CN116964419A - 用于识别对传感器单元的操纵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于识别对传感器单元(100)的操纵的方法，所述传感器单元包括测量单元(110)以及与所述测量单元(110)连接的控制单元(120)，所述测量单元被构造为测量物理特性，所述控制单元被构造为从所述测量单元(110)接收测量信号并向所述测量单元(110)发送控制信号。根据本发明的方法包括：借助于所述控制单元(120)向所述测量单元(110)发送至少一个预定诊断信号；在所述控制单元(120)处接收由所述测量单元(110)响应于所述预定诊断信号而产生的响应信号；以及如果接收到的响应信号与预定参考信号的偏差超过阈值，则识别出对所述传感器单元(100)的操纵。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于识别对传感器单元的操纵的方法，所述传感器单元优选地是用于车辆的内燃机的传感器单元。
背景技术
传感器单元通常由测量单元和与所述测量单元连接的控制单元组成，所述测量单元被构造为测量物理特性并产生表明所述物理特性的电气测量信号，例如电流信号、电压信号或电阻信号，所述控制单元被构造为接收和处理由所述测量单元产生的测量信号，并向所述测量单元发送控制信号。所述传感器单元又可以与控制设备连接，所述控制设备进一步处理由所述传感器单元制备的传感器信号。
然而，传感器操纵越来越多地发生，其中例如将原始测量单元更换为在某些情况下不具有原始测量单元的测量精度的其他测量单元。用电气部件替代原始测量单元也越来越多地发生，然而该电气部件仅提供令人满意的测量信号，但所述测量信号不能表明待测量的物理特性。应当识别这样的操纵，因为通过这样的操纵也会操纵和伪造测量信号。
EP 3581894A1公开了用于检测对车辆传感器的操纵尝试的方法、设备和系统。在该文献中，读入第一测量信号，所述第一测量信号代表第一测量变量的用传感器检测的测量值。此外，确定第一测量信号是否位于预给定的有用范围之外。如果在该过程中确定第一测量信号位于预给定的有用范围之外，则输出代表操纵尝试的输出信号。
JP 2011-024354A描述了一种马达发电机的控制方法。在该文献中特别是应识别转速传感器是否与ECU连接。在此过程中，当无法再接收转速传感器的检测信号时，识别出连接中断。另外，在该文献中公开了当ECU从转速传感器接收到不是以预定间隔的连续信号的脉冲信号时识别出连接中断。
从US2014/0028463A1已知用于识别传感器更换的系统和方法。在该文献中，控制器可以通过所施加的输入电压的原始数据来确定电流传感器的缺失或连接中断，由于故障，所述输入电压可以是随机的或不规则的。
CN 111 044 684 A展示了一种用于识别NOx传感器的老化的系统。在该文献中，在预定运行条件期间将NOx传感器的信号与参考信号进行比较，并在存在偏差的情况下推断出老化。
发明内容
本发明的任务是可靠地识别对传感器单元的操纵(例如原始测量单元的更换)，并输出对应的警告。
该任务通过根据独立权利要求1的方法来解决。有利的设计在从属权利要求中说明。
本发明基本上基于以下想法：通过以下方式检查对传感器单元、特别是对所述传感器单元的测量单元的操纵，即所述传感器单元的控制单元存储所述测量单元的物理指纹并定期或在需要时请求该物理指纹，例如在所述传感器单元每次重新启动时。例如，所述控制单元可以为此向所述测量单元请求诊断信号，例如以发送预定的诊断信号和接收所述测量单元产生的预期响应信号的形式。如果响应于所述诊断信号而产生的响应信号不符合预期，则可以假定所述测量单元受到了操纵，例如未经许可地更换了所述测量单元。
因此，根据本发明的一个方面，公开了一种用于识别对传感器单元的操纵的方法，所述传感器单元包括测量单元以及与所述测量单元连接的控制单元，所述测量单元被构造为测量物理特性，所述控制单元被构造为从所述测量单元接收测量信号并向所述测量单元发送控制信号。根据本发明的方法包括：借助于所述控制单元向所述测量单元发送至少一个预定诊断信号；在所述控制单元处接收由所述测量单元响应于所述预定诊断信号而产生的响应信号；以及如果由所述控制单元接收到的响应信号与预定参考信号的偏差超过预定阈值，则识别出对所述传感器单元的操纵。
在将接收到的响应信号与预定参考信号进行比较时，观察随时间变化的两个信号变化过程，其中如果至少一个离散时间值或从时间变化过程导出的响应信号变量不同于从参考信号的时间变化过程中可预期的预定阈值，则存在大于所述预定阈值的偏差。
在此，本发明利用了以下事实：对传感器单元、特别是对测量单元的操纵可以通过以下方式来确定，即接收到的、响应于预定诊断信号的发送而产生的响应信号与预定的预期参考信号不对应，或与预定的预期参考信号的偏差超过阈值。如果是这种情况，则可以可靠地识别出对传感器单元的操纵。
优选地，在所述传感器单元每次投入运行时都执行所述方法。因此，可以在实际测量之前检查在此期间(即自最后一次投入运行以来)是否发生了对所述传感器单元的操纵。
在根据本发明的方法的特别优选的设计中，所述预定诊断信号是一个或多个类似狄拉克的电流脉冲或者是所述测量单元的电极的阻抗测量。因此，优选地，所述预定诊断信号是时间尽可能短并且具有限定的带宽和幅度的激励，该激励迫使系统产生具有频率和幅度的响应信号。然后控制单元将该响应信号与预定参考信号进行比较。类似狄拉克的诊断信号的一个特殊优点是由于宽带激励而导致响应信号具有大量信息内容。
在根据本发明的方法的有利设计中，所述传感器单元被构造为在飞机、陆地车辆、轨道车辆、船舶或建筑物中使用。
在根据本发明的方法的特别优选的设计中，所述传感器单元被选择为在电动车辆、混合动力车辆或具有内燃机的车辆中使用。在此特别地，所述传感器单元是用于检测车辆内燃机的废气道中的氮氧化物浓度和/或氨浓度的废气传感器，其中所述测量单元具有基于陶瓷的传感器元件，例如钇稳定的氧化锆。
在这种优选设计中，钇稳定的氧化锆与安置在钇稳定的氧化锆上的电子器件一起形成本发明意义上的传感器单元的测量单元。与测量单元电气连接的传感器控制单元(＝sensor control unit，SCU)形成本发明意义上的传感器单元的控制单元。
优选地，根据本发明的方法还包括如果已经识别出对所述传感器单元的操纵，则输出表明对所述传感器单元的操纵的警告。
附图说明
通过实践本教导并考虑附图，本发明的另外的任务和特征对于本领域技术人员来说将变得显而易见，在附图中：
图1示出了传感器单元的示意图，以及
图2示出了根据本发明的用于识别对图1的传感器单元的操纵的方法的示例性流程图。
具体实施方式
图1示出了传感器单元100的示意图。图1的传感器单元100由测量单元110组成，所述测量单元借助于电气连接线路112与控制单元120连接。控制单元110可以借助于电气连接线路112将控制信号发送到测量单元110，并且测量单元110又可以经由电气连接线路112将测量信号传送到控制单元110以进一步处理。
图2示出了根据本发明的用于识别对图1的传感器单元100的操纵的方法的示例性流程图。特别地，借助于根据本发明的方法可以确定用其他测量单元对图1的传感器单元100的测量单元110的更换。
图2的方法开始于步骤200，然后进行至步骤210，其中控制单元120借助于连接线路112将至少一个预定诊断信号发送至测量单元110。在随后的步骤220中，测量单元110响应于所述预定诊断信号产生响应信号，并将该响应信号传送至控制单元120，控制单元120接收该响应信号。
在随后的步骤230中，检查接收到的响应信号与预定参考信号的偏差是否超过阈值。如果在步骤230中确定接收到的响应信号与预定参考信号的偏差超过阈值，则该方法进行至步骤240，在步骤240中识别出对传感器单元100的操纵，然后该方法在步骤260中结束。
然而，如果在步骤230中确定接收到的响应信号与预定参考信号的偏差没有超过阈值，则该方法进行至步骤250，在步骤250中诊断出按规定的传感器单元100，然后该方法再次在步骤260中结束。
由控制单元120发送的预定诊断信号优选地可以是一个或多个类似狄拉克的电流脉冲，如果测量单元110是按规定的，则所述电流脉冲导致应当对应于预定参考信号的已知且预期的响应信号。因此，可以通过将接收到的响应信号与预期的响应信号或参考信号进行比较来识别操纵。所述阈值可以是测量值或信号变化过程。
Claims (7)
1.一种用于识别对传感器单元(100)的操纵的方法，所述传感器单元包括测量单元(110)以及与所述测量单元(110)连接的控制单元(120)，所述测量单元被构造为测量物理特性，所述控制单元被构造为从所述测量单元(110)接收测量信号并向所述测量单元(110)发送控制信号，其中所述方法包括：
-借助于所述控制单元(120)向所述测量单元(110)发送至少一个预定诊断信号；
-在所述控制单元(120)处接收由所述测量单元(110)响应于所述预定诊断信号而产生的响应信号；以及
-如果接收到的响应信号与预定参考信号的偏差超过阈值，则识别出对所述传感器单元(100)的操纵。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述传感器单元(100)每次投入运行时都执行所述方法。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预定诊断信号是一个或多个类似狄拉克的电流脉冲或者是所述测量单元(110)的电极的阻抗测量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述传感器单元(100)被构造为在飞机、陆地车辆、轨道车辆、船舶或建筑物中使用。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述传感器单元(100)被构造为在电动车辆、混合动力车辆或具有内燃机的车辆中使用。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述传感器单元(100)是用于检测所述车辆的内燃机的废气道中的氮氧化物浓度和/或氨浓度的废气传感器，其中所述测量单元(110)具有基于陶瓷的传感器元件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
-如果已经识别出对所述传感器单元(100)的操纵，则输出表明对所述传感器单元(100)的操纵的警告。
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