘上绘制的电流负载I(t)。两个轨迹均显示出具有增加的电流负载的运行模式和具有消失或降低的电流负载的睡眠模式。
曲线图50借助在纵坐标52上绘制的电流负载I(t)和在横坐标51上绘制的时间t在轨迹53中示出来自曲线图50‘的、对于两个处理器A、B的负载的和。相应于叠加，在确定的位置处(在此以附图标记55进行标记)得出电流负载快速变换的情况，这也称为电流峰值，由此可以在相邻的、尤其是模拟的电路中感应出干扰信号。
如结合图6和曲线图60所示出的那样，这类干扰信号导致噪声提高。由于提高的噪声，出现以下情况：在所示情况中，例如在远场中的超声应用中，由于相比于背景噪声的低信号高度，不再能够明确地探测到信号。
在该图的曲线图60中，在横坐标61上绘制时间t并且在纵坐标62上绘制信号幅度S(t)。从轨迹63的变化过程中得出，常规地，确定的信号63-2(例如超声应用中的近场61-1中的信号)明显地从背景噪声中突出并且能够良好地探测到，与此相反，其他信号63-3(例如超声应用中的远场61-2中的信号)不再能够明确地探测到，因为这些其他信号几乎嵌入在背景噪声中地延伸。
本发明的目标是，通过相应的运行策略来降低对于其中预期低的信号电平的情况的背景噪声。这在超声应用中例如在远场中是常见情况，因为除了相应于来自图6的变化过程63-1的数据量以外，信号电平还随间距缩放，该间距与传播时间t成比例。
在此背景下，图3和4现在基于曲线图30、30‘、40、40‘、40“示出在待探测的信号S(t)、信号的信噪比SNR以及信号的与所涉及的数字信号处理处理器11、12消耗的电流负载I(t)有关的形成方面的根据本发明可实现的优点。
首先，类似于在图5中的曲线图50‘，具有在横坐标41上绘制的时间和在纵坐标42“上绘制的电流负载I(t)的曲线图40“描述一对数字信号处理处理器15的以A、B进行标记的两个信号处理处理器11、12的运行，即又基于在轨迹43-1“和43-2“中电流负载I(t)的时间变化过程。
在用于第一运行模式的、在横坐标上以41-1进行标记的第一阶段中，顺序的流水线10的两个处理器A、B并行运行，类似于常规运行情况。
然而，在切换时刻46处，随着从第一运行模式到第二运行模式的转变进行两个处理器A、B的顺序运行，其中，在各种运行阶段中，首先第一处理器A临时开始处理，并且然后第二处理器B接管处理。附加地，在对于处理器A、B中的任何一个均不要求计算能力的时间段中，可以附加地针对处理器A、B中的一个插入空转阶段47；以这种方式，由于电流峰值的消除而进一步降低干扰信号分量，因此实现在总体上相对恒定的电流负载水平，如在考虑空转过程的情况下针对电流负载的和通过曲线图40中的区域48所标记出的那样。
如果对于所有处理器均不必提供计算能力的阶段不考虑空转过程，则在电流负载中产生以下片段：在所述片段中，虽然出现电流峰值作为干扰信号，然而，这些电流峰值与常规的运行方法相比明显降低，如结合来自图4的曲线图40‘的片段49清楚示出。
结果，基于在图4中所示出的运行方案获得信号变化过程，如结合来自图3的曲线图30和30‘所示出的那样。
在横坐标31和31‘上绘制时间t，在纵坐标32上绘制信号的幅度S(t)并且在32‘上绘制信噪比SNR。
基于在图4中所示出的、用于以A、B进行标记的两个信号处理处理器11、12的运行方案，与在图6中所示出的情况相比，根据本发明，对于近场中的阶段31-1得到不变的关系。这意味着，近场区域31-1中的轨迹33的信号33-2在噪声电平32-1上明显突出，并且可以良好地探测到。
然而，与在图6中所示出的常规关系不同，由于电流峰值的消除，随着在切换时刻36、46转变到远场的区域31-2，记录出(verzeichnen)噪声明显降低到较低的噪声电平32-2。由此也能够相对良好地探测到远场31-2的区域中的、具有较低信号电平的信号33-3，其中，该信号电平再次跟随理论幅度曲线33-1，作为相应于传播时间t的对象间距的函数。
轨迹33‘描述信噪比SNR的理论变化过程，该变化过程具有用于近场的区域31-1和用于远场的区域31-2的阶段33-1‘和33-2‘，具有在切换时刻36、46的过渡。也还表明可靠或足够的探测所需的最小信噪比37。
基于以下说明(Darlegung)进一步阐述本发明的这些和其他特征和特性：

Claims (12)

1.一种尤其是在超声运行辅助系统中用于数据/信号分析处理系统(1)的运行方法，在所述数据/信号分析处理系统中，为了分析处理数据和/或信号，在顺序的流水线(10)中构造多个数字信号处理处理器(11，12)，所述运行方法具有：
第一运行模式，所述第一运行模式用于借助由所述数字信号处理处理器(11，12)施加的、相对较高水平的计算能力来处理相对较高的计算开销的任务，
第二运行模式，所述第二运行模式用于借助由所述数字信号处理处理器(11，12)施加的、相对较低水平的计算能力来处理相对较低的计算开销的任务，
其中：
在所述第一运行模式中，所述顺序的流水线(10)的数字信号处理处理器(11，12)在时间上并行地运行，并且
在所述第二运行模式中，所述顺序的流水线(10)的多个数字信号处理处理器(11，12)中的至少一对数字信号处理处理器(15)在时间上顺序地运行。
2.根据权利要求1所述的运行方法，在所述运行方法中，在所述第二运行模式中，所述一对数字信号处理处理器(15)的在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器(12)至少暂时在空转模式中运行和/或至少暂时保持在睡眠模式中，而所述一对数字信号处理处理器(15)的在时间上在前地待运行的数字信号处理处理器(11)在时间上在前地正常运行。
3.根据以上权利要求中任一项所述的运行方法，在所述运行方法中，在所述第二运行模式中，所述一对数字信号处理处理器(15)的在时间上在前地待运行的数字信号处理处理器(11)至少部分地在空转模式中运行和/或至少暂时保持在睡眠模式中，而所述一对数字信号处理处理器(15)的在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器(12)在时间上在后地正常运行。
4.根据权利要求2或3所述的运行方法，在所述运行方法中，在所述第二运行模式中在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器(12)处理由在所述第二运行模式中在前地待运行的数字信号处理处理器(11)所处理的数据。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的运行方法，在所述运行方法中，在所述第二运行模式中在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器(12)与在所述第二运行模式中在前地待运行的数字信号处理处理器(11)通过FIFO存储器(13)耦合，以用于在所述第二运行模式中在前地待运行的数字信号处理处理器(11)的输出端到在所述第二运行模式中在时间上在后地待运行的数字信号处理处理器(12)的输入端的数据缓冲传输。
6.根据以上权利要求中任一项所述的运行方法，在所述运行方法中，
运行区段以所述第一运行模式开始，
如果满足第一条件，则开始所述第一运行模式的运行，
在运行中，只要所述第一运行模式结束或已经结束，就变换为所述第二运行模式，
在运行中，如果满足第二条件，则结束所述第一运行模式，和/或
在运行中，如果满足第三条件，则结束所述第二运行模式，
其中：
如果从所述第一运行模式开始以来已经经过给定的第一时间段，则满足所述第二条件，和/或
如果从所述第二运行模式开始以来已经经过给定的第二时间段，则满足所述第三条件。
7.根据以上权利要求中任一项所述的运行方法，所述运行方法设置用于工作设备的、尤其是车辆的超声运行辅助系统或超声驾驶辅助系统的运行。
8.根据权利要求6和7所述的运行方法，在所述运行方法中，
如果发射超声发送信号，和/或如果从超声发送信号的发射以来已经经过预给定的第三时间段，则满足所述第一条件，
用于所述第二条件的第一时间段是对于所基于的工作设备的近场特征化的时间段，和/或
用于所述第三条件的第二时间段是对于所基于的工作设备的远场特征化的、在超声发送信号的发射之后的时间段。
9.一种控制单元，所述控制单元用于尤其是在超声运行辅助系统中的数据/信号分析处理系统(1)，所述控制单元设置用于，在所基于的数据/信号分析处理系统(1)上并且尤其是在所基于的超声运行辅助系统中能够运行和/或控制根据权利要求1至8中任一项所述的运行方法。
10.一种数据/信号分析处理系统(1)，尤其是在超声运行辅助系统中的数据/信号分析处理系统，所述数据/信号分析处理系统设置用于，实施根据权利要求1至8中任一项所述的运行方法，或在这类运行方法中使用，和/或，所述数据/信号分析处理系统构造成具有根据权利要求9所述的控制单元。
11.一种超声运行辅助系统，尤其是超声驾驶辅助系统，所述超声运行辅助系统设置用于，实施根据权利要求1至8中任一项所述的运行方法或在这类运行方法中使用，和/或，所述超声运行辅助系统构造成具有根据权利要求9所述的控制单元和/或根据权利要求10所述的数据/信号分析处理系统(1)。
12.一种工作设备，尤其是车辆，所述工作设备具有运行机组、尤其是具有驱动装置，所述工作设备构造成具有根据权利要求11所述的用于控制所述机组的运行的超声运行辅助系统。
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