DE102006032938A1 - Signal e.g. high dynamic signal, processing method for acceleration sensor, involves verifying result of processing path for plausibility by result of another processing path, where results of processing paths are compared with one another - Google Patents

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Abstract

The method involves processing a signal in a digital signal processor (1.1) in a processing path. Another processing path is provided parallel to the former processing path without the digital signal processor. A result of the former processing path is verified for plausibility by a result of the latter processing path. Results of the two processing paths are compared with one another. An independent claim is also included for a signal processing device for an acceleration sensor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines Signals zumindest eines Beschleunigungssensors sowie entsprechende Signalverarbeitungseinrichtung.The The invention relates to a method for processing a signal at least one acceleration sensor and corresponding signal processing device.

Digitale Signalverarbeitungsprozessoren bieten die Möglichkeit, ein hochdynamisches Signal wie beispielsweise von Beschleunigungssensoren mit komplexen Berechnungen zu analysieren, insbesondere bestimmte Spektralanteile zu bewerten. Digitale Signalverarbeitungsprozessoren weisen jedoch leider nicht immer ein völlig störungsfreies Betriebsverhalten auf. Gerade für sicherheitskritische Anwendungen, wie die Auslösung von Insassenschutzeinrichtungen sind sie daher bisher nur beschränkt einsetzbar.digital Signal processing processors offer the possibility of a highly dynamic Signal such as from acceleration sensors with complex To analyze calculations, in particular certain spectral components to rate. However, digital signal processing processors have unfortunately not always completely trouble-free Operating behavior on. Especially for safety-critical applications, such as the deployment of occupant protection equipment Therefore, they are so far only limited used.

Bei den heutigen Beschleunigungsaufnehmern werden zum Nachweis der Funktionalität desselben im Regelfall bei der Inbetriebnahme (Power On/Zündschlüssel passiv → aktiv) durch eine initiierte Testphase geprüft, ob der Beschleunigungsaufnehmer, ein auf eine Testanregung an einem dafür vorgesehenen Eingang, am Ausgang ein entsprechendes erwartetes Signal zeigt/erzeugt, um Aufgrund dessen Form und Amplitude auf die korrekte Funktionalität, insbesondere den Verstärkungsfaktor und Filtereigenschaften, des Beschleunigungssensors schließen zu können.at Today's accelerometers become the proof of its functionality usually during commissioning (Power On / ignition key passive → active) checked by an initiated test phase, whether the accelerometer, on a test stimulation at a designated entrance, on Output shows / generates a corresponding expected signal to Due its shape and amplitude to the correct functionality, in particular the amplification factor and filter characteristics of being able to close the acceleration sensor.

Diese Tests werden derzeit nur während der Selbsttestphase des Systems durchgeführt, da eine Überprüfung während des zyklischen Betriebs des Sensors (Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs) die am Ausgang entstehenden Signale von dem nachgeschalteten μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors (1)) bzw. Auswerteeinheit (Algorithmus) irrtümlicherweise als Crashsignal interpretiert werden könnten/würden.These tests are currently only performed during the self-test phase of the system, since a check during the cyclic operation of the sensor (driving the motor vehicle), the output signals from the downstream μC (calculation unit outside the sensor ( 1 )) or evaluation unit (algorithm) could erroneously be interpreted as a crash signal / would.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Signalverarbeitungseinrichtung für Beschleunigungsaufnehmer mit verbesserter Funktionssicherheit (Fehlererkennungssicherheit) vorzustellen.task The invention is therefore a method and a signal processing device for accelerometers with improved functional reliability (fault detection reliability) imagine.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.These The object is solved by the features of the independent claims. advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims, wherein also combinations and developments of individual features with each other are conceivable.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass ein paralleler Verarbeitungspfad ohne digitalen Signalverarbeitungsprozessor vorgesehen ist, in dem das Signal parallel einer einfacheren Bewertung zugeführt und die Ergebnisse verglichen, insbesondere das Ergebnis des DSP plausibilisiert wird.One essential idea of the invention is that a parallel Processing path provided without a digital signal processing processor in which the signal is fed in parallel for a simpler rating and compared the results, in particular the plausibility of the result of the DSP becomes.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein.The Invention will now be described below with reference to an embodiment with the aid closer to the figures explained. In the following you can for functional same and / or same elements with the same reference numerals be designated.

Vorzugsweise wird das Sensorsignal (x) der g-Zelle (1.2.1), wie in der 1 gezeigt, am Ausgang der g-Zelle (1.2.1), nachdem dieses vorzugsweise mittels eines Sigma-Wandlers (1.2.2) von einem analogen Signal zu einem digitalen Bitstrom gewandelt worden ist, in zwei Pfade aufgeteilt.Preferably, the sensor signal (x) of the g-cell ( 1.2.1 ), like in the 1 shown at the exit of the g-cell ( 1.2.1 ), after this preferably by means of a sigma converter ( 1.2.2 ) has been converted from an analog signal to a digital bit stream, split into two paths.

Im Hauptpfad wird der digitale Bitstrom (z.B. 1 Bit @ 1 MHz) anschließend vorzugsweise mittels eines Dezimationsfilters (1.2.3) zu einen parallelen Datenwort (z.B. 16 Bit @ 64 kHz) gewandelt, damit dieses Signal dann von einem DSP (1.1 ), bestehend aus mindestens den funktionalen Eigenschaften von einem Tiefpass (1.1.1), einem Verstärker (1.1.2) sowie einem Hochpass (1.1.3), weiter verarbeitet werden kann, um das Sensorsignal dann anschließend mittels einer SPI (1.5) am Sensorausgang zur Verfügung stellen zu können.In the main path, the digital bit stream (eg 1 bit @ 1 MHz) is then preferably by means of a decimation filter ( 1.2.3 ) to a parallel data word (eg 16 bits @ 64 kHz), so that this signal is then processed by a DSP ( 1.1 ), consisting of at least the functional properties of a low pass ( 1.1.1 ), an amplifier ( 1.1.2 ) as well as a high pass ( 1.1.3 ), can then be further processed to then process the sensor signal by means of an SPI ( 1.5 ) at the sensor output.

Im zweiten parallelen bzw. quasi parallelen Pfad, wird, wie aus der 1 weiter ersichtlich, der digitale Bitstrom (1 Bit @ 1 MHz) ebenfalls mittels eines Dezimationsfilters (1.3.1) zu einen parallelen Datenwort (16 Bit @ 64 kHz) gewandelt, damit dieses Signal dann mittels einer (gegenüber einem DSP) einfachen Signalverarbeitung (1.3.2), welche im einfachsten Falle ein Filter oder eine Komprimierung oder ein Mischer ist, verarbeitet werden kann. Das im zweiten Pfad generierte Ausgangssignal wird anschließend erfindungsgemäß mittels eines Komparators (1.4) mit dem Ausgangssignal des ersten Pfades verglichen, bzw. geprüft, ob die beiden Signale von den beiden Signalpfaden stammend innerhalb eines bestimmten relativen Bereiches zueinander sind. Sofern hierbei der vorgegebene Toleranzbereich nicht überschritten wird, liefert der Komparator (1.4) ein i.O.-Signal, so dass an der SPI (1.5) der Sensor dessen Ausgangsdaten aussenden bzw. zur Abholung bereitstellen kann.In the second parallel or quasi-parallel path, as shown in 1 Furthermore, the digital bit stream (1 bit @ 1 MHz) can also be detected by means of a decimation filter ( 1.3.1 ) to a parallel data word (16 bits @ 64 kHz), so that this signal then by means of a (compared to a DSP) simple signal processing ( 1.3.2 ), which in the simplest case is a filter or a compression or a mixer, can be processed. The output signal generated in the second path is then according to the invention by means of a comparator ( 1.4 ) is compared with the output signal of the first path, or checked whether the two signals from the two signal paths are within a certain relative range to each other. If the specified tolerance range is not exceeded, the comparator delivers ( 1.4 ) an OK signal, so that at the SPI ( 1.5 ) the sensor can send its output data or provide for collection.

Sofern die beiden Signale von den beiden Signalpfaden stammend nicht innerhalb eines bestimmten relativen Bereiches zueinander sind, da beispielsweise ein Fehler in einem der Signalpfade vorliegt, so liefert der Komparator (1.4) ein Fehler-Signal. Durch die Anzeige des Fehler-Signals kann im Steuergerät eine Fehlerstrategie aktiviert werden, bspw. eine entsprechend angepasste Auswertung erfolgen, oder an der SPI (1.5) der Sensor gehindert werden, dass dieser dessen Ausgangsdaten aussendet bzw. zur Abholung bereitstellt.If the two signals originating from the two signal paths are not within a certain relative range to one another, since, for example, there is an error in one of the signal paths, then the comparator delivers ( 1.4 ) an error signal. By displaying the error signal, an error strategy can be activated in the control unit, for example, a correspondingly adapted evaluation can take place, or at the SPI (FIG. 1.5 ) the sensor is prevented from sending out its output data or providing it for pickup.

Auf diese Art und Weise der parallelen bzw. quasi parallelen Abarbeitung von Sensorsignalen ist eine einfache permanente Überwachung sowie Fehlerreaktion hinsichtlich eines Fehlers in der Signalaufbereitung (1.2.3, 1.1) des Sensors (1) möglich.In this way, the parallel or quasi-parallel processing of sensor signals is a simple permanent monitoring and error response to an error in the signal processing ( 1.2.3 . 1.1 ) of the sensor ( 1 ) possible.

Wie aus der 1 weiter ersichtlich, kann die Auftrennung des Signals in zwei Signalpfade wie mit der gestrichelten Linie angedeutet auch erst nach dem Dezimationsfilter (1.2.3) vorgenommen werden, sofern dessen korrekte Funktionsweise anderweitig sichergestellt werden kann/wird, d.h. für den ersten und zweiten Verarbeitungspfad ein gemeinsamer Dezimationsfilter vorgesehen wäre.Like from the 1 can be seen, the separation of the signal in two signal paths as indicated by the dashed line and after the decimation filter ( 1.2.3 ), provided that its correct functioning can be otherwise ensured, ie that a common decimation filter would be provided for the first and second processing paths.

Die 2 zeigt eine alternative Realisierung zur 1, bei dieser beide Signale der beiden Signalpfade der SPI (1.5) direkt zugeführt werden, damit diese die Ausgangsdaten aussendet bzw. zur Abholung bereitstellt, so dass der Vergleich, der Daten von den zwei Signalpfaden stammend, außerhalb des Sensors erfolgen kann.The 2 shows an alternative realization to 1 , in which both signals of the two signal paths of the SPI ( 1.5 ) are fed directly so that it sends the output data or provides for pickup, so that the comparison, the data coming from the two signal paths, can be done outside the sensor.

Die 3 zeigt eine weitere alternative Realisierung zur 1 bzw. 2, bei dieser die Ausgangssignale des Dezimationsfilters (1.3.1), also die Rohdaten, direkt der SPI (1.5) zugeführt werden, damit diese die Ausgangsdaten aussendet bzw. zur Abholung bereitstellt, so dass der Vergleich, der Daten von den zwei Signalpfaden stammend, außerhalb des Sensors, beispielsweise in einer zentralen Auswerteeinheit oder in dezentralen, den einzelnen Insassenschutzeinrichtungen zugeordneten Auswerteeinheiten erfolgen kann.The 3 shows a further alternative realization to 1 or 2, in which the output signals of the decimation filter ( 1.3.1 ), ie the raw data, directly to the SPI ( 1.5 ), so that it sends out the output data or provides for pickup, so that the comparison, the data coming from the two signal paths, outside of the sensor, for example, in a central evaluation or in decentralized, the individual occupant protection devices associated evaluation can take place.

Die 4 zeigt analog zur 1 eine Realisierung, bei dieser anstatt einer g-Zelle, zwei g-Zellen vorhanden sind, wie diese beispielsweise bei einem zweikanaligem Sensor, insbesondere x-y-Sensor vorzufinden sind, wobei die beiden Signale von den einzelnen g-Zellen stammend mittels eines MUX (1.6) dem DSP (1.1) zugeführt werden.The 4 shows analogous to 1 a realization in which, instead of a g cell, two g cells are present, as can be found, for example, in a two-channel sensor, in particular an xy sensor, the two signals originating from the individual g cells by means of a MUX (FIG. 1.6 ) the DSP ( 1.1 ).

Abschließend sei der Vollständigkeit (nicht näher gezeigt) erwähnt, dass bei allen gezeigten Realisierungen, die Daten des Sensors (1) auch direkt als analoge Ausgangsgrößen, anstatt der SPI-Schnittstelle (1.5) zur Verfügung gestellt werden können.Finally, the completeness (not shown in detail) mentions that in all the realizations shown, the data of the sensor ( 1 ) also directly as analog output variables, instead of the SPI interface ( 1.5 ) can be made available.

1.1.
Sensorsensor
1.11.1
DSP/Digitaler-Signal-ProzessorDSP / Digital Signal Processor
1.1.11.1.1
Tiefpasslowpass
1.1.21.1.2
Verstärkeramplifier
1.1.31.1.3
Hochpasshighpass
1.2.11.2.1
g-Zelle/Sensorzelleg-cell / sensor cell
1.2.21.2.2
Sigma-Wandler (Analogsignal → Bitstrom)Sigma converter (Analog signal → bit stream)
1.2.31.2.3
SINC-Filter/Dezimationsfilter (1 Bit @ 1 MHz → 16 Bit @ 64 kHz)SINC filter / decimation (1 bit @ 1 MHz → 16 Bit @ 64 kHz)
1.3.11.3.1
SINC-Filter/Dezimationsfilter (1 Bit @ 1 MHz → 16 Bit @ 64 kHz)SINC filter / decimation (1 bit @ 1 MHz → 16 Bit @ 64 kHz)
1.3.21.3.2
parallele Signalverarbeitung (z.B. Filter, Komprimierung, Mischer) ohne DSPparallel Signal processing (e.g., filter, compression, mixer) without DSP
1.41.4
Vergleicher mit integrierten Toleranzbereichencomparator with integrated tolerance ranges
1.51.5
SPI/Seriell-Parallel-InterfaceSPI / Serial Parallel Interface
1.61.6
MUXMUX

Claims (8)

Verfahren zur Verarbeitung eines Signals zumindest eines Beschleunigungssensors (1), wobei das Signal in einem ersten Verarbeitungspfad in einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor (1.1, DSP) verarbeitet wird und parallel dazu zumindest ein zweiter Verarbeitungspfad (1.3.2) ohne digitalen Signalverarbeitungsprozessor vorgesehen ist, in dem ebenfalls verarbeitet und die Ergebnisse von erstem und zweitem Verarbeitungspfad miteinander verglichen (1.4) werden.Method for processing a signal of at least one acceleration sensor ( 1 ), wherein the signal in a first processing path in a digital signal processor ( 1.1 , DSP) and at least a second processing path ( 1.3.2 ) is provided without a digital signal processing processor in which also processed and the results of the first and second processing path compared ( 1.4 ) become. Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch das Ergebnis des zweiten Verarbeitungspfads das Ergebnis des ersten Verarbeitungspfads auf Plausibilität überprüft und nur dann auf Grundlage des Ergebnisses des ersten Verarbeitungspfades sicherheitskritische Maßnahmen eingeleitet werden, wenn Plausibilität festgestellt wurde.The method of claim 1, wherein by the result of the second processing path, the result of the first processing path checked for plausibility and only then based on the result of the first processing path safety-critical measures be initiated if plausibility has been established. Signalverarbeitungseinrichtung für zumindest einen Beschleunigungssensor, wobei ein erster Verarbeitungspfad mit in einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor (1.1) vorgesehen ist und parallel dazu zumindest ein zweiter Verarbeitungspfad (1.3.2) ohne digitalen Signalverarbeitungsprozessor vorgesehen ist, und eine Vergleichseinrichtung (1.4) vorgesehen ist, welche die Ergebnisse von erstem und zweitem Verarbeitungspfad miteinander vergleicht.Signal processing device for at least one acceleration sensor, wherein a first processing path in a digital signal processor (in 1.1 ) and at least one second processing path ( 1.3.2 ) is provided without a digital signal processing processor, and a comparison device ( 1.4 ) which compares the results of the first and second processing paths. Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei für den ersten Verarbeitungspfad ein Multiplexer (1.6, MUX) vorgesehen ist, über den zumindest zwei Beschleunigungssensoren (1.2.1.X, 1.2.1.Y) zeitversetzt ihre Signale dem gemeinsamen digitalen Signalverarbeitungsprozessor (1.1) zuführen und für jeden der Beschleunigungssensoren (1.2.1.X, 1.2.1.Y) jeweils ein eigener zweiter Verarbeitungspfad (1.3.2) ohne digitalen Signalverarbeitungsprozessor vorgesehen ist, in dem das jeweilige Signal ebenfalls verarbeitet wird. Signal processing device according to claim 3, wherein for the first processing path a multiplexer ( 1.6 , MUX), via which at least two acceleration sensors ( 1.2.1.X . 1.2.1.Y ) time-shifted their signals to the common digital signal processor ( 1.1 ) and for each of the acceleration sensors ( 1.2.1.X . 1.2.1.Y ) each have their own second processing path ( 1.3.2 ) is provided without a digital signal processing processor in which the respective signal is also processed. Signalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Verarbeitungspfad ihre Ergebnisse über eine Datenschnittstelle (1.5, SPI) an eine oder mehrere Auswerteeinheiten übermitteln und diese Auswerteeinheiten den Vergleich durchführen.Signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the first and second processing paths their results via a data interface ( 1.5 , SPI) to one or more Transmit evaluation units and these evaluation units perform the comparison. Signalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen Sensor (1.2.1) und dem ersten und zweiten Verarbeitungspfad ein gemeinsamer Sigma-Delta-Wandler (1.2.2) zur A/D-Wandlung des Signals vorgesehen ist.Signal processing device according to one of the preceding claims, wherein between sensor ( 1.2.1 ) and the first and second processing paths a common sigma-delta converter ( 1.2.2 ) is provided for A / D conversion of the signal. Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei für jeden Verarbeitungspfad ein eigener Dezimationsfilter (1.3.1, 1.2.3) vorgesehen ist.Signal processing device according to claim 6, wherein for each processing path a separate decimation filter ( 1.3.1 . 1.2.3 ) is provided. Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei für den ersten und zweiten Verarbeitungspfad ein gemeinsamer Dezimationsfilter vorgesehen ist.Signal processing device according to claim 6, wherein for the first and second processing paths, a common decimation filter is provided.
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