DE102009012939B4 - Method and apparatus for transmitting three independent digital sensor signals - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Übertragung von drei unabhängigen, digitalen Sensorsignalen (SA,h; SB,n; SC,n) über zwei voneinander unabhängige Signalleitungen (3, 4) zur Durchführung einer Funktion, mittels dreier unabhängiger Sensoren (A–C) und mindestens einem Controller (2), wobei der Controller (2) die Sensorsignale (SA–SC) digitalisiert und/oder aufbereitet, wobei die drei digitalen Sensorsignale (SA,h; SB,n; SC,n) durch den Controller (2) auf die zwei Signalleitungen (3, 4) in zwei Datenkanäle (DK1, DK2) aufgeteilt werden, wobei im Normalzustand ein hochaufgelöstes Sensorsignal (SA,h) auf der einen Signalleitung (3) und die beiden anderen Sensorsignale (SB,n; SC,n) auf der anderen Signalleitung (4) übertragen werden, wobei bei Ausfall einer beliebigen Signalleitung (3, 4) auf der jeweils verbleibenden Signalleitung (4, 3) zwei Sensorsignale (SB,n; SC,n) übertragen werden, um einen Notbetrieb durchzuführen.Method for the transmission of three independent, digital sensor signals (SA, h; SB, n; SC, n) via two independent signal lines (3, 4) to carry out a function using three independent sensors (A-C) and at least one controller (2), the controller (2) digitizing and / or processing the sensor signals (SA-SC), the three digital sensor signals (SA, h; SB, n; SC, n) being transferred to the two by the controller (2) Signal lines (3, 4) are divided into two data channels (DK1, DK2), with a high-resolution sensor signal (SA, h) on one signal line (3) and the other two sensor signals (SB, n; SC, n) in the normal state the other signal line (4), with two sensor signals (SB, n; SC, n) being transmitted on the remaining signal line (4, 3) in the event of failure of any signal line (3, 4) in order to carry out emergency operation.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von drei unabhängigen, digitalen Sensorsignalen.The invention relates to a method and a device for transmitting three independent, digital sensor signals.
Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Systemen, wie beispielsweise elektromechanischen Lenksystemen in Kraftfahrzeugen, stellt sich das Problem einer redundanten Datenübertragung. Dabei ist es bekannt, drei voneinander unabhängige Sensoren zu verwenden, so dass auf der Empfängerseite eine 2-aus-3-Entscheidung möglich ist. Hierdurch kann auch der Ausfall eines Sensors oder dessen zugeordneter Signalleitung kompensiert werden. Der Nachteil eines solchen Systems ist der relativ große Hardware-Aufwand, da jedem unabhängigen Sensor eine eigene Signalleitung zugeordnet werden muss, um die Redundanz aufrechtzuerhalten.Particularly in safety-relevant systems, such as, for example, electromechanical steering systems in motor vehicles, the problem of redundant data transmission arises. It is known to use three independent sensors, so that on the receiver side a 2-out-of-3 decision is possible. As a result, the failure of a sensor or its associated signal line can be compensated. The disadvantage of such a system is the relatively large hardware overhead, since each independent sensor must be assigned its own signal line in order to maintain redundancy.
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von drei unabhängigen, digitalen Sensorsignalen mit einem verringerten Hardware-Aufwand zu schaffen.The invention is based on the technical problem of providing a method and a device for transmitting three independent, digital sensor signals with a reduced hardware outlay.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results from the objects with the features of
Hierzu umfasst das Verfahren bzw. die Vorrichtung zur Übertragung von drei unabhängigen, digitalen Sensorsignalen zur Durchführung einer Funktion über zwei voneinander unabhängige Signalleitungen mindestens drei unabhängige Sensoren und mindestens einen Controller, wobei der Controller die Sensorsignale digitalisiert und/oder aufbereitet, wobei die drei digitalen Sensorsignale durch den Controller auf die zwei Signalleitungen in zwei Datenkanäle aufgeteilt werden, wobei im Normalzustand ein hochaufgelöstes Sensorsignal auf der einen Signalleitung und die beiden anderen Sensorsignale auf der anderen Signalleitung übertragen werden, wobei bei Ausfall einer beliebigen Signalleitung auf der dann jeweils verbleibenden Signalleitung zwei Sensorsignale übertragen werden, um einen Notbetrieb durchzuführen. Somit kann eine Signalleitung ohne Sicherheitseinbuße eingespart werden. Dabei sei angemerkt, dass der Begriff Signalleitung auch Doppeladern mit umfasst. Liefern die Sensoren bereits digitale Signale, so ist die Digitalisierung im Controller nicht notwendig. Die Funktion wird dabei mittels des hochaufgelösten Sensorsignals durchgeführt, wobei die beiden anderen, weniger hochaufgelösten Sensorsignale zur Plausibilisierung des hochaufgelösten Sensorsignals dienen. Die beiden Sensorsignale, die im Normalbetrieb auf der gemeinsamen Signalleitung übertragen werden, weisen vorzugsweise die gleiche Auflösung auf. Unter Normalbetrieb wird dabei ein Zustand verstanden, wo alle drei Sensoren und beide Signalleitungen einwandfrei arbeiten. Im Fehlerfall, wenn also eine Signalleitung ausfällt, werden über die jeweils verbleibende Signalleitung zwei weniger stark aufgelöste Signale übertragen. Fällt die Signalleitung mit dem hochaufgelösten Sensorsignal aus, kann die Übertragung über die jeweils verbleibende Signalleitung unverändert erfolgen. Fällt hingegen die Signalleitung mit den beiden Sensorsignalen aus, so überträgt der Controller dann auf der verbleibenden Signalleitung anstelle des einen hochaufgelösten Sensorsignals zwei weniger hochaufgelöste Sensorsignale, so dass jeweils mindestens zwei Sensorsignale an der Empfängerseite zur Verfügung stehen.For this purpose, the method and / or the device for transmitting three independent, digital sensor signals for carrying out a function via two independent signal lines comprises at least three independent sensors and at least one controller, wherein the controller digitizes and / or processes the sensor signals, the three digital sensor signals divided by the controller on the two signal lines into two data channels, wherein in the normal state, a high-resolution sensor signal on one signal line and the other two sensor signals on the other signal line are transmitted, in case of failure of any signal line on the then remaining signal line transmit two sensor signals to perform an emergency operation. Thus, a signal line without security loss can be saved. It should be noted that the term signal line also includes double cores. If the sensors already provide digital signals, digitization in the controller is not necessary. In this case, the function is carried out by means of the high-resolution sensor signal, the two other, less high-resolution sensor signals serving to check the plausibility of the high-resolution sensor signal. The two sensor signals, which are transmitted in normal operation on the common signal line, preferably have the same resolution. Under normal operation is understood a state where all three sensors and both signal lines work properly. In the event of a fault, that is, if a signal line fails, two less strongly resolved signals are transmitted via the respective remaining signal line. If the signal line fails with the high-resolution sensor signal, the transmission via the respective remaining signal line can take place unchanged. If, on the other hand, the signal line fails with the two sensor signals, the controller then transmits two less high-resolution sensor signals on the remaining signal line instead of the one high-resolution sensor signal, so that at least two sensor signals are available at the receiver side.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Länge der Datenkanäle in Abhängigkeit mindestens eines Fahrzustandsparameters eingestellt. Somit kann die Auflösung an die Fahrsituation angepasst werden. Handelt es sich bei den Sensoren beispielsweise um Drehmoment- oder Drehwinkelsensoren einer elektromechanischen Lenkung, so kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei Lenkwinkelgeschwindigkeiten und/oder – beschleunigungen über einen Schwellwert Sensorsignale mit einer höheren Auflösung übertragen werden. Die Länge des Datenkanals ist dabei definiert als die Anzahl der übertragenen Bits des oder der Sensorsignale.In a preferred embodiment, the length of the data channels is set as a function of at least one driving state parameter. Thus, the resolution can be adapted to the driving situation. If the sensors are, for example, torque or rotational angle sensors of an electromechanical steering system, it may be provided, for example, that at steering angle velocities and / or accelerations above a threshold value, sensor signals with a higher resolution are transmitted. The length of the data channel is defined as the number of transmitted bits of the sensor signal (s).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Aufteilung der beiden Sensorsignale bei Ausfall einer Signalleitung auf die verbleibende Signalleitung fest oder abhängig von einem Fahrzustandsparameter eingestellt. Die feste Zuordnung kann dabei derart sein, dass beide Sensorsignale die gleiche Auflösung aufweisen (z. B. jeweils 8 Bit) oder aber eine feste ungleichförmige Zuordnung (12 und 4 Bit), wobei dann das höher aufgelöste Signal für die Funktion verwendet wird und das niedriger aufgelöste Signal für die Plausibilisierung. Bezüglich der Abhängigkeit von mindestens einem Fahrzustandsparameter kann auf die vorliegenden Ausführungen zur Länge des Datenkanals Bezug genommen werden, wobei dann entweder die Länge des Datenkanals sich verändert oder aber bei gleicher Datenkanallänge die Aufteilung auf die beiden Sensorsignale sich verändert (z. B. 8–8 auf 12–4).In a further preferred embodiment, the division of the two sensor signals in the event of failure of a signal line is set to the remaining signal line fixed or dependent on a driving state parameter. The fixed assignment can be such that both sensor signals have the same resolution (eg 8 bits each) or a fixed non-uniform assignment (12 and 4 bits), in which case the higher-resolution signal is used for the function and the lower-resolution signal for the plausibility check. With regard to the dependency on at least one driving state parameter, reference may be made to the present statements on the length of the data channel, in which case either the length of the data channel is changed or, for the same data channel length, the distribution to the two sensor signals changes (eg 8-8 on 12-4).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird bei Ausfall eines der beiden Sensorsignale auf der Signalleitung bei intakter anderer Signalleitung mit dem hochaufgelösten Sensorsignal die Funktion weiter durchgeführt, wobei das verbleibende Sensorsignal auf der anderen Signalleitung zur Plausibilisierung genutzt wird. Dies stellt einen ersten Notbetrieb dar, der entsprechend bewarnt werden kann, wobei der Ausfall einer kompletten Signalleitung einen zweiten Notbetrieb darstellt, der entsprechend härter bewarnt werden sollte. Dabei kann vorgesehen sein, dass die durchzuführende Funktion im ersten und/oder zweiten Notbetrieb leistungsmäßig beschränkt wird, also beispielsweise ein Hilfsmoment eines Servomotors einer elektromechanischen Lenkung beschränkt wird.In a further preferred embodiment, in the event of failure of one of the two sensor signals on the signal line with intact other signal line with the high-resolution sensor signal, the function further performed, the remaining sensor signal is used on the other signal line for plausibility. This represents a first emergency operation, which can be warned accordingly, the failure of a complete signal line represents a second emergency operation, which should be warned accordingly harder. It can be provided that the function to be performed in the first and / or second emergency operation is limited in terms of performance, so for example, an auxiliary torque of a servomotor of an electromechanical steering is limited.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Sensorsignale mittels eines hinsichtlich Übertragungssicherheit abgesicherten Protokolls auf den Signalleitungen übertragen.In a further preferred embodiment, the sensor signals are transmitted on the signal lines by means of a protocol secured with regard to transmission reliability.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf der Empfängerseite eine Signalleitung im Normalzustand als Datenkanal für die Durchführung der Funktion fest ausgewählt, was üblicherweise die Signalleitung mit dem hochaufgelösten Sensorsignal ist. Hierdurch ist die Verarbeitung auf der Empfängerseite insbesondere bei variabler Länge des Datenkanals vereinfacht.In a further preferred embodiment, a signal line in the normal state is permanently selected on the receiver side as a data channel for performing the function, which is usually the signal line with the high-resolution sensor signal. As a result, the processing on the receiver side is simplified in particular with variable length of the data channel.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Länge der Datenkanäle auf beiden Signalleitungen gleich.In a further preferred embodiment, the length of the data channels on both signal lines is the same.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Übertragung von drei unabhängigen, digitalen Sensorsignalen über zwei voneinander unabhängige Signalleitungen zur Durchführung einer Funktion.The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment. The single figure shows a schematic block diagram of an apparatus for transmitting three independent digital sensor signals via two independent signal lines for performing a function.
Die Vorrichtung
Die drei Sensoren A–C liefern Sensorsignale SA, SB und SC. Die Sensorsignale SA, SB und SC können dabei sowohl analoge als auch bereits digitale Signale sein. Dabei sei angemerkt, dass die Sensoren A–C gleich aufgebaut sein können als auch unterschiedlich. So ist es möglich, dass die Sensoren A–C von Hause aus unterschiedliche Auflösung aufweisen und/oder nach unterschiedlichen Messprinzipien arbeiten. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass alle drei Sensoren A–C gleich aufgebaut sind.The three sensors A-C supply sensor signals S A , S B and S C. The sensor signals S A , S B and S C can be both analog and already digital signals. It should be noted that the sensors A-C can be the same structure as well as different. Thus, it is possible that the sensors A-C have different resolution from home and / or work according to different measurement principles. In the following it is assumed that all three sensors A-C have the same structure.
Der Controller
Fällt nun ein Sensorsignal SB,n bzw. SC,n auf der Signalleitung
Fällt hingegen die Signalleitung
Fällt die Signalleitung
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