[发明专利]冗余的信号检测

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于信号检测的传感器。本发明尤其涉及一种冗余传感器和用于分析处理传感器信号的技术。

背景技术

在安全相关的系统中重要的是，及时识别用于信号检测的传感器或者这些传感器的信号路径的有错误的行为。在机动车中这例如涉及加速度传感器，该加速度传感器用于控制安全气囊或行驶稳定系统。

传感器中通常利用的错误识别装置基本上基于冗余度原理或激励原理。

在冗余测量中，测量参量通常通过至少一个附加的传感器检测，所述至少一个附加的传感器的预期信号通过所有其余测量信号的非平凡线性组合计算，其中，该信号的检测和分析处理尽可能独立地实现。在此假设，传感器大致是线性和时不变的。随后根据对于所测量的信号的线性关系的显著违背来识别所使用的传感器的有错误的行为。该方法尤其在无偏差的或经偏差校正的信号中具有如下缺点，即例如在信号检测中的增益误差仅仅可以在存在测量参量的情况下被识别。在测量参量为0的情况下由冗余度的线性关系不可识别增益误差。

文献US 7 516 038 B2示出一个用于冗余地分析处理加速度传感器的信号的例子。在此可以在位于水平的车辆中不基于冗余度地探测在水平面中进行测量的传感器的增益误差。

在激励原理中给由传感器元件提供的测量参量叠加一个已知的激励信号，借助于该激励信号可以检验测量通道。困难在于，区分激励信号和有用信号对所检测的信号的作用，尤其当不可以足够准确地对测量通道建模并且由于持久的传感器灵敏性不能够实现时间上的分离以及由于测量通道特性不能够实现频率分离时。

在文献DE 10 2010 029903 A1中可以发现通过电激励信号附加地激励加速度传感器的例子。

发明内容

本发明具有以下任务，在传感器元件的失效或错误测量方面以及在信号处理路径中的错误方面监视用于安全紧急的应用的传感器。所述监视应优选在连续运行中进行，应不影响测量结果，在不存在测量参量的情况下也可以进行，并且能够实现在传感器的有用信号的频率范围中对传感器的检验。本发明借助于具有独立权利要求特征的传感器、方法以及计算机程序产品解决所述任务。

根据本发明的用于提供N维测量信号的传感器系统包括：至少N+1个传感器，其具有相互线性独立的测量方向；用于为传感器中的每一个提供周期性激励信号的激励源，其中，所述激励信号具有相互正交的频率；从传感器信号除去所述激励信号并且用于提供所述N维测量信号的处理装置。

本发明利用冗余的传感器设备，其中，各个测量通道通过不同的、频率正交的激励来激励。也就是说，如此选择激励信号，使得激励信号的频谱不重叠。在另一实施方式中也可以应用具有正交编码的激励。

对于不包含在激励信号中的频率范围，将冗余度用于测量信号的可信度检查或者必要时附加地用于测量的噪声降低。如果一个频率包含在测量通道的激励信号中，则在使用冗余度的情况下在无涉及的测量通道的情况下确定在所述频率上的测量值。

本发明相对于仅仅冗余的测量是有利的，因为借助于激励也可以在不存在测量参量的情况下检验测量通道。

本发明的重要优点在于，能够实现信号和激励的完全分离，无需限制测量信号的频率特性。对激励频率仅仅提出正交条件，所述激励频率因此也可以位于传感器的有用频率范围中。本发明的一个特别的优点在于，待测量的信号不经历延迟。另一优点在于主动检验错误探测机制的有效性的可能性。

在第一实施方式中，处理装置包括：用于对传感器信号进行混频的混频器；用于每个传感器的激励滤波器，其用于由所述混频器的输出信号滤出激励信号；用于每个传感器的补偿器，所述补偿器与分配给所述补偿器的传感器和相应的激励滤波器连接，用于以激励信号补偿传感器信号；用于基于所述补偿器的信号提供所述输出信号的冗余度减小器。

由此可以实现简单和有效地提供输出信号。此外，可以基于处理装置的部分的中间结果监视传感器。

在另一实施方式中，所述处理装置包括以下：用于对传感器信号进行混频的混频器；用于每个传感器的激励滤波器，其用于由所述混频器的输出信号滤出所述激励信号；用于基于所述激励滤波器的信号确定第一信号的第一冗余度减小器；用于基于所述传感器信号确定第二信号的第二冗余度减小器；用于除去所述激励信号并且用于基于所述两个冗余度减小器的信号提供所述输出信号的补偿器。