EP1866886B1 - Verfahren und vorrichtung zum rekonstruieren von datenwerten eines sensorsignals - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum rekonstruieren von datenwerten eines sensorsignals Download PDF

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EP1866886B1
EP1866886B1 EP06707919.4A EP06707919A EP1866886B1 EP 1866886 B1 EP1866886 B1 EP 1866886B1 EP 06707919 A EP06707919 A EP 06707919A EP 1866886 B1 EP1866886 B1 EP 1866886B1
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EP
European Patent Office
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sensor
unit
signal
values
data values
Prior art date
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EP06707919.4A
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Inventor
Volker Frese
Michael SCHRÜLLKAMP
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems

Definitions

  • WO 01/03095 A2 For example, there is known a method for quasi-continuous transmission of a time variable between a transmitter and a receiver. In order to provide the time profile of the variable for triggering an operational function, it is determined at least approximately in a processing device downstream of the receiver on the basis of the transmitted information.
  • the present invention relates to a method and an apparatus for reconstructing data values of a sensor signal at arbitrary times, in particular in motor vehicles, with at least one control unit and with at least one sensor with transmission of digital signal values via a transmission path to the control unit, and a receiver unit for this purpose.
  • sensors in different versions for example as acceleration sensors, for the function of crash sensors u. a. Used for detecting impact events for years.
  • a sensor measures a physical quantity, for example an acceleration in the event of an impact, and, in the event of an impact, delivers specific data signals, which are transmitted to a central control unit or a control unit in a special form.
  • the signal values of a sensor can be digitized in an analog version of the sensor. This happens synchronously by the predetermined by the operating software of the controller sampling rate of the analog-to-digital converter of the controller.
  • the updating of the sensor data values takes place in a different time range than the collection of the data values via the digital interface of the controller or of the system with so-called asynchronous sampling. This results in a temporal blur, which is referred to as jitter. This reduces the quality of the signal values.
  • a peripheral acceleration sensor has its own sampling rate with a specific value and transmits this data in a time-discrete manner to the control unit. Its sampling rate is from generated in the sensor own clock, which, however, is not quartz for cost reasons. For this reason, the frequency of this clock can be subject to a corresponding fluctuation as a function of the temperature, with the result that the data values retrieved by the control unit for evaluation have a jitter at the rate to the control unit.
  • a synchronization of the sensor signal with the system clock of the controller could lead to a solution to this problem, but this is not possible due to the choice of the evaluation concept in the sensor.
  • a transmission of a synchronization signal to a peripheral sensor would cause considerable costs.
  • an increase in the update rate due to the limited data rate of the interface to the peripheral sensor is not possible.
  • the method according to the invention and the device according to the invention for reconstructing data values of a sensor signal at arbitrary times now make it possible to transfer signal values of the sensor to the evaluation system independently of different sampling rates of the sensor and of the control device with reduction of the jitter effects.
  • the receiver module in the control unit detects the clock ratio between the peripheral sensor and the evaluation in the control unit.
  • the receiver module determines the signal values to be forwarded to the evaluation of the control unit by linear interpolation of the data values received by the sensor. Even complicated arithmetic operations such as polynomial interpolations are possible, and it is also to delay time between the voltage applied to the sensor To save physical size and the forwarded to the control signal, polynomial extrapolations conceivable. Depending on the algorithm, this increases the effectiveness with regard to tripping times and crash discrimination.
  • An essential advantage of the invention is that in the case of airbag control units, even when using "jitter-sensitive" algorithms, synchronization of the sensor signals with the system clock of the central evaluation unit can be dispensed with, and the interpolation algorithm is preferably programmable. This saves the complex implementation of the synchronization and increases the flexibility in the selection of evaluation concepts of sensors and the selection of technologies.
  • method step (S1) involves processing the sampled data values by means of a filter as signal processing and a digital coding unit.
  • the filter is a low-pass filter.
  • the data values are subjected to a specific processing whose properties are advantageously included in the evaluation of the transmitted digital data values.
  • the coding unit is a time-discrete coder which transmits the digital signal values in a fixed frequency. This is advantageously independent of the frequency of the clock rate of the control unit, whereby no synchronization is required.
  • a buffering of the received data for further intermediate evaluation takes place before a transfer to the evaluation takes place in the control unit.
  • the signal conditioning of the sensor is designed as a low-pass filter and the coding unit as a digital time-discrete encoder.
  • the interpolation unit has a programmable interpolation algorithm, resulting in a large adaptability to different technologies.
  • the receiver unit of the device according to the invention is designed as an ASIC, wherein the interpolation unit forms part of the software of this ASIC. This is advantageous, since thus no space for additional components is required.
  • the receiver unit is designed as an ASIC and the interpolation unit forms part of the software of this ASIC.
  • the updating of the signal values of the sensor signal by an applied clock or internal clock is set to a fixed value and can not be changed.
  • the clock of such a sensor is temperature sensitive and may, for example, be subject to a variation of up to 6%.
  • such a sensor has a sampling rate of 228 .mu.s and transmits its data values in a digitally discrete-time manner to an evaluation unit which stores the data Read in data at a rate of, for example, 500 ⁇ s. This results in a maximum time offset, a so-called jitter, to 228 ⁇ s * 1.06.
  • Fig. 1 illustrated in a diagram.
  • An amplitude a of signals is plotted over an axis with the time t.
  • a first and a second signal 17 and 18, which have their origin in a common point. Due to the above-mentioned fluctuations and different clock rates, there is a time offset 19 between the signals 17, 18, which becomes larger and larger over time t. From these two signals 17, 18, a beat signal with different frequency and different amplitude a can arise in a known manner, which leads to misinterpretations when evaluated.
  • the sensors Since, as mentioned above, the internal clock of the sensor can not be changed, the sensors would have to be synchronized to reduce the jitter, so the time offset 19, to let the jitter go back to zero.
  • the update rate of the sensors can also be increased. However, there are limits set by the process technology and the measuring principle, so that an "increase" of this update rate can be made by interpolation.
  • Fig. 2 represents an enlarged portion of a sensor signal 20 plotted in amplitude a over time t.
  • a digitization of an analog signal can take place in a known manner by measuring the amplitude a of the sensor signal 20 analogously at certain sampling times t 1 ... T n and the data values a 1 associated with these times. ..a n be converted into digital values.
  • An arbitrary data value a i at any time t i between the sampling instants a 1 ... a n can, as mentioned above, are recognized only by increasing the sampling rate or by an interpolation of the data values a 1 ... a n.
  • the sensor 2 has a sensor element 11, which is acted upon by an acting physical variable in the event of an impact, for example an acceleration or a pressure, and supplies a corresponding sensor signal 20.
  • This signal is processed in a signal conditioning 12 in a predetermined manner, for example by running a low pass filter with certain characteristics, for example attenuation or gain, cutoff frequency.
  • the filtered signal is fed to a coding unit 13, which digitally discretely discrete the signal in a specific time fixed clock rate coded. In this embodiment, the signal is then fed via the transmission path 9 to the control unit 6.
  • the control unit 6 has a receiver unit 7, which is preferably designed as an ASIC.
  • the transmitted signal in the form of digital signal values is received in an input unit 14 and buffered in a memory device 15.
  • the input unit 14 may amplify the received signal in a known manner.
  • the data values a 1 ... A n are present, as in FIG Fig. 2 shown.
  • an interpolation unit 16 calculates arbitrary data values a i at arbitrary times t i (see FIG Fig. 2 ).
  • the continuous sensor signal 20 can be reconstructed.
  • the sensor 2 can supply its signal values with the clock associated with it, and the control unit can obtain any data values interpolated from these signal values with its own clock.
  • the interpolation algorithms can be implemented as software in the ASIC software, so that no additional components are required for this.
  • Fig. 4 finally shows a schematic representation of an embodiment of the device 1 according to the invention Fig. 3 in a motor vehicle 10.
  • three sensors 3, 4, 5 are connected via transmission links 9 to the control unit 6.
  • the sensor 3 is here a front sensor for sensing a frontal impact, the sensors 4 and 5 form sensing devices as side sensors for side impact. All sensors 3, 4, 5 are according to Fig. 3 formed, with their signal values as explained above at any time points t i are reconstructed by interpolation in the control unit
  • the invention is not limited to the embodiments described above, but modifiable in a variety of ways.
  • the interpolation unit 16 can also form an independent component.
  • the interpolation unit 16 can perform not only interpolations but also extrapolations and all known arithmetic operations such as polynomial interpolation.
  • interpolation algorithm of the interpolation unit 16 is designed to be programmable.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

    STAND DER TECHNIK
  • Aus der WO 01/03095 A2 ist eine Verfahren zur quasi-kontinuierlichen Übertragung einer zeitlich veränderlichen Größe zwischen einem Sender und einem Empfänger bekannt. Um den zeitlichen Verlauf der Größe zum Auslöen einer betriebsbezogenen Funktion bereitzustellen, wird dieser in einer dem Empfänger nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung unter Zugrundelegung der übertragenen Informationen zumindest näherungsweise ermittelt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rekonstruieren von Datenwerten eines Sensorsignals zu beliebigen Zeitpunkten, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem Steuergerät und mit mindestens einem Sensor mit Übertragung von digitalen Signalwerten über eine Übertragungsstrecke an das Steuergerät, sowie eine Empfängereinheit dazu.
  • In Kraftfahrzeugen werden Sensoren in unterschiedlichen Ausführungen, beispielsweise als Beschleunigungssensoren, für die Funktion von Crashsensoren u. a. zur Erkennung von Aufprallvorgängen bereits seit Jahren eingesetzt. Ein derartiger Sensor misst eine physikalische Größe, beispielsweise eine Beschleunigung bei einem Aufprall, und liefert bei einem Aufprallereignis bestimmte Datensignale, die an eine zentrale Rechen- bzw. Regelungseinheit oder ein Steuergerät in einer besonderen Form weitergeleitet bzw. übertragen werden.
  • Die Signalwerte eines Sensors können in einer analogen Ausführung des Sensors digitalisiert werden. Dieses geschieht hierbei synchron durch die von der Betriebssoftware des Steuergeräts vorgegebene Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers des Steuergeräts.
  • Bei einem Sensor mit digitaler Übertragung erfolgt die Aktualisierung der Sensordatenwerte in einem anderen Zeitbereich als die Abholung der Datenwerte über die digitale Schnittstelle des Steuergeräts bzw. des Systems mit einer so genannten asynchronen Abtastung. Daraus ergibt sich eine zeitliche Unschärfe, die als Jitter bezeichnet wird. Dadurch wird die Qualität der Signalwerte herabgesetzt.
  • Beispielsweise besitzt ein peripherer Beschleunigungssensor eine eigene Abtastrate mit einem bestimmten Wert und übermittelt diese Daten zeitdiskret an das Steuergerät. Seine Abtastrate wird von einem im Sensor befindlichen eigenen Taktgeber erzeugt, welcher jedoch aus Kostengründen kein Quarz ist. Aus diesem Grund kann die Frequenz dieses Taktgebers in Abhängigkeit von der Temperatur einer entsprechenden Schwankung unterliegen, was dazu führt, dass die von dem Steuergerät zur Auswertung abgeholten Datenwerte zu der Rate dem Steuergerät einen Jitter aufweisen.
  • Das bedeutet zum Beispiel bei einem Airbagsystem, dass sogar teilweise übermittelte Daten verloren gehen, was im schlimmsten Fall zu einer Nichtauslösung im Crashfall aber auch zu einer Fehlauslösung der Rückhaltemittel (zum Beispiel des Airbags) im normalen Betrieb führen kann. Ein solcher Jitter kann die Durchführung der Auslösezeiten und eine Crashdiskriminierung herabsetzen, indem die zeitlich versetzten Signale eine Schwebung mit einer anderen Frequenz und Amplitude ergeben können, welche Fehlauswertungen und Fehlauslösungen ergeben kann.
  • Eine Synchronisation des Sensorsignals mit dem Systemtakt des Steuergeräts könnte zu einer Lösung dieses Problems führen, was aber auf Grund der Wahl des Auswertekonzeptes im Sensor nicht möglich ist. Eine Übertragung eines Synchronisationssignals zu einem peripheren Sensor würde erhebliche Kosten verursachen. Weiterhin ist eine Erhöhung der Aktualisierungsrate auf Grund der eingeschränkten Datenrate der Schnittstelle zum peripheren Sensor nicht möglich.
    • VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Rekonstruieren von Datenwerten eines Sensorsignals zu beliebigen Zeitpunkten ermöglichen es nun, Signalwerte des Sensors an das Auswertesystem unabhängig von unterschiedlichen Abtastraten des Sensors und des Steuergeräts mit Reduzierung der Jittereffekte zu übergeben.
  • Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Sensorwerte exakt zu dem geforderten Zeitpunkt einer Zeitschleife im Algorithmus verfügbar sind, wobei Verfälschungen von Algorithmen durch Jittereffekte verhindert werden. Die Auslösung von Sicherheitseinrichtungen durch das Steuergerät wird dadurch erheblich sicherer.
  • Die Grundidee der Erfindung wird im Folgenden erläutert.
  • Der Empfängerbaustein in dem Steuergerät erkennt das Taktverhältnis zwischen dem peripheren Sensor und der Auswertung in dem Steuergerät. Im einfachsten Fall bestimmt der Empfängerbaustein durch lineare Interpolation der vom Sensor empfangenen Datenwerte die an die Auswertung des Steuergeräts weiterzuleitenden Signalwerte. Auch komplizierte Rechenoperationen wie polynomische Interpolationen sind möglich, und es sind auch, um Verzögerungszeit zwischen der am Sensor anliegenden physikalischen Größe und dem an das Steuergerät weitergeleiteten Signal zu sparen, polynomische Extrapolationen denkbar. Je nach Algorithmus erhöht sich damit die Effektivität bezüglich Auslösezeiten und Crashdiskriminierung.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei Airbagsteuergeräten auch bei Verwendung von "Jitter-sensitiven" Algorithmen auf eine Synchronisation der Sensorsignale mit dem Systemtakt der zentralen Auswerteeinheit verzichtet werden kann, und dass der Interpolationsalgorithmus vorzugsweise programmierbar ist. Dadurch wird die aufwendige Umsetzung der Synchronisierung eingespart und die Flexibilität bei der Wahl von Auswertekonzepten von Sensoren und der Auswahl von Technologien erhöht.
  • Das Verfahren zum Rekonstruieren von Datenwerten eines Sensorsignals zu beliebigen Zeitpunkten, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem Steuergerät und mit mindestens einem Sensor mit Übertragung von digitalen Signalwerten über eine Übertragungsstrecke an das Steuergerät, weist folgende Verfahrensschritte auf:
    • (S1) Erzeugen von digitalen Signalwerten aus zu bestimmten Zeitpunkten im Sensor aus einem mit einem Sensorelement abgetasteten Datenwerten eines Sensorsignals zum Übertragen der digitalen Signalwerte an das Steuergerät;
    • (S2) Auswerten der übertragenen digitalen Signalwerte mit einer Empfangseinheit im Steuergerät; und
    • (S3) Rekonstruieren von Datenwerten des Sensorsignals durch Interpolieren und/oder Extrapolieren der empfangenen digitalen Signalwerte für beliebige Zeitpunkte.
  • Dabei ist es vorteilhaft, dass Verfahrensschritt (S1) ein Aufbereiten der abtasteten Datenwerte mittels eines Filters als Signalaufbereitung und einer digitalen Kodiereinheit erfolgt. Vorzugsweise ist das Filter ein Tiefpassfilter. Hiermit werden die Datenwerte einer bestimmten Bearbeitung unterzogen, deren Eigenschaften bei der Auswertung der übertragenen digitalen Datenwerte vorteilhaft mit einbezogen werden.
  • Die Kodiereinheit ist ein zeitdiskreter Kodierer, der die digitalen Signalwerte in einer festen Frequenz überträgt. Dieses erfolgt vorteilhaft unabhängig von der Frequenz der Taktrate des Steuergerätes, wodurch keine Synchronisation erforderlich ist.
  • Der Verfahrensschritt (S2) weist folgende Teilschritte auf:
    • (S2.1) Empfangen der zeitdiskreten digitalen Signalwerte mit einer Eingangseinheit; und
    • (S2.2) Speichern der empfangenen digitalen Signalwerte in einer Speichereinrichtung.
  • In der Speichereinrichtung erfolgt eine Zwischenspeicherung der empfangenen Daten zur weiteren Zwischenauswertung, bevor eine Übergabe an die Auswertung in dem Steuergerät erfolgt.
  • Dazu ist es vorteilhaft, dass der Verfahrensschritt (S3) folgende Teilschritte aufweist:
    • (S3.1) Interpolieren und/oder Extrapolieren der Signalwerte aus der Speichereinheit mittels einer Interpolationseinrichtung unter Zuhilfenahme der Eigenschaften der Signalaufbereitung des Sensors zum Rekonstruieren von Datenwerten des Sensorsignals für beliebige Zeitpunkte; und
    • (S3.2) Übergeben der rekonstruierten Datenwerte an die Steuereinheit für einen geforderten beliebigen Zeitpunkt.
    Mit Kenntnis der Eigenschaften des Tiefpassfilters zusammen mit den zwischengespeicherten Daten kann die Interpolationseinrichtung durch Interpolieren und/oder auch Extrapolieren Signalwerte eines kontinuierlichen Signals für alle Zeitpunkte zwischen den diskreten Zeitpunkten und darüber hinaus rekonstruieren.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Rekonstruktion von Datenwerten eines Sensorsignals zu beliebigen Zeitpunkten, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem Steuergerät und mit mindestens einem Sensor mit Übertragung digitaler Signalwerte über eine Übertragungsstrecke an das Steuergerät weist der Sensor Folgendes auf:
    • ein Sensorelement zur Abtastung eines Sensorsignals;
    • eine Signalaufbereitung zur Bearbeitung des abgetasteten Sensorsignals; und
    • eine Kodiereinheit zur Kodierung des aufbereiteten Sensorsignals,
    und das Steuergerät weist eine Empfängereinheit auf mit:
    • einer Eingangseinheit zum Empfang von übertragenen digitalen Signalwerten des Sensorsignals;
    • einer Speichereinrichtung zur Speicherung der digitalen Signalwerte; und mit
    • einer Interpolationseinheit zur Rekonstruktion von Datenwerten des Sensorsignals.
  • Dabei ist es bevorzugt, dass die Signalaufbereitung des Sensors als ein Tiefpassfilter und die Kodiereinheit als ein digitaler zeitdiskreter Kodierer ausgebildet ist.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass die Interpolationseinheit einen programmierbaren Interpolationsalgorithmus aufweist, woraus sich eine große Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Technologien ergibt.
  • Die Empfängereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als ein ASIC ausgebildet, wobei die Interpolationseinheit einen Bestandteil der Software dieses ASIC bildet. Dieses ist vorteilhaft, da somit kein Bauraum für zusätzliche Bauteile erforderlich ist.
  • Eine erfindungsgemäße Empfängereinheit weist Folgendes auf:
    • eine Eingangseinheit zum Empfang von übertragenen digitalen Signalwerten eines Sensorsignals;
    • eine Speichereinrichtung zur Speicherung der digitalen Signalwerte; und
    • eine Interpolationseinheit zur Rekonstruktion von Datenwerten des Sensorsignals.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Empfängereinheit als ein ASIC ausgebildet und die Interpolationseinheit bildet einen Bestandteil der Software dieses ASIC.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
    • ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt dabei:
    • FIG. 1
    ein Diagramm von zwei zeitversetzten Signalen;
    FIG. 2
    einen vergrößerten Abschnitt eines Sensorsignals;
    FIG. 3
    ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Sensorinterface; und
    FIG. 4
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung nach Fig. 3 in einem Kraftfahrzeug.
    BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Bei bekannten digitalen Sensoren ist die Aktualisierung der Signalwerte des Sensorsignals durch einen angelegten Takt bzw. internen Takt auf einen festen Wert eingestellt und kann nicht verändert werden. Der Taktgeber eines derartigen Sensors ist jedoch temperaturempfindlich und kann beispielsweise einer Schwankung von bis zu 6% unterliegen. Zum Beispiel weist ein solcher Sensor eine Abtastrate von 228 µs auf und überträgt seine Datenwerte digital zeitdiskret an eine Auswerteeinheit, welche die Daten mit einer Rate von zum Beispiel 500 µs einliest. Hierbei ergibt sich ein maximaler Zeitversatz, ein so genannter Jitter, zu 228 µs * 1,06.
  • Dieses wird in Fig. 1 in einem Diagramm veranschaulicht. Über einer Achse mit der Zeit t ist eine Amplitude a von Signalen aufgetragen. Es sind ein erstes und ein zweites Signal 17 und 18 dargestellt, die in einem gemeinsamen Punkt ihren Ursprung haben. Auf Grund der oben genannten Schwankungen und unterschiedlichen Taktraten ergibt sich ein Zeitversatz 19 zwischen den Signalen 17, 18, der im Verlauf der Zeit t immer größer wird. Aus diesen beiden Signalen 17, 18 kann in bekannter Weise ein Schwebungssignal mit unterschiedlicher Frequenz und unterschiedlicher Amplitude a entstehen, welches bei Auswertung zu Fehlinterpretationen führt.
  • Da wie oben erwähnt der interne Takt des Sensors nicht verändert werden kann, müssten die Sensoren zur Verkleinerung des Jitters, also des Zeitversatzes 19, synchronisiert werden, um den Jitter auf Null zurückgehen zu lassen. Auch die Aktualisierungsrate der Sensoren kann erhöht werden. Es sind jedoch von der Prozesstechnologie und vom Messprinzip her Grenzen gesetzt, so dass eine "Erhöhung" dieser Aktualisierungsrate durch eine Interpolation vorgenommen werden kann.
  • Hierzu wird Bezug genommen auf Fig. 2, welche einen vergrößerten Abschnitt eines Sensorsignals 20, aufgetragen in seiner Amplitude a über der Zeit t darstellt.
  • Eine Digitalisierung eines analogen Signals, welches hier das Sensorsignal 20 ist, kann in bekannter Weise dadurch erfolgen, indem zu bestimmten Abtastzeitpunkten t1...tn die Amplitude a des Sensorsignals 20 analog gemessen wird und die zu diesen Zeitpunkten zugehörigen Datenwerte a1...an in digitale Werte umgewandelt werden. Ein beliebiger Datenwert ai zu einem beliebigen Zeitpunkt ti zwischen den Abtastzeitpunkten a1...an kann, wie oben erwähnt ist, nur durch Erhöhung der Abtastrate bzw. durch eine Interpolation der Datenwerte a1...an erfasst werden.
  • Diese Interpolation wird nun in dem Auswertegerät, einem Steuergerät 6 vorgenommen, welches Fig. 3 in einem Blockdiagramm mit einem über eine Übertragungsstrecke 9 angeschlossenen peripheren Sensor 2 darstellt.
  • Der Sensor 2 besitzt ein Sensorelement 11, welches von einer einwirkenden physikalischen Größe im Fall eines Aufpralls, beispielsweise eine Beschleunigung oder ein Druck, beaufschlagt wird und ein entsprechendes Sensorsignal 20 liefert. Dieses Signal wird in einer Signalaufbereitung 12 in einer vorher festgelegten Weise bearbeitet, zum Beispiel durch läuft es einen Tiefpassfilter mit bestimmten Eigenschaften, zum Beispiel Dämpfung oder Verstärkung, Grenzfrequenz. Daraufhin wird das gefilterte Signal einer Kodiereinheit 13 zugeleitet, welche das Signal digital zeitdiskret in einer bestimmten festen Taktrate kodiert. In dieser Ausgestaltung wird das Signal dann über die Übertragungsstrecke 9 dem Steuergerät 6 zugeleitet.
  • Das Steuergerät 6 weist eine Empfängereinheit 7 auf, die vorzugsweise als ein ASIC ausgebildet ist. Das übertragene Signal in Gestalt von digitalen Signalwerten wird in einer Eingangseinheit 14 empfangen und in einer Speichereinrichtung 15 zwischengespeichert. Die Eingangseinheit 14 kann das empfangene Signal in bekannter Weise verstärken.
  • In der Speichereinrichtung liegen nun beispielsweise die Datenwerte a1 ... an vor, wie in Fig. 2 gezeigt. Mit Hilfe eines Interpolationsalgorithmus, der die Eigenschaften der Signalaufbereitung 12 des Sensors 2 in seine Berechnungen mit einbezieht, berechnet eine Interpolationseinheit 16 beliebige Datenwerte ai zu beliebigen Zeitpunkten ti (siehe Fig. 2). Somit kann das kontinuierliche Sensorsignal 20 rekonstruiert werden.
  • Eine Steuereinheit 8 in dem Steuergerät 6, zum Beispiel ein Mikroprozessor oder eine Recheneinheit, erhält auf Anforderung von der Interpolationseinheit 16 die zu geforderten beliebigen Zeitpunkten ti korrespondierenden Datenwerte ai zur weiteren Auswertung, je nachdem, welcher Zeitpunkt vom Auswertealgorithmus der Steuereinheit 8 angefordert wird.
  • Auf diese Weise lässt sich eine Verzerrung bzw. Verfälschung von Algorithmen durch Jittereffekte vorteilhaft verhindern. Der Sensor 2 kann seine Signalwerte mit dem ihm zugehörigen Takt liefern, und die Steuereinheit kann aus diesen Signalwerten interpolierte beliebige Datenwerte mit ihrem eigenen Takt erhalten.
  • Die Interpolationsalgorithmen können als Software in der ASIC-Software implementiert werden, so dass keine zusätzlichen Bauteile hierzu erforderlich sind.
  • Fig. 4 zeigt schließlich eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach Fig. 3 in einem Kraftfahrzeug 10. Hierbei sind drei Sensoren 3, 4, 5 über Übertragungsstrecken 9 an das Steuergerät 6 angeschlossen. Der Sensor 3 ist hier ein Frontsensor zur Sensierung eines Frontaufpralls, die Sensoren 4 und 5 bilden Sensiereinrichtungen als Seitensensor für Seitenaufprall. Alle Sensoren 3, 4, 5 sind gemäß Fig. 3 ausgebildet, wobei ihre Signalwerte wie oben erläutert zu beliebigen Zeitpunkten ti durch Interpolation in dem Steuergerät rekonstruierbar sind
  • Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • So ist es beispielsweise denkbar, dass die Interpolationseinheit 16 auch ein eigenständiges Bauteil bilden kann.
  • Weiterhin ist es möglich, dass die Interpolationseinheit 16 nicht nur Interpolationen sondern auch Extrapolationen und alle dabei bekannten Rechenoperationen wie beispielsweise polynomische Interpolation ausführen kann.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Interpolationsalgorithmus der Interpolationseinheit 16 programmierbar ausgebildet ist.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Rekonstruieren von Datenwerten (ai) eines Sensorsignals (20) zu beliebigen Zeitpunkten (ti) in Kraftfahrzeugen (10) mit mindestens einem Steuergerät (6) und mit mindestens einem Sensor (2, 3, 4, 5) mit Übertragung von digitalen Signalwerten über eine Übertragungsstrecke (9) an das Steuergerät (6), mit folgenden Verfahrensschritten:
    S1 Erzeugen von digitalen Signalwerten aus zu bestimmten Zeitpunkten (tn) im Sensor (2, 3, 4, 5) aus einem mit einem Sensorelement (11) abgetasteten Datenwerten (an) eines Sensorsignals (20) zum Übertragen der digitalen Signalwerte an das Steuergerät (6);
    S2 Auswerten der übertragenen digitalen Signalwerte mit einer Empfangseinheit (7) im Steuergerät (6); und
    S3 Rekonstruieren von Datenwerten (ai) des Sensorsignals (20) durch Interpolieren und/oder Extrapolieren der empfangenen digitalen Signalwerte für beliebige Zeitpunkte (ti).
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Verfahrensschritt S3 folgende Teilschritte aufweist:
    S3.1 Interpolieren und/oder Extrapolieren der Signalwerte aus der Speichereinheit (15) mittels einer Interpolationseinrichtung (16) unter Zuhilfenahme der Eigenschaften der Signalaufbereitung (12) des Sensors (2, 3, 4, 5) zum Rekonstruieren von Datenwerten (ai) des Sensorsignals (20) für beliebige Zeitpunkte (ti); und
    S3.2 Übergeben der rekonstruierten Datenwerte (ai) an die Steuereinheit (8) für einen geforderten beliebigen Zeitpunkt (ti).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Verfahrensschritt S1 ein Aufbereiten der abgetasteten Datenwerte (an) mittels eines Filters als Signalaufbereitung (12) und einer digitalen Kodiereinheit (13) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Filter ein Tiefpassfilter ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kodiereinheit (13) ein zeitdiskreter Kodierer ist, der die digitalen Signalwerte in einer festen Frequenz überträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Verfahrensschritt S2 folgende Teilschritte aufweist:
    S2.1 Empfangen der zeitdiskreten digitalen Signalwerte mit einer Eingangseinheit (14); und
    S2.2 Speichern der empfangenen digitalen Signalwerte in einer Speichereinrichtung (15).
  6. Vorrichtung (1) zur Rekonstruktion von Datenwerten (ai) eines Sensorsignals (20) zu beliebigen Zeitpunkten (ti) in Kraftfahrzeugen (10) mit mindestens einem Steuergerät (6) und mit mindestens einem Sensor (2, 3, 4, 5) mit Übertragung digitaler Signalwerte über eine Übertragungsstrecke (9) an das Steuergerät (6), wobei der Sensor (2, 3, 4, 5) Folgendes aufweist:
    - ein Sensorelement (11) zur Abtastung eines Sensorsignals (20);
    - eine Signalaufbereitung (12) zur Bearbeitung des abgetasteten Sensorsignals (20); und
    - eine Kodiereinheit (13) zur Kodierung des aufbereiteten Sensorsignals (20)
    und wobei das Steuergerät (6) eine Empfängereinheit (7) aufweist mit:
    - einer Eingangseinheit (14) zum Empfang von übertragenen digitalen Signalwerten des Sensorsignals (20);
    - einer Speichereinrichtung (15) zur Speicherung der digitalen Signalwerte; und mit
    - einer Interpolationseinheit (16) zur Rekonstruktion von Datenwerten (ai) des Sensorsignals (20).
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Interpolationseinheit (16) das Interpolieren und/oder Extrapolieren der Signalwerte aus der Speichereinheit (15) unter Zuhilfenahme der Eigenschaften der Signalaufbereitung (12) des Sensors (2, 3, 4, 5) zum Rekonstruieren von Datenwerten (ai) des Sensorsignals (20) für beliebige Zeitpunkte (ti) durchführt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Signalaufbereitung (12) des Sensors (2, 3, 4, 5) als ein Tiefpassfilter und die Kodiereinheit (13) als ein digitaler zeitdiskreter Kodierer ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Interpolationseinheit (16) einen programmierbaren Interpolationsalgorithmus aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Empfängereinheit (7) als ein ASIC ausgebildet ist, wobei die Interpolationseinheit (16) einen Bestandteil der Software dieses ASIC bildet.
  10. Empfängereinheit (7) für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, mit:
    - einer Eingangseinheit (14) zum Empfang von übertragenen digitalen Signalwerten eines Sensorsignals (20);
    - einer Speichereinrichtung (15) zur Speicherung der digitalen Signalwerte; und mit
    - einer Interpolationseinheit (16) zur Rekonstruktion von Datenwerten (ai) des Sensorsignals (20).
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Interpolationseinheit (16) das Interpolieren und/oder Extrapolieren der Signalwerte aus der Speichereinheit (15) unter Zuhilfenahme der Eigenschaften der Signalaufbereitung (12) des Sensors (2, 3, 4, 5) zum Rekonstruieren von Datenwerten (ai) des Sensorsignals (20) für beliebige Zeitpunkte (ti) durchführt.
  11. Empfängereinheit (7) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Empfängereinheit (7) als ein ASIC ausgebildet ist, und dass die Interpolationseinheit (16) einen Bestandteil der Software dieses ASIC bildet.
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