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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Übertragung von Sensordaten, insbesondere zur Übertragung von Sensordaten eines Multisensorsystems, sowie ein Multisensorsystem.
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Stand der Technik
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Moderne technische Systeme können eine Vielzahl von Sensoren umfassen. Je nach Anwendungsgebiet ist es dabei erforderlich, die Gesamtleistungsaufnahme des Sensorsystems möglichst gering zu halten. Hierzu kann beispielsweise wünschenswert sein, sowohl den Speicherumfang als auch die erforderliche Rechenleistung auf der Sensorseite zu minimieren. Ferner ist es für eine effiziente Datenübertragung der Sensordaten eines Multisensorsystems wünschenswert, die Sensordaten für eine Übertragung effizient zu komprimiert, so dass eine möglichst geringe Datenmenge von der Sensorseite übertragen werden muss.
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Die Druckschrift
US 9 176 089 B2 beschreibt ein Halbleiter-basiertes Multisensormodul mit einem Differenzdrucksensor, einem Temperatursensor und einem Differenzfeuchtigkeitssensor. Das Multisensormodul kann insbesondere in einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis integriert sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Übertragung von Sensordaten in einem Multisensorsystem, sowie ein Multisensorsystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Eine Vorrichtung zur Übertragung von Sensordaten eines Multisensorsystems, mit einer Eingangsschnittstelle, einer Verarbeitungseinrichtung und einer Übertragungseinrichtung. Die Eingangsschnittstelle ist dazu ausgelegt, Sensordaten von mehreren Sensoren zu empfangen. Die Verarbeitungseinrichtung ist dazu ausgelegt, Übertragungswerte für jeden der empfangenen Sensorwerte zu ermitteln. Jeder der Übertragungswerte kann entweder durch einen Null-Byte-Wert oder eine ganzzahlige Anzahl von Bytes repräsentiert werden. Die Verarbeitungseinrichtung ist ferner dazu ausgelegt, einen Datenheader zu generieren. Der Datenheader kann die jeweilige Darstellungsform der Übertragungswerte für die entsprechenden Sensordaten spezifizieren. Die Übertragungseinrichtung ist dazu ausgelegt, ein Datenpaket zu übertragen. Das von der Übertragungseinrichtung übertragene Datenpaket kann insbesondere den von der Verarbeitungseinrichtung generierten Datenheader sowie die ermittelten Übertragungswerte für die Sensordaten umfassen.
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Weiterhin ist vorgesehen:
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Ein Multisensorsystem mit mehreren Sensoranordnungen sowie einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Übertragung von Sensordaten. Jede der mehreren Sensoranordnungen kann dazu ausgelegt sein, digitale Sensorwerte in Abhängigkeit eines vorbestimmten Sensorparameters bereitzustellen.
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Schließlich ist vorgesehen:
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Ein Verfahren zur Übertragung von Sensordaten eines Multisensorsystems. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Empfangen von Sensordaten von mehreren Sensoren. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ermitteln von Übertragungswerten für jeden der empfangenen Sensorwerte. Jeder der Übertragungswerte kann entweder durch einen Null-Byte-Wert oder eine ganzzahlige Anzahl von Bytes repräsentiert werden. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Generieren eines Datenheaders. Der Datenheader kann die jeweilige Darstellungsform der Übertragungswerte für die Sensordaten spezifizieren. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Übertragen eines Datenpakets. Das Datenpaket kann insbesondere den generierten Datenheader sowie die ermittelten Übertragungswerte für die Sensordaten umfassen.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die in einem Multisensorsystem anfallenden Sensordaten vorzugsweise komprimiert werden. Durch das Komprimieren der Sensordaten ist einerseits für die Speicherung der komprimierten Sensordaten weniger Speicherplatz erforderlich, und andererseits ist für eine Übertragung von komprimierten Sensordaten zu einem Empfänger eine Übertragungsstrecke mit geringerer Bandbreite erforderlich. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass eine effiziente und somit komplexe Komprimierung von Daten in der Regel eine relativ hohe Rechenleistung erfordert. Das Bereitstellen hoher Rechenressourcen erfordert jedoch eine komplexe Hardware und führt zu einem erhöhten Energieverbrauch.
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Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit zur Verarbeitung und Übertragung von Sensordaten in einem Multisensorsystem zu schaffen, welche mit möglichst geringer Rechenleistung eine effiziente Komprimierung von Sensordaten ermöglicht.
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Hierzu ist es vorgesehen, die jeweils anfallenden Sensordaten unter Berücksichtigung früherer Sensordaten jeweils dynamisch derart zu komprimieren, dass für die komprimierten Sensordaten jedes einzelnen Sensors jeweils entweder durch keine Angabe (Null-Byte-Wert) oder eine ganzzahlige Anzahl von Bytes verwendet wird.
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Da für die Daten jedes einzelnen Sensors jeweils nur vollständige Bytes zur Darstellung der komprimierten Sensorwerte verwendet werden, sind keine zusätzlichen Rechenoperationen für ein Vermischen von Daten unterschiedlicher Sensoren in ein gemeinsames Byte erforderlich. Hierdurch kann der erforderliche Rechenaufwand für die Komprimierung der Sensordaten minimiert werden. Darüber hinaus ermöglicht die dynamische, flexible Verwendung von einer unterschiedlichen Anzahl von Bytes für die komprimierten Sensordaten der einzelnen Sensorwerte auch eine sehr flexible Anpassung der Komprimierungsstufe für die einzelnen Sensorwerte. Die jeweils angewendete Komprimierungsstufe bzw. das verwendete Komprimierungsschema kann für jeden einzelnen Sensorwert individuell in einem Datenheader spezifiziert werden.
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Das individuelle, unterschiedliche Komprimieren der einzelnen Sensorwerte ermöglicht es somit, einzelne Sensorwerte stärker bzw. effizienter zu komprimieren, auch wenn eine solche effiziente Komprimierung nicht für alle Sensorwerte gleichzeitig möglich ist. Somit wird die Komprimierungsstufe der einzelnen Sensorwerte nicht durch einen Sensorwert mit der ungünstigsten Komprimierung begrenzt.
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Ein Datenpaket mit derart komprimierten Sensordaten kann zunächst auf Sensor- bzw. Sendeseite effizient gespeichert werden. Darüber können durch eine derartige Komprimierung der Sensordaten auch die Sensordaten mit einer relativ geringen Bandbreite an eine entfernte weitere Verarbeitungseinrichtung übertragen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verarbeitungseinrichtung einen Speicher. Der Speicher kann dazu ausgelegt sein, die empfangenen Sensorwerte zu speichern. Insbesondere kann den einzelnen gespeicherten Sensorwerten jeweils ein entsprechender Erfassungszeitpunkt zugeordnet werden. Hierdurch stehen in der Verarbeitungseinrichtung für die Komprimierung historische Sensordaten zur Verfügung. Die Verarbeitungseinrichtung kann dabei insbesondere dazu ausgelegt sein, die Übertragungswerte ausschließlich unter Verwendung der aktuell empfangenen Sensordaten zu ermitteln oder alternativ die Übertragungswerte unter Verwendung eines Vergleichs der aktuell empfangenen Sensordaten mit zuvor abgespeicherten Sensorwerten des jeweiligen Sensors zu ermitteln. Auf diese Weise kann beispielsweise festgestellt werden, ob sich ein Sensorwert in Bezug auf die zuvor empfangenen Sensorwerte nicht oder in einer bestimmten Weise verändert hat. Dies kann bei der Komprimierung der Sensordaten entsprechend berücksichtigt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Verarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt sein, den aktuell empfangenen Sensorwerte oder den Vergleich des aktuell empfangenen Sensorwertes mit zuvor abgespeicherten Sensorwerten mit einer minimalen Anzahl von Bytes zu übertragen. Beispielsweise kann für die Übertragung der Sensorwerte eine vorgegebene maximale Anzahl von Bytes vorgesehen sein, die zum Beispiel durch den größten und/oder kleinsten vorkommenden bzw. zu erwartenden Sensorwertes vorgegeben sein kann. Kann in diesem Fall der aktuelle Sensorwertes oder ein aus einem Vergleich des aktuellen Sensorwertes mit vorherigen Sensor werden Bilder Übertragungswert mittels einer kleineren Anzahl von Bytes übertragen werden, so kann der Übertragungswert mit einer möglichst minimalen Anzahl von Bytes übertragen werden. Mit anderen Worten, neben einem Null-Byte-Wert ist grundsätzlich jede Anzahl von Bytes bis hin zu einer maximalen Anzahl von Bytes möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Vergleich der aktuell empfangenen Sensordaten mit zuvor abgespeicherten Sensordaten eine Berechnung einer Differenz zwischen dem aktuellen Sensorwert und einem zuvor abgespeicherten Sensorwert umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Vergleich der aktuell empfangenen Sensorwerte mit dem zuvor abgespeicherten Sensorwert auch eine Berechnung einer Veränderung der Sensorwerte einer höheren Ordnung umfassen. Beispielsweise kann ermittelt werden, ob sich die Sensorwerte mit einer konstanten Rate verändern oder ob die Änderungsrate der Sensordaten einen konstanten Wert aufweist. Grundsätzlich ist auch die Auswertung für Änderungen noch höherer Ordnung möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt, als Übertragungswert einen Null-Byte-Wert festzulegen, falls eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Wird als Übertragungswerte ein solcher Null-Byte-Wert festgelegt, so kann dies durch geeignete Weise im Header des Datenpakets spezifiziert werden. Entsprechend sind in dem resultierenden Datenpaket für diesen Null-Byte-Wert keine weiteren Daten erforderlich. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Datenkomprimierung.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die vorbestimmte Bedingung für den Null-Byte-Wert unter anderem dann erfüllt, falls der Betrag der Differenz zwischen dem aktuellen Sensorwert und einem vorherigen Sensorwert kleiner ist als ein vorgegebener Grenzwert. Auf diese Weise können geringfügige Variationen in dem Sensorwert besonders ressourcenschonend komprimiert werden. Da der tatsächliche Sensorwert jedoch geringfügig variieren kann, entspricht dies einer verlustbehafteten Komprimierung.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die vorbestimmte Bedingung für den Null-Byte-Wert dann erfüllt sein, falls der Betrag der Differenz zwischen dem aktuellen Sensorwert und einem zuletzt vollständig übertragenen Sensorwert kleiner ist als ein vorgegebener Grenzwert. Durch die Verwendung eines zuvor vollständig übertragenen Sensorwerts als Referenz für die verlustbehaftete Komprimierung des Sensorwerts kann gewährleistet werden, dass die tatsächliche Abweichung auch bei mehreren nacheinander stattfindenden verlustbehafteten Komprimierungen nicht größer ist als der vorgegebene Grenzwert.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die vorbestimmte Bedingung für den Null-Byte-Wert erfüllt sein, falls kein aktueller Sensorwert für einen entsprechenden Sensor empfangen worden ist. Beispielsweise können in dem Multisensorsystem mehrere Sensoren vorhanden sein, welche ihre Sensordaten mit einer unterschiedlichen Häufigkeit liefern. Somit ist es beispielsweise möglich, dass zu manchen Zeitpunkten nur einige der Sensoren Sensordaten liefern, während andere Sensoren, die ihre Sensorwerte nur seltener liefern, zu diesen Zeitpunkten keine Sensordaten übermitteln. In diesem Fall können für die entsprechenden Sensoren, von denen keine Daten empfangen worden sind, Null-Byte-Werte spezifiziert werden. Dies kann ebenfalls im Header des Datenpakets durch eine entsprechende Information signalisiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Komponenten der Vorrichtung zur Übertragung der Sensordaten, insbesondere die Eingangsschnittstelle, die Verarbeitungseinrichtung und die Übertragungseinrichtung in einem gemeinsamen integrierten Schaltkreis realisiert werden. Beispielsweise ist eine Implementierung mittels eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) oder ähnlichem möglich.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Blockschaubildes eines Multisensorsystems mit einer Vorrichtung zur Übertragung von Sensordaten gemäß einer Ausführungsform;
- 2: eine schematische Darstellung eines Datenpakets, wie es einem Ausführungsbeispiel zugrunde liegt; und
- 3: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Übertragung von Sensordaten gemäß einer Ausführungsform.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubildes eines Multisensorsystems mit einer Vorrichtung 1 zur Übertragung von Sensordaten. Das Multisensorsystem kann beispielsweise mehrere Sensoren 2-i umfassen. Jeder dieser Sensoren 2-i kann beispielsweise Sensordaten bereitstellen. Die Sensordaten können hierbei jeweils in digitaler Form bereitgestellt werden. Beispielsweise können die digitalen Sensorwerte aus einer Analog-zu-DigitalWandlung eines entsprechenden analogen Sensorsignals gewonnen werden.
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Zum Beispiel kann es sich bei den Sensoren 2-i um Temperatursensoren, Drucksensoren, Feuchtigkeitssensoren, Positionssensoren, Magnetfeldsensoren oder beliebige andere Sensoren handeln. Insbesondere kann es sich bei den Sensoren 2-i beispielsweise um Sensoren eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) handeln.
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Die einzelnen Sensoren 2-i können die Sensordaten beispielsweise periodisch in vorbestimmten Zeitintervallen bereitstellen. Dabei müssen die vorbestimmten Zeitintervalle, mit der die einzelnen Sensoren 2-i die Sensordaten bereitstellen, nicht zwangsläufig gleich sein. Vielmehr können die einzelnen Sensoren 2-i ihre Sensordaten auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten und/oder in unterschiedlichen Zeitintervallen bereitstellen. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass einige oder gegebenenfalls auch alle Sensoren 2-i ihre Sensordaten nur ereignisbezogen bereitstellen. Beispielsweise können die einzelnen Sensoren 2-i nur dann Sensordaten bereitstellen, wenn ein vorbestimmtes Ereignis auftritt. Bei dem vorbestimmten Ereignis kann es sich beispielsweise um einen Fall handeln, in dem der Sensorwert einen vorbestimmten Wert über- und/oder unterschreitet. Grundsätzlich ist auch eine Triggerung mittels eines anderen Triggerereignisses möglich.
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Die von den einzelnen Sensoren 2-i bereitgestellten Sensordaten können beispielsweise an einer Eingangsschnittstelle 10 der Vorrichtung 1 empfangen werden. Gegebenenfalls kann in der Eingangsschnittstelle 10 oder auch in der nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung 20 ein Speicher vorgesehen sein, welcher jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Sensordaten der einzelnen Sensoren 2-i speichert. Dabei kann insbesondere neben dem jeweiligen Wert der Sensordaten auch noch eine weitere zeitliche Information, beispielsweise ein Zählwert oder ein Zeitstempel abgelegt werden.
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Die von der Eingangsschnittstelle 10 empfangenen und gegebenenfalls zwischengespeicherten Sensordaten können von der Verarbeitungseinrichtung 20 verarbeitet werden. Insbesondere kann die Verarbeitung eine Komprimierung der Sensordaten umfassen, um hierdurch die Datenmenge zu reduzieren. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann diese Komprimierung sowohl eine verlustfreie als auch gegebenenfalls eine verlustbehaftete Komprimierung umfassen. Die komprimierten Sensordaten können daraufhin in der Vorrichtung 1 gegebenenfalls zwischengespeichert und mittels einer Übertragungseinrichtung 30 an eine oder mehrere Empfangsvorrichtungen 3 übertragen werden. Die Übertragung an die Empfangsvorrichtungen 3 kann dabei sowohl kabellos als auch kabelgebunden erfolgen.
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Für die Komprimierung der Sensordaten werden in der Verarbeitungseinrichtung 20 die Sensordaten der einzelnen Sensoren jeweils separat analysiert und individuell komprimiert. Da somit die einzelnen Sensordaten von unterschiedlichen Sensoren 2-i für einen bestimmten Zeitpunkt gegebenenfalls unterschiedlich komprimiert werden können, erstellt die Verarbeitungseinrichtung 20 für jeden Komprimierungsvorgang jeweils einen Datenheader, in welchem für jeden Sensorwert der einzelnen Sensoren 2-i die gewählte Komprimierung spezifiziert wird. Somit kann ein Datenpaket generiert werden, welches zunächst den Datenheader mit den Informationen über die einzelnen Komprimierungsformen umfasst und nachfolgend gegebenenfalls mehrere Datenelemente mit den komprimierten Sensordaten. Die so erzeugten Datenpakete können gegebenenfalls in der Verarbeitungseinrichtung 20 oder in der Übertragungseinrichtung 30 zunächst zwischengespeichert werden. Beispielsweise kann hierzu ein Speicher 31, wie zum Beispiel ein First-in-Firstout (FIFO)-Speicher oder ähnliches verwendet werden. Im weiteren Verlauf können die Datenpakete, wie zuvor bereits angeführt, über eine kabellose oder kabelgebundene Übertragungsstrecke an eine oder mehrere Empfangsvorrichtungen 3 übertragen werden.
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Nachfolgend wird die von der Verarbeitungseinrichtung 20 durchgeführte Komprimierung der Sensordaten näher erläutert.
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Für die Wahl des jeweiligen Ansatzes für die Komprimierung eines Sensorwerts kann einerseits der aktuell empfangene Sensorwert berücksichtigt werden, und andererseits können darüber hinaus auch noch bereits zuvor empfangene Sensorwerte mit in Betracht gezogen werden. Somit sind beispielsweise die nachfolgend beschriebenen Fälle möglich:
- Liegen keine früheren Sensordaten von einem Sensor 2-i vor, oder ist es aus anderen Gründen erforderlich, die Sensordaten vollständig zu übertragen, so können in einem ersten Fall die von dem Sensor 2-i bereitgestellten Sensordaten vollständig und unkomprimiert verwendet und übertragen werden.
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Sollen die Sensordaten zwar vollständig übertragen werden, wird jedoch festgestellt, dass eines oder mehrere höherwertige Bytes eines Sensorwerts aus mehreren Bytes den Wert Null aufweist oder gegebenenfalls aus anderen Gründen ein vollständiger Sensorwert durch eine geringere Anzahl von Bytes dargestellt werden kann, so kann die Darstellung des vollständigen Sensorwerts auf die geringstmögliche Anzahl von erforderlichen Bytes minimiert werden. Besteht beispielsweise der ursprüngliche Sensorwert aus zwei Bytes, wobei das höherwertige Byte den Wert Null aufweist, so kann der Sensorwert auch lediglich durch das niederwertige Byte dargestellt werden.
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Ist der Sensorwert beispielsweise komplett Null, so kann es in diesem Fall ausreichend sein, durch einfache Signalisierung eines entsprechenden Bits im Datenheader eines Datenpakets dies anzuzeigen und auf eine weitere Darstellung der Sensordaten durch zusätzliche Datenbytes zu verzichten. Dies kann zum Beispiel bei Sensoren vorteilhaft sein, welche überwiegend einen Wert von Null ausgeben, beispielsweise bei Beschleunigungssensoren.
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Wird zu einem aktuellen Zeitpunkt kein Sensorwert empfangen, so kann auch dies durch eine entsprechende Signalisierung im Datenheader des Datenpakets dies angezeigt werden, wobei auf zusätzliche Daten im Datenpaket verzichtet werden kann.
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Liegen neben den aktuell empfangenen Sensordaten von einem Sensor 2-i für diesen Sensor auch Sensordaten zu einem früheren Zeitpunkt vor, so kann gegebenenfalls durch Bezug auf diese vorherigen Sensordaten die Datenmenge zur Darstellung des aktuellen Sensorwerts verringert werden. Beispielsweise kann der aktuelle Wert der Sensordaten mit dem Wert der vorherigen Sensordaten für den gleichen Sensor 2-i verglichen werden. Entspricht ein aktueller Sensorwert den vorherigen Sensorwert, ist also die Differenz Null, so kann dies auch durch einen Null-Byte-Wert und eine entsprechende Signalisierung im dem Datenheader angezeigt werden.
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Können die aktuellen Sensordaten als Differenz zu den vorherigen Sensordaten durch eine Darstellung repräsentiert werden, die geringer ist als die erforderliche Datenmenge für die Darstellung der vollständigen Sensordaten, so kann die Differenz zwischen den aktuellen Sensordaten und den vorherigen Sensordaten als Datenwert in der komprimierten Form verwendet werden und in dem Datenheader eine entsprechende Darstellung der Sensordaten spezifiziert werden.
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Darüber hinaus können beispielsweise auch Veränderungen höherer Ordnung ermittelt und ausgewertet werden. Ändert sich beispielsweise ein Sensorwert über einen Zeitraum mit einer konstanten Änderungsrate, so ergibt sich für mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Sensordaten stets für die Veränderung ein gleicher Wert. Somit kann es beispielsweise ausreichend sein, im Header des Datenpakets zu signalisieren, dass die Änderungsrate konstant ist und dabei auf weitere Daten für die Spezifikation des Sensorwerts im Datenpaket zu verzichten.
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Auf gleiche Weise können gegebenenfalls auch Änderungen noch höherer Ordnung analysiert werden.
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Alle zuvor beschriebenen Ansätze für die Datenreduktion ermöglichen auf der Empfängerseite stets eine vollständige Rekonstruktion der Sensordaten, wobei die ursprünglichen Sensordaten präzise und genau ermittelt werden können.
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Darüber hinaus ist es gegebenenfalls auch möglich, geringfügige Veränderungen in den Sensordaten zu vernachlässigen. Ändert sich beispielsweise der Betrag zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sensorwerte um weniger als einen vorgegebenen Schwellwert, so kann auch dies im Header des Datenpakets signalisiert werden, ohne die konkrete geringe Änderung des Sensorwerts weiter zu spezifizieren. In einem solchen Fall ist auf der Empfängerseite damit lediglich bekannt, dass sich der Sensorwert um weniger als einen festgelegten Schwellwert geändert hat, ohne dabei den genauen präzisen Sensorwert zu kennen.
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Erfolgt eine solche verlustbehaftete Komprimierung der Sensordaten mehrfach nacheinander, so besteht jedoch die Gefahr, dass es aufgrund einer kontinuierlichen leichten Drift auch zu größeren Abweichungen zwischen dem aktuellen Sensorwert und dem auf der Empfängerseite angenommenen Sensorwert kommt. Um solchen stärkeren Abweichungen entgegenzuwirken, kann für die beschriebene verlustbehaftete Komprimierung der aktuelle Sensorwert stets mit dem letzten präzise spezifizierten Sensorwert verglichen werden. Entsprechend kann signalisiert werden, dass der aktuelle Sensorwert um weniger als einen vorgegebenen Schwellwert von dem zuletzt konkret in einem Datenpakte spezifizierten Sensorwert abweicht.
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Wird im weiteren Verlauf festgestellt, dass der Abweichung des aktuellen Sensorwerts von dem vorherigen Sensorwert oder dem zuletzt konkret spezifizierten Sensorwert größer ist als der vorgegebene Sensorwerte, so muss der neue Sensorwert wieder vollständig in den Daten spezifiziert werden.
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Darüber hinaus kann gegebenenfalls auch jeweils nach einer vorbestimmten Zeitspanne oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Datenpaketen eine vollständige Übertragung der genauen Sensordaten erfolgen.
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Bei allen zuvor beschriebenen Varianten einer möglichen Kompression der Sensordaten erfolgt die Kompression der Sensordaten jeweils so, dass für die Sensordaten jedes einzelnen Sensors jeweils entweder ein Null-Byte-Wert oder ein Wert aus einem oder mehreren Bytes übertragen wird. Mit anderen Worten, unabhängig davon, ob der Sensorwert vollständig oder komprimiert übertragen wird, werden jeweils nur vollständige Bytes für jeden Sensorwert verwendet. Auf die Möglichkeit, Daten von zwei unterschiedlichen Sensoren in einem gemeinsamen Byte zu kombinieren, wird dabei ausdrücklich und bewusst verzichtet.
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Da die Sensordaten in einem Datenpaket aus Header und einer variablen Anzahl von weiteren Daten-Bytes zusammengefasst werden, ist es möglich, für jeden Sensorwert im Header individuell die jeweils gewählte Art der Komprimierung zu spezifizieren. Ist auf der Empfängerseite die Kodierung der jeweils verwendeten Komprimierungsmöglichkeiten im Header bekannt, so kann der Empfänger problemlos und sehr effizient durch die Analyse des Datenheaders für jeden Sensorwert die individuell gewählte Komprimierung ermitteln und somit alle Sensorwerte rekonstruieren.
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Aufgrund der Einfachheit des beschriebenen Komprimierungsverfahrens lässt sich das Komprimierungsverfahren auch sehr gut als gemeinsamer integrierter Schaltkreis, beispielsweise als anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) realisieren.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Datenpakets zur Übertragung von Sensordaten gemäß einer Ausführungsform. Ein Datenpaket 100 zur Übertragung der Sensordaten eines Multisensorsystems kann, wie zuvor bereits beschrieben, aus einem Header 110 und gegebenenfalls einem oder mehreren weiteren Datenbytes 120 bestehen. Je nach konkretem Anwendungsfall können dabei aus den oben beschriebenen Komprimierungsmöglichkeiten einige oder gegebenenfalls alle verlustbehafteten oder verlustfreien Komprimierungsmöglichkeiten ausgewählt werden. Wird die Wahl der Komprimierungsmöglichkeiten dabei auf eine kleinere Anzahl beschränkt, so ist gegebenenfalls auch eine geringere Anzahl von Bits für jeden Sensorwert im Datenheader erforderlich. Werden beispielsweise nur vier Möglichkeiten gewählt, so reichen im Datenheader jeweils zwei Bits zur Darstellung der vier Repräsentationen für die Sensordaten aus. In dem Beispiel in 2 umfasst der Header 110 beispielsweise ein Byte mit jeweils zwei Bits für vier Sensoren. Sollen mehr als vier unterschiedliche Repräsentationen von Komprimierungsarten ermöglicht werden, so ist auch eine entsprechend höhere Anzahl von Bits für jeden Sensor 2-i im Header 110 erforderlich.
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Die Anzahl der Datenbytes 120 nach dem Header 110 kann in jedem Datenpaket 100 variieren, abhängig davon welche Komprimierungsvarianten jeweils für die einzelnen Sensordaten gewählt wurden. Können beispielsweise alle empfangenen Sensordaten durch geeignete Null-Byte-Werte repräsentiert werden, so ist es auch möglich, dass das Datenpaket lediglich aus einem Header 110 besteht, ohne dass weitere Datenbytes 120 folgen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Übertragung von Sensordaten in einem Multisensorsystem zugrunde liegt. In Schritt S1 werden zunächst Sensorwerte von mehreren Sensoren 2-i empfangen. In Schritt S2 werden für jeden der empfangenen Sensorwerte jeweils Übertragungswerte ermittelt. Dabei kann jeder Übertragungswert entweder durch einen Null-Byte-Wert oder eine ganzzahlige Anzahl von Bytes repräsentiert werden. In Schritt S3 wird ein Datenheader generiert. Der Datenheader spezifiziert insbesondere die jeweilige Darstellungsform der Übertragungswerte für die empfangenen und komprimierten Sensordaten. Schließlich kann in Schritt S4 ein Datenpaket übertragen werden, welches den generierten Datenheader und die ermittelten Übertragungswerte der empfangenen Sensordaten umfasst.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Komprimierung von Sensordaten in einem Multisensorsystem. Hierzu wird vorgeschlagen, für die Daten jedes einzelnen Sensors des Multisensorsystems individuell eine Komprimierungsmöglichkeit auszuwählen. Die jeweils individuell ausgewählte Komprimierungsmöglichkeit wird für jeden Sensorwert in einem Datenheader spezifiziert. Für die Darstellung der komprimierten oder gegebenenfalls auch unkomprimierten Sensordaten werden für die Daten jedes Sensors separate Bytes dem Datenheader angefügt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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