DE102019219829A1 - Method, computer program, electronic storage medium and device for monitoring a sensor system - Google Patents

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Abstract

Verfahren (100) zur Fehlerbehandlung für einen Sensorsystem, wobei das Sensorsystem mindestens 3 Sensoren umfasst, wobei die mindestens 3 Sensoren dieselbe Messgröße erfassen, mit den Schritten:Erkennen (101) eines defekten Sensors aus den mindestens 3 Sensoren;Ermitteln (102) eines Signalsprungs in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des erkannten defekten Sensors;Anpassen (103) eines Ausgabewerts des Sensorsystems in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalsprung.Method (100) for error handling for a sensor system, the sensor system comprising at least 3 sensors, the at least 3 sensors detecting the same measured variable, with the steps of: detecting (101) a defective sensor from the at least 3 sensors; determining (102) a signal jump as a function of a sensor signal of the detected defective sensor; adapting (103) an output value of the sensor system as a function of the determined signal jump.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm, ein elektronisches Speichermedium sowie eine Vorrichtung zur Überwachung eines Sensorsystems.The present invention relates to a method, a computer program, an electronic storage medium and a device for monitoring a sensor system.

Stand der TechnikState of the art

Überwachungskonzepte sind lange in der Industrie bekannt, sie haben vielfache Anwendung z. B. bei Kernkraftwerken oder Flugzeugen. Für viele Anwendungen ist der Mensch der Beobachter und Entscheider. In der Literatur sind diese Systeme auch generell beschrieben worden.Monitoring concepts have long been known in the industry, they have multiple applications, e.g. B. in nuclear power plants or aircraft. For many applications, humans are the observers and decision-makers. These systems have also been described in general in the literature.

So z. B. in Isermann, R. (2010). Fault-Diagnosis Systems: An Introduction from Fault Detection. London: Springer.So z. B. in Isermann, R. (2010). Fault Diagnosis Systems: An Introduction from Fault Detection. London: Springer.

Eine typische Reaktionsstrategie bei der Erkennung eines Fehlers ist eine automatische Umschaltung, sodass der fehlerhafte Teil des Sensorsystems abgekoppelt wird.A typical reaction strategy when an error is detected is an automatic switchover so that the defective part of the sensor system is decoupled.

Bei der Umschaltung kann es allerdings zu unerwünschten Signalsprüngen kommen.When switching over, however, undesired signal jumps can occur.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Sensorsystems. Das Sensorsystem umfasst dabei mindestens drei Sensoren umfasst. Die mindestens drei Sensoren erfassen dieselbe Messgröße.Against this background, the present invention creates a method for monitoring a sensor system. The sensor system comprises at least three sensors. The at least three sensors record the same measured variable.

Das Verfahren umfasst die nachstehenden Schritte.The procedure includes the following steps.

Erkennen eines defekten Sensors aus den mindestens 3 Sensoren.Detection of a defective sensor from the at least 3 sensors.

Die Erkennung kann dabei mittels eines in Bezug auf das Sensorsystem externes Moduls erfolgen. Dabei kann bspw. der Sensoroffset beobachtet werden. Typischerweise wird der Defekt eines Sensors mit einem gewissen Zeitversatz entdeckt. Dann hatte der defekte Sensor bereits Einfluss auf die Ausgabe des Sensormoduls genommen.The detection can take place by means of a module that is external to the sensor system. The sensor offset can be observed, for example. Typically, the defect of a sensor is discovered with a certain time lag. Then the defective sensor had already influenced the output of the sensor module.

Würde der defekte Sensor unmittelbar nicht mehr bei der Ausgabe des Sensorsystems berücksichtigt werden, so kann es zu ungewollten Signalsprüngen kommen, die sich nachteilig auf die nachfolgenden Signalketten auswirken können.If the defective sensor were no longer to be taken into account in the output of the sensor system, unwanted signal jumps can occur, which can have a disadvantageous effect on the subsequent signal chains.

Daher erfolgt im Rahmen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung im nächsten Schritt ein Ermitteln eines Signalsprungs in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des erkannten defekten Sensors.Therefore, in the context of the method of the present invention, in the next step a signal jump is determined as a function of a sensor signal of the detected defective sensor.

Sowie dann, ein Anpassen eines Ausgabewerts des Sensorsystems in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalsprung.And then, an adaptation of an output value of the sensor system as a function of the determined signal jump.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der Einfluss durch den durch den defekten Sensor eingebrachten Fehler kontinuierlich auf null reduziert wird. Dadurch werden Signalsprünge verhindert, die sich negativ auf die nachfolgenden Signalketten auswirken können.The advantage of the present invention is that the influence of the error introduced by the defective sensor is continuously reduced to zero. This prevents signal jumps that can have a negative effect on the subsequent signal chains.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erfolgt im Schritt des Anpassens die Anpassung innerhalb einer vorgegebenen Zeit.According to one embodiment of the method of the present invention, in the step of adapting, the adaptation takes place within a predetermined time.

Nach dieser Ausführungsform wird für die kontinuierliche Reduzierung des Einflusses des defekten Sensors eine Zeit vorgegeben. So kann das System eine maximale Zeit für eine fehlerbehaftete Ausgabe garantieren. Basierend auf dieser Garantie kann die nachfolgende Signalkette gebildet werden. Dies kann effektiv zu einer Erhöhung der Sicherheit des Gesamtsystems beitragen.According to this embodiment, a time is specified for the continuous reduction of the influence of the defective sensor. In this way, the system can guarantee a maximum time for error-prone output. The following signal chain can be formed based on this guarantee. This can effectively contribute to increasing the security of the overall system.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird im Schritt des Ermittelns der Signalsprung als Differenz zwischen einem Mittelwert umfassend das Sensorsignal des defekten Sensors der mindestens drei Sensoren und einem Mittelwert der Sensorsignale der verbleibenden nicht defekten Sensoren der mindestens drei Sensoren ermittelt.According to one embodiment of the method of the present invention, in the step of determining the signal jump is determined as the difference between a mean value comprising the sensor signal of the defective sensor of the at least three sensors and a mean value of the sensor signals of the remaining non-defective sensors of the at least three sensors.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird der Ausgabewert als Mittelwert in Abhängigkeit von Sensorsignalen der mindestens drei Sensoren gebildet wird.According to one embodiment of the method of the present invention, the output value is formed as a mean value as a function of sensor signals from the at least three sensors.

Nach dieser Ausführungsform führt die Bildung eines Mittelwerts als Ausgabe zur einer Verbesserung der Signalqualität.According to this embodiment, the formation of an average value as an output leads to an improvement in the signal quality.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, welches derart eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.Another aspect of the present invention is a computer program which is set up to carry out all steps of the method according to the present invention.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung gespeichert ist.Another aspect of the present invention is an electronic storage medium on which the computer program according to the present invention is stored.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines Sensorsystems umfassend mindestens drei Sensoren. Die mindestens drei Sensoren erfassen dabei dieselbe Messgröße. Die Vorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.Another aspect of the present invention is a device for monitoring a sensor system comprising at least three sensors. The at least three sensors record the same measured variable. The device is set up to carry out all steps of the method according to the present invention.

Nachfolgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to a drawing.

Es zeigen:

  • 1 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
  • 2 einen Signalgraphen.
Show it:
  • 1 a flow diagram of an embodiment of the method of the present invention;
  • 2 a signal graph.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens 100 der vorliegenden Erfindung. 1 shows a flow chart of an embodiment of the method 100 of the present invention.

In Schritt 101 erfolgt die Erkennung eines defekten Sensors in einem Sensorsystem umfassend mindestens drei Sensoren. Wesentlich ist dabei, dass die drei Sensoren dieselbe Messgröße erfassen und dass zur Ausgabe des Sensorsystems die Sensorsignale der mindestens drei Sensoren berücksichtigt werden. Eine Berücksichtigung kann dabei in Form einer Mittelwertbildung erfolgen.In step 101 a defective sensor is detected in a sensor system comprising at least three sensors. It is essential that the three sensors detect the same measured variable and that the sensor signals of the at least three sensors are taken into account for the output of the sensor system. This can be taken into account in the form of a mean value formation.

Die Erkennung kann dabei mittels eines in Bezug auf das Sensorsystem externes Moduls erfolgen. Dabei kann bspw. der Sensoroffset beobachtet werden. Typischerweise wird der Defekt eines Sensors mit einem gewissen Zeitversatz entdeckt. Dann hatte der defekte Sensor bereits Einfluss auf die Ausgabe des Sensormoduls genommen.The detection can take place by means of a module that is external to the sensor system. The sensor offset can be observed, for example. Typically, the defect of a sensor is discovered with a certain time lag. Then the defective sensor had already influenced the output of the sensor module.

In Schritt 102 erfolgt die Ermittlung eines Signalsprungs in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des als defekt ermittelten Sensors. Die Ermittlung des Signalsprungs kann als Differenz zwischen einem Mittelwert umfassend das Sensorsignal des defekten Sensors der mindestens drei Sensoren und einem Mittelwert der Sensorsignale der verbleibenden nicht defekten Sensoren der mindestens drei Sensoren erfolgen.In step 102 a signal jump is determined as a function of a sensor signal from the sensor determined to be defective. The signal jump can be determined as the difference between an average value comprising the sensor signal of the defective sensor of the at least three sensors and an average value of the sensor signals of the remaining non-defective sensors of the at least three sensors.

In Schritt 103 erfolgt die Anpassung des Ausgabewerts des Sensorsystems in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalsprung. Dabei kann zur Anpassung des Ausgabewertes der Einfluss durch den durch den defekten Sensor eingebrachten Fehler kontinuierlich auf null reduziert wird. Dadurch werden Signalsprünge verhindert, die sich negativ auf die nachfolgende Signalkette auswirken können. Durch die Ermittlung des Signalsprungs kann die kontinuierliche Reduktion des Einflusses bspw. mittels einer Funktion erfolgen. Bei der Funktion kann es sich um eine lineare Funktion handeln. Wesentlich bei der Funktion ist, dass es sich um eine stetige Funktion handelt, sodass das Ziel der vorliegenden Erfindung, nämlich die Verhinderung von Signalsprüngen effektiv erreicht wird.In step 103 the adjustment of the output value of the sensor system takes place depending on the determined signal jump. To adapt the output value, the influence of the error introduced by the defective sensor can be continuously reduced to zero. This prevents signal jumps that can have a negative effect on the subsequent signal chain. By determining the signal jump, the influence can be continuously reduced, for example by means of a function. The function can be a linear function. It is essential for the function that it is a continuous function, so that the aim of the present invention, namely the prevention of signal jumps, is effectively achieved.

2 zeigt einen Signalgraphen 200, an dessen die vorliegende Erfindung im Detail erläutert werden kann. 2 shows a signal graph 200 on which the present invention can be explained in detail.

Aus dem Graphen sind zunächst die Sensorsignale der Sensoren a (durchgezogen), b (gestrichelt) und c (gepunktet) erkennbar. Die Ausgabe des Sensorsystems ist im dargestellten Beispiel der Mittelwert MW3 (fett) der Sensorsignale der Sensoren a, b, c.From the graph, the sensor signals of sensors a (solid), b (dashed) and c (dotted) can first be seen. In the example shown, the output of the sensor system is the mean value MW3 (bold) of the sensor signals from sensors a, b, c.

In dem dargestellten Graphen ist Sensor a defekt. Zum Zeitpunkt t0 wird der Defekt erkannt und Sensor a wird nicht weiter berücksichtigt. Erkennbar ist dies an dem Absturz der Sensorsignallinie a.In the graph shown, sensor a is defective. The defect is recognized at time t 0 and sensor a is no longer taken into account. This can be seen from the crash of the sensor signal line a.

Die Auswirkungen auf die Ausgabe des Sensorsystems als Mittelwert MW3 ist deutlich aus dem Graphen ablesbar. Der Mittelwert MW3 weist zum Zeitpunkt t0 einen deutlichen Signalsprung auf.The effects on the output of the sensor system as mean value MW3 can be clearly read from the graph. The mean value MW3 has a clear signal jump at time t 0.

Die alternative Strategie, die Ausgabe des Sensorsystems als Mittelwert MW(2er) (gestrichpunktet) basierend auf den Sensorsignalen der verbleibenden Sensoren b und c zu bilden, führt offensichtlich ebenfalls zu einem Signalsprung.The alternative strategy of forming the output of the sensor system as a mean value MW (2) (dashed and dotted) based on the sensor signals of the remaining sensors b and c obviously also leads to a signal jump.

An dieser Stelle setzt das Verfahren der vorliegenden Erfindung ein, die zu einem korrigierten Mittelwert MW2_corr (gedreieckt) führt. Dazu wird der Mittelwert MW(2er) basierend auf den Sensorsignalen der verbleibenden Sensoren b und c mit einem Korrekturwert Diff (geviereckt) belegt wird. Der Korrekturwert Diff leitet sich aus der Differenz zwischen dem Mittelwert MW3 und dem Mittelwert MW(2er) zum Zeitpunkt t0 der Erkennung des defekten Sensors a ab. Dieser Wert wird kontinuierlich Richtung null reduziert. Im dargestellten Graphen mittels einer linearen Funktion.This is where the method of the present invention begins, which leads to a corrected mean value MW2_corr (triangular). For this purpose, the mean value MW (2) is assigned a correction value Diff (square) based on the sensor signals from the remaining sensors b and c. The correction value Diff is derived from the difference between the mean value MW3 and the mean value MW (2's) at the point in time t 0 of the detection of the defective sensor a. This value is continuously reduced towards zero. In the graph shown by means of a linear function.

In einer alternativen Umsetzung ist die Anwendung einer beliebigen stetig abnehmenden Funktion denkbar.In an alternative implementation, the use of any continuously decreasing function is conceivable.

Claims (7)

Verfahren (100) zur Fehlerbehandlung für einen Sensorsystem, wobei das Sensorsystem mindestens 3 Sensoren umfasst, wobei die mindestens 3 Sensoren dieselbe Messgröße erfassen, mit den Schritten: Erkennen (101) eines defekten Sensors aus den mindestens 3 Sensoren; Ermitteln (102) eines Signalsprungs in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des erkannten defekten Sensors; Anpassen (103) eines Ausgabewerts des Sensorsystems in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalsprung.Method (100) for error handling for a sensor system, the sensor system comprising at least 3 sensors, the at least 3 sensors detecting the same measured variable, with the steps: Recognizing (101) a defective sensor from the at least 3 sensors; Determining (102) a signal jump as a function of a sensor signal of the detected defective sensor; Adapting (103) an output value of the sensor system as a function of the determined signal jump. Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei im Schritt des Anpassens (103) die Anpassung innerhalb einer vorgegebenen Zeit erfolgtMethod (100) according to Claim 1 , wherein in the step of adapting (103) the adaptation takes place within a predetermined time Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Schritt des Ermittelns (102) der Signalsprung als Differenz zwischen einem Mittelwert umfassend den defekten Sensor der mindestens 3 Sensoren und einem Mittelwert der verbleibenden nicht defekten Sensoren der mindestens 3 Sensoren ermittelt wird.Method (100) according to Claim 1 or 2 , wherein in the step of determining (102) the signal jump is determined as the difference between a mean value comprising the defective sensor of the at least 3 sensors and a mean value of the remaining non-defective sensors of the at least 3 sensors. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgabewert als Mittelwert in Abhängigkeit von Sensorsignalen der mindestens 3 Sensoren gebildet wird.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the output value is formed as a mean value as a function of sensor signals from the at least 3 sensors. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Computer program which is set up to carry out all the steps of a method (100) according to one of the preceding claims. Elektronisches Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 5 gespeichert ist.Electronic storage medium on which the computer program is based Claim 5 is stored. Vorrichtung, welche eingerichtet ist alle Schritte eines Verfahrens (100) nach Anspruch 1 bis 4 auszuführen.Device which is set up according to all the steps of a method (100) Claim 1 to 4th to execute.
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