DE102010053955A1

DE102010053955A1 - Verfahren zur Datenerfassung in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102010053955A1
Application number: DE201010053955
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. 69198 Kokes; Arno von Dipl.-Ing.(FH) 73614 Querfurth
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2011-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenerfassung in Kraftfahrzeugen mittels einer Datenlogg-Vorrichtung, wobei die Datenlogg-Vorrichtung eine Datenschnittstelle, ein Berechnungsmittel sowie ein Speichermittel (13) aufweist, und wobei die Rohdaten (10) über die Datenschnittstelle eingelesen werden und die Rohdaten (10) mithilfe des Berechnungsmittels gefiltert werden, wobei Filterparameter verwendet werden und die gefilterten Daten mithilfe des Berechnungsmittels abgetastet werden, wobei Abtastparameter verwendet werden, und die gefilterten Daten mithilfe des Berechnungsmittels quantifiziert werden, wobei Quantisierungsparameter verwendet werden und das Speichermittel (13) konfiguriert wird, wobei Konfigurationsparameter verwendet werden und die Daten auf dem konfigurierten Speichermittel (13) abgelegt werden. Erfindungsgemäß werden durch eine Analyse (22) der Rohdaten (10) Datenparameter bestimmt, und mittels der Datenparameter die Filterparameter, die Abtastparameter, die Quantisierungsparameter und/oder die Konfigurationsparameter automatisch berechnet (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenerfassung in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Datenerfassung in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
In modernen Kraftfahrzeugen werden zur späteren Diagnose verschiedene Fahrzeugdaten durch sogenannte Datenlogger erfasst. Dabei handelt es sich im Allgemeinen um eine prozessorgesteuerte Speichereinheit, welche Daten in einem bestimmten Rhythmus über eine Schnittstelle aufnimmt und auf einem Speichermedium ablegt. Die Datenlogger erfassen Informationen z. B. von CAN-Bussen und speichern diese ab.
Um eine möglichst breite Auswertungsbasis zu erhalten, werden die Daten oft mit einer hohen Abtastrate aufgezeichnet, was zu einem entsprechend großen Datenvolumen führt. Ein CAN-Bus mit 50% Buslast erzeugt beispielsweise ca. 750 kB Daten pro Minute. Dementsprechend sind Datenlogger im Allgemeinen mit relativ großen Speichereinheiten ausgestattet. Durch die großen Datenmengen entstehen jedoch auch erhöhte Anforderungen an die Datenübertragung und die Weiterverarbeitung der Daten z. B. bei einer modellbasierten Analyse.
Um die Menge der Daten schon bei der Speicherung zu minimieren, ist es im Stand der Technik bekannt, eine sogenannte Signalvorverarbeitung durchzuführen, mit der die Signale bezüglich der Abtastzeit und der Auflösung optimiert werden. Da ein Großteil der aufgezeichneten Daten mit einer sehr hohen Abtastrate erfasst und digitalisiert wird, sind die Daten oft verrauscht und enthalten höhere Frequenzanteile, die für eine spätere Analyse der Daten nicht notwendig sind.
Mit einer entsprechenden Signalvorverarbeitung kann die Menge der aufzuzeichnenden Daten deutlich reduziert werden, wobei die Analyse und die entsprechende Konfiguration der Signalvorverarbeitung je nach Art und Menge der aufzuzeichnenden Daten sehr aufwendig sein kann.
Es ist beispielsweise bekannt, durch eine Fourier-Transformation oder eine Wavelet-Analyse die im Signal enthaltenen Frequenzen sowie die notwendige Abtastrate zu ermitteln. Dadurch kann z. B. ein digitaler Filter so konfiguriert werden, dass ein vorhandener Rauschanteil minimiert wird. Außerdem kann das Signal auf die notwendige Auflösung entsprechend den Vorgaben des maximalen zulässigen Quantisierungsfehlers reduziert werden. Die Signalanalyse und die Konfiguration der Signalvorverarbeitung erfolgen in der Regel manuell.
Aus der DE 10 2008 010 628 A1 ist eine Datenerfassung bekannt, bei der für jeden Betriebszustand eines Fahrzeugs ein spezifischer Beobachter aktiviert wird. Dieser betriebszustandspezifische Beobachter überwacht die ihm entsprechend seiner Aufgabe zugeordneten und vorgegebenen Ereignisse auf deren Auftreten in seinem Überwachungsbereich. Die vorgegebenen Ereignisse können hierbei durch Busnachrichten definiert sein oder durch spezifische Mess- und Steuergrößen der zu überwachenden Sensoren oder Aktoren. Tritt ein zu überwachendes Ereignis ein, ermittelt der Beobachter, welche Information für die Beurteilung dieses Ergebnisses aufgezeichnet werden sollen. Die ereignisspezifisch relevanten Informationen sind beispielsweise in einer Look-up-table den zu überwachenden Ereignissen zugeordnet. In einem weiteren Schritt wird, vorzugsweise von dem Beobachter selbst, der Dateninhalt eines zyklisch überschreibbaren flüchtigen Ringspeichers nach den ermittelten Informationen durchsucht. Bei der Durchsuchung des Ringspeichers nach den ermittelnden Informationen werden die chronologisch im Ringspeicher aufgezeichneten Informationen hinsichtlich Anzahl und Menge reduziert, bevor sie in einem nichtflüchtigen zweiten Speichermedium abgelegt werden. Während des Durchsuchens des Ringspeichers erfolgt eine erste Datenreduktion mittels eines dem aufgetretenen Ereignis zugeordneten Zeitfensters, das sich über ein vorgegebenes Zeitintervall um das Ereignis erstreckt. Nur Informationen aus diesem festgelegten Zeitfenster werden für die nicht flüchtige Speicherung ausgewählt. Zusätzlich zur Auswahl mittels Zeitfenster erfolgt während des Durchsuchens eine weitere Reduzierung der auszuwählenden Informationen, indem die innerhalb des Zeitfensters chronologisch aufgezeichneten Informationen mittels einer diskretisierenden Auswahl in Anzahl oder Menge weiter reduziert werden. Problematisch bei der Reduzierung der Daten, insbesondere bei der Disketisierung, ist jedoch der regelmäßig erforderliche hohe Analyseaufwand.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, den Vorteil einer Signalvorverarbeitung und der damit verbundenen Reduzierung des Aufzeichnungsvolumens nutzen zu können, ohne einen entsprechend hohen Signalanalyseaufwand betrieben zu müssen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Danach ist ein Verfahren zur Datenerfassung in Kraftfahrzeugen mittels einer Datenlogg-Vorrichtung vorgesehen, wobei die Datenlogg-Vorrichtung eine Datenschnittstelle, ein Berechnungsmittel sowie ein Speichermittel aufweist, und wobei die Rohdaten über die Datenschnittstelle eingelesen werden, die Rohdaten mithilfe des Berechnungsmittels gefiltert werden, wobei Filterparameter verwendet werden, die gefilterten Daten mithilfe des Berechnungsmittels abgetastet werden, wobei Abtastparameter verwendet werden, die gefilterten Daten mithilfe des Berechnungsmittels quantifiziert werden, wobei Quantisierungsparameter verwendet werden, das Speichermittel konfiguriert wird, wobei Konfigurationsparameter verwendet werden und die Daten auf dem konfigurierten Speichermittel abgelegt werden. Erfindungsgemäß werden durch eine Analyse der Rohdaten Datenparameter bestimmt, und mittels der Datenparameter die Filterparameter, die Abtastparameter, die Quantisierungsparameter und/oder die Konfigurationsparameter automatisch berechnet.
Vorzugsweise werden die Rohdaten durch so genanntes Polling (zyklisches Abfragen) erhalten. Gleichwertig ist aber die Verwendung von Interrupt-Requests (Unterbrechungsanforderungen) oder ein rekursiver Aufbau. Vorteilhaft handelt es sich bei der Datenschnittstelle um eine serielle oder eine parallele Schnittstelle. Bei dem Berechnungsmittel handelt es sich vorzugsweise um einen Mikroprozessor. Weiterhin vorteilhaft handelt es sich bei dem Speichermittel um einen Halbleiterspeicher, welcher entweder flüchtig oder semipermanent ausgestaltet sein kann. Dabei sind alle geeigneten Arten der Speicherung, z. B. eine magnetische Speicherung oder eine optische Speicherung denkbar. Bei der Filterung der Rohdaten werden Signalteile, abhängig von einer bestimmten Grenzfrequenz nicht gespeichert. Beispiele sind Tiefpass oder Hochpass. Beim Abtasten der Daten werden vorzugsweise die Messwerte zu bestimmten Zeitpunkten registriert, also gespeichert. Die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde wird als Abtastrate bezeichnet. Die Quantisierung besteht vorteilhaft in der Darstellung der Daten in einem festen Weiteraster, welches z. B. durch Binärzahlen dargestellt wird. Vorzugsweisewird das Speichermittel konfiguriert, indem einzelne Parameter, wie z. B. das Speicherintervall bzw. die Dauer eines Speicherzyklus' festgelegt werden.
Die Datenparameter sind vorzugsweise Frequenzanteile und/oder minimale Datenwerte und/oder maximale Datenwerte. Vorteilhaft können die maximalen bzw. minimalen Datenwerte durch bekannte Verfahren zur Extremwertbestimmung ermittelt werden. Die Frequenzanteile werden vorzugsweise mittels einer Fourieranalyse bestimmt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grenzbereich ein Filterparameter. Vorzugsweise handelt es sich dabei um die Nyquist-Frequenz. Diese ergibt sich in Abhängigkeit von der Abtastfrequenz und kann daher aus den Datenparametern abgeleitet werden.
Vorzugsweise ist ein Abtastparameter die Abtastrate. Die Abtastrate ist vorzugsweise die Häufigkeit, mit der die Rohdaten abgetastet und gespeichert werden. Vorteilhaft entspricht die obere Grenzfrequenz der halben Abtastrate, damit aus den so erhaltenen Daten das Ursprungssignal ohne Informationsverlust exakt rekonstruiert werden kann (Nyquist-Shannon Abtasttheorem).
Vorteilhaft ist ein Quantisierungsparameter die Quantisierungssauflösung. Die Quantisierungsauflösung definiert dabei die Bitzahl, die für die Quantifizierung zur Verfügung gestellt wird. Je mehr Speicherplatz zur Verfügung steht, desto genauer kann quantifiziert werden. Der zur Verfügung gestellte Speicherplatz bestimmt also den darstellbaren Wertebereich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Speichermittel ein Ringspeicher, welcher vorzugsweise Daten kontinuierlich in einem gewissen Zeitraum speichert und diese nach dem Ablaufen einer vorgegebenen Zeit wieder überschreibt. Es ist jedoch auch denkbar, einen linearen Speicher zu verwenden. Dieser würde dann bei jedem Auslesen des Speichers gelöscht. Es müsste dann insbesondere darauf geachtet werden, dass der Speicher ausgelesen wird, bevor er voll ist und keine Daten mehr aufnehmen kann.
Auf dem Speichermittel gespeicherte Daten werden vorzugsweise über eine zweite Datenschnittstelle ausgelesen. Dabei handelt es sich vorteilhaft um eine externe Schnittstelle zur Aufnahme und Abgabe von Daten aus oder an die Umgebung wie z. B. RS232, CAN oder USB. Die Übertragung der Daten kann dabei vorzugsweise sowohl analog, als auch digital (parallel oder seriell) erfolgen. Weiterhin vorzugsweise erfolgt die Übermittlung insbesondere drahtlos, wobei die Kommunikation vorteilhaft verschlüsselt erfolgt, indem bekannte Mittel zum Verschlüsseln und/oder Entschlüsseln der Datenverwendet werden. Neben der drahtlosen Übertragung der Daten (z. B. Funkübertragung, Infrarotkommunikation) sind grundsätzlich auch eine Glasfaser oder ein anderes Medium denkbar.
Vorteilhaft erfolgt nach dem Auslesen des Speichermittels eine Datenkompression. Dabei wird vorzugsweise ein bekanntes nicht verlustbehaftetes Kompressionsverfahren verwendet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen mit den nachfolgenden Figurenbeschreibungen anhand der Figuren erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 die schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines Datenloggers und
2 die schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist die schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines Datenloggers mit den Rohdaten 10, einem Trigger 11, der Datenkompression 12, einem Ringspeicher 13, der Signalvorverarbeitung 14 sowie den komprimierten Daten 15 dargestellt. Durch einen definierten Trigger 11 werden die zu speichernden Signale aus den Rohdaten 10 ausgewählt. Die ausgewählten Daten werden nun im Rahmen der Signalvorverarbeitung 14 bearbeitet. Da ein Großteil der Rohdaten 10 mit einer sehr hohen Abtastrate erfasst wird, sind die Rohdaten oft verrauscht und enthalten höhere Frequenzanteile, die für eine spätere Analyse der Daten nicht notwendig sind. Durch die Signalvorverarbeitung 14 kann die Menge der aufzuzeichnenden Daten deutlich reduziert werden. Es ist beispielsweise bekannt, durch eine Fourier-Transformation oder eine Wavelet-Analyse die im Signal enthaltenen Frequenzen sowie die notwendige Abtastrate zu ermitteln. Dadurch kann z. B. ein digitaler Filter so konfiguriert werden, dass ein vorhandener Rauschanteil minimiert wird. Außerdem kann das Signal auf die notwendige Auflösung entsprechend den Vorgaben des maximalen zulässigen Quantisierungsfehlers reduziert werden. Die Signalanalyse 22 und die Konfiguration 23 der Signalvorverarbeitung erfolgen in der Regel manuell. Die vorverarbeiteten Daten werden anschließend im Ringspeicher 13 gespeichert. welcher vorzugsweise Daten kontinuierlich in einem gewissen Zeitraum speichert und diese nach dem Ablaufen einer vorgegebenen Zeit wieder überschreibt. Auf dem Ringspeicher 13 gespeicherte Daten werden vorzugsweise über eine zweite Datenschnittstelle ausgelesen. Dabei handelt es sich vorteilhaft um eine externe Schnittstelle zur Aufnahme und Abgabe von Daten aus oder an die Umgebung wie z. B. RS232, CAN oder USB. Weiter vorteilhaft erfolgt nach dem Auslesen des Speichermittels eine Datenkompression 12. Dabei wird vorzugsweise ein bekanntes nicht verlustbehaftetes Kompressionsverfahren verwendet. Die komprimierten Daten 15 werden anschließend ausgegeben und können z. B. zur späteren Analyse gespeichert werden.
2 zeigt die schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer Analyse- und Konfigurationsphase 20 sowie einer Operationsphase 21. Während der einmalig stattfindenden Analyse- und Konfigurationsphase 20 werden zunächst die Rohdaten 10 analysiert. Dabei werden Datenparameter bestimmt 22. Bei den zu bestimmenden Datenparametern handelt es sich z. B. um Frequenzanteile und/oder minimale Datenwerte und/oder maximale Datenwerte. Vorteilhaft können die maximalen bzw. minimalen Datenwerte durch bekannte Verfahren zur Extremwertbestimmung ermittelt werden. Die Frequenzanteile werden vorzugsweise mittels einer Fourieranalyse bestimmt. Anschließend werden mit Hilfe der bestimmten Datenparameter 22 die Filterparameter, die Abtastparameter, die Quantisierungsparameter und/oder die Konfigurationsparameter automatisch berechnet und abgespeichert. Im nächsten Schritt, werden mit Hilfe dieser berechneten Parameter der Ringspeicher 13 sowie der Filter, das Abtasten und das Quantisieren konfiguriert 23. Anschließend werden die Daten auf dem konfigurierten Ringspeicher 13 abgelegt. Der Aufzeichnungsbetrieb kann also ohne weitere manuelle Eingriffe stattfinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008010628 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Datenerfassung in Kraftfahrzeugen mittels einer Datenlogg-Vorrichtung, wobei die Datenlogg-Vorrichtung eine Datenschnittstelle, ein Berechnungsmittel sowie ein Speichermittel (13) aufweist, und wobei – die Rohdaten (10) über die Datenschnittstelle eingelesen werden, – die Rohdaten (10) mithilfe des Berechnungsmittels gefiltert werden, wobei Filterparameter verwendet werden, – die gefilterten Daten mithilfe des Berechnungsmittels abgetastet werden, wobei Abtastparameter verwendet werden, – die gefilterten Daten mithilfe des Berechnungsmittels quantifiziert werden, wobei Quantisierungsparameter verwendet werden, – das Speichermittel (13) konfiguriert wird, wobei Konfigurationsparameter verwendet werden, und – die Daten auf dem konfigurierten Speichermittel (13) abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Analyse (22) der Rohdaten (10) Datenparameter bestimmt werden, und dass mittels der Datenparameter die Filterparameter, die Abtastparameter, die Quantisierungsparameter und/oder die Konfigurationsparameter automatisch berechnet (22) werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenparameter Frequenzanteile und/oder minimale Datenwerte und/oder maximale Datenwerte sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filterparameter der Grenzbereich ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtastparameter die Abtastrate ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Quantisierungsparameter die Quantisierungsauflösung ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel (13) ein Ringspeicher (13) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Speichermittel (13) gespeicherte Daten über eine zweite Datenschnittstelle ausgelesen (15) werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auslesen des Speichermittels (13) eine Datenkompression (12) erfolgt.
Vorrichtung zur Datenerfassung in Kraftfahrzeugen mittels einer Datenlogg-Vorrichtung, wobei die Datenlogg-Vorrichtung eine Datenschnittstelle, ein Berechnungsmittel sowie ein Speichermittel (13) aufweist, wobei die Rohdaten (10) über die Datenschnittstelle eingelesen werden und die Rohdaten (10) mithilfe des Berechnungsmittels gefiltert werden, wobei Filterparameter verwendet werden und die gefilterten Daten mithilfe des Berechnungsmittels abgetastet werden, wobei Abtastparameter verwendet werden und die gefilterten Daten mithilfe des Berechnungsmittels quantifiziert werden, wobei Quantifizierungsparameter verwendet werden und das Speichermittel (13) konfiguriert wird, wobei Konfigurationsparameter verwendet werden und die Daten auf dem konfigurierten Speichermittel (13) abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Analyse (22) der Rohdaten (10) Datenparameter bestimmt werden, und dass mittels der Datenparameter die Filterparameter, die Abtastparameter, die Quantifizierungsparameter und/oder die Konfigurationsparameter automatisch berechnet werden (22), zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1.
Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9.