CN105745127A - 用于监测传输链路的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在数据传输信号(40)中传送测量值(12，50)的方法，所述方法包括：将所述测量值(12，50)引入到所述数据传输信号(40)中；在所述测量值(12，50)后，将错误信息(52)引入到所述数据传输信号(40)中，从该信息能够推断所述测量值(12，50)是否包含错误；以及如果所述测量值(12，50)包括所述错误，则在所述错误信息后，将评价信息(54至68)引入到所述数据传输信号(40)中，所述评价信息(54至68)描述所述错误信息(52)。

Description

用于监测传输链路的方法
本发明涉及用于监测在传感器和评价单元之间的传输链路的方法，用于实现该方法的控制设备，以及包括该控制设备的传感器。
从DE102011080789A1知道一种车辆，在该车辆中安装了用于检测个体车轮的车轮速度的车轮速度传感器。这些车轮速度传感器是有源车轮速度传感器并且经由线缆(如传输链路)向评价单元传送以车轮速度的形式的它们测量的数据。
由本发明解决的问题是改进了测量数据的传输。
由独立权利要求的特征解决了该问题。优选的细化是从属权利要求的目的。
根据本发明的一个方面，用于在数据传输信号中传送测量值的方法包括以下步骤：将所述测量值引入到所述数据传输信号中；在所述测量值后，将错误信息引入到所述数据传输信号中，从该信息能够推断所述测量值是否包含错误；以及如果所述测量值包括所述错误，则在所述错误信息后，将评价信息引入到所述数据传输信号中，所述评价信息描述所述错误信息。
所阐述的方法解决了以下问题：错误的测量值一定被检测到并且在处理中被适当地考虑以便符合高安全标准。能够在处理所述测量值的单元中执行错误的测量值的检测。然而，这里出现了以下问题：该检测基于算法，该算法在某种程度上是计算密集的，以及该算法要求一定数量的时间来运行。
出于这个原因，将期望的是将检测所述测量值的传感器并入到错误的测量值的检测中。然而，为此，传感器本身除了传送错误的测量值之外还必须传送关于在测量值中的错误的信息，以便在处理中能够考虑这个信息。传感器提供关于错误的信息越多，则在处理期间对此能够更快速地做出反应，特别地，其能够大幅度地增加在车辆中的应用中的安全性。
在许多传感器中，传送错误的指示以及尽可能多的关于错误的信息的意图与在周期性的时间间隔处来传送测量值的基本技术条件相冲突，因此，相对少的带宽能够用于传送该信息。当在测量值之间的这些周期性的时间间隔依赖于情况而改变时，以及仅在某些情况下，带宽不再充足以用于传送错误的指示和关于错误的信息，情况更加严重。
因此，所阐述的方法提出：在该方法的范围内，应当在时间递升顺序中传送测量值、错误的指示以及关于错误的信息以用于进一步处理。如果带宽将要减少以及如果在两个测量值之间不再有足够的时间来传送所有信息，则关于错误的信息首先被砍掉。虽然这不再允许错误被定性(qualified)，但是错误存在的信息仍然可以获得，对此能够适当地做出反应。以这种方式，在处理中，即使由于空间和时间的原因而不能传送关于错误的所有信息，也能够更好地和更可靠地检测在传送的测量数据中的错误。
在所阐述的方法的一个细化中，测量值被引入到所述数据传输信号中作为来自有源速度传感器的脉冲。在有源速度传感器中，如已知的，车轮速度信息被输出为脉冲，以及从在某一时间段上所述脉冲的数量能够推断速度。然而，在这种情况下，根本问题是：在相对高的速度处，脉冲的数量在某一时间段上持续地增加，以及因此，在那些速度范围(其中关于错误的高鲁棒性是需要的)中，在两个脉冲之间的时间间隔(该时间间隔用于传送关于错误是否存在以及这个错误看起像什么的上述信息)恰恰太小。作为示例，在此提及针对车辆的车辆动态控制器(特别地在车轮的高速度范围中，其必须可靠地做出反应)。在这种情况下，该方法能够以特别有利的方式来改进错误处理，因为当在所阐述的方法的范围内，在高速度范围中检测到不能被定性的错误时，速度能够返回到一种范围，例如，在该范围中，错误能够被再次定性。例如，在车辆动态控制器的范围内，能够使车辆刹车到某一速度。
在所阐述的方法的另一个细化中，评价信息包括：错误定性范围和错误定量范围。可以在错误定性范围中指示所涉及的错误类型，然而，例如，可以在错误定量范围中传送关于错误的原因的信息，以便在处理中能够更好地评价错误，从而相应地考虑或丢弃错误。
在所阐述的方法的特定细化中，在错误定量范围之前设置错误定性范围，因此，在用于传送关于错误的信息的带宽的上述减少的情况下，在也传送关于这个错误的背景信息之前，关于涉及哪种错误，首先总是清楚的。
在所阐述的方法的优选的细化中，错误定性范围包括：至少两个信息段，其中信息段中的第一信息段定性第一错误类型，以及信息段中的第二信息段定性第二错误类型。以这种方式，在接收到所传送的信息时，以排除过程的方式，将能够简单地查询个体信息段并且沿着朝向错误的识别的方向前进。如果信息段中的一个信息段展现出某一错误类型，则这个错误类型是存在的。信息段可以被理解为是个体信息单元，诸如比特或符号，或也可以是一组多个信息单元，诸如例如，字节。
在所提及的方法的特定优选的细化中，两个信息段的顺序取决于两种错误类型的错误影响。以这种方式，在错误定性范围中，错误能够首先传送定性具有高错误影响的错误的信息段。如果用于传送所有信息段的空间将不足以用于传送所有信息段，则将传送至少那些信息段(其指示具有高错误影响的错误)。
在所阐述的方法的又一个细化中，错误定量范围包括：关于错误的原因的信息，因此例如，在错误的评价中也可以考虑状态信息，该状态信息指示例如具有高错误影响的待定错误，诸如传感器的故障。能够类似地输出告警消息，诸如针对使上述车辆进行维护的推荐。
在所阐述的方法的另一个细化中，如果测量值不包含错误，则在错误信息后将另外的信息(其描述检测测量值的传感器)引入到数据传输信号中。以这种方式，在正常操作期间，在测量值的评价中，也能够收集和评价关于传感器的状态信息。
根据本发明的另一个方面，一种控制设备被设计为执行所阐述的方法中的一个方法。
在所阐述的控制设备的一个细化中，所阐述的设备包括存储器和处理器。在这种情况下，所阐述的方法中的一个方法以计算机程序的形式被存储在计算机中，以及如果计算机程序从存储器被加载到处理器中，该处理器用于执行该方法。
根据本发明的另一个方面，一种计算机程序包括程序代码构件以用于如果计算机程序在计算机或所阐述的设备中的一个设备上运行，则执行所阐述的方法中的一个方法的所有步骤。
根据本发明的又一个方面，计算机程序产品包含程序代码，其被存储在计算机可读数据载体上，以及当在数据处理设备上运行所述程序代码时，其运行所阐述的方法中的一个方法。
根据本发明的又一个方面，传感器包括所阐述的控制设备中的一个控制设备。
在特定的细化中，所阐述的传感器是车轮速度传感器。
根据本发明的又一个方面，车辆包括所阐述的车轮速度传感器中的一个车轮速度传感器。
结合示例实施例的以下描述(结合附图更详细地描述示例实施例)，本发明的上述属性、特征和优点以及实现它们的方式将变得更清楚和易于理解，在附图中：
图1示出了包括车辆动态控制器的车辆的示意图，
图2示出了在来自图1的车辆中的车轮速度传感器的示意图，以及
图3示出了具有来自图2的车轮速度传感器的输出信号的示意图。
在附图中，相同的技术元素拥有相同的参考标记并且仅被描述一次。
参照图1，图1示出了具有车辆动态控制器的车辆2的示意图，车辆动态控制器本身是已知的。例如在DE102011080789A1中能够找到这种车辆动态控制器的细节。
车辆2包括底盘4和四个车轮6。能够在固定地紧固在底盘4上的制动器8的帮助下，使每个车轮6相对于底盘4而减速，以便减速在未图示说明的道路上的车辆2的移动。
在这种情况下，以下是可能的：以本领域的技术人员已知的方式，由于转向不足或转向过度，导致车辆2的车轮6丢失它们的道路接触以及车辆2甚至远离于轨迹(例如经由未图示说明的方向盘而指定该轨迹)而移动。这可以通过已知的控制回路(诸如ABS(防抱制动***)和ESP(电子稳定程序))而避免。
在本实施例中，出于这个目的，车辆2包括：在车轮6上的速度传感器10，该速度传感器10检测车轮6的速度12。车辆2还包括：惯性传感器14，其检测车辆2的车辆动态数据16，该数据可以包括例如俯仰率、滚转率、横摆角速度、侧向加速度和/或垂直加速度，以本领域的技术人员已知的方式输出它们。
基于所检测的速度12和车辆动态数据16，以调整器18的形式的评价单元能够以本领域的技术人员已知的方式确定车辆2是否在道路上滑动或甚至偏离于上述指定的轨迹，以及经由调整器输出信号20(其是已知的)对此作出相应的反应。调整器输出信号20然后能够由伺服机构22使用以便通过驱动信号24启动诸如制动器8的驱动器，其以已知的方式对滑动和与指定轨迹的偏离作出反应。
现在，基于图1中示出的速度传感器10中的一个速度传感器，将更详细地描述本发明，尽管能够在任何类型的传感器(诸如例如惯性传感器14)上实现本发明。
参照图2，图2示出了在来自图1的车辆动态控制器中的速度传感器10中的一个速度传感器的示意图。
在本实施例中，速度传感器10被设计为有源速度传感器，其包括编码盘26(编码盘26被紧固在车轮6上以用于随其旋转)，以及被固定地紧固在底盘4上的读头28。
在本实施例中，编码盘26由磁北极30和磁南极32组成，它们被连串布置并且联合地激起未图示说明的传感器磁场。如果编码盘26(其被紧固在车轮6上)在旋转方向34中与所述车轮一起旋转，则因此传感器磁场也随其旋转。
在本实施例中，读头28是磁致伸缩的(magnetostrictive)元件，其根据由编码轮26激起的传感器磁场的角位置来改变它的电阻。
为了检测速度12，检测在编码轮26的角位置中的改变，以及从而在读头28的电阻中的改变。为此，读头28能够以已知的方式连接到未图示说明的电阻测量电路，诸如例如连接到已知的桥电路。根据读头28的电阻，在电阻测量电路中生成周期输出信号(在以下，其被称为速度传感器信号36)。基于速度传感器信号36，在信号调节电路38(其被设置在读头28的下游)中，能够以已知的方式，生成脉冲信号40(其依赖于速度12并且在图3中被示出)并且将它输出给调整器18。在这个上下文中以及关于有源车轮速度传感器的进一步的背景信息，参照有关现有技术，诸如例如DE10146949A1。
在本实施例中，除了关于速度12的信息之外，在图3中示出的错误信息42也被引入到脉冲信号40中作为数据传输信号，从该信息能够推断针对速度12的某一测量值是否包含错误。例如，在信号调节电路38中能够从状态信号44导出这个错误信息42，并且能够将它调制到脉冲信号40中。例如，能够从未图示说明的监测电路(其监测速度传感器10的错误状态)输出状态信号44。
参照图3，在图3中，在当前值46关于时间48的形式中说明了脉冲信号40。
脉冲信号40载有关于速度12的信息，如具有第一脉冲水平51的速度脉冲50，在以下，其被称为高脉冲水平51。以最高优先级来传送这些速度脉冲50，这意味着的是，在速度脉冲50等待传输的情况下，所有其它信息的传输被推迟或中止。
除了速度脉冲50之外，取决于将被传送的信息，至少一个另外的信息脉冲52到68被引入到脉冲信号40中，该信息脉冲能够包含例如第二脉冲水平70或第三脉冲水平71，在以下，第二脉冲水平70被称为中间脉冲水平70，第三脉冲水平71被称为低脉冲水平71。在图3中，出于清楚，所有信息脉冲52到68被示出为具有中间脉冲水平70。信息脉冲52到68能够载有错误信息，从该信息能够推断被设置在信息脉冲52到68的上游的速度脉冲50是否具有错误。在本实施例中，九个信息脉冲52到68在速度脉冲50之后被引入到脉冲信号40中，该信息脉冲载有上述错误信息和基于的德国汽车产业的工作组的AK协议的另外的信息，该协议是已知的。在这种情况下，每个信息脉冲52到68载有比特#0到#8。如果使用中间脉冲水平70来传送信息脉冲52到68，则它对应的比特#0到#8被设置为1。如果使用低脉冲水平71来传送信息脉冲52到68，则它对应的比特#0到#8被设置为0。AK协议传统上用于监测在编码车轮26和读头28之间的空隙，该空隙在图2中不可见，其中在以下，以以下方式来分配个体信息脉冲52到68：
在车辆中，车辆2的所有车轮速度传感器10的车轮速度12汇聚在控制单元(在以下，作为示例，其被假设是调整器18)中的车轮速度传感器***的信号链中，以及能够被调节并且使得不仅控制单元18可见并且多个另外的车辆***可见。因为由于在安全***(诸如例如，在所示出的电子稳定程序(ESP)中，或在未图示说明的防抱死制动***(ABS))中的进一步使用，车轮速度12是安全相关的，因此控制单元(诸如控制单元18)必须以足够高的概率水平并且在充足的时间48内检测到由车轮速度传感器10的故障所导致的错误的速度信息。
然而，上述AK协议具有缺点：在车轮速度传感器10中出现的错误没有被报告给控制单元18，以及因此控制单元18将必须借助于合适的验证来评价潜在的错误的性质，从而评价车轮速度12的有效性。在异常驾驶状态的情况下，控制单元18应当借助于制动器8来干预车辆2并且恢复正常车辆状态。现在，对于控制单元18的困难是把无效的车轮速度12(其也被理解为异常驾驶状态)与指示异常驾驶状态的有效车轮速度12进行区分。例如，太低的车轮速度12的显示可能是由车轮速度传感器12中的内部错误或由车轮6的实际阻塞造成的，其中控制单元18仅应当通过释放制动器8对车轮6的实际阻塞做出反应。
在ISO26262中定义了针对不同安全级别的错误的概率的值。在以下，这些安全级别被称为ASIL等级，以及例如依赖于故障的影响(该故障在车辆上将具有的影响)。使用上述AK协议具有的问题是用于实现指定ASIL等级在车辆2的***级别处的不充足的故障检测。
因此，在本实施例的范围内，经由AK协议将由车轮速度传感器10的自我诊断功能所确定的信息传送给控制单元18。例如，通过上述状态信号44(其由监测设备提供)能够提供自我诊断功能，而在信息脉冲52至68中的至少一个信息脉冲中能够传送错误信息。以这种方式，增加了控制单元18检测错误的概率，因为在车轮速度传感器10的级别处的错误和异常驾驶状态之间的清楚的区分是可能的。以这种方式，能够通过整个***(即通过在本实例中的车辆动态控制器)来实现指定的ASIL等级。
针对经由AK协议的错误信息的传输的实现方式，在比特#0中不再传送“空隙保留”，以及因此，在第一信息脉冲52中，更确切地说，以通用的形式来传送错误信息，从该信息能够推断速度脉冲50是否有错误。如果内部传感器监测没有检测到错误或任何不正常的情况，则比特#0＝“0”以及因此，第一信息脉冲52被设置为低脉冲水平71，以及根据以上呈现的表来传送AK协议。在这种情况下，比特#5、#6和#7，以及因此第六、第七和第八信息脉冲62、64和66可以表示空隙保留的值。然而，在传感器元件的错误的情况下，比特#1＝“1”，以及因此，第一信息脉冲52被设置为中间脉冲水平70。比特#1，#2，#5，#6和#7(即第二、第三、第六、第七和第八信息脉冲54、56、62、64、66)(它们在以上呈现的表中没有赋值因此是能够自由地定义的)的比特序列于是用于将一般错误信息唯一分解成25＝32个错误原因。
然而，在车辆2的高速度时，不再传送所有9个比特以及因此信息脉冲52至68，因为在两个速度脉冲50之间的时间间隔72变得非常小以至于具有更高优先级的新的速度脉冲50必须在AK协议的数据分组的所有信息脉冲52至68的全部传输之前被输出。例如，不再可能传送比特#8，即载有校验位P的最后的信息脉冲68，以及因此，针对车辆2的>150km/h的速度的完整5比特错误编码不再可能。
为了解释这些速度依赖性的传输可能性，在本实施例的范围内提出取决于由ASIL等级确定的错误影响，来传送在车轮速度传感器10处原则上是可能的错误。
ASIL相关的顶级错误是一种错误，与针对车辆2的每个速度的ASIL相关错误相反，必须确保至控制单元18的该错误的传输。特别地，为了确保即使在车辆2的高速度时由控制单元18对ASIL相关顶级错误的可靠检测，以如下方式对错误编码：基于比特#1以及因此第二信息脉冲54，能够检测错误是否是ASIL相关的顶级错误。被设置为“1”的比特#1以及因此第二信息脉冲54具有中间脉冲水平70，一般被解释为ASIL相关顶级错误。
基于比特#2以及因此第三信息脉冲56，ASIL相关的顶级错误能够继续被分类为两个独立的ASIL相关的顶级错误，即顶级错误#1和顶级错误#2。ASIL相关的顶级错误的一种可能的分类的示例可以被定义为顶级错误#1“速度信号的输出频率高于实际值的x倍”以及顶级错误#2“速度信号的输出频率低于实际值的y倍”。顶级错误#1于是可以被分配给第三信息脉冲56以及分配给低脉冲水平71，而顶级错误#2于是可以被分配给具有中间脉冲水平70的第三信息脉冲56。
因此，基于比特#1和#2以及因此第二和第三信息脉冲54和56，可以定性(即识别)出现的错误。因此，在以下，第二和第三信息脉冲54和56被称为错误定性范围74。
作为对比，为了在大小、时间点、错误的源、错误的原因等方面定量出现的错误，可以使用比特#5、#6和#7以及因此第六、第七和第八信息脉冲62、64和66，描述针对两个顶级错误#1和#2的错误的原因的更精确的描述。因此，第六、第七和第八信息脉冲62、64和66被称为错误定量范围76。
在本示例实施例中，当比特#1＝“0”以及因此第二信息脉冲54被设置为低脉冲水平71时(这意味着没有ASIL相关的顶级错误)，通过相应地将比特#2设置为0或1，基于比特#2以及因此第三信息脉冲56，可以在非ASIL相关的顶级错误或告警中做出区分。在这种情况下，第三信息脉冲56相应地分别被设置为低脉冲水平71或中间脉冲水平70。在这种情况下，非ASIL相关的顶级错误能够继续是ASIL相关的错误或非ASIL相关的错误。这种区分提供了针对车辆2的<300km/h的速度的控制单元18的情况特定的处理指令。比特#5、#6和#7以及因此第六、第七和第八信息脉冲62、64和66限定了错误或告警图像的唯一描述。然而，ASIL相关的错误(其不是ASIL相关的顶级错误)的示例是错误“旋转方向的有效性的比特的信息内容是错误的”，以及非ASIL相关的错误的示例是错误“已经超过空隙的最大值”，以及针对告警，告警“传感器的供给电压接近断路阈值”。
所呈现的编码类型的优点是针对车辆速度<375km/h的ASIL相关的顶级错误和ASIL相关的或非ASIL相关的错误的区分，以及针对车辆速度<300km/h的错误和告警的区分或两个ASIL相关的顶级错误的区分。
从车轮速度传感器10到控制单元18的错误传输的整个上述描述符合AK协议的当前说明书和定义。
在上述错误传输的范围内，在时间间隔72内，在速度传感器10和调整器18之间可以传送在错误定性范围74和错误定量范围76中的仅一个错误。然而，如果多个错误同时出现，则应当从这些错误中选择将被传送的错误。在这种情况下使用的选择标准可以是错误的重要性，其中，例如传送具有最高重要性的错误。
如果没有检测到传感器错误，则根据在以上呈现的表中的定义来执行AK协议的传输。在错误的情况下，设置比特#0＝“1”，其也被较旧模型的控制单元18识别和评价为异常操作状态。因此，给予了针对较旧控制单元的向下兼容性。将来模型的控制单元使得错误编码的评价成为可能以实现整个***的指定的ASIL等级。

Claims (10)

1.一种用于在数据传输信号(40)中传送测量值(12，50)的方法，所述方法包括：
-将所述测量值(12，50)引入到所述数据传输信号(40)中，
-在所述测量值(12，50)后，将错误信息(52)引入到所述数据传输信号(40)中，从该信息能够推断所述测量值(12，50)是否包含错误，以及
-如果所述测量值(12，50)包括所述错误，则在所述错误信息后，将评价信息(54至68)引入到所述数据传输信号(40)中，所述评价信息(54至68)描述所述错误信息(52)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量值(12，50)被引入到所述数据传输信号(40)中作为来自有源速度传感器(10)的脉冲(50)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述评价信息(54至68)包括：错误定性范围(74)和错误定量范围(76)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述错误定量范围(76)上游设置所述错误定性范围(74)。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述错误定性范围(74)包括：至少两个信息段(54，56)，其中所述信息段(54，56)中的第一信息段(54)定性第一错误类型，以及所述信息段(54，56)中的第二信息段(56)定性第二错误类型。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述两个信息段(54，56)的顺序取决于两种错误类型的错误影响。
7.根据前述权利要求3至6中任一所述的方法，其中所述错误定量范围(76)包括：关于错误的原因的信息。
8.根据前述权利要求任一所述的方法，其中如果所述测量值(12，50)不包含错误，则在所述错误信息(52)后将另外的信息引入到所述数据传输信号(40)中，该另外的信息描述检测所述测量值(12，50)的传感器(10)。
9.一种控制单元(38)，其被设计为用于执行根据前述权利要求的一项所述的方法。
10.一种传感器(10)，特别是车轮速度传感器，其包括根据权利要求9所述的控制单元(38)。
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