DE102022132752A1

DE102022132752A1 - Detecting a time-dependent signal

Info

Publication number: DE102022132752A1
Application number: DE102022132752.3A
Authority: DE
Inventors: Pascal Schirmer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-12-09
Filing date: 2022-12-09
Publication date: 2024-06-20

Abstract

Ein Verfahren (200) zum Erkennen eines Signals umfasst Schritte des Erfassens (205) eines zeitabhängigen Signals; des Bildens (210) eines Signaturwerts auf der Basis eines vorbestimmten Aspekts des Signals über dessen Dauer; des Erfassens (215) von Signaturwerten vorbestimmter bekannter Referenzsignale; des Vergleichens (220) des Signaturwerts des Signals mit den Signaturwerten der Referenzsignale; und des Bestimmens (220), dass das Signal unbekannt ist, falls sein Signaturwert nicht ausreichend ähnlich zu wenigstens einem der Signaturwerte der Referenzsignale ist.A method (200) for detecting a signal comprises steps of detecting (205) a time-dependent signal; forming (210) a signature value based on a predetermined aspect of the signal over its duration; detecting (215) signature values of predetermined known reference signals; comparing (220) the signature value of the signal with the signature values of the reference signals; and determining (220) that the signal is unknown if its signature value is not sufficiently similar to at least one of the signature values of the reference signals.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Erkennen eines zeitabhängigen Signals. Insbesondere betrifft die Erfindung das Erkennen eines Signals an Bord eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to the detection of a time-dependent signal. In particular, the invention relates to the detection of a signal on board a motor vehicle.

An Bord eines Kraftfahrzeugs kann eine Vielzahl Systeme vorgesehen sein, die einzelne Aufgaben steuern oder überwachen. Beispielsweise können Systeme zur Überwachung eines Betriebszustands eines Antriebsmotors, zur Steuerung eines elektrischen Antriebssystems, zur Überwachung eine Fahrbatterie, zur Steuerung eines Ventilationssystems (HVAC) oder zur Steuerung eines Fahrwerks vorgesehen sein. Ein System kann auch zur Längs- und/oder Quersteuerung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit einer geltenden Verkehrssituation eingerichtet sein.A number of systems can be provided on board a motor vehicle to control or monitor individual tasks. For example, systems can be provided to monitor the operating state of a drive motor, to control an electric drive system, to monitor a drive battery, to control a ventilation system (HVAC) or to control a chassis. A system can also be set up for longitudinal and/or transverse control of the motor vehicle depending on the current traffic situation.

Häufig besteht die Anforderung, ein zeitabhängiges Signal an Bord des Kraftfahrzeugs zu überwachen. Insbesondere kann es von Interesse sein, ein bekanntes Signal zu identifizieren, indem bestimmt wird, welchem einer Vielzahl vorbestimmter Referenzsignale das Signal entspricht.There is often a requirement to monitor a time-dependent signal on board the motor vehicle. In particular, it may be of interest to identify a known signal by determining which of a plurality of predetermined reference signals the signal corresponds to.

Das Signal kann beispielsweise einen von einer Person an Bord des Kraftfahrzeugs gesprochenen Sprachbefehl umfassen. Ein anderes beispielhaftes Signal kann eine vorbestimmte Auffälligkeit in der Energieaufnahme eines von einer Vielzahl elektrischen Verbrauchern umfassen.The signal may, for example, comprise a voice command spoken by a person on board the motor vehicle. Another exemplary signal may comprise a predetermined abnormality in the energy consumption of one of a plurality of electrical consumers.

Um ein solches zeitabhängiges Signal zu identifizieren, ist üblicherweise eine mehrstufige Verarbeitung erforderlich. Das Signal kann vorverarbeitet, in zeitliche Abschnitte unterteilt, auf ein vorbestimmtes Merkmal untersucht sowie auf der Basis bekannter Informationen modelliert und nachbearbeitet werden, bevor ein Hinweis auf das erkannte Signal bereitgestellt werden kann. Soll eine Vielzahl vorbestimmter Signale erkannt werden oder sind mehrere Signalquellen vorhanden, die auf Vorkommen eines bekannten Signals überwacht werden sollen, so kann eine erhebliche Verarbeitungsleistung erforderlich sein.To identify such a time-dependent signal, multi-stage processing is usually required. The signal may be preprocessed, divided into time segments, examined for a predetermined feature, modeled on the basis of known information, and post-processed before an indication of the detected signal can be provided. If a large number of predetermined signals are to be detected or if there are several signal sources that are to be monitored for the occurrence of a known signal, considerable processing power may be required.

Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer verbesserten Technik zum Erkennen eines zeitabhängigen Signals, insbesondere an Bord eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.One object underlying the present invention is to provide an improved technique for detecting a time-dependent signal, in particular on board a motor vehicle. The invention solves this problem by means of the subject matter of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erkennen eines Signals Schritte des Erfassens eines zeitabhängigen Signals; des Bildens eines Signaturwerts auf der Basis eines vorbestimmten Aspekts des Signals über dessen Dauer; des Erfassens von Signaturwerten vorbestimmter bekannter Referenzsignale; des Vergleichens des Signaturwerts des Signals mit den Signaturwerten der Referenzsignale; und des Bestimmens, dass das Signal unbekannt ist, falls sein Signaturwert nicht ausreichend ähnlich zu wenigstens einem der Signaturwerte der Referenzsignale ist.According to a first aspect of the present invention, a method for detecting a signal comprises steps of detecting a time-dependent signal; forming a signature value based on a predetermined aspect of the signal over its duration; detecting signature values of predetermined known reference signals; comparing the signature value of the signal with the signature values of the reference signals; and determining that the signal is unknown if its signature value is not sufficiently similar to at least one of the signature values of the reference signals.

Mittels der vorgeschlagenen Technik kann auf einfache Weise summarisch bestimmt werden, ob das erfasste Signal bekannt ist oder nicht. Sollte das Signal bekannt sein, so kann üblicherweise zunächst nicht sicher angegeben werden, mit welchem der Referenzsignale es übereinstimmt, jedoch kann für eine nachfolgende Analyse des Signals ein wertvoller Verarbeitungshinweis gegeben werden. Die beschriebene Technik kann beispielsweise verwendet werden, um Auffälligkeiten in einem Signal zu bestimmen bzw. um umgekehrt zu bestimmen, dass ein Signal keine Auffälligkeiten trägt.Using the proposed technique, it is possible to determine in summary in a simple manner whether the signal detected is known or not. If the signal is known, it is usually not possible to initially state with certainty which of the reference signals it corresponds to, but a valuable processing hint can be given for a subsequent analysis of the signal. The technique described can be used, for example, to determine anomalies in a signal or, conversely, to determine that a signal does not contain any anomalies.

Bevorzugt wird eine Angabe von Referenzsignalen bereitgestellt, deren Signaturwerte dem Signaturwert des Signals ausreichend ähnlich sind. So kann eine Anzahl Kandidaten von Referenzsignalen benannt werden, denen das Signal entsprechen kann. Ein Suchraum, in welchem eine Bedeutung für das Signal bestimmt wird, kann dadurch signifikant verkleinert werden.Preferably, an indication of reference signals is provided whose signature values are sufficiently similar to the signature value of the signal. In this way, a number of candidates of reference signals can be named to which the signal can correspond. A search space in which a meaning for the signal is determined can thereby be significantly reduced.

In einer Ausführungsform kann eine andere Technik eingesetzt werden, um das Signal genauer zu analysieren bzw. seinen Informationsinhalt zu bestimmen. Sollte auf die beschriebene Weise bestimmt werden, dass das Signal nicht bekannt ist, kann die Analyse des Signals abgebrochen werden. So kann wertvolle Verarbeitungsleistung eingespart werden.In one embodiment, another technique may be used to more accurately analyze the signal or determine its information content. If it is determined in the manner described that the signal is unknown, the analysis of the signal may be aborted. This can save valuable processing power.

Die Analyse des Signals kann auch unter Berücksichtigung eines als ausreichend ähnlich bestimmten Referenzsignals erfolgen. Eine Komplexität der Analyse kann durch Berücksichtigung der Information, welche Referenzsignale sicher nicht von dem Signal umfasst sind, signifikant reduziert sein. Eine für die Analyse vorgesehene Verarbeitungseinrichtung kann schneller für einen anderen Zweck, insbesondere zur Erkennung eines weiteren Signals, frei sein.The analysis of the signal can also be carried out taking into account a reference signal that is determined to be sufficiently similar. The complexity of the analysis can be significantly reduced by taking into account the information as to which reference signals are definitely not included in the signal. A processing device intended for the analysis can be freed up more quickly for another purpose, in particular for detecting another signal.

Die beschriebene Technik kann in einer weiteren Ausführungsform auch bezüglich mehrerer Signaturwerte angewandt werden, die unterschiedliche Aspekte des Signals abbilden. So können auf der Basis unterschiedlicher Aspekte mehrere Signaturwerte des Signals gebildet werden. Für die Referenzsignale können jeweils korrespondierende Signaturwerte erfasst werden. Anschließend kann bestimmt werden, dass das Signal nicht bekannt ist, falls die Signaturwerte des Signals nicht ausreichend ähnlich zu korrespondierenden Signaturwerten der Referenzsignale sind.In a further embodiment, the described technique can also be applied to several signature values that represent different aspects of the signal. In this way, several signature values of the signal can be formed on the basis of different aspects. For the reference signals, corresponding sig natural values are recorded. It can then be determined that the signal is unknown if the signature values of the signal are not sufficiently similar to corresponding signature values of the reference signals.

Durch Berücksichtigen unterschiedlicher Aspekte kann das Signal auf einen Vektor reduziert werden, der mit einem anderen Vektor eines Referenzsignals verglichen werden kann. Durch die Verwendung mehrerer Signaturwerte in dem Vektor kann das Signal verbessert charakterisiert sein. Eine Erkennungsrate für das Signal kann erhöht sein. Eine Rate falscher Erkennungen kann hingegen gesenkt sein.By taking different aspects into account, the signal can be reduced to a vector that can be compared with another vector of a reference signal. By using multiple signature values in the vector, the signal can be better characterized. A detection rate for the signal can be increased. A false detection rate, on the other hand, can be reduced.

Allgemein kann ein Signaturwert als ausreichend ähnlich zu einem anderen Signaturwert betrachtet werden, falls sich die Signaturwerte um weniger als ein vorbestimmtes Maß voneinander unterscheiden. Dieses Maß kann in Abhängigkeit bekannter Referenzsignale so gewählt werden, dass ein optimaler Kompromiss zwischen einer hohen Erkennungsrate (korrekt positiv) und einer niedrigen Fehlerkennungsrate (falsch positiv) erzielt wird.In general, a signature value can be considered sufficiently similar to another signature value if the signature values differ from each other by less than a predetermined amount. This amount can be chosen depending on known reference signals so that an optimal compromise is achieved between a high detection rate (correct positive) and a low false detection rate (false positive).

Das Signal kann eine Überlagerung von Teilsignalen umfassen. Dabei kann bestimmt werden, dass keines der Referenzsignale ein Teilsignal ist, falls der Signaturwert des Signals nicht ausreichend ähnlich zu einem Signaturwert eines der Referenzsignale ist.The signal may comprise a superposition of sub-signals. It may be determined that none of the reference signals is a sub-signal if the signature value of the signal is not sufficiently similar to a signature value of one of the reference signals.

Anders ausgedrückt kann einfach und rasch bestimmt werden, dass das Signal kein Teilsignal umfasst, das einem der Referenzsignale entspricht. Umgekehrt kann, wie oben beschrieben ist, auch bestimmt werden, welche Referenzsignale dafür infrage kommen, als Teilsignal von dem Signal umfasst zu sein. Beide Informationen können zur Analyse des Signals vorteilhaft verwendet werden.In other words, it can be determined simply and quickly that the signal does not include a partial signal that corresponds to one of the reference signals. Conversely, as described above, it can also be determined which reference signals are eligible to be included as a partial signal in the signal. Both pieces of information can be used advantageously to analyze the signal.

In einem Beispiel betrifft das Signal die Summe von Stromaufnahmen einer vorbestimmten Anzahl Bauelemente. Für ein Bauelement kann bekannt sein, wie sich seine Stromaufnahme in charakteristischer Weise verändert, wenn ein vorbestimmter Fehlerzustand vorliegen. Dabei kann eine Vielzahl Fehlerzustände bzw. zugeordnete Stromaufnahmen bezüglich dieses Bauteils bestimmt sein. Die gesammelte Stromaufnahme kann darauf untersucht werden, ob ein Hinweis auf eine charakteristische Stromaufnahme eines der Bauteile vorliegt, die auf einen zugeordneten Betriebszustand, insbesondere einen vorbestimmten Fehlerzustand, hinweist. Mittels der beschriebenen Technik können zahlreiche Referenzsignale in einem Summensignal gleichzeitig gesucht und mit hoher Zuverlässigkeit gefunden werden. Die Überwachung des Signals kann deutlich einfacher als die Isolation und Analyse von Einzel- bzw. Teilsignalen sein. Fehlerzustände oder andere vorbestimmte Zustände mehrerer Einzelkomponenten können gemeinsam überwacht werden.In one example, the signal relates to the sum of current consumption of a predetermined number of components. For a component, it can be known how its current consumption changes in a characteristic manner when a predetermined fault condition is present. In this case, a large number of fault conditions or associated current consumptions can be determined with regard to this component. The collected current consumption can be examined to determine whether there is an indication of a characteristic current consumption of one of the components that indicates an associated operating condition, in particular a predetermined fault condition. Using the technique described, numerous reference signals in a sum signal can be searched for simultaneously and found with a high degree of reliability. Monitoring the signal can be significantly simpler than isolating and analyzing individual or partial signals. Fault conditions or other predetermined conditions of several individual components can be monitored together.

Das Bilden des Signaturwerts kann ein Kumulieren des vorbestimmten Aspekts über die Dauer des Signals umfassen. Liegt das Signal kontinuierlich vor, so kann der vorbestimmte Aspekt über die Zeit integriert werden. Handelt es sich um ein diskretes Signal, so können seine Werte über die Zeit aufaddiert werden.Forming the signature value may include accumulating the predetermined aspect over the duration of the signal. If the signal is continuous, the predetermined aspect may be integrated over time. If the signal is discrete, its values may be added over time.

In Abhängigkeit einer zu überwachenden Einrichtung können unterschiedliche Aspekte aus dem Signal betrachtet werden. Bevorzugt umfasst ein Aspekt eines von einer Energie, eines Maximums, eines Minimums oder einer Varianz des Signals. Andere Aspekte können jedoch ebenfalls untersucht werden. Außerdem ist es möglich, das Signal einer Vorverarbeitung zu unterziehen, um beispielsweise eine Normierung, eine Frequenzfilterung oder eine Glättung durchzuführen.Depending on the device to be monitored, different aspects of the signal can be considered. Preferably, an aspect comprises one of an energy, a maximum, a minimum or a variance of the signal. However, other aspects can also be examined. It is also possible to subject the signal to preprocessing, for example to perform normalization, frequency filtering or smoothing.

Das Signal umfasst in einer weiter bevorzugten Ausführungsform eines von einer Spannung, einem Strom, einer Verlustleistung und einer Temperatur. Derartige physikalische Werte sind bei der Überwachung von Systemen, Bauteilen oder Messwerten an Bord eines Kraftfahrzeugs besonders häufig anzutreffen.In a further preferred embodiment, the signal comprises one of a voltage, a current, a power loss and a temperature. Such physical values are particularly common when monitoring systems, components or measured values on board a motor vehicle.

Es ist außerdem bevorzugt, dass das Signal an einer Komponente an Bord eines Kraftfahrzeugs abgetastet ist. Die Komponente kann eine Vielzahl Bauteile umfassen, die jeweils ein Teilsignal bereitstellen können, welches als Überlagerung von der Komponente bereitgestellt wird. Beispielsweise kann die Komponente einen Kühlkörper aufweisen, an welchem ein Temperatursensor angebracht ist, der ein Temperatursignal bereitstellt. Am Kühlkörper können mehrere Bauteile angebracht sein, die jeweils eine gewisse Verlustleistung in Wärme umsetzen. Die Verlustleistungen der einzelnen Bauteile können hierbei den erwähnten Teilsignalen entsprechen.It is also preferred that the signal is sampled at a component on board a motor vehicle. The component can comprise a plurality of components, each of which can provide a partial signal which is provided as a superposition by the component. For example, the component can have a heat sink to which a temperature sensor is attached, which provides a temperature signal. Several components can be attached to the heat sink, each of which converts a certain power loss into heat. The power losses of the individual components can correspond to the partial signals mentioned.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Erkennung eines Signals eine Schnittstelle zur Erfassung eines zeitabhängigen Signals; eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Signaturwert auf der Basis eines vorbestimmten Aspekts des Signals über dessen Dauer zu bilden; und einen Datenspeicher mit Signaturwerten vorbestimmter bekannter Referenzsignale. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung ferner dazu eingerichtet, den Signaturwert des Signals mit den Signaturwerten der Referenzsignale zu vergleichen und zu bestimmen, dass das Signal unbekannt ist, falls sein Signaturwert nicht ausreichend ähnlich zu wenigstens einem der Signaturwerte der Referenzsignale ist.According to a further aspect of the present invention, a device for detecting a signal comprises an interface for detecting a time-dependent signal; a processing device which is designed to form a signature value based on a predetermined aspect of the signal over its duration; and a data memory with signature values of predetermined known reference signals. The processing device is further designed to compare the signature value of the signal with the signature values of the reference signals and to determine that the signal is unknown if its signature value is not sufficiently similar to at least one of the signature values of the reference signals.

Die Vorrichtung kann insbesondere an Bord eines Kraftfahrzeugs dazu eingesetzt werden, ein Signal auf einen bekannten Anteil hin zu untersuchen. Das Signal kann beispielsweise auf der Basis eines oder mehrerer Sensoren bereitgestellt sein.The device can be used in particular on board a motor vehicle to examine a signal for a known component. The signal can be provided, for example, on the basis of one or more sensors.

Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes Verfahren teilweise oder vollständig auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung elektronisch ausgeführt sein und beispielsweise einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen. Das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.The processing device can be set up to partially or completely carry out a method described herein. For this purpose, the processing device can be implemented electronically and can comprise, for example, a programmable microcomputer or microcontroller. The method can be in the form of a computer program product with program code means. The computer program product can be stored on a computer-readable data carrier. Features or advantages of the method can be transferred to the device or vice versa.

Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeug eine hierin beschriebene Vorrichtung. Das Kraftfahrzeug umfasst bevorzugt ein Kraftrad, einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus.According to yet another aspect of the present invention, a motor vehicle comprises a device described herein. The motor vehicle preferably comprises a motorcycle, a passenger car, a truck or a bus.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:

1 eine Vorrichtung an Bord eines Kraftfahrzeugs;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens;
3 ein Blockdiagramm; und
4 beispielhafte Diagramme mit Abhängigkeiten von Parametern an einer Realisierung einer Signalerkennung

illustriert.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

1 a device on board a motor vehicle;
2 a flow chart of a procedure;
3 a block diagram; and
4 Example diagrams with dependencies of parameters on a signal detection implementation

illustrated.

1 zeigt eine Vorrichtung 100 an Bord eines Kraftfahrzeugs 105. Ein Sensor 110 ist dazu eingerichtet, ein Signal bereitzustellen. Dabei kann der Sensor 110 ein Umfeld des Kraftfahrzeugs 105 oder eine Einrichtung an Bord des Kraftfahrzeugs 105 abtasten. In einer anderen Ausführungsform kann das Signal auch auf der Basis mehrerer Sensoren 110 bereitgestellt werden. 1 shows a device 100 on board a motor vehicle 105. A sensor 110 is designed to provide a signal. The sensor 110 can scan an environment of the motor vehicle 105 or a device on board the motor vehicle 105. In another embodiment, the signal can also be provided on the basis of several sensors 110.

Die Vorrichtung 100 umfasst eine Schnittstelle 115, eine Verarbeitungseinrichtung 120 und einen Datenspeicher 125. Ferner kann eine weitere Schnittstelle 130 vorgesehen sein. Optional ist eine Analyseeinrichtung 135 vorgesehen, die eigenständig ausgeführt oder von der Vorrichtung 100 umfasst sein kann. In letztgenanntem Fall kann die Analyseeinrichtung 135 mit der Verarbeitungseinrichtung 120 integriert ausgeführt sein.The device 100 comprises an interface 115, a processing device 120 and a data memory 125. Furthermore, a further interface 130 can be provided. Optionally, an analysis device 135 is provided, which can be implemented independently or can be included in the device 100. In the latter case, the analysis device 135 can be integrated with the processing device 120.

Die Verarbeitungseinrichtung 120 ist dazu eingerichtet, über die Schnittstelle 115 das Signal des Sensors 110 entgegenzunehmen und auf vorbestimmte Auffälligkeiten zu untersuchen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung 120 einen Signaturwert bezüglich des Signals bestimmen und mit Signaturwerten vergleichen, die im Datenspeicher 125 abgelegt und vorbestimmten Referenzsignalen zugeordnet sind. Der Signaturwert des erfassten Signals kann mit den Signaturwerten einer Vielzahl Referenzsignale verglichen werden. Kann dabei keine ausreichende Übereinstimmung festgestellt werden, so kann ein entsprechendes Signal über die weitere Schnittstelle 130 bereitgestellt werden. Andernfalls, wenn eines oder mehrere Referenzsignale als dem Signal ähnlich eingestuft werden müssen, kann eine entsprechende Information über die weitere Schnittstelle 130 bereitgestellt werden. Dabei kann ein Hinweis auf Referenzsignale bereitgestellt werden, die ausreichend ähnlich zu dem Signal sind.The processing device 120 is set up to receive the signal from the sensor 110 via the interface 115 and to examine it for predetermined abnormalities. To do this, the processing device 120 can determine a signature value for the signal and compare it with signature values that are stored in the data memory 125 and assigned to predetermined reference signals. The signature value of the detected signal can be compared with the signature values of a large number of reference signals. If sufficient agreement cannot be determined, a corresponding signal can be provided via the additional interface 130. Otherwise, if one or more reference signals must be classified as similar to the signal, corresponding information can be provided via the additional interface 130. An indication of reference signals that are sufficiently similar to the signal can be provided.

Die Analyseeinrichtung 135 ist dazu eingerichtet, das vom Sensor 110 bereitgestellte Signal an der Schnittstelle 115 abzugreifen und zu analysieren. Insbesondere kann die Analyseeinrichtung 135 ein Referenzsignal in dem Signal auffinden und einen oder mehrere Parameter bestimmen, die angeben, in welcher Weise das Referenzsignal in dem Signal vorliegt. Außerdem können weitere Informationen aus dem Signal bestimmt werden, beispielsweise aus Anteilen oder Passagen, die von vorbestimmten Referenzsignalen verschieden sind.The analysis device 135 is designed to tap the signal provided by the sensor 110 at the interface 115 and to analyze it. In particular, the analysis device 135 can find a reference signal in the signal and determine one or more parameters that indicate the manner in which the reference signal is present in the signal. In addition, further information can be determined from the signal, for example from portions or passages that are different from predetermined reference signals.

In einem illustrativen Beispiel umfasst der Sensor 110 ein Mikrofon zur Erfassung eines Sprachbefehls einer Person an Bord des Kraftfahrzeugs 105. Die Vorrichtung 100 kann dazu eingerichtet sein, eine vorbestimmte Anzahl Schlüsselwörter aus dem Mikrofonsignal zu erkennen. Die Analyseeinrichtung 135 kann dazu eingerichtet sein, den Sprachbefehl zu erkennen.In an illustrative example, the sensor 110 comprises a microphone for detecting a voice command from a person on board the motor vehicle 105. The device 100 can be configured to recognize a predetermined number of keywords from the microphone signal. The analysis device 135 can be configured to recognize the voice command.

In Zusammenarbeit der Vorrichtung 100 mit der Analyseeinrichtung 135 können wertvolle Verarbeitungshinweise bestimmt werden. Sollte in einer Weiterführung des gegebenen Beispiels die Vorrichtung 100 in dem Sensorsignal kein Schlüsselwort erkennen, so kann die Analyseeinrichtung 135 eine weitere Verarbeitung des Sensorsignals einstellen. Sollte die Vorrichtung 100 einen oder mehrere Kandidaten von Schlüsselworten bestimmen, die in dem Signal enthalten sein könnten, so kann die Analyseeinrichtung 135 verbessert nach eben diesen Schlüsselworten im Mikrofonsignal suchen.In cooperation between the device 100 and the analysis device 135, valuable processing instructions can be determined. If, in a continuation of the given example, the device 100 does not recognize a keyword in the sensor signal, the analysis device 135 can stop further processing of the sensor signal. If the device 100 determines one or more candidate keywords that could be contained in the signal, the analysis device 135 can search more effectively for these keywords in the microphone signal.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200. Das Verfahren 200 ist dazu eingerichtet, das Vorhandensein eines Referenzsignals in einem erfassten Signal zu bestimmen und kann insbesondere mittels einer Vorrichtung 100 ausgeführt werden. 2 shows a flow chart of a method 200. The method 200 is designed to to determine the presence of a reference signal in a detected signal and can be carried out in particular by means of a device 100.

In einem Schritt 205 kann das Signal erfasst werden. Dazu kann eine Abtastung mittels eines oder mehrerer Sensoren 110 erfolgen. Das Signal kann außerdem vorverarbeitet werden, beispielsweise indem es normiert wird, sodass seine Amplitude in einem vorbestimmten Bereich liegt. Außerdem kann das Signal beispielsweise gefiltert werden, um etwa Ausreißer zu beseitigen oder ein Rauschen zu verringern. Ist das zeitabhängige Signal sehr lang, so kann es in vorbestimmte Zeitabschnitte unterteilt werden („Framing“).In a step 205, the signal can be detected. For this purpose, sampling can be carried out using one or more sensors 110. The signal can also be preprocessed, for example by normalizing it so that its amplitude lies in a predetermined range. In addition, the signal can be filtered, for example, to eliminate outliers or reduce noise. If the time-dependent signal is very long, it can be divided into predetermined time periods ("framing").

In einem Schritt 210 kann für das Signal ein Signaturwert bezüglich eines vorbestimmten Aspekts bestimmt werden. Signaturwerte können bezüglich mehrerer unterschiedlicher Aspekte bestimmt werden. Beim Bilden des Signaturwerts wird bevorzugt der zeitliche Verlauf des Signals bzw. des Aspekts über die zeitliche Länge des Signals betrachtet und auf eine skalare Größe abgebildet. Das Abbilden kann insbesondere die Bildung eines Mittelwerts, eines Minimums, eines Maximums oder eines zeitlichen Integrals umfassen.In a step 210, a signature value can be determined for the signal with respect to a predetermined aspect. Signature values can be determined with respect to several different aspects. When forming the signature value, the temporal progression of the signal or the aspect over the temporal length of the signal is preferably considered and mapped to a scalar value. The mapping can in particular comprise the formation of an average value, a minimum, a maximum or a temporal integral.

In einem Schritt 215 können Signaturwerte von Referenzsignalen bestimmt werden. Die Signaturwerte können bereits vor Ablauf des Verfahrens 200 bereitgestellt und beispielsweise im Datenspeicher 125 abgelegt sein.In a step 215, signature values of reference signals can be determined. The signature values can already be provided before the end of the method 200 and stored, for example, in the data memory 125.

In einem Schritt 220 können einer oder mehrere Signaturwerte des Signals mit jeweils korrespondierenden Signaturwerten von Referenzsignalen verglichen werden. Umfasst beispielsweise das Signal einen ersten Signaturwert bezüglich eines ersten Aspekts und einen zweiten Signaturwert bezüglich eines zweiten Aspekts, so können die Signaturwerte mit jeweils einem ersten und einem zweiten Signaturwert von einem oder mehreren Referenzsignalen verglichen werden. Dem Vergleich liegt üblicherweise eine vorbestimmte Fehlerschwelle zugrunde, die angibt, wie weit die Signaturwerte voneinander abweichen dürfen, um noch als ähnlich bzw. einander entsprechend angesehen werden zu können. Diese Fehlerschwelle kann ebenfalls bereits vorbestimmt sein.In a step 220, one or more signature values of the signal can be compared with corresponding signature values of reference signals. For example, if the signal comprises a first signature value with respect to a first aspect and a second signature value with respect to a second aspect, the signature values can be compared with a first and a second signature value of one or more reference signals. The comparison is usually based on a predetermined error threshold that indicates how far the signature values can deviate from one another in order to still be considered similar or corresponding to one another. This error threshold can also already be predetermined.

In einem Schritt 225 können Referenzsignale bestimmt werden, deren zugeordnete Signaturwerte ausreichend ähnlich zu dem oder den Signaturwerten des erfassten Signals sind. Ein Hinweis auf diese Kandidaten kann an die Analyseeinrichtung 135 bereitgestellt werden.In a step 225, reference signals can be determined whose associated signature values are sufficiently similar to the signature value(s) of the detected signal. An indication of these candidates can be provided to the analysis device 135.

In einem Schritt 230 kann das im Schritt 205 erfasste Signal verarbeitet oder analysiert werden. Dabei können die bestimmten Kandidaten bzw. die Information, dass keine Kandidaten bestimmt werden konnten, vorteilhaft verwendet werden.In a step 230, the signal acquired in step 205 can be processed or analyzed. In this case, the determined candidates or the information that no candidates could be determined can be used advantageously.

3 zeigt ein Blockdiagramm zur Bestimmung von Kandidaten von Referenzsignalen für ein eintreffendes Signal. Dazu werden Referenzsignale bestimmt, deren Referenzsignalsignaturen nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer Signatur des eintreffenden Signals abweicht. Die Verarbeitung beginnt in einer Zeitdomäne 315, durchläuft eine Merkmalsdomäne 320 und endet in einer Zeitdomäne 325. 3 shows a block diagram for determining candidates of reference signals for an incoming signal. For this purpose, reference signals are determined whose reference signal signatures do not deviate from a signature of the incoming signal by more than a predetermined amount. The processing begins in a time domain 315, passes through a feature domain 320 and ends in a time domain 325.

Referenzsignale 305 können in einem Schritt 330 in einer Datenbank W abgelegt werden. Aus N_r Referenzsignalen 305 können N_r Referenzsignaturen 310 der Größe L × D bestimmt werden. Dabei steht L für die zeitliche Ausdehnung des Signals, z. B. eine Anzahl an L Datenpunkten. D ist die Dimension des Signals, z. B. Spannung und Strom (D=2) oder Temperatur (D=1). In einem Schritt 335 kann daraus ein Satz von Niederfrequenzmerkmalen, die einen Merkmalsdatensatz erzeugen, extrahiert werden. Merkmale entsprechen dabei hierin beschriebenen Aspekten.Reference signals 305 can be stored in a database W in a step 330. N _r reference signatures 310 of size L × D can be determined from N _r reference signals 305. L stands for the temporal extension of the signal, e.g. a number of L data points. D is the dimension of the signal, e.g. voltage and current (D=2) or temperature (D=1). In a step 335, a set of low-frequency features that generate a feature data set can be extracted from this. Features correspond to aspects described herein.

Trifft ein zu erkennendes Signal ein, wird zu diesem ein Signaturwert X bestimmt. In einem Schritt 340 können im Merkmalsraum solche Referenzsignaturen 310 bestimmt werden, die dem Signaturwert X des Signals am nächsten liegen. Referenzsignaturen 310, die sich um nicht mehr als einen vorbestimmten Betrag ε vom Signaturwert X des Signals unterscheiden, können angegeben werden.If a signal to be recognized arrives, a signature value X is determined for it. In a step 340, reference signatures 310 that are closest to the signature value X of the signal can be determined in the feature space. Reference signatures 310 that do not differ from the signature value X of the signal by more than a predetermined amount ε can be specified.

Auf dieser Basis kann in einem Schritt 345 eine Menge von Referenzsignalen 305 angegeben werden, von denen eines dem eintreffenden Signal entsprechen könnte. Umgekehrt können auch Referenzsignale 305 angegeben werden, die wohl nicht dem eintreffenden Signal entsprechen, weil ihre Signaturen 310 zu unterschiedlich von der Signatur X des eintreffenden Signals sind.On this basis, a set of reference signals 305 can be specified in a step 345, one of which could correspond to the incoming signal. Conversely, reference signals 305 can also be specified which probably do not correspond to the incoming signal because their signatures 310 are too different from the signature X of the incoming signal.

4 zeigt drei beispielhafte qualitative Diagramme mit Abhängigkeiten von Parametern an einer Realisierung einer Signalerkennung. In 4 sind ein erstes Diagramm 405, ein zweites Diagramm 410 und ein drittes Diagramm 415 dargestellt. Den dargestellten Diagrammen ist eine Simulation zur Erkennung von Referenzsignalen in einem Signal zugrunde gelegt. Die Diagramme 405, 410, 415 zeigen jeweils Abhängigkeiten eines Parameters von einer Modellgröße m und einer Dimensionalität F. Die Dimensionalität F gibt an, wie viele Merkmale bzw. Aspekte pro Signal betrachtet werden. 4 shows three exemplary qualitative diagrams with dependencies of parameters in a realization of signal detection. In 4 a first diagram 405, a second diagram 410 and a third diagram 415 are shown. The diagrams shown are based on a simulation for detecting reference signals in a signal. The diagrams 405, 410, 415 each show dependencies of a parameter on a model size m and a dimensionality F. The dimensionality F indicates how many features or aspects are considered per signal.

Das erste Diagramm 405 zeigt eine Abhängigkeit eines mittleren durchschnittlichen Fehlers MAE von den Parametern F und m. Es ist zu erkennen, dass der Fehler MAE mit der Verwendung einer größeren Anzahl Merkmale sowie mit der Größe des Modells m absinkt. Beide Zusammenhänge scheinen exponentiell zu sein.The first diagram 405 shows a dependence of a mean average error MAE on the parameters F and m. It can be seen that the error MAE decreases with the use of a larger number of features as well as with the size of the model m. Both relationships appear to be exponential.

Das zweite Diagramm 410 zeigt eine Abhängigkeit der für die Erkennung eines Referenzsignals erforderlichen Zeit t. Der Zeitbedarf t steigt sowohl mit steigender Dimensionalität F als auch mit steigender Modellgröße m an. Beide Zusammenhänge erscheinen im Wesentlichen linear.The second diagram 410 shows a dependency of the time t required for the detection of a reference signal. The time required t increases both with increasing dimensionality F and with increasing model size m. Both relationships appear to be essentially linear.

Das dritte Diagramm 415 zeigt eine Abhängigkeit eines Speicherbedarfs S in Abhängigkeit der Parameter F und m. Mit steigender Dimensionalität F steigt der Speicherbedarf S. Auch mit steigender Modellgröße m steigt die Anforderung an den Speicher S. Auch hier erscheinen beide Zusammenhänge im Wesentlichen linear.The third diagram 415 shows a dependence of a memory requirement S on the parameters F and m. With increasing dimensionality F, the memory requirement S increases. Also with increasing model size m, the requirement for the memory S increases. Here, too, both relationships appear essentially linear.

BezugszeichenReference symbols

100100: Vorrichtungcontraption
105105: KraftfahrzeugMotor vehicle
110110: Sensorsensor
115115: Schnittstelleinterface
120120: VerarbeitungseinrichtungProcessing facility
125125: DatenspeicherData storage
130130: weitere Schnittstelleadditional interface
135135: Analyseeinrichtung Analysis device
200200: VerfahrenProceedings
205205: Signal erfassenCapture signal
210210: Signaturwert nach vorbestimmtem Aspekt bestimmenDetermine signature value according to predetermined aspect
215215: Signaturwerte von Referenzsignalen bestimmenDetermine signature values of reference signals
220220: VergleichenCompare
225225: Kandidaten bestimmenDetermine candidates
230230: Signal verarbeiten Process signal
NN: Anzahl ReferenzsignaleNumber of reference signals
XX: Signatur eines SignalsSignature of a signal
WW: Datenbank Database
305305: ReferenzsignalReference signal
310310: ReferenzsignaturReference signature
315315: ZeitdomäneTime domain
320320: MerkmalsdomäneFeature domain
325325: Zeitdomäne Time domain
330330: AblegenTake off
335335: Merkmal / Aspekt extrahierenExtract feature / aspect
340340: Finden nächster AbtastwerteFinding next samples
345345: Reduzieren der Anzahl Referenzsignaturen Reducing the number of reference signatures
405405: erstes Diagrammfirst diagram
410410: zweites Diagrammsecond diagram
415415: drittes Diagramm third diagram
mm: ModellgrößeModel size
LL: Anzahl von Datenpunkten pro ReferenzsignalNumber of data points per reference signal
DD: Dimensionalität des ReferenzsignalsDimensionality of the reference signal
FF: Dimensionalität des MerkmalvektorsDimensionality of the feature vector
MAEMAE: durchschnittlicher mittlerer Fehler (mean average error)mean average error
tt: ZeitTime
SS: SpeichergrößeStorage size

Claims

Method (200) for detecting a signal, comprising the following steps: - detecting (205) a time-dependent signal; - forming (210) a signature value based on a predetermined aspect of the signal over its duration; - detecting (215) signature values of predetermined known reference signals; - comparing (220) the signature value of the signal with the signature values of the reference signals; and - determining (220) that the signal is unknown if its signature value is not sufficiently similar to at least one of the signature values of the reference signals.

Procedure (200) according to Claim 1 , providing (225) an indication of reference signals whose signature values are sufficiently similar to the signature value of the signal.

Procedure (200) according to Claim 1 or 2 , whereby an analysis of the signal is aborted (230) if it is determined to be unknown.

Procedure (200) according to Claims 2 and 3 , wherein the signal is analyzed (230) taking into account a reference signal determined to be sufficiently similar.

Method (200) according to one of the preceding claims, wherein on the basis of different aspects several signature values of the signal are formed; wherein corresponding signature values are detected for each of the reference signals; and wherein it is determined that the signal is not known if the signature values of the signal are not sufficiently similar to corresponding signature values of the reference signals.

A method (200) according to any one of the preceding claims, wherein a signature value is considered sufficiently similar to another signature value if the signature values differ from each other by less than a predetermined amount.

A method (200) according to any preceding claim, wherein the signal comprises a superposition of one or more sub-signals; and determining that none of the reference signals is a sub-signal if the signature value of the signal is not sufficiently similar to a signature value of one of the reference signals.

A method (200) according to any one of the preceding claims, wherein forming the signature value comprises accumulating the predetermined aspect over the duration of the signal.

The method (200) of any preceding claim, wherein an aspect comprises one of an energy, a maximum, a minimum, or a variance of the signal.

The method (200) of any preceding claim, wherein the signal comprises one of a voltage, a current, a power dissipation, and a temperature.

Procedure (200) according to Claim 10 , wherein the signal is sampled at a component on board a motor vehicle.

Device (100) for detecting a signal; the device comprising: - an interface (115) for detecting a time-dependent signal; - a processing device (120) configured to form a signature value based on a predetermined aspect of the signal over its duration; - a data store (125) with signature values of predetermined known reference signals; - the processing device (120) is further configured to compare the signature value of the signal with the signature values of the reference signals; and to determine that the signal is unknown if its signature value is not sufficiently similar to at least one of the signature values of the reference signals.

Motor vehicle (105), comprising a device (100) according to Claim 12 .