用于处理连续的传感器信号的方法和传感器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于处理传感器(2)的连续的传感器信号的方法，在所述方法中，以采样频率对传感器信号进行采样，并且因此产生能够时序分类的采样值的序列，其中，将所述采样频率动态地匹配于所述传感器信号的时变频谱信号特性，并且将时间信息分配给如此产生的采样值，所述时间信息能够实现对所述采样值的时序分类。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理连续的传感器信号的方法和传感器系统
本专利技术涉及一种用于处理传感器的连续的传感器信号的方法，本专利技术还涉及一种具有用于处理传感器信号的装置的传感器系统。
技术介绍
由于在车辆、移动设备、工业或家庭中使用越来越多数量的传感器，因此在传感器的构造和传感器信号的分析处理方面产生新的挑战。因此，例如必须确保：对于车辆驾驶员的安全重要相关的传感器信息在任意时间都能够被调用。确保这一点的最简单可能性是如此运行传感器，使得所述传感器持续地被激活。然而，这种方法伴随着高功耗，这通常是不可接受的。因此，尤其在移动应用中，或者在具有难以更换的能量存储器的多个传感器中，传感器通常以占空比模式(英：duty-cycle-Modus)运行。如图1所示，传感器在正常模式与节能模式(英：Suspend-Modus，挂起模式)之间切换，在正常模式中传感器被激活并产生传感器数据Wi，在节能模式中功耗P减小到最小值P0，该最小值明显低于在正常模式阶段期间的功耗P1。传感器在节能模式中虽然仍能够被操控，但是不再产生传感器数据。在正常模式阶段期间，传感器提供经一次或多次采样的模拟信号。如图2所示，如果在每个正常模式阶段中传感器信号被采样恰好一次并且产生一个相应的采样值A，则传感器信号的采样频率基本上由相应的节能模式阶段的持续时间来确定。相反，如果在每个正常模式阶段中发生图3中所示的以相应采样值Ai的多次采样，则传感器信号的采样频率不仅由节能模式阶段的持续时间确定，而且也由正常模式阶段的持续时间确定。两个工作周期(传感器在工作周期期间处于正常模式中)之间的最小时间间隔通过重构传感器信号所需的最小采样频率确定。根据奈奎斯特定理，必须将最小采样频率选择成传感器信号的最大预期频率的至少两倍大，从而可以重构传感器信号的全部信息内容。然而，传感器信号的最大预期频率通常是未知的，使得通常必须将两个工作周期之间的时间间隔选择成低于当前的传感器信号所需的时间间隔。由文献WO2006/037677A1已知一种用于读取传感器数据的方法，其中如此选择采样频率，使得避免缓存的溢出。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有权利要求1的特征的用于处理传感器的连续的传感器信号的方法，本专利技术还提供一种具有权利要求13的特征的具有用于处理传感器信号的装置的传感器系统。因此，根据第一方面，本专利技术涉及一种用于处理传感器的连续的传感器信号的方法，在该方法中，以采样频率对传感器信号进行采样，并且因此产生能够时序分类的(zeitlicheinordenbare)采样值的序列。将采样频率动态地匹配于传感器信号的时变频谱信号特性。将能够实现采样值的时序分类的时间信息分配给如此产生的采样值。因此，根据第二方面，本专利技术涉及一种具有用于处理传感器信号的装置的传感器系统。该传感器系统包括传感器元件，该传感器元件用于检测至少一个物理测量参量并且用于将该测量参量转换为连续的电传感器信号。传感器系统还包括用于采样的装置，该用于采样的装置以能够预给定的采样频率对传感器信号进行采样，以便产生传感器信号的采样值。此外设置：用于分析传感器信号的频谱信号特性的装置；用于根据传感器信号的当前求取的频谱信号特性来对采样频率进行匹配的装置；以及用于将时间信息分配给传感器信号的采样值的装置。优选实施方式是相应的从属权利要求的主题。本专利技术能够实现根据传感器信号的时变频谱信号特性来动态地匹配采样频率。由此，本专利技术能够实现功耗的降低，而不必经受信号质量损失。更确切地说，根据本专利技术，在任何时间都可以如此选择采样频率或采样率，使得能够保持以足够高的准确度重构传感器信号。因此可以对传感器信号的频谱特性的变化做出反应，其方式是相应地改变采样频率。例如，如果传感器信号的频谱中的最大频率增大或减小，则可以相应地增大或减小采样频率，以便一方面虽然始终能够根据奈奎斯特定理重构传感器信号的信息内容，但是另一方面避免由于过高的采样频率而导致过高的功耗。根据该方法的一种优选扩展方案，重复地确定传感器的频谱信号特性，更确切地说尤其以规则的时间间隔或分别在能够预给定数量的信号采样之后确定传感器的频谱信号特性。仅当频谱信号特性发生显著变化时才对采样频率进行匹配。可以动态地改变信号采样(在该信号采样之后执行传感器的信号特性重新确定)的数量。例如，如果探测到频谱信号特性的频繁或强烈的变化，则可以增加信号采样的数量，使得更频繁地确定传感器的信号特性。由此确保对变化的环境条件或传感器的测量条件做出快速反应，并由此防止传感器信息丢失。例如，当传感器信号的频谱的最大频率的百分比变化超过预给定的阈值时，可以确定信号特性发生显著变化。根据该方法的一种优选扩展方案，如果当前的采样频率比传感器信号的当前求取的带宽的两倍大能够预给定的第一公差值，则将当前的采样频率降低。如果当前的采样频率比传感器信号的当前求取的带宽的两倍小能够预给定的第二公差值，则将采样频率增大。第一公差值和第二公差值是如下参量：根据所述参量确定从何时起将频谱信号特性的变化归为显著的。根据该方法的一种优选扩展方案，在进行匹配的情况下，将当前的采样频率乘以能够预给定的和/或能够自动匹配的匹配因子。匹配因子例如可以取决于传感器信号的频谱信号特性变化有多强烈和/或多频繁。通过将采样频率迭代地乘以匹配因子，在调节回路中调整采样频率。根据该方法的一种优选扩展方案，相继地在多个匹配步骤中进行采样频率到当前确定的频谱信号特性的匹配，其中，匹配步骤的数量是能够预给定的和/或能够改变的。根据该方法的一种优选扩展方案，仅在预给定的受限的频率范围内改变采样频率。例如，总是如此匹配采样频率，使得该采样频率大于最小采样频率。最小采样频率表示下极限频率，由此确保在任何情况下都不会错过一定的信号或频率范围。此外，总是如此匹配采样频率，使得该采样频率小于最大采样频率。因此，最大采样频率表示上极限频率，由此限制功耗。原则上，存在用于确定传感器信号的当前的频谱特性的不同可能性。例如能够考虑傅立叶变换，而且也能够考虑较低开销的频率分析方法。根据该方法的一种优选扩展方案，为了确定频谱信号特性，在能够预给定的和/或能够自动匹配的测试时间区间中，以能够预给定的和/或能够自动匹配的测试采样频率对传感器信号进行采样。根据一种实施方式，测试时间区间可以取决于传感器信号的带宽。有利地，取决于传感器类型及其用途来选择测试时间区间的持续时间以及相应的测试采样频率，即——取决于期望的传感器信号特性和传感器信号特性的期望变化来进行选择。例如，惯性传感器提供最大频率约为20Hz的传感器信号，该惯性传感器安装在移动电话中并且用于动作识别。该传感器信号可能由于铃声而失真，使得传感器信号具有铃声的最大频率(即几kHz范围内的频率)。在这种情况下，测试时间区间的持续时间和测试采样频率取决于铃声的期望频率范围。根据该方法的一种优选扩展方案，将时间戳信息作为时间信息分配给每个采样值，该时间戳信息反映出产生相应采样值的采样时刻。借助时间戳信息，尽管采样频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理传感器(2)的连续的传感器信号的方法，在所述方法中，以采样频率对传感器信号进行采样，并且因此产生能够时序分类的采样值的序列；/n其特征在于，将所述采样频率动态地匹配于所述传感器信号的时变频谱信号特性，并且将时间信息分配给如此产生的采样值，所述时间信息能够实现对所述采样值的时序分类。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170725 DE 102017212715.51.一种用于处理传感器(2)的连续的传感器信号的方法，在所述方法中，以采样频率对传感器信号进行采样，并且因此产生能够时序分类的采样值的序列；
其特征在于，将所述采样频率动态地匹配于所述传感器信号的时变频谱信号特性，并且将时间信息分配给如此产生的采样值，所述时间信息能够实现对所述采样值的时序分类。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重复地确定所述传感器信号的频谱信号特性、尤其以规则的时间间隔或分别在能够预给定的数量的信号采样之后确定所述传感器信号的频谱信号特性，并且仅当所述频谱信号特性发生显著变化时，才对所述采样频率进行匹配。


3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，如果当前的采样频率比所述传感器信号的当前求取的带宽的两倍大能够预给定的第一公差值，则将所述当前的采样频率降低，如果所述当前的采样频率比所述传感器信号的当前求取的带宽的两倍小能够预给定的第二公差值，则将所述当前的采样频率增大。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在匹配的情况下，将所述当前的采样频率乘以能够预给定的和/或能够自动匹配的匹配因子。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，相继地在多个匹配步骤中进行所述采样频率到当前确定的频谱信号特性的匹配，并且所述匹配步骤的数量能够预给定和/或能够改变。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，仅在预给定的受限的频率范围内改变所述采样频率。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述传感器信号的频谱信号特性，在能够预给定的和/或能够自动匹配的测试时间区间中，以能够预给定的和/或能够自动匹配的测试采样频率对所述传感器信号进行采样。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，将时间戳信息作为时间信息分配给每个采样值，所述时间戳信息反映出产生相应的采样值的采样时刻。


9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，将所述采样频率——已经以所述采样频率产生相应的采样值——作为时间信息分配给每个采样值，和/或，如果所述采样频率已经发生变化，将所述采样频率的变化作为时间信息分配给每个采样值。


10.根据权利要求1至9中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·弗洛雷斯德尔加多，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE