TW201921258A - 用於感測器資料的輸出的感測器系統 - Google Patents

用於感測器資料的輸出的感測器系統 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種用於感測器資料之輸出的感測器系統，其包含：至少一個感測器元件；一提供裝置，其用於提供該至少一個感測器元件之感測器資料；一控制裝置，其用於控制該至少一個感測器元件；及一輸出裝置，其用於輸出該至少一個感測器元件之感測器資料，其中配置一資料處理裝置，藉助於該資料處理裝置- 該控制裝置可經組態以提供在該提供該感測器資料之時刻與感測器資料藉由該輸出裝置之該輸出的時刻之間的一時間間隔，且- 所提供之該感測器資料可在所提供之該時間間隔內自該提供裝置讀出及/或經修改及/或寫回至該提供裝置。

Description

用於感測器資料的輸出的感測器系統
本發明係關於一種用於感測器資料之輸出的感測器系統，其包含：至少一個感測器元件；一提供裝置，其用於提供該至少一個感測器元件之感測器資料；一控制裝置，其用於控制該至少一個感測器元件；及一輸出裝置，其用於輸出該至少一個感測器元件之感測器資料。
此外，本發明係關於一種用於影響待自一感測器輸出之資料的方法。
儘管本發明一般適用於感測器資料，但本發明將參考感測器資料之融合來進行描述。
感測器資料之融合需要複數個感測器及一系統，感測器自該系統計算新的目標量。舉例而言，自剛體之開始位置，可大致藉由加速度感測器及旋轉速率感測器之一系列值來計算在稍後時刻之位置。感測器資料融合典型地在包含一控制單元及複數個感測器之系統上發生。感測器典型地以一頻率遞送新的感測器資料且將其儲存於數位後端中。此數位後端包含FIFO記憶體，資料臨時儲存於該記憶體中。在寫入至FIFO記憶體中之前，感測器資料可藉由各種方法進行同步。感測器資料係在感測器中產生且視情況在同步之後，經由介面直接地或藉由使用FIFO記憶體作為緩衝記憶體間接地輸出。
DE 10 2012 207 138 A1已揭示一種用於記錄資料樣本之量測值及輸出的感測器，其中至少一個第一暫存器用於儲存感測器時間，該暫存器含有關於資料樣本之相角及/或時段的時間資訊，該第一暫存器可在外部讀取。在此狀況下，該感測器含有至少一個第二暫存器，該第二暫存器可在外部寫入，且藉由該第二暫存器，可調整感測器中之資料樣本的頻寬及解析度及/或時段。
在一個具體實例中，本發明提供一種用於感測器資料之輸出的感測器系統，其包含：至少一個感測器元件；一提供裝置，其用於提供該至少一個感測器元件之感測器資料；一控制裝置，其用於控制該至少一個感測器元件；及一輸出裝置，其用於輸出該至少一個感測器元件之感測器資料，其中配置一資料處理裝置，藉助於該資料處理裝置：- 該控制裝置可經組態以提供在該提供該感測器資料之時刻與感測器資料藉由該輸出裝置之該輸出的時刻之間的一時間間隔，且- 所提供之該感測器資料可在所提供之該時間間隔內自該提供裝置讀出及/或經修改及/或寫回至該提供裝置。
在另一具體實例中，本發明提供一種用於影響待自一感測器系統輸出之資料的方法，其包含以下步驟：- 在一提供裝置中提供至少一個感測器元件之感測器資料，- 藉助於一資料處理裝置在該提供該感測器資料之時刻與該感測器資料藉由一輸出裝置輸出之時刻之間的一預定時間間隔內，讀出及/或修改及/或寫回提供於該提供裝置中之該感測器資料。
藉此實現之優點中之一者係感測器系統之靈活性實質上以此方式提高：藉助於資料處理裝置，資料操縱所需之時間窗經由控制裝置開啟，該 控制裝置以使得形成或開啟一所要時間窗/時間間隔之方式，驅動該至少一個感測器元件之資料產生。此允許多種資料操縱：例如，可在經由介面輸出感測器資料之前對感測器資料進行篩選及/或校正感測器資料。
下文中描述且藉此將揭示本發明之其他特徵、優點及其他具體實例：根據1個調解器改進(meditators refinement)，該資料處理裝置包含一微控制器，該微控制器連接至該控制裝置及該提供裝置。藉助於一微控制器，可用直接方式提供資料處理裝置。
根據另一有利改進，該資料處理裝置經組態以判定用於資料修改之時間跨度，且將該時間間隔調適成此時間跨度。此實質上提高有效性，此係因為該時間間隔具有本質上精確地調適成用於進行資料操縱之時間的大小。換言之，此時間窗或時間間隔接著經調適成資料操縱程式之實際上需要的運行時間。因此，最少化感測器資料之潛時。
根據另一有利改進，該資料處理裝置經組態以僅寫入已讀出至提供裝置之感測器資料的一部分，其中該輸出裝置經組態以僅輸出已寫回及未修改之資料。此直接允許資料壓縮，不轉遞或進一步處理未寫回之資料。
根據另一有利改進，配置基於FIFO原理之至少一個記憶體裝置，且該記憶體裝置經組態以在傳輸至輸出裝置之資料藉由輸出裝置輸出之前儲存該資料。以此方式，可直接提供緩衝記憶體用於待輸出之資料。
根據另一有利改進，該控制裝置包含連接至資料處理裝置之暫存器，其中該資料處理裝置經組態以藉由暫存器中之至少一個條目儲存該時間間隔之開始時刻及/或持續時間。此直接且有效地允許組態控制裝置，以藉由資料處理裝置提供該時間窗/時間間隔。
根據另一有利改進，該提供裝置包含暫存器及/或影子暫存器。 此狀況下之優點係例如可藉助於暫存器及影子暫存器提供一致的資料。
根據另一有利改進，藉助於資料處理裝置，用於至少一個感測器元件之控制裝置經組態以提供在提供感測器資料之時刻與感測器資料藉由輸出裝置輸出之時刻之間的時間間隔。以此方式，一方面，控制裝置之直接對應組態成為可能，且另一方面，避免控制裝置與至少一個感測器元件之間的組態程序中的精細干預。
根據另一有利改進，該預定時間間隔經調適成讀出及/或修改及/或寫回感測器資料之時間跨度。以此方式，減少感測器資料之潛時。
根據另一有利改進，僅部分地寫回已讀出之感測器資料，且僅輸出已寫回及/或未修改之感測器資料。以此方式，有可能例如僅藉由針對多種感測器資料寫回平均值來進行資料壓縮。
根據另一有利改進，將已讀出之感測器資料與至少一個其他資料源之資料進行比較，且藉助於比較之結果來校正感測器資料，並將其寫回至緩衝記憶體裝置中。以此方式，例如可校正感測器資料，例如可產生偏移，或例如可在對周圍溫度之感測器用作資料源時，補償感測器之環境的溫度提高。
應理解，在不背離本發明之範圍的情況下，上文所提及之特徵及下文尚待解釋之彼等特徵，可不僅以分別指示之組合而且以其他組合或分離地使用。
本發明之較佳具體實例及實施表示於圖式中且將在下文之描述中更詳細地進行解釋，相同之參考項與相同或類似或在功能上等效之組件或元件相關。
1‧‧‧感測器系統
2‧‧‧組態暫存器/控制裝置
3‧‧‧融合控制單元/控制裝置
4‧‧‧感測器/感測器元件
5‧‧‧影子暫存器/提供元件
6‧‧‧FIFO記憶體/緩衝記憶體裝置
7‧‧‧介面/輸出裝置
8‧‧‧微處理器/微控制器/資料處理裝置
9‧‧‧感測器資料/量測資料
20‧‧‧時間窗/時間間隔
t1‧‧‧時刻
t2‧‧‧時刻
t3‧‧‧時刻
t4‧‧‧時刻
t5‧‧‧時刻
在示意形式中， 圖1展示根據本發明之一個具體實例的感測器系統；圖2展示在進行已知方法時參數之時間變化；及圖3展示在進行根據本發明之一個具體實例的方法時參數之時間變化。
圖1展示根據本發明之一個具體實例的感測器系統。
詳言之，感測器系統1展示於圖1中。感測器1包含具有組態暫存器2及擴散控制單元3之控制裝置2、3。在此狀況下，組態暫存器2包含用於三個感測器4之對應組態的條目，該等感測器可藉助於融合控制單元3組態。由感測器4提供之感測器資料，亦即感測器4之量測資料，藉助於亦被稱作資料影子之所謂的影子暫存器5進行同步，且此後可視情況在介面7被外部匯流排系統詢問感測器資料之輸出時，經由該介面7直接呼叫或詢問。替代地，首先將感測器資料緩衝在先進先出(FIFO)記憶體6中，且接著隨後在介面7被外部匯流排系統詢問感測器資料之輸出時，經由介面7基於FIFO原理而呼叫或詢問對應的所儲存同步資料。經由介面7，亦可能經由外部匯流排系統實現組態暫存器2中之修改。
為影響資料，配置微處理器8，該微處理器8連接至影子暫存器5，且可讀出或操縱含於影子暫存器5中之資料或將其寫回至影子暫存器5中。換言之，微控制器可在由感測器產生感測器資料9之後且在將感測器資料9儲存於FIFO記憶體6中或轉遞至介面7之前，直接讀出、操縱及/或寫回資料。
圖2展示在進行已知方法時參數之時間變化。
詳言之，圖2展示感測器4之感測器資料及各種信號的時間變化。詳言之，圖2之右側展示由acc_filt_x、acc_filt_y、acc_filt_z表表示之感測器信號(較低的三行)的時間變化，而頂部列展示用於將資料寫入至FIFO記憶體6中之指示信號。在時刻t1處，三個感測器4分別提供感測器資料9。隨後在時刻t2處，感測 器資料9經寫入至影子暫存器5及FIFO記憶體6中。針對時刻t3及對應的t4等重複相同程序，時差t2-t1或相應的t4-t3，亦即在各別感測器中產生感測器資料9與將感測器資料9寫入至FIFO記憶體6中之間的時間非常短。
圖3展示在進行根據本發明之一個具體實例的方法時參數之時間變化。
詳言之，圖3展示感測器資料9及各種指示信號之時間剖面(time profile)。圖3之右側、自頂部之第二列展示用於寫入至FIFO記憶體6中之指示信號的時間剖面。此時間剖面之下緊跟有三個感測器4的由acc_filt_x、acc_filt_y、acc_filt_z表表示的感測器信號之時間剖面，接著下方又緊跟有用於開啟或關閉用於修改及讀出感測器資料9之時間間隔的指示信號，且在最後列中跟隨有用於資料窗之各別狀態的信號，無論其係開啟抑或關閉。
在時刻t1處，感測器4已在影子暫存器5中提供量測資料或感測器資料9。在同一時刻處，開啟用於資料操縱之時間窗20。自此時刻t1起，微控制器8讀出感測器資料，修改感測器資料且寫回感測器資料9。感測器資料9之寫回在時刻t5處結束。在時刻t2處，寫回之感測器資料9經傳輸至影子暫存器5及FIFO記憶體6且儲存於彼處，且可經由介面7呼叫。在第二列中藉由信號之位準改變，對應地指示至FIFO記憶體6中之對應寫入。隨後重複相同的步驟：在時刻t3處，感測器4已提供量測資料9。同時，開啟用於藉由微控制器8修改感測器資料9之時間間隔20。在時刻t5'處，微控制器8已讀出及修改感測器資料9，且亦再次寫回此等感測器資料9。在時刻t4處，再次關閉用於資料修改之時間間隔20，且將感測器資料9寫入至FIFO記憶體6或影子暫存器5中。
微控制器可靈活地將時間間隔20調適成資料操縱程式之實際上需要的運行時間，或一般調適成資料操縱所需之時間，以便最少化感測器資料9之潛時。在圖3中，此意謂時刻t5及t2儘可能緊密。此情形同樣適用於時刻t5'、t4。 在用於資料操縱之時間間隔20期間，微控制器8可讀出及/或操縱及/或寫回感測器資料。若不寫回資料，則亦不將資料寫入至FIFO記憶體6所有影子暫存器5中。
藉由例如資料操縱，例如可進行感測器資料之校正，且可插入偏移或進行感測器資料之對應補償/校準或其類似者。同樣地，某些軟體篩選器可應用於已讀出之資料。此外，更複雜的資料操縱亦係可能的，例如產生所謂的步進計數器，在此狀況下，已讀出之感測器資料在對應評估之後由其他更抽象資料替換：若感測器基於加速度感測器遞送數個特定向上及向下移動，則微控制器8可評估此等移動且將特定步數指派至人員。可接著寫回此步數而非加速度值。此外，資料壓縮亦係可能的，例如藉由將感測器資料平均化，且僅寫回此等感測器資料之平均值而非例如十個感測器資料。
參看圖1及圖3，該方法包含以下步驟：
1.微控制器8通知融合控制單元3其應開啟用於資料操縱之時間間隔20及時間間隔之大小。
2.融合控制單元3對應地開啟時間窗20。
3.融合控制單元3通知微控制器8用於資料操縱之對應窗口或時間間隔20已開啟。
4.微控制器8自影子暫存器5讀出資料。
5.微控制器8操縱資料。
視情況，在另一步驟中，微控制器8可接著完全或部分地寫回資料。
總體而言，本發明之至少一個具體實例實現以下優點中之至少一者：
- 直接資料操縱
- 較高靈活性
- 更經濟的資料提供
- 實施複雜功能。
儘管本發明已藉助於較佳例示性具體實例進行描述，但其不限於此且可用廣泛多種方式進行修改。

Claims (12)

  1. 一種用於感測器資料之輸出的感測器系統(1)，其包含：至少一個感測器元件(4)，一提供裝置(5)，其用於提供該至少一個感測器元件(4)之感測器資料(9)，一控制裝置(2、3)，其用於控制該至少一個感測器元件(4)，及一輸出裝置(7)，其用於輸出該至少一個感測器元件(4)之感測器資料(9')，其中配置一資料處理裝置(8)，藉助於該資料處理裝置：該控制裝置(2、3)可經組態以提供在該提供該感測器資料(9)之時刻(t1、t3)與感測器資料(9)藉由該輸出裝置(7)之該輸出的時刻(t2、t4)之間的一時間間隔(20)，且所提供之該感測器資料(9)可在所提供之該時間間隔內，自該提供裝置(5)讀出及/或經修改及/或寫回(t5、t5')至該提供裝置(5)。
  2. 如請求項1所述之感測器系統，其中該資料處理裝置(8)包含一微控制器，該微控制器連接至該控制裝置(2、3)及該提供裝置(5)。
  3. 如請求項1或2所述之感測器系統，其中該資料處理裝置(8)經組態以判定用於一資料修改之一時間跨度(t5-t1、t5'-t3)，且將該時間間隔(20)調適成此時間跨度(t5-t1、t5'-t3)。
  4. 如請求項1或2所述之感測器系統，其中該資料處理裝置(8)經組態以僅寫入已讀出至該提供裝置(5)之該感測器資料(9)的一部分，其中該輸出裝置(7)經組態以僅輸出已寫回及未修改之資料。
  5. 如請求項1或2所述之感測器系統，其中配置基於FIFO原理之至少一個記憶體裝置(6)，且該記憶體裝置(6)經組態以在傳輸至該輸出裝置(7) 之資料藉由該輸出裝置(7)輸出之前儲存該資料。
  6. 如請求項1或2所述之感測器系統，其中該控制裝置(2、3)包含連接至該資料處理裝置(8)之一暫存器，其中該資料處理裝置(8)經組態(8)以藉由該暫存器中之至少一個條目儲存該時間間隔(20)之開始時刻及/或持續時間。
  7. 如請求項1或2所述之感測器系統，其中該提供裝置(5)包含一暫存器及/或一影子暫存器。
  8. 一種用於影響待自一感測器系統(1)輸出之資料的方法，其包含以下步驟：在一提供裝置(5)中提供至少一個感測器元件(4)之感測器資料(9)，藉助於一資料處理裝置(8)在該提供該感測器資料(9)之時刻(t1、t3)與該感測器資料(9)藉由一輸出裝置(7)輸出之時刻(t2、t4)之間的一預定時間間隔(20)內，讀出及/或修改及/或寫回提供於該提供裝置(5)中之該感測器資料(9)。
  9. 如請求項8所述之方法，其中藉助於該資料處理裝置(8)，用於該至少一個感測器元件(4)之一控制裝置(2、3)經組態以提供在該提供該感測器資料(9)之該時刻(t1、t3)與感測器資料(9)藉由該輸出裝置(7)之該輸出的該時刻(t2、t4)之間的一時間間隔(20)。
  10. 如請求項8或9所述之方法，其中該預定時間間隔(20)經調適成該感測器資料(9)之該讀出及/或修改及/或寫回的時間跨度(t5-t1、t5'-t3)。
  11. 如請求項8或9所述之方法，其中僅部分地寫回已讀出之感測器資料(9)，且僅輸出已寫回及/或未修改之感測器資料(9)。
  12. 如請求項8或9所述之方法，其中將已讀出之感測器資料(9)與至少一個其他資料源之資料進行比較，且藉助於該比較之結果來校正該感測器 資料並將其寫回至一緩衝記憶體裝置(6)中。
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