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.