EP4256802A1 - Verfahren und vorrichtung zum absichern eines signals zur übertragung eines messwertes an eine signalverarbeitungseinheit - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum absichern eines signals zur übertragung eines messwertes an eine signalverarbeitungseinheit

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Publication number
EP4256802A1
EP4256802A1 EP21824341.8A EP21824341A EP4256802A1 EP 4256802 A1 EP4256802 A1 EP 4256802A1 EP 21824341 A EP21824341 A EP 21824341A EP 4256802 A1 EP4256802 A1 EP 4256802A1
Authority
EP
European Patent Office
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measured values
value
processing
signal
measured
Prior art date
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Pending
Application number
EP21824341.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benno Wigro
Volker Frese
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4256802A1 publication Critical patent/EP4256802A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B1/0466—Fault detection or indication
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C25/00—Arrangements for preventing or correcting errors; Monitoring arrangements
    • G08C25/04—Arrangements for preventing or correcting errors; Monitoring arrangements by recording transmitted signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • H—ELECTRICITY
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    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/30—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wired architecture
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture

Definitions

  • the invention is based on a device or a method according to the species of the independent claims.
  • the subject matter of the present invention is also a computer program.
  • the data width of the sensor signals has been increased to 32 bits. If you consider, for example, that an acceleration sensor has a total offset error of approx. 50 mg and a total range of 5g in both directions, you arrive at a required resolution of 200. That would then be 8 bits. If it is further considered that a tolerance value is added because the relative error in a measurement for the same part is only approx. 5 mg, an amount of information or an increase in the amount of information by a factor of 2000 is obtained, which is what a binary representation of such a data word with a width of 11 bits. These relationships are similar for yaw rate sensors, there will be less noise.
  • Modern sensors usually have a small integrated computing unit that performs signal processing functions such as filtering and comparison with calibration values.
  • these elements also work at significantly lower voltages than the voltages required for measuring or for transmitting the signals.
  • These components are due to their small size also very sensitive. Therefore, a line fault, be it on the circuit board or in the chip itself, which applies incorrect voltages and thus also excessive voltages to the components, can lead to the destruction of these components.
  • the signals are then distorted and in the simplest case, the core simply stops.
  • a sequence of measured values of a sensor can be understood, for example, as a sequence of measured values that correspond to physical variables that are detected by the sensor in question one after the other or consecutively in time.
  • a cyclic processing rule can be understood to mean a processing rule by which predetermined actions are carried out on the measured values at fixed, predetermined time intervals and a change is made to a corresponding measured value in accordance with a predefined change rule.
  • the approach presented is based on the knowledge that, in order to identify a fault such as faulty line insulation (which is caused, for example, by a "stuck-at" fault), it is not necessary to increase the resolution of the measured values, but that an active variation of the measured values, an error in the processing or transmission of these measured values can also be detected if it is known how this active variation of the measured values took place before the transmission From the received signals or measured values it can be determined whether these received signals or measured values were processed with the appropriate processing specification before they were sent out for transmission.Such an approach offers the enormous advantage of error-free transmission through a small variation in the content of the measurement to be able to recognize value, in which case a significant increase in the resolution of the measured values can be dispensed with in order to identify such a variation, for example due to noise in the measured value acquisition. In this way, available transmission capacities can be used very efficiently, so that, for example, more cost-effective transmission modules and/or fast transmission of measured value data can be made possible.
  • An embodiment of the approach proposed here is also favorable, in which a processing specification is used in the processing step, which is designed to bring about an algebraic and/or logical combination of the measured value and/or a digital representation of the measured value with a predefined combination value, to determine the varied readings.
  • a processing specification is used in the processing step, which is designed to bring about an algebraic and/or logical combination of the measured value and/or a digital representation of the measured value with a predefined combination value, to determine the varied readings.
  • a processing specification is used in the processing step, which is designed to bring about an algebraic and/or logical combination of the measured value and/or a digital representation of the measured value with a predefined combination value, to determine the varied readings.
  • a predefined link value a parameter such as a number or a bit can be understood, which is linked to the measured value.
  • An algebraic and/or logical combination of the measured value can be understood to mean, for example, adding (addition) or subtracting (subtracting
  • an embodiment of the approach proposed here is particularly favorable, in which a processing specification is used in the processing step, which is designed to change a least significant digit of a measured value in order to obtain a correspondingly varied measured value.
  • a processing specification is used in the processing step, which is designed to change a least significant digit of a measured value in order to obtain a correspondingly varied measured value.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage that changing the lowest digit of a measured value has the least possible effects of the active change in the measured value, so that the least possible intervention in the information content of the signals to be transmitted should be made.
  • a processing specification is used in the processing step, which is designed to alternately link measured values with a first predefined link value and a second predefined link value that differs from the first link value in order to vary the to determine the measured value.
  • a processing specification is used in the processing step, which is designed to alternately link measured values with a first predefined link value and a second predefined link value that differs from the first link value in order to vary the to determine the measured value.
  • One embodiment of the approach proposed here is particularly advantageous, in which a processing specification is used in the processing step that is designed to use a value as the second predefined logic value that forms a complementary value to the first logic value.
  • a complementary value can be understood, for example, as a value that changes a measured value in such a way that a change obtained by linking with the first link value would be reversed with the second link value.
  • the value of 1 can be selected as the first link value, whereas a value of -1 is used as the second predefined link value, so that when the first link value is added to the measured value, i.e. to the second link value, the measured value itself is returned would receive.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of being able to compensate for the effect of the individual combination values on the respective measured values through a temporal distribution of targeted changes in the different measured values in the sum, i.e. in the case of a message, so that, for example, an active evaluation or Correction of the data of the received signal would no longer be necessary with such an averaging over several time intervals.
  • a clear simplification of the processing of the measured values can be realized on a receiving side while at the same time the aforementioned advantages can be achieved.
  • An embodiment of the approach proposed here can be used particularly favorably if a processing specification is used in the processing step that is designed to apply the cyclic processing specification when the measured values of the sequence of measured values are the same within a predefined time interval.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of only in the case of the same measured values over a longer period of time, to vary these measured values so that, for example, an active "falsification" of the measured values for error detection can remain an exception if possible.
  • a processing specification is used in the processing step, which is designed to process measured values that are read in at a predefined time interval from one another cyclically with the processing specification in order to create a corresponding to obtain a varied measured value.
  • a processing specification is used in the processing step, which is designed to process measured values that are read in at a predefined time interval from one another cyclically with the processing specification in order to create a corresponding to obtain a varied measured value.
  • an embodiment is also presented as a method for detecting an error in the transmission of a signal containing measured values to a signal processing unit, the method having the following steps:
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of being able to identify the changes made in the transmission signal before the measured values are sent by knowing the processing specification and thereby being able to determine whether an error has occurred during the transmission of the transmission signal.
  • this processing rule can favorably correspond to the processing rule that has already been discussed in the previous paragraphs, so that the embodiment as a method for detecting an error in the transmission of a transmission signal containing measured values corresponding procedure on the receiving side can be understood.
  • the approach presented here also creates a device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of at least one of the methods presented here in corresponding devices.
  • the object on which the invention is based can also be achieved quickly and efficiently by this embodiment variant of the invention in the form of a device.
  • the device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the Have actuator and / or at least one communication interface for reading or outputting data that are embedded in a communication protocol.
  • the arithmetic unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, with the memory unit being able to be a flash memory, an EEPROM or a magnetic memory unit.
  • the communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or by wire, wherein a communication interface that can read in or output wire-bound data can, for example, read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or can output it to a corresponding data transmission line.
  • a device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and, depending thereon, outputs control and/or data signals.
  • the device can have an interface that can be configured as hardware and/or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device.
  • the interfaces it is also possible for the interfaces to be separate integrated circuits or to consist at least in part of discrete components.
  • the interfaces Be software modules that are present for example on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and/or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above, is also advantageous used, especially when the program product or program is run on a computer or device.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device for protecting a signal for transmitting a sequence of measured values to a signal processing unit for use in a vehicle;
  • 2a and 2b two partial diagrams, each with a representation of a content of the signal as it is output by the transmitter unit, for example;
  • FIG. 3 shows a flow chart of an embodiment of a method 300 for protecting a signal for the transmission of a sequence of measured values to a signal processing unit
  • FIG. 4 shows a flow chart of an embodiment of a method 400 for detecting an error in the transmission of a signal containing measured values to a signal processing unit.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a device 100 for securing a signal 105 for the transmission of a sequence of measured values 110 to a signal processing unit 115 for use in a vehicle 117.
  • the sequence of measured values 110 are provided, for example, by a sensor 120 and represent a physical variable , which the sensor 120 detects in predefined magazines and outputs as the measured values 110.
  • the sensor 120 can be designed to detect a yaw rate or an acceleration at a point in a vehicle 117 and to output correspondingly assigned measured values 110 .
  • the measured values 110 are read into the device 100 by a read-in interface 125, processed in a processing unit 130 using a cyclic processing specification 135 in order to determine a varied measured value 110' for at least two of the measured values 110.
  • These varied measured values 110' are then transmitted in the signal 105 to the signal processing unit 115 via a transmission unit 136 (for example together with further measured values 110 and/or in a specific data format).
  • Signal processing unit 115 can, for example, process the measured values for a vehicle assistance system or a triggering device for personal protection means in a vehicle 117, as is not shown in detail in FIG. 1 for reasons of clarity.
  • the measured values 110 read in or at least two of the measured values 110 read in are processed in the processing unit 130 in accordance with the cyclic processing rule 135 , as described above.
  • This cyclic processing rule 135 is designed, for example, in such a way that measured values 110 that are at a predetermined time interval from one another are linked to a predefined linking value 140 .
  • a linking value 140 can be a predefined value that is added to the measured values 110 in order to obtain the varied measured values 110′.
  • the measured values 110 in question are deliberately and in a known manner “falsified” and output in the signal 105 as the varied measured values 110′.
  • a device 150 for detecting an error in the transmission of a signal 105 containing measured values 110 is now provided on the receiving side of the signal 105.
  • the signal 105 is first read in via a read-in interface 155, which signal has a sequence of received values 160, which represent the varied measured values 110'.
  • These received values 160 are then fed to an analysis unit 165, which in turn can access the corresponding cyclic processing specification 135 and the logic value 140 from a memory in order to check whether the received values 160 have been processed in accordance with the cyclic processing specification 135 and the logic value 140.
  • the same processing specification 135 and the same logic value 140 are therefore advantageously known both in the device 100 and in the device 150 . Furthermore, information about the result of the analysis in analysis unit 165 is forwarded to a determination unit 170, in which an error is determined and sent via an error signal 175 to signal processing unit 115 if analysis unit 162 does not recognize that the received values 160 contain Signal 105 has the cyclic pattern, as is obtained by applying processing specification 135 to measured values 110 of sensor 120 . In this way, the signal processing unit 115 can be informed that the received values 160 from the signal 105 are not valid or valid and therefore cannot be used as a basis for further functions.
  • measured values 110 can be present in digital form, for example in a transmission format of a data frame with a header and a data part, which is also designed for the transmission of a number of data words, for example.
  • an error can occur that a digital part 180 of the sensor 120 no longer works correctly and outputs static values as the measured values 110, which are then in the Signal processing unit 115 interpreted as valid measured values and used to control functions.
  • the above-mentioned problem can be solved by increasing the resolution of the measured values 110, for example from 16 bits to 32 bits, so that with a correctly working digital part 180 of the sensor 120 there is noise when the physical variable is recorded is to be expected from the sensor, which should be recognizable in the measured values 115 due to the increased resolution.
  • this procedure is possible in principle, it requires a dramatically increased capacity for the transmission of the measured values in the correspondingly increased resolution, just to be able to detect certain errors.
  • the approach proposed here is one in which the measured values are linked in a cyclical manner, i.e.
  • the device 100 can also be understood as an extension of the digital part 180 of the sensor 120, so that the signal 105 can be transmitted via, for example, standard data transmission paths in a vehicle 117 such as the CAN bus.
  • the device 150 can then again determine whether the received values 160 contained in the signal 105 correspond to correct measured values 110.
  • FIG. 2 shows a representation of a content of a signal 105 as it is output by the transmission unit 136, for example.
  • the signal 105 is output as a sequence of data words, in which a header 200 first introduces such a data word 205 , after which the header 200 is followed by a data field 210 .
  • the data fields 210 then contain, for example, the varied measured values 110 ′ and can be transmitted to the device 150 or the signal processing unit 115 .
  • Processing unit 130 by the corresponding processing specification 135 a sequence of measured values 110 is processed to form varied measured values 110' and prepared for transmission in the signal 105.
  • the digital part 180 of the sensor 120 from FIG is to be marked and cannot be processed in the signal processing unit 115. Since, for example, signal processing unit 115 cannot detect that this measured value 110 or a corresponding sequence of measured values 110 of the above-mentioned form is incorrect, device 100, as shown in FIG Processing unit 130 processed to varied measured values 110 'according to the processing specification 135 and inserted into a corresponding data field 210 of a data word 205.
  • this processing instruction 135 can provide that the measured value 110 is linked alternately with a first linking parameter 215 as the (first) linking value 140, so that, for example, a varied measured value 110' of the form 1110 results, which is consequently filled into the data field 210 of the first data word 205 becomes.
  • a varied measured value 110' of the form 1110 results, which is consequently filled into the data field 210 of the first data word 205 becomes.
  • the least significant digit of the measured value 110 present here as a binary data item is changed from a value of 1 to a value of 0.
  • the first logic value thus corresponds to a subtraction of a smallest value that can now be represented by the 4-bit wide measured value 110 .
  • a subsequent measured value 110 can be linked by the processing unit 130 according to the processing instruction 135 with a second link parameter 220 as a (second) link value 140, so that the content of the measured value 110 is changed and this measured value 110 as a "varied" measured value 110 'of the form 1111 is filled into the data field 210 of the second data word 205.
  • a varied measured value 110 can then be carried out again in accordance with the processing instruction 135 in the processing unit 130 analogously to the procedure for the first data word 205, so that in this case a varied measured value 110' of the form 1110 is obtained which is then filled into the data field 210 of the third data word 205 .
  • a second link parameter 220 is now used as link value 140, which essentially leaves measured value 110 unchanged, so that from a purely technical point of view only the first link parameter 215 can be applied as link value 140 to measured values 110, which be entered in the data field 210 of the first and third data word 205.
  • the second measured value 110 is not changed at all in this one.
  • the processing in the device 100 specifically in the processing unit 130, can be simplified so that, for example, the numerical load for the specific conversion of the measured values 110 into the varied measured values 110′ can be reduced.
  • Figure 2b shows a representation of a composition of the signal 105 using a further exemplary embodiment for the processing specification 135.
  • different measured values 110 are assumed, here for example the sequence of digital measured values of the form 1101, 1010 and 1110 215 a logic value 140 is selected which corresponds to an addition of a least significant digit and a logic value 140 is selected as the second logic parameter 220 which corresponds to a subtraction of a least significant digit, a value of 1110 is used as the first varied measured value 110' and a value of 1110 as the second varied measured value 110' value of 1001 and, as the third measured value 110', a value of 1111 is obtained, which is then filled into the relevant data field 110 of the relevant data word 105.
  • measured values 110 with any resolution can be used for the approach presented here, so that the approach presented here is not just limited to 4-bit wide measured values. It can also be seen that the approach presented here means that it is no longer necessary to significantly increase the resolution of the measured values in order to recognize from noise in the sensor 120 recording the physical value that the digital part 180 of the sensor 120 is still functioning correctly. Rather, a possible malfunction of the sensor 120 or the digital part 180 of the sensor 120 can be identified very well and technically very efficiently by actively changing individual points or components of the measured values 110 with knowledge of the precise change rule or processing rule 130 .
  • the noise width be increased in order to significantly reduce the probability of the same values occurring one after the other.
  • the radiation will increase in terms of electromagnetic compatibility. It will be even worse on CAN bus with 500 kHz.
  • the full width of 8 bytes is required, a value of 200 ps is obtained for a data word 205 per signal. With 6 signals that is already 1200ps, redundant 2400ps. If an interval of 5ms is selected, a bus load of 50% is generated simply by transmitting the sensor values. According to the approach presented here, the data width can be turned back to 16 bits and, for example, a bit of “artificial noise” can be added: This means, for example, that the old value is saved and a new value is calculated, with an LSB then being statistically distributed or subtracted is added. Thus, only a comparison can be used to check whether the digital part is still alive.
  • FIG. 3 shows a flow chart of an embodiment of a method 300 for protecting a signal for transmission of a sequence of measured values to a signal processing unit.
  • the method 300 comprises a step 310 of reading in at least one sequence of measured values from a sensor and a step 320 of processing the measured values using a cyclical processing rule in order to determine a varied measured value for at least two measured values.
  • the method 300 includes a step 330 of sending the varied measured values as measured values of the sensor to the signal processing unit.
  • FIG. 4 shows a flow chart of an embodiment of a method 400 for detecting an error in the transmission of a signal containing measured values to a signal processing unit.
  • Method 400 includes a step 410 of reading in a sequence of received values from the transmission signal and a step 420 of analyzing whether the received values have a cyclic pattern, as is obtained by applying the processing specification to measured values of a sensor.
  • method 400 includes a step 430 of determining the error in the transmission of the signal containing received values if it is not recognized in the analyzing step that the signal containing received values has the cyclic pattern.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this should be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only that having the first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (300) zum Absichern eines Signals (105) zur Übertragung einer Folge von Messwerten (110) an eine Signalverarbeitungseinheit (115). Das Verfahren (300) umfast einen Schritt des Einlesens (310) zumindest einer Folge von Messwerten (110) eines Sensors (120) und einen Schritt des Verarbeitens (320) der Messwerte (110) unter Verwendung einer zyklischen Verarbeitungsvorschrift (135), um für zumindest zwei Messwerte (110) je einen variierten Messwert (110') zu bestimmen. Schließlich umfasst das Verfahren (300) einen Schritt des Sendens (330) der variierten Messwerte (110) als Messwerte (110) des Sensors (120) an die Signalverarbeitungseinheit (115).

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Absichern eines Signals zur Übertragung eines Messwertes an eine Signalverarbeitungseinheit
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
In der neuen Generation der Inertialsensoren ist die Datenbreite der Sensorsignale auf 32 Bit aufgeweitet worden. Wird nun beispielsweise beachtet, dass zum Beispiel ein Beschleunigungssensor einen totalen Offsetfehler von ca. 50 mg hat und einen gesamten Bereich von 5g in beide Richtungen kommt man auf eine notwendige Auflösung von 200. Das wären dann 8 Bit. Wenn weiterhin beachtet wird, dass noch ein Toleranzwert hinzugerechnet wird, weil der relative Fehler in einer Messung für dasselbe Teil nur bei ca. 5mg liegt, wird eine Informationsmenge bzw. eine Vergrößerung der Informationsmenge um den Faktor 2000 erhalten, was such durch eine binäre Darstellung eines solchen Datenwortes mit einer Breite von 11 Bit darstellt. Bei Drehratensensoren sind diese Zusammenhänge ähnlich, es wird ein Rauschen geringer sein.
Moderne Sensoren haben meist eine kleine Recheneinheit integriert, welche Signalverarbeitungsfunktionen wie Filterung und Abgleich mit Kalibrierwerten durchführen. Im Zuge der Verkleinerung der integrierten Bauteile arbeiten diese Element auch auf deutlich niedrigen Spannungen arbeiten als die zum Messen oder zum Übertragen der Signale notwendigen Spannungen. (z.B. moderne Kerne 0.9 V, Kommunikationsspannungen 2.5 -5V, Beschleunigungsspannungen für Micro mechanische Elemente >5V). Diese Bauteile sind aufgrund ihrer geringen Größe auch sehr empfindlich. Daher kann ein Leitungsfehler, sei es auf der Leiterplatte oder auch im Chip selbst, der falsche Spannungen und damit auch zu hohe Spannungen auf die Bauelemente bringt, zur Zerstörung dieser Bauelemente führen. Im schlimmsten Fall werden die Signale dann verfälscht und im einfachsten Fall bleibt der Kern einfach stehen.
Um einen solchen Fehler infizieren zu können, wurde bisher vorgeschlagen, die Auflösung der Messwerte zu erhöhen und somit bei hinreichend hoher Auflösung ein Rauschen in den übertragenen Messwerten zu erkennen, welches darauf hindeutet, dass die Messwerte tatsächlich von den Sensoren gemessenen physikalischen Größen entsprechen. Ein solches Vorgehen hat jedoch den Nachteil, dass die zur Übertragung von derart hoch aufgelösten Messwerten erforderlichen Bandbreiten sehr schnell zu einer starken Inanspruchnahme der Übertragungskapazität für die Messwerte führt.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Es wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Absichern eines Signals zur Übertragung eines Messwertes an eine Signalverarbeitungseinheit vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen zumindest einer Folge von Messwerten eines Sensors;
Verarbeiten der Messwerte unter Verwendung einer zyklischen Verarbeitungsvorschrift, um für zumindest zwei Messwerte je einen variierten Messwert zu bestimmen; und
Senden der variierten Messwerte (beispielsweise als Messwerte des Sensors) an die Signalverarbeitungseinheit. Unter einer Folge von Messwerten eines Sensors kann beispielsweise eine Abfolge von Messwerten verstanden werden, die zeitlich nacheinander oder aufeinanderfolgend physikalischen Größen entsprechen, die durch den betreffenden Sensor erfasst werden. Unter einer zyklischen Verarbeitungsvorschrift kann eine Verarbeitungsvorschrift verstanden werden, durch die in fest vorgegebenen zeitlichen Intervallen vorbestimmte Aktionen auf die Messwerte ausgeführt werden und eine Änderung eines entsprechenden Messwertes gemäß einer vordefinierten Änderungsvorschrift vornehmen.
Der vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass nun zur Identifizierung von einem Fehler wie beispielsweise einer fehlerhaften Leitungsisolation (die beispielsweise durch einen "Stuck-at"- Fehler verursacht ist, nicht eine Auflösung der Messwerte erhöht werden braucht, sondern dass durch eine aktive Variation der Messwerte ebenfalls ein Fehler in der Verarbeitung oder Übertragung dieser Messwerte erkannt werden kann, wenn bekannt ist, wie diese aktive Variation der Messwerte vor der Aussendung erfolgt ist. Auf diese Weise braucht lediglich die verwendete Verarbeitungsvorschrift auch in einer Empfangseinheit bekannt sein, sodass dann aus den empfangenen Signalen bzw. Messwerten ermittelt werden kann, ob diese empfangenen Signale bzw. Messwerte mit der entsprechenden Verarbeitungsvorschrift verarbeitet wurden, bevor diese zur Übertragung ausgesandt wurden. Ein solcher Ansatz bietet den enormen Vorteil, eine fehlerfreie Übertragung durch eine kleine Variation des Inhalts des Messwertes erkennen zu können, wobei auf eine deutliche Erhöhung der Auflösung der Messwerte verzichtet werden kann, um eine solche Variation beispielsweise durch ein Rauschen der Messwerterfassung zu identifizieren. Auf diese Weise lassen sich zur Verfügung stehende Übertragungskapazitäten sehr effizient nutzen, sodass beispielsweise kostengünstigere Übertragungsmodule und/oder eine schnelle Übertragung von Messwertdaten ermöglicht werden kann.
Günstig ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift verwendet wird, die ausgebildet ist, um eine algebraische und/oder logische Verknüpfung des Messwertes und/oder einer digitalen Repräsentation des Messwertes mit einem vordefinierten Verknüpfungswert zu bewirken, um die variierten Messwerte zu bestimmen. Unter einem vordefinierten Verknüpfungswert kann beispielsweise ein Parameter wie beispielsweise eine Zahl oder ein Bit verstanden werden, welcher mit dem Messwert verknüpft wird. Dabei kann unter einer algebraischen und/oder logischen Verknüpfung des Messwertes kann beispielsweise ein Hinzurechnen (Addition) oder ein Abziehen (Subtraktion) dieser dem Verknüpfungswert entsprechenden Zahl zu dem Messwert oder eine Verschiebung des Messwerts um ein dem Verknüpfungswert entsprechendes Bit verstanden werden. Ein solcher Ansatz bietet den Vorteil, durch numerische und/oder schaltungstechnische Ausgestaltung sehr einfach den Messwert rekonstruierbar variieren zu können, sodass diese Variation auch auf einer Empfangsseite einfach und robust identifiziert werden kann.
Von Vorteil ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift verwendet wird, die ausgebildet ist, um einen Messwert mit dem Verknüpfungswert zu addieren, um einen entsprechenden variierten Messwert zu bestimmen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer technisch sehr einfachen numerischen und/oder schaltungstechnischen Umsetzbarkeit einer Addition des Verknüpfungswertes mit dem Messwert.
Besonders günstig ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift verwendet wird, die ausgebildet ist, um eine geringwertigste Stelle eines Messwertes zu verändern, um einen entsprechend variierten Messwert zu erhalten. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, dass durch die Veränderung der geringste Stelle eines Messwertes eine möglichst geringe Auswirkungen der aktiven Veränderung des Messwerts erfolgt, sodass ein möglichst geringer Eingriff in den Informationsgehalt der zu übertragenden Signale vorgenommen werden soll.
Sehr effizient ist ferner auch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift verwendet wird, die ausgebildet ist, um abwechselnd Messwerte mit einem ersten vordefinierten Verknüpfungswert und einem vom ersten Verknüpfungswert unterschiedlichen zweiten vordefinierten Verknüpfungswert zu verknüpfen, um die variierten Messwert zu bestimmen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, durch die Verwendung von unterschiedlichen Messwerten eine größere Anzahl von Fehlertypen erkennen zu können, sodass eine nochmalige Verbesserung der Fehlererkennungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Ansatzes eröffnet wird.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift verwendet wird, die ausgebildet ist, um als zweiten vordefinierten Verknüpfungswert einen Wert zu verwenden, der einen Komplementärwert zu dem ersten Verknüpfungswert bildet. Unter einem Komplementärwert kann beispielsweise ein Wert verstanden werden, der einem Messwert in einer solchen Weise ändert, dass eine durch die Verknüpfung mit dem ersten Verknüpfungswert erhaltene Änderung mit dem zweiten Verknüpfungswert rückgängig gemacht würde. Beispielsweise kann bei einer Verarbeitungsvorschrift als Addition als erster Verknüpfungswert der Wert von 1 gewählt werden, wogegen als zweiter vordefinierte Verknüpfungswert ein Wert von -1 verwendet wird, sodass bei einer Addition des ersten Verknüpfungswertes mit dem Messwert also auch mit dem zweiten Verknüpfungswert wieder der Messwert selbst erhalten würde. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, durch eine zeitliche Verteilung von gezielten Veränderungen der unterschiedlichen Messwerte in der Summe, also bei einer Mitteilung, den Effekt der einzelnen Verknüpfungswerte auf die jeweiligen Messwerte kompensieren zu können, sodass beispielsweise eine aktive Auswertung bzw. Korrektur der Daten des Empfangssignals bei einer solchen Mittelung über mehrere Zeitintervalle nicht mehr notwendig wäre. Auf diese Weise lässt sich auf einer Empfangsseite eine deutliche Vereinfachung der Verarbeitung der Messwerte bei gleichzeitiger Erreichbarkeit der vorstehend genannten Vorteile realisieren.
Besonders günstig eingesetzt werden kann eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes dann, wenn im Schritt des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift verwendet wird, die ausgebildet ist, um die zyklische Verarbeitungsvorschrift dann anzuwenden, wenn die Messwerte der Folge von Messwerten innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls gleich sind. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, lediglich bei in einem längeren Zeitraum gleicher Messwerte eine Variation dieser Messwerte vorzunehmen, sodass beispielsweise eine aktive "Verfälschung" der Messwerte zur Fehlererkennung möglichst eine Ausnahme bleiben kann.
Denkbar ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift verwendet wird, die ausgebildet ist, um für Messwerte, die in einem vordefinierten zeitlichen Abstand voneinander eingelesen werden, zyklisch mit der Verarbeitungsvorschrift zu verarbeiten, um je einen entsprechenden variierten Messwert zu erhalten. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, durch den bekannten vordefinierte zeitlichen Abstand, in welchem Messwerte geändert werden, eine weitere Größe ausnutzen zu können, um einen Fehler in den Messwerten zu erkennen.
Auch wird gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz eine Ausführungsform als Verfahren zur Erkennung eines Fehlers bei der Übertragung eines Messwerte enthaltenden Signals an eine Signalverarbeitungseinheit vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen von einer Folge von Messwerten aus dem Signal;
Analysieren ob die Messwerte ein zyklisches Muster aufweisen, wie es durch die Anwendung einer eingelesenen Verarbeitungsvorschrift auf Messwerte eines Sensors erhalten wird, und
Ermitteln des Fehlers bei der Übertragung des Messwerte enthaltenden Signals, wenn im Schritt des Analysierens nicht erkannt wird, dass das Messwerte enthaltende Übertragungssignal das zyklische Muster aufweist.
Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, die vor dem absenden der Messwerte in dem Übertragungssignal vorgenommenen Änderungen durch die Kenntnis der Verarbeitungsvorschrift zu identifizieren und hierdurch das stellen zu können, ob bei der Übertragung des Übertragungssignals ein Fehler aufgetreten ist. Hierbei kann dieser Verarbeitungsvorschrift günstiger Weise diejenige Verarbeitungsvorschrift entsprechen, die in den vorausgegangenen Absätzen bereits thematisiert wurde, sodass die Ausführungsform als Verfahren zur Erkennung eines Fehlers bei der Übertragung eines Messwerte enthaltenen Übertragungssignals als entsprechende Vorgehensweise auf der Empfangsseite verstanden werden kann.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante zumindest eines der hier vorgestellten Verfahren in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Absichern eines Signals zur Übertragung einer Folge von Messwerten an einer Signalverarbeitungseinheit zur Verwendung in einem Fahrzeug;
Fig. 2a und 2b zwei Teildiagramm mit je einer Darstellung eines Inhalts des Signals, wie es beispielsweise von der Sendeeinheit ausgegeben wird;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahren 300 zum Absichern eines Signals zur Übertragung einer Folge von Messwerten an eine Signalverarbeitungseinheit; und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahren 400 zur Erkennung eines Fehlers bei der Übertragung eines Messwerte enthaltenden Signals an eine Signalverarbeitungseinheit.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 100 zum Absichern eines Signals 105 zur Übertragung einer Folge von Messwerten 110 an einer Signalverarbeitungseinheit 115 zur Verwendung in einem Fahrzeug 117. Die Folge von Messwerten 110 werden dabei beispielsweise von einem Sensor 120 bereitgestellt und repräsentieren eine physikalische Größe, die der Sensor 120 in vordefinierten Zeitschriften erfasst und als die Messwerte 110 ausgibt. Beispielsweise kann der Sensor 120 dazu ausgebildet sein, um eine Drehrate oder eine Beschleunigung an einer Stelle in einem Fahrzeug 117 zu erfassen und entsprechend zugeordnete Messwerte 110 auszugeben. Die Messwerte 110 werden von einer Einleseschnittstelle 125 in die Vorrichtung 100 eingelesen, in einer Verarbeitungseinheit 130 unter Verwendung einer zyklischen Verarbeitungsvorschrift 135 verarbeitet, um für zumindest zwei der Messwerte 110 je einen variierten Messwert 110' zu bestimmen. Diese variierten Messwerte 110‘ werden dann über eine Sendeeinheit 136 (beispielsweise zusammen mit weiteren Messwerten 110 und/oder in einem bestimmten Datenformat) in dem Signal 105 zu der Signalverarbeitungseinheit 115 übertragen. Die Signalverarbeitungseinheit 115 kann beispielsweise eine Aufbereitung der Messwerte für ein Fahrzeugassistenzsystem oder eine Auslösevorrichtung für ein Personenschutzmitteln in einem Fahrzeug 117 vornehmen, wie dies jedoch in der Figur 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt ist.
Um nun die variierten Messwerte 110' zu erhalten, werden, wie zuvor beschrieben, in der Verarbeitungseinheit 130 die eingelesenen Messwerte 110 oder zumindest zwei der eingelesenen Messwerte 110 entsprechend der zyklischen Verarbeitungsvorschrift 135 verarbeitet. Diese zyklische Verarbeitungsvorschrift 135 ist beispielsweise derart ausgelegt, dass Messwerte 110, die in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand zueinander liegen, mit einem vordefinierten Verknüpfungswert 140 verknüpft werden. Beispielsweise kann ein solcher Verknüpfungswert 140 ein vordefinierter Wert sein, der den Messwerten 110 hinzuaddiert wird, um die variierten Messwerte 110' zu erhalten. Auf diese Weise werden in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand die jeweils betreffenden Messwerte 110 bewusst und auf bekannte Weise „verfälscht“ und im Signal 105 als die variierten Messwerte 110‘ ausgegeben. Ist nun zu erkennen, dass die im Signal 105 enthaltenen variierten Messwerte 110' tatsächlich entsprechend der Verarbeitungsvorschrift 135 variiert wurden, wird nun auf der Empfangsseite des Signals 105 eine Vorrichtung 150 zur Erkennung eines Fehlers bei der Übertragung eines Messwerte 110 enthaltenden Signals 105 vorgesehen. In dieser Vorrichtung 150 wird zunächst über eine Einleseschnittstelle 155 das Signal 105 eingelesen, welches eine Folge von Empfangswerten 160 aufweist, die die variierten Messwerte 110' repräsentieren. Diese Empfangswerte 160 werden dann einer Analyseeinheit 165 zugeführt, welche wiederum auf die entsprechende zyklische Verarbeitungsvorschrift 135 sowie den Verknüpfungswert 140 aus einem Speicher zugreifen kann, um zu überprüfen, ob die Empfangswerte 160 entsprechend der zyklischen Verarbeitungsvorschrift 135 und dem Verknüpfungswert 140 verarbeitet wurden. Günstiger Weise ist somit sowohl in der Vorrichtung 100 als auch der Vorrichtung 150 jeweils die gleiche Verarbeitungsvorschrift 135 und der gleiche Verknüpfungswert 140 bekannt. Weiterhin wird eine Information über das Ergebnis des Analysierens in der Analyseeinheit 165 an eine Ermittlungseinheit 170 weitergeleitet, in welcher ein Fehler ermittelt und über ein Fehlersignal 175 an die Signalverarbeitungseinheit 115 gesendet wird, wenn in der Analyseeinheit 162 nicht erkannt wird, dass das Empfangswerte 160 enthaltende Signal 105 das zyklische Muster aufweist, wie es durch die Anwendung der Verarbeitungsvorschrift 135 auf Messwerte 110 des Sensors 120 erhalten wird. Auf diese Weise kann somit der Signalverarbeitungseinheit 115 ein Hinweis darauf gegeben werden, dass die Empfangswerte 160 aus dem Signal 105 nicht valide oder gültig sind und somit nicht als Grundlage für weitere Funktionen verwendet werden können.
Mit dem hier vorgestellten Ansatz ist es daher möglich, einen Ausfall der Funktion des Sensors 120 bzw. der Gültigkeit der Messwerte 110 zu ermitteln. Diese Messwerte 110 können dabei in digitaler Form vorliegen, beispielsweise in einem Übertragungsformat eines Datenrahmens mit einem Header und einem Datenteil, der beispielsweise auch für die Übertragung von mehreren Datenworten ausgebildet ist. In gewissen Situationen kann nämlich ein Fehler auftreten, dass ein Digitalteil 180 des Sensors 120 nicht mehr korrekt funktioniert und statische Werte als die Messwerte 110 ausgibt, die dann in der Signalverarbeitungseinheit 115 als gültige Messwerte interpretiert und zur Ansteuerung von Funktionen verwendet werden.
Das vorstehend genannte Problem kann, wie bereits zuvor kurz angesprochen, dadurch gelöst werden, dass die Auflösung der Messwerte 110 beispielsweise von 16 Bit auf 32 Bit erhöht wird, sodass bei einem korrekt arbeitenden Digitalteil 180 des Sensors 120 ein Rauschen bei der Erfassung der physikalischen Größe durch den Sensor zu erwarten ist, welches in den Messwerten 115 durch die erhöhte Auflösung zu erkennen sein müsste. Diese Vorgehensweise ist zwar prinzipiell möglich, erfordert jedoch eine dramatisch erhöhte Kapazität für die Übertragung der Messwerte in der entsprechend erhöhten Auflösung, alleine um bestimmte Fehler erkennen zu können. An dieser Stelle hier vorgeschlagene Ansatz ein, indem die Messwerte in zyklischer Art und Weise, d.h. in bestimmten Abständen mit bestimmten vordefinierten Verknüpfungsparameter verknüpft werden, sodass anhand des Vorliegens dieser geänderten Messwerte dann auch erkannt werden kann, ob der Digitalteil 180 des Sensors 120 korrekt funktioniert. Für diesen Zweck kann beispielsweise auch die Vorrichtung 100 als Erweiterung des Digitalteils 180 des Sensors 120 verstanden werden, sodass das Signal 105 über beispielsweise übliche Datenübertragungswege in einem Fahrzeug 117 wie zum Beispiel dem CAN-Bus übertragen werden kann. Vor der Signalverarbeitungseinheit 115 kann dann durch die Vorrichtung 150 wieder um ermittelt werden, ob die in dem Signal 105 enthaltenen Empfangswerte 160 korrekten Messwerten 110 entsprechend.
Figur 2 zeigt in zwei Teildiagrammen in den Figuren 2a und 2b eine Darstellung eines Inhalts eines Signals 105, wie es beispielsweise von der Sendeeinheit 136 ausgegeben wird. Das Signal 105 wird hierbei als eine Folge von Datenworten ausgegeben, bei denen zunächst ein Header 200 ein solches Datenwort 205 einleitet, woran anschließend an den Header 200 ein Datenfeld 210 anschließt. In den Datenfeldern 210 sind dann beispielsweise die variierten Messwerte 110' enthalten und können an die Vorrichtung 150 oder die Signalverarbeitungseinheit 115 übertragen werden.
In der Figur 2a ist nun ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, wie in der
Verarbeitungseinheit 130 durch die entsprechende Verarbeitungsvorschrift 135 eine Folge von Messwerten 110 zu variierten Messwerten 110‘ verarbeitet und für die Übertragung in dem Signal 105 aufbereitet wird. Beispielhaft sei für diesen Fall angenommen, dass der Digitalteil 180 des Sensors 120 aus Figur 1 einen 4- Bit breiten statischen Messwert 110 der Form 1111 ausgibt, der jedoch durch einen "Stuck-at-high"- Fehler verursacht ist, und somit als fehlerhaft zu markieren ist und nicht in der Signalverarbeitungseinheit 115 verwertet werden kann. Da nun beispielsweise in der Signalverarbeitungseinheit 115 nicht erkannt werden kann, dass dieser Messwert 110 bzw. eine entsprechende Folge von Messwerten 110 der vorstehend genannten Form fehlerhaft ist, werden durch die Vorrichtung 100 entsprechend der Darstellung aus der Figur 1 zumindest zwei der Messwerte 110 durch die Verarbeitungseinheit 130 zu variierten Messwerten 110' entsprechend der Verarbeitungsvorschrift 135 verarbeitet und in ein entsprechendes Datenfeld 210 eines Datenworts 205 eingefügt. Beispielsweise kann diese Verarbeitungsvorschrift 135 vorsehen, dass der Messwert 110 abwechselnd mit einem ersten Verknüpfungsparameter 215 als (erstem) Verknüpfungswert 140 verknüpft wird, sodass sich beispielsweise ein variierter Messwert 110' der Form 1110 ergibt, der folglich in das Datenfeld 210 des ersten Datenworts 205 eingefüllt wird. Dies bedeutet, dass die geringwertiges die Stelle des hier als binären Datums vorliegenden Messwerts 110 von einem Wert 1 auf den Wert 0 geändert wird. Beispielsweise entspricht somit der erste Verknüpfungswert einer Subtraktion eines kleinsten Wertes, der nun durch den 4-Bit breiten Messwert 110 dargestellt werden kann. Ferner kann ein nachfolgender Messwert 110 durch die Verarbeitungseinheit 130 gemäß der Verarbeitungsvorschrift 135 mit einer zweiten Verknüpfungsparameter 220 als (zweitem) Verknüpfungswert 140 verknüpft werden, sodass eine inhaltliche Veränderung des Messwertes 110 vorgenommen wird und dieser Messwert 110 als "variierter" Messwert 110' der Form 1111 in das Datenfeld 210 des zweiten Datenworts 205 eingefüllt wird. Für einen weiter nachfolgenden Messwert 110 kann dann entsprechend der Verarbeitungsvorschrift 135 in der Verarbeitungseinheit 130 wieder ein variierte Messwert 110 analog zur Vorgehensweise für das erste Daten Worte 205 vorgenommen werden, sodass in diesem Fall wiederum ein variierter Messwert 110' der Form 1110 erhalten wird, welche dann in das Datenfeld 210 des dritten Datenworts 205 eingefüllt wird. Erkennbar ist nun, dass trotz der anliegenden statischen Messwerte 110 der Form 1111 Datenworte 205 im Signal 105 übertragen werden, deren Inhalt der Datenfelder zyklisch variiert, sodass es in der Vorrichtung 150 in der Analyseeinheit 165 durch die Kenntnis der entsprechenden Verarbeitungsvorschrift 135 sowie des jeweils verwendeten Verknüpfungsparameters 140 sehr einfach möglich ist, das Auftreten eines solchen vorstehend genannten Fehlers zu identifizieren und die Verwendung der übertragenen Messwerte 110 durch die Ausgabe selbst entsprechenden Fehlersignals 175 durch die Signalverarbeitungseinheit 115 zu verhindern. Es kann somit durch die Kenntnis des verwendeten Verknüpfungswertes 140 sowie des zeitlichen Abstandes 225, der zwischen zwei Anwendungen des jeweils betreffenden Verknüpfungswertes 140 liegt, sehr einfach eine Analyse und Bewertung der von dem Digitalteil 180 des Sensors 120 ausgegebenen Folge von Messwerten 110 erfolgen.
In dem in der Figur 2a dargestellten Ausführungsbeispiel wird nun ein zweiter Verknüpfungsparameter 220 als Verknüpfungswert 140 verwendet, der im Wesentlichen den Messwert 110 unverändert belässt, sodass rein technisch gesehen auch lediglich der erste Verknüpfungsparameter 215 als Verknüpfungswert 140 auf die Messwerte 110 angewendet werden kann, die in das Datenfeld 210 des ersten und dritten Datenworts 205 eingetragen werden. Der zweite Messwert 110 wird in diesem gar nicht geändert. Hierdurch kann eine Erleichterung bei der Verarbeitung in der Vorrichtung 100, speziell in der Verarbeitungseinheit 130 implementiert werden, sodass beispielsweise die numerische Last für die konkrete Umrechnung der Messwerte 110 in die variierten Messwerte 110' reduziert werden kann. Allerdings führt dies dazu, dass die Messwerte 110 tatsächlich "verfälscht" werden und somit in der Vorrichtung 150 oder einer Teileinheit diese Vorrichtung 150 wieder zurück korrigiert werden müssen oder sollten um weitere Fehler bei der Verwendung dieser Messwerte 110 zu vermeiden. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn eine solche Verarbeitung der Messwerte 110 in die verarbeiteten oder variierten Messwerte 110' auch dann erfolgt, wenn nicht nur statisch anliegende Messwerte 110 von der Einleseschnittstelle 125 empfangen werden, sondern auch tatsächliche dynamisch veränderliche Messwerte 110 empfangen werden, die zur Absicherung der Übertragung entsprechend der Verarbeitungsvorschrift 135 in der Verarbeitungseinheit 130 umgewandelt werden. Auch wenn lediglich eine Auswertung in einer Komponente der Vorrichtung 100 erfolgt, dass die über die Einleseschnittstelle 125 eingelesenen Messwerte 110 gleich bleibend sind und dann eine entsprechende Verarbeitung gemäß der Verarbeitungsvorschrift 135 erfolgt ist dies auf der Empfangsseite der Signalverarbeitungseinheit 115 nicht bekannt, sodass für eine entsprechende Absicherung der Verwendbarkeit der Messwerte immer eine entsprechende Kompensation der in der Verarbeitungseinheit 130 durchgeführte Umwandlung der Messwerte 110 in die variiertem Messwerte 110' vorgenommen werden sollte.
Figur 2b zeigt eine Darstellung einer Zusammensetzung des Signals 105 unter Verwendung eines weiteren Ausführungsbeispiels für die Verarbeitungsvorschrift 135. Angenommen werden in diesem Fall unterschiedliche Messwerte 110, hier beispielsweise die Folge von digitalen Messwerten der Form 1101, 1010 und 1110. Wird nun beispielsweise als erster Verknüpfungsparameter 215 ein Verknüpfungswert 140 gewählt, der eine Addition einer geringwertigsten Stelle entspricht und als zweiter Verknüpfungsparameter 220 ein Verknüpfungswert 140 gewählt, der einer Subtraktion einer geringwertigsten Stelle entspricht, wird als erster variierter Messwert 110' ein Wert von 1110, als zweiter variierter Messwert 110' ein Wert von 1001 und als dritter Messwert 110' ein Wert von 1111 erhalten, die dann jeweils in das betreffende Datenfeld 110 des jeweiligen Datenwortes 105 eingefüllt werden. Auf diese Weise kann dann durch das abwechselte Hinzufügen bzw. Abziehen eines kleinen Wertes von dem entsprechenden Messwert 110 erreicht werden, dass insbesondere bei einer längerfristigen Betrachtung der Messwerte, beispielsweise für eine Integration dieser Messwerte, die durch die Verarbeitungsvorschrift 135 bewirkte "Verfälschung" durch eine Mitteilung von unterschiedlichen Verknüpfungswerten 140 kompensiert wird, sodass eine solche Auswertung eigentlich keine Korrektur der variiertem Messwerte 110' in der Vorrichtung 150 oder der Signalverarbeitungseinheit 115 mehr erforderlich ist, wodurch sich weiter ein numerischer oder schaltungstechnisch Aufwand reduzieren lässt.
Zugleich kann angemerkt werden, dass auch prinzipiell durch die Verarbeitungsvorschrift 135 nicht nur ein geringwertiger Wert der entsprechenden Messwerte 110 verändert werden braucht, um einen Fehler des Sensors 120 bzw. des Digitalteils 180 zu erkennen, sondern es können auch andere Stellen des Messwerts 110 aktiv verändert werden, solange bekannt ist, welche Stelle durch die Verarbeitungsvorschrift 135 verwendet wird bzw. welcher Verknüpfungswert 140 verwendet wird. Ebenfalls relevant ist eine Information über den Zyklus der Verarbeitungsvorschrift bzw. den zeitlichen Abstand 225 zwischen der Verwendung der unterschiedlichen Anknüpfungsparameter 215 bzw. 225 als Verknüpfungswerte 140.
Denkbar ist ferner natürlich auch, dass Messwerte 110 mit beliebiger Auflösung für den hier vorgestellten Ansatz verwendet werden können, sodass der hier vorgestellte Ansatz nicht nur auf 4- Bit breite Messwerte beschränkt ist. Erkennbar wird auch, dass durch den hier vorgestellten Ansatz ist somit nicht mehr erforderlich ist, eine deutliche Erhöhung der Auflösung der Messwerte vorzunehmen, um über ein Rauschen des physikalischen Werts aufnehmenden Sensors 120 zu erkennen, dass der Digitalteil 180 des Sensors 120 noch korrekt funktioniert. Vielmehr kann durch die aktive Veränderung von einzelnen Stellen bzw. Komponenten der Messwerte 110 bei Kenntnis der genauen Veränderungsvorschrift bzw. Verarbeitungsvorschrift 130 sehr gut und technisch sehr effizient eine mögliche Fehlfunktion des Sensors 120 bzw. des Digitalteils 180 des Sensors 120 identifiziert werden.
Zusammenfassend stellt sich angesichts des hier vorgestellten Ansatzes die Fragen, wofür eine bisher vorgeschlagene Vorgehensweise der Erhöhung der Auflösung auf 32 Bit erforderlich ist. Dies ist lediglich dann sinnvoll, wenn anhand des Rauschens überprüft werden soll, ob der Digitalteil 180 des Sensors 120 noch läuft. Da in der Statistik sich mehrere hintereinander gleiche Werte nicht ausschließen lassen, wird beispielsweise in anderen Ansätzen vorgeschlagen, dass die Rauschbreite erhöht wird, um die Wahrscheinlichkeit für einander folgende gleiche Werte deutlich zu verringern. Allerdings würde beim VMPS mit 32 Bit dann auf der SPI mehr als die doppelte SPI Buslast erzeugt werden, die jetzt schon Schwierigkeiten für den Mikroprozessor bereitet. Außerdem wird sich die Abstrahlung in der elektromagnetischen Verträglichkeit erhöhen. Noch schlimmer wird es auf CAN-Bus mit 500 kHz werden. Wird die vollständige Breite von 8 Bytes benötigt, so wird ein Wert von 200 ps für ein Datenwort 205 pro Signal erhalten. Bei 6 Signalen sind das schon 1200ps, redundant 2400ps. Wird ein Intervall von 5ms gewählt, wird allein durch die Übertragung der Sensorwerte eine Buslast von 50% generiert. Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann die Datenbreite wieder auf 16 Bit zurückgedreht werde und beispielsweise ein Bit „künstliches Rauschen“ hinzugefügt werden: Dies bedeutet beispielsweise, dass der alte Wert gespeichert wird, und ein neuer Wert wird berechnet wobei dann statistisch verteilt ein LSB abgezogen oder hinzugezählt wird. Somit kann nur mit einem Vergleich überprüft werden, ob der Digitalteil noch am Leben ist.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahren 300 zum Absichern eines Signals zur Übertragung einer Folge von Messwerten an eine Signalverarbeitungseinheit. Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 310 des Einlesens zumindest einer Folge von Messwerten eines Sensors und einen Schritt 320 des Verarbeitens der Messwerte unter Verwendung einer zyklischen Verarbeitungsvorschrift, um für zumindest zwei Messwerte je einen variierten Messwert zu bestimmen. Schließlich umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 330 des Sendens der variierten Messwerte als Messwerte des Sensors an die Signalverarbeitungseinheit.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahren 400 zur Erkennung eines Fehlers bei der Übertragung eines Messwerte enthaltenden Signals an eine Signalverarbeitungseinheit. Das Verfahren 400 umfasst einen Schritt 410 des Einlesens von einer Folge von Empfangswerten aus dem Übertragungssignal und einen Schritt 420 des Analysierens ob die Empfangswerte ein zyklisches Muster aufweisen, wie es durch die Anwendung der Verarbeitungsvorschrift auf Messwerte eines Sensors erhalten wird, Schließlich umfasst das Verfahren 400 einen Schritt 430 des Ermittelns des Fehlers bei der Übertragung des Empfangswerte enthaltenden Signals, wenn im Schritt des Analysierens nicht erkannt wird, dass das Empfangswerte enthaltende Signal das zyklische Muster aufweist.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (300) zum Absichern eines Signals (105) zur Übertragung einer Folge von Messwerten (110) an eine Signalverarbeitungseinheit (115), wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen (310) zumindest einer Folge von Messwerten (110) eines Sensors (120);
Verarbeiten (320) der Messwerte (110) unter Verwendung einer zyklischen Verarbeitungsvorschrift (135), um für zumindest zwei Messwerte (110) je einen variierten Messwert (110‘) zu bestimmen; und
Senden (330) der variierten Messwerte (110) als Messwerte (110) des Sensors (120) an die Signalverarbeitungseinheit (115).
2. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (320) des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift (135) verwendet wird, die ausgebildet ist, um eine algebraische und/oder logische Verknüpfung des Messwertes (110) und/oder einer digitalen Repräsentation des Messwertes (110) mit einem vordefinierten Verknüpfungswert (140) zu bewirken, um die variierten Messwerte (110) zu bestimmen.
3. Verfahren (300) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (320) des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift (135) verwendet wird, die ausgebildet ist, um einen Messwert (110) mit dem Verknüpfungswert (140) zu addieren, um einen entsprechenden variierten Messwert (110‘) zu bestimmen.
4. Verfahren (300) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (320) des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift (135) verwendet wird, die ausgebildet ist, um eine geringwertigste Stelle eines Messwertes (110) zu verändern, um einen entsprechenden variierten Messwert (110‘) zu erhalten. Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (320) des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift (135) verwendet wird, die ausgebildet ist, um abwechselnd Messwerte (110) mit einem ersten (215) vordefinierten Verknüpfungswert (140) und einem vom ersten Verknüpfungswert (140) unterschiedlichen zweiten (220) vordefinierten Verknüpfungswert (140) zu verknüpfen, um die variierten Messwerte (110‘) zu bestimmen. Verfahren (300) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (320) des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift (135) verwendet wird, die ausgebildet ist, um als zweiten (220) vordefinierten Verknüpfungswert (140) einen Wert zu verwenden, der einen Komplementärwert zu dem ersten Verknüpfungswert (140) bildet. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (320) des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift (135) verwendet wird, die ausgebildet ist, um die zyklische Verarbeitungsvorschrift (135) dann anzuwenden, wenn die Messwerte (110) der Folge von Messwerten (110) innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls gleich sind. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (320) des Verarbeitens eine Verarbeitungsvorschrift (135) verwendet wird, die ausgebildet ist, um für Messwerte (110), die in einem vordefinierten zeitlichen Abstand (225) voneinander eingelesen werden, zyklisch mit der Verarbeitungsvorschrift (135) zu verarbeiten, um je einen entsprechenden variierten Messwert (110‘) zu erhalten. Verfahren (400) zur Erkennung eines Fehlers bei der Übertragung eines Messwerte (110) enthaltenden Signals (105) an eine Signalverarbeitungseinheit (115), wobei das Verfahren (400) die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen (410) von einer Folge von Empfangswerten (160) aus dem Signal (105); - 19 -
Analysieren (420) ob die Empfangswerte (160) ein zyklisches Muster aufweisen, wie es durch die Anwendung einer eingelesenen Verarbeitungsvorschrift (135) auf Messwerte (110) eines Sensors (120) erhalten wird, und
Ermitteln (430) des Fehlers bei der Übertragung des Empfangswerte (160) enthaltenden Signals (105), wenn im Schritt (420) des Analysierens nicht erkannt wird, dass das Empfangswerte (160) enthaltende Signal (105) das zyklische Muster aufweist. Vorrichtung (100, 150) die eingerichtet ist, um die Schritte (310, 320, 330) des Verfahrens (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8 oder die Schritte (410, 420, 430) des Verfahrens (400) gemäß Anspruch 9 entsprechenden Einheiten (125, 130, 136, 155, 1665, 170) auszuführen und/oder anzusteuern. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte (310, 320, 330; 410, 420, 430) eines der Verfahren (300, 400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8 oder 9 auszuführen und/oder anzusteuern. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
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