特表 2023-553876 信号処理ユニットに測定値を伝送するための信号を防護するための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-26

(54)【発明の名称】信号処理ユニットに測定値を伝送するための信号を防護するための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H04Q 9/00 20060101AFI20231219BHJP

【ＦＩ】

H04Q9/00 311K

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023533855

(86)(22)【出願日】2021-12-01

(85)【翻訳文提出日】2023-07-18

(86)【国際出願番号】 EP2021083797

(87)【国際公開番号】W WO2022117660

(87)【国際公開日】2022-06-09

(31)【優先権主張番号】102020215317.5

(32)【優先日】2020-12-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(72)【発明者】

【氏名】ビグロ，ベノ

(72)【発明者】

【氏名】フレーゼ，フォルカー

【テーマコード（参考）】

5K048

【Ｆターム（参考）】

5K048AA06

5K048BA34

5K048BA35

5K048BA42

5K048EB10

5K048FC03

5K048HA04

(57)【要約】

本発明は、信号処理ユニット（１１５）に一連の測定値（１１０）を伝送するための信号（１０５）を防護するための方法（３００）に関する。方法（３００）は、センサ（１２０）の少なくとも１つの一連の測定値（１１０）を読み込むステップ（３１０）と、少なくとも２つの測定値（１１０）に対してそれぞれ１つの変化した測定値（１１０’）を決定するため、周期的な処理規則（１３５）を使用して測定値（１１０）を処理するステップ（３２０）とを含む。方法（３００）は最後に、センサ（１２０）の測定値（１１０）としての変化した測定値（１１０）を信号処理ユニット（１１５）に送信するステップ（３３０）を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号処理ユニット（１１５）に一連の測定値（１１０）を伝送するための信号（１０５）を防護するための方法（３００）であって、
－ センサ（１２０）の少なくとも１つの一連の測定値（１１０）を読み込むステップ（３１０）と、
－ 少なくとも２つの測定値（１１０）に対してそれぞれ１つの変化した測定値（１１０’）を決定するため、周期的な処理規則（１３５）を使用して前記測定値（１１０）を処理するステップ（３２０）と、
－ 前記センサ（１２０）の測定値（１１０）としての前記変化した測定値（１１０）を前記信号処理ユニット（１１５）に送信するステップ（３３０）と、
を有する方法（３００）。

【請求項2】

前記処理のステップ（３２０）において、前記測定値（１１０）ならびに／または予め規定された演算値（１４０）による前記測定値（１１０）のデジタル表現の代数演算および／または論理演算をもたらすために形成されている処理規則（１３５）が、前記変化した測定値（１１０）を決定するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法（３００）。

【請求項3】

前記処理のステップ（３２０）において、測定値（１１０）と前記演算値（１４０）を足し合わせるために形成されている処理規則（１３５）が、相応の変化した測定値（１１０’）を決定するために使用されることを特徴とする請求項２に記載の方法（３００）。

【請求項4】

前記処理のステップ（３２０）において、測定値（１１０）の最下位の桁を変更するために形成されている処理規則（１３５）が、相応の変化した測定値（１１０’）を得るために使用されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法（３００）。

【請求項5】

前記処理のステップ（３２０）において、測定値（１１０）を第１（２１５）の予め規定された演算値（１４０）および前記第１の演算値（１４０）とは異なる第２（２２０）の予め規定された演算値（１４０）で交互に演算するために形成されている処理規則（１３５）が、前記変化した測定値（１１０’）を決定するために使用されることを特徴とする請求項２～４のいずれか一項に記載の方法（３００）。

【請求項6】

前記処理のステップ（３２０）において、第２（２２０）の予め規定された演算値（１４０）として、前記第１の演算値（１４０）の補数値になっている値を使用するために形成されている処理規則（１３５）が使用されることを特徴とする請求項５に記載の方法（３００）。

【請求項7】

前記処理のステップ（３２０）において、予め規定された時間範囲内の前記一連の測定値（１１０）の前記測定値（１１０）が同一である場合に、周期的な処理規則（１３５）を適用するために形成されている処理規則（１３５）が使用されることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の方法（３００）。

【請求項8】

前記処理のステップ（３２０）において、互いから予め規定された時間間隔（２２５）をあけて読み込まれる測定値（１１０）に対し、周期的に処理規則（１３５）によって処理するために形成されている処理規則（１３５）が、それぞれ１つの相応の変化した測定値（１１０’）を得るために使用されることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の方法（３００）。

【請求項9】

信号処理ユニット（１１５）への測定値（１１０）を含む信号（１０５）の伝送時のエラーを認識するための方法（４００）であって、
－ 前記信号（１０５）から一連の受信値（１６０）を読み込むステップ（４１０）と、
－ 前記受信値（１６０）が、読み込まれた処理規則（１３５）をセンサ（１２０）の測定値（１１０）に適用することで得られるような周期的なパターンを有するかどうかを分析するステップ（４２０）と、
－ 前記分析のステップ（４２０）において、前記受信値（１６０）を含む信号（１０５）が前記周期的なパターンを有することが認識されない場合に、前記受信値（１６０）を含む信号（１０５）の伝送時のエラーを確定するステップ（４３０）と、
を有する方法（４００）。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の方法（３００，４００）のステップ（４１０，４２０，４３０）を、相応のユニット（１２５，１３０，１３６，１５５，１６５，１７０）内で実行および／または制御するために適応されている装置（１００，１５０）。

【請求項11】

請求項１～９のいずれか一項に記載の方法（３００，４００）のステップ（３１０，３２０，３３０，４１０，４２０，４３０）を実行および／または制御するために適応されているコンピュータプログラム。

【請求項12】

請求項１１に記載のコンピュータプログラムが保存された機械可読のメモリ媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、独立形式請求項の分野に基づく装置または方法を出発点とする。コンピュータプログラムも本発明の対象である。

【背景技術】

【0002】

新世代の慣性センサでは、センサ信号のデータ幅が３２ビットに拡張された。例えば加速度センサが、約５０ｍｇの総オフセット誤差および両方向に５ｇの全範囲を有することを考慮に入れると、必要な分解能は２００になる。これは８ビットであろう。さらに、同じ部品に関する測定における相対誤差は約５ｍｇなので、もう１つの誤差値が計算に加えられることを考慮に入れると、１１ビット幅のデータワードのバイナリ表示によって表される情報量、つまり情報量の２０００倍の増大が生じる。角速度センサの場合、これらの関連性は類似しており、ノイズはより少ないであろう。

【0003】

最新のセンサはたいてい、信号処理機能、例えばフィルタリングおよび較正値による調整を実施する小さな計算ユニットを内蔵している。内蔵される部品が小さくなっていくうちに、これらの素子は、測定または信号の伝送に必要な電圧より明らかに低い電圧でも働いている。（例えば最新のコア０．９Ｖ、通信電圧２．５～５Ｖ、マイクロメカニカル素子のための加速電圧＞５Ｖ）。これらの部品はその小さなサイズの故に非常に繊細でもある。よって、誤った電圧を、したがって高すぎる電圧も部品に導く導線エラーは、プリント基板上であれまたはチップ自体の中であっても、これらの部品を破壊し得る。最悪の場合には、このときに信号が改ざんされ、最も単純な場合にはコアがまったく動かなくなる。

【0004】

このようなエラーに感染させ得るためにこれまで提案されていたのは、測定値の分解能の上昇であり、これにより、十分に高い分解能であれば、伝送された測定値内で、この測定値が実際にセンサによって測定された物理量に相応していることを示唆するノイズが認識される。ただしこのようなやり方は、そのような高分解能の測定値の伝送に必要な帯域幅が、測定値のための伝送容量の厳しい利用状況を非常に速く引き起こすという欠点を有する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

これを踏まえて、ここで紹介されるアプローチにより、独立形式請求項に基づく、方法、さらにこの方法を使用する装置、および最後に相応のコンピュータプログラムが紹介される。従属請求項に記載した措置により、独立形式請求項で提示した装置の有利な変形および改善が可能である。

【0006】

ここで紹介されるアプローチにより、信号処理ユニットに測定値を伝送するための信号を防護するための方法であって、以下のステップ、
－ センサの少なくとも１つの一連の測定値を読み込むステップと、
－ 少なくとも２つの測定値に対してそれぞれ１つの変化した測定値を決定するため、周期的な処理規則を使用して測定値を処理するステップと、
－ （例えばセンサの測定値としての）変化した測定値を信号処理ユニットに送信するステップとを有する方法が紹介される。

【0007】

センサの一連の測定値とは、例えば、当該センサによって捕捉された時間的に相前後しているまたは相次いでいる物理量に相応する一続きの測定値と理解され得る。周期的な処理規則とは、固定的に設定された時間範囲をあけて、予め決定されたアクションを測定値に実施し、かつ予め規定された変更規則に基づいて相応の測定値の変更を行う処理規則のことである。紹介しているアプローチは、（例えば「Ｓｔｕｃｋ－ａｔ」故障によって引き起こされている）欠陥のある導線絶縁のようなエラーを識別するために、測定値の分解能を上昇させる必要があるのではなく、測定値の積極的な変化によっても同様に、送信前の測定値のこの積極的な変化がどのように行われたかが知られていれば、これらの測定値の処理または伝送におけるエラーが認識され得るという知見をベースとする。このやり方では、使用される処理規則が受信ユニット内でも知られていればよく、したがってこの場合、受信された信号または測定値を基にして、これらの受信された信号または測定値が伝送のために送信される前に相応の処理規則によって処理されたかどうかが確定され得る。このようなアプローチは、測定値の内容の小さな変化により、欠陥のない伝送を認識できるという大きな利点を提供し、この場合、そのような変化を例えば測定値捕捉のノイズによって識別するために測定値の分解能を明らかに上昇させることはしなくてよい。このやり方では、提供されている伝送容量を非常に効率的に利用でき、したがって、例えばより安価な伝送モジュールおよび／または測定値データの速い伝送が可能にされ得る。

【0008】

さらに、ここで提案しているアプローチの一実施形態であって、処理のステップにおいて、測定値ならびに／または予め規定された演算値による測定値のデジタル表現の代数演算および／または論理演算をもたらすために形成されている処理規則が、変化した測定値を決定するために使用される実施形態が好適である。予め規定された演算値とは、例えば、数字またはビットのようなパラメータと理解され得、このパラメータと測定値が演算される。これに関し測定値の代数演算および／または論理演算とは、例えば、測定値に、演算値に相当する数を足し算（加算）もしくは引き算（減算）することであり、または演算値に相当するビットの分だけ測定値をシフトすることと理解され得る。このようなアプローチは、数値的および／または回路技術的な形態により、測定値を非常に簡単に、再構成可能に変化させ得るという利点を提供し、したがってこの変化は受信側でも簡単かつロバスト性に識別され得る。

【0009】

さらに、ここで提案しているアプローチの一実施形態であって、処理のステップにおいて、測定値と演算値を足し合わせるために形成されている処理規則が、相応の変化した測定値を決定するために使用される実施形態が有利である。このような実施形態は、演算値と測定値の足し算の数値的および／または回路技術的な実現が、技術的に非常に簡単に可能であるという利点を提供する。

【0010】

さらに、ここで提案しているアプローチの一実施形態であって、処理のステップにおいて、測定値の最下位の桁を変更するために形成されている処理規則が、相応の変化した測定値を得るために使用される実施形態が特に好適である。ここで提案しているアプローチのこのような実施形態は、測定値の最小桁の変更により、測定値の積極的な変更がもたらす影響が可能な限り少ないという利点を提供し、したがって、伝送されるべき信号の情報内容への介入が可能な限り少なく行われる。

【0011】

さらに、ここで提案しているアプローチの一実施形態であって、処理のステップにおいて、測定値を第１の予め規定された演算値および第１の演算値とは異なる第２の予め規定された演算値で交互に演算するために形成されている処理規則が、変化した測定値を決定するために使用される実施形態も非常に効率的である。このような実施形態は、異なる測定値が使用されることにより、より多数のエラータイプを認識できるという利点を提供し、したがって、ここで提案しているアプローチのエラー認識能力の再度の改善に道が開かれる。

【0012】

ここで提案しているアプローチの一実施形態であって、処理のステップにおいて、第２の予め規定された演算値として、第１の演算値の補数値になっている値を使用するために形成されている処理規則が使用される実施形態が特に有利である。補数値とは、例えば、第１の演算値での演算によって得られた変更が第２の演算値によって取り消されるように測定値を変更する値と理解され得る。例えば、足し算としての処理規則の場合、第１の演算値として値１を選択でき、これに対し第２の予め規定された演算値としては値－１が使用され、したがって第１の演算値と測定値を足し合わせる場合、つまり、第２の演算値によって再び測定値そのものを得ることもできる。ここで提案しているアプローチのこのような一実施形態は、異なる測定値の的確な変更を時間的に分散させることにより、合計では、つまり通知すると、それぞれの測定値への個々の演算値の効果を補償できるという利点を提供し、したがって例えば、このように複数の時間範囲を平均する場合、受信信号のデータの積極的な評価または修正は必要なくなる。このやり方で、受信側では、これまで挙げてきた利点の達成と同時に測定値の処理の明らかな簡略化が実現され得る。

【0013】

処理のステップにおいて、予め規定された時間範囲内の一連の測定値の測定値が同一である場合に、周期的な処理規則を適用するために形成されている処理規則が使用される場合、ここで提案しているアプローチの一実施形態が特に好適に用いられ得る。ここで提案しているアプローチのこのような実施形態は、比較的長い期間にわたって測定値が同一である場合にだけ、これらの測定値の変化を引き起こすという利点を提供し、これにより例えば、エラー認識のための測定値の積極的な「改ざん」が可能な限り例外であり続け得る。

【0014】

さらに、ここで提案しているアプローチの一実施形態であって、処理のステップにおいて、互いから予め規定された時間間隔をあけて読み込まれる測定値に対し、周期的に処理規則によって処理するために形成されている処理規則が、それぞれ１つの相応の変化した測定値を得るために使用される実施形態が考えられる。このような実施形態は、予め規定された時間間隔（この時間間隔をあけて測定値が変更される）が知られていることにより、測定値内のエラーを認識するために、さらなる量を活用できるという利点を提供する。

【0015】

ここで提案しているアプローチに基づき、信号処理ユニットへの測定値を含む信号の伝送時のエラーを認識するための方法としての一実施形態も紹介され、この方法は、以下のステップ、すなわち
－ 信号から一連の測定値を読み込むステップと、
－ 測定値が、読み込まれた処理規則をセンサの測定値に適用することで得られるような周期的なパターンを有するかどうかを分析するステップと、
－ 分析のステップにおいて、測定値を含む伝送信号が周期的なパターンを有することが認識されない場合に、測定値を含む信号の伝送時のエラーを確定するステップとを有する。

【0016】

ここで提案しているアプローチのこのような実施形態は、伝送信号内の測定値の送信前に行われた変更を、処理規則の知識によって識別し、これにより、伝送信号の伝送時にエラーが発生したかどうかを立てられるという利点を提供する。これに関し、この処理規則には、これまでに述べてきたアプローチにおいて既に主題とされた処理規則が相応し得ることが好適であり、したがって、測定値を含む伝送信号の伝送時のエラーを認識するための方法としてのこの実施形態は、受信側での相応の手順と理解され得る。

【0017】

ここで紹介しているアプローチは、さらに、ここで紹介している方法の少なくとも１つの一バリエーションのステップを相応の機構内で実施、制御、または実装するよう形成された装置を提供する。装置の形態での本発明のこれらの実施バリエーションによっても、本発明の基礎となる課題が速く効率的に解決され得る。

【0018】

このためにこの装置は、信号もしくはデータを処理するための少なくとも１つの計算ユニット、信号もしくはデータを保存するための少なくとも１つのメモリユニット、センサからセンサ信号を読み込むためのもしくはアクチュエータにデータ信号もしくは制御信号を出力するための、センサもしくはアクチュエータに対する少なくとも１つのインターフェイス、および／または通信プロトコルに組み込まれたデータの読込もしくは出力のための少なくとも１つの通信インターフェイスを有し得る。計算ユニットは、例えばシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、またはその類似物であることができ、その際、メモリユニットは、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、または磁気メモリユニットであり得る。通信インターフェイスは、データのワイヤレスおよび／または有線での読込または出力のために形成することができ、これに関し、有線のデータを読み込み得るまたは出力し得る通信インターフェイスは、これらのデータを例えば電気的または光学的に、相応のデータ伝送線から読み込むことができまたは相応のデータ伝送線に出力することができる。

【0019】

本願において装置とは、センサ信号を処理し、かつそれに応じて制御信号および／またはデータ信号を出力する電気機器と理解され得る。装置は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアによって形成され得るインターフェイスを有し得る。ハードウェアによる形成の場合、インターフェイスは、例えば装置の非常に様々な機能を内包しているいわゆるシステムＡＳＩＣの一部であり得る。ただし、インターフェイスが専用の集積回路であるかまたは少なくとも部分的には個別の部品から成ることも可能である。ソフトウェアによる形成の場合、インターフェイスは、例えば１つのマイクロコントローラ上でほかのソフトウェアモジュールと共に存在しているソフトウェアモジュールであり得る。

【0020】

機械可読の媒体またはメモリ媒体、例えば半導体メモリ、ハードディスクメモリ、もしくは光メモリ上で保存でき、かつ上述の実施形態の１つに基づく方法のステップを実施、実装、および／または制御するために使用されるプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品またはコンピュータプログラムも、とりわけこのプログラム製品またはプログラムがコンピュータまたは装置上で実行される場合、有利である。

【0021】

ここで紹介しているアプローチの例示的実施形態を図面に示しており、以下の説明においてより詳しく解説する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】車両内で使用するための信号処理ユニットに一連の測定値を伝送するための信号を防護するための装置のブロック図である。

【図2】図２ａは例えば送信ユニットから出力される信号の内容の１つの表示を有する部分図である。図２ｂは例えば送信ユニットから出力される信号の内容の１つの表示を有する部分図である。

【図3】信号処理ユニットに一連の測定値を伝送するための信号を防護するための方法３００の１つの例示的実施形態のフロー図である。

【図4】信号処理ユニットへの測定値を含む信号の伝送時のエラーを認識するための方法４００の１つの例示的実施形態のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の好適な例示的実施形態の以下の説明では、様々な図に示された類似に作用する要素に対して同じまたは類似の符号が使用されており、これに関し、これらの要素を繰り返し説明はしない。

【0024】

図１は、車両１１７内で使用するための信号処理ユニット１１５に一連の測定値１１０を伝送するための信号１０５を防護するための装置１００のブロック図を示す。この一連の測定値１１０は、例えばセンサ１２０によって提供され、かつセンサ１２０が予め規定された時間ステップ内で捕捉して測定値１１０として出力する物理量を表す。センサ１２０は、例えば、車両１１７内のある箇所での角速度または加速度を捕捉して、相応に割り当てられた測定値１１０を出力するために形成され得る。測定値１１０は、読込インターフェイス１２５によって装置１００内に読み込まれ、処理ユニット１３０内で、測定値１１０の少なくとも２つに対してそれぞれ１つの変化した測定値１１０’を決定するために周期的な処理規則１３５を使用して処理される。この変化した測定値１１０’はその後、送信ユニット１３６を介して信号１０５内で（例えばさらなる測定値１１０と一緒におよび／または特定のデータフォーマットで）信号処理ユニット１１５に伝送される。信号処理ユニット１１５は、例えば、車両支援システムまたは車両１１７内の乗員保護手段用の作動装置のために測定値の処理を行い得るが、これは図１では見やすくする理由から詳しくは示していない。

【0025】

変化した測定値１１０’を得るため、前述のように、処理ユニット１３０内で、読み込まれた測定値１１０または読み込まれた測定値１１０の少なくとも２つが、周期的な処理規則１３５に相応に処理される。この周期的な処理規則１３５は、例えば、互いに対して予め決定された時間間隔をあけた測定値１１０が、予め規定された演算値１４０で演算されるように設計されている。このような演算値１４０は、例えば、変化した測定値１１０’を得るため、測定値１１０に足し合わされる予め規定された値であり得る。このようにして、予め決定された時間間隔をあけて、それぞれ当該の測定値１１０が、意図的におよび知られているやり方で「改ざん」され、かつ信号１０５内で変化した測定値１１０’として出力される。

【0026】

信号１０５内に含まれる変化した測定値１１０’が、実際に処理規則１３５に相応に変化していたことが認識されなければならない場合、信号１０５の受信側で、測定値１１０を含む信号１０５の伝送時のエラーを認識するための装置１５０が設けられる。この装置１５０内では、最初に読込インターフェイス１５５を介し、変化した測定値１１０’を表す一連の受信値１６０を有する信号１０５が読み込まれる。この受信値１６０はその後、分析ユニット１６５に送られ、この分析ユニット１６５もまた、受信値１６０が周期的な処理規則１３５および演算値１４０に相応に処理されたかどうかをチェックするため、メモリからの相応の周期的な処理規則１３５および演算値１４０にアクセスできる。したがって、装置１００内でも装置１５０内でも、それぞれ同じ処理規則１３５および同じ演算値１４０が知られていることが好適である。さらに、分析ユニット１６５内での分析の結果についての情報が確定ユニット１７０に転送され、確定ユニット１７０内では、分析ユニット１６２内で、受信値１６０を含む信号１０５が、センサ１２０の測定値１１０への処理規則１３５の適用によって得られるような周期的なパターンを有することが認識されない場合にエラーが確定され、かつエラー信号１７５を介し信号処理ユニット１１５に送信される。つまりこのようにして、信号処理ユニット１１５に、信号１０５からの受信値１６０は信頼できずまたは有効でなく、したがってさらなる機能のための基礎として使用できないと指示できる。

【0027】

すなわちここで紹介しているアプローチにより、センサ１２０の機能の停止または測定値１１０の有効性の取消しを確定することができる。その際、この測定値１１０は、デジタル形式で、例えばヘッダおよびデータ部分を有するデータフレームの伝送フォーマットにおいて存在することができ、このデータフレームは、例えば複数のデータワードの伝送のためにも形成されている。つまり特定の状況では、センサ１２０のデジタル部１８０が正しく機能しなくなって静的な値を測定値１１０として出力し、この測定値１１０がその後、信号処理ユニット１１５内で有効な測定値と解釈されて機能の制御に使用されるというエラーが発生し得る。

【0028】

上記の問題は、既に上で簡単に論じたように、測定値１１０の分解能が、例えば１６ビットから３２ビットに上昇することによって解決でき、これにより、センサ１２０のデジタル部１８０が正しく働いている場合、物理量の捕捉の際のノイズがセンサによって予測でき、このノイズは、上昇した分解能により、測定値１１５内で認識され得るはずである。この手順は、確かに原理的に可能であるが、特定のエラーを認識し得るためだけに、分解能が相応に上昇した測定値を伝送するための飛躍的に増大した容量を必要とする。ここで提案しているアプローチは、測定値が、周期的に、つまり特定の間隔をあけて、特定の予め規定された演算パラメータで演算され、よってこれらの変更された測定値の存在に基づき、その後、センサ１２０のデジタル部１８０が正しく機能しているかどうかも認識され得ることにより。この目的のために、例えば、装置１００も、センサ１２０のデジタル部１８０の拡張部として理解することができ、したがって信号１０５は、例えば車両１１７内の通常のデータ伝送路、例えばＣＡＮバスを介して伝送され得る。この場合、信号処理ユニット１１５の前で装置１５０によって再び、信号１０５内に含まれた受信値１６０が正しい測定値１１０に相応しているかどうかが確定され得る。

【0029】

図２は、図２ａおよび図２ｂ内の２つの部分図において、例えば送信ユニット１３６によって出力されるような信号１０５の内容の表示を示す。信号１０５は、この場合、一連のデータワードとして出力され、これらのデータワードでは最初にヘッダ２００がこのようなデータワード２０５を開始し、それに、ヘッダ２００に続いてデータフィールド２１０が隣接している。この場合、データフィールド２１０内には例えば変化した測定値１１０’が含まれており、装置１５０または信号処理ユニット１１５に伝送され得る。

【0030】

図２ａでは、処理ユニット１３０内で、一連の測定値１１０が相応の処理規則１３５により、変化した測定値１１０’へと処理され、かつ伝送のために信号１０５内で準備されるような、第１の例示的実施形態が示されている。この場合に関し例として、図１からのセンサ１２０のデジタル部１８０は、１１１１の形の４ビット幅の静的な測定値１１０を出力し、しかしながらこの測定値１１０は「Ｓｔｕｃｋ－ａｔ－ｈｉｇｈ」故障によって引き起こされており、したがって欠陥があると標示されるべきであり、かつ信号処理ユニット１１５内では使用できないと仮定する。例えば信号処理ユニット１１５内では上記の形のこの測定値１１０または相応の一連の測定値１１０に欠陥があることが認識できないので、図１の表示に相応する装置１００により、測定値１１０の少なくとも２つが、処理ユニット１３０によって、処理規則１３５に相応の変化した測定値１１０’へと処理され、かつデータワード２０５の相応のデータフィールド２１０に入れられる。この処理規則１３５は、例えば、測定値１１０が交互に（第１の）演算値１４０としての第１の演算パラメータ２１５によって演算されるようにすることができ、これにより例えば１１１０の形の変化した測定値１１０’が生じ、したがって１１１０の形の変化した測定値１１０’が第１のデータワード２０５のデータフィールド２１０に入れられる。これは、ここではバイナリデータとして存在している測定値１１０の最下位の桁が値１から値０に変更されることを意味する。よって例えば、第１の演算値は、４ビット幅の測定値１１０によって表され得る最小の値の引き算に相当する。さらに、次の測定値１１０は、処理ユニット１３０により、処理規則１３５に基づいて（第２の）演算値１４０としての第２の演算パラメータ２２０によって演算することができ、これにより測定値１１０の内容の変更が行われ、この測定値１１０は１１１１の形の「変化した」測定値１１０’として、第２のデータワード２０５のデータフィールド２１０に入れられる。その後、さらに次の測定値１１０に対し、処理ユニット１３０内で、処理規則１３５に相応に再び、第１のデータワード２０５のための手順に倣って変化した測定値１１０を生じさせることができ、よってこの場合にもまた１１１０の形の変化した測定値１１０’が得られ、その後、この１１１０の形が第３のデータワード２０５のデータフィールド２１０に入れられる。これで、１１１１の形の隣接する静的な測定値１１０にもかかわらず、信号１０５内で、データフィールドの内容が周期的に変化しているデータワード２０５が伝送されることが認識でき、したがって、装置１５０内の分析ユニット１６５内では、相応の処理規則１３５およびそれぞれ使用された演算パラメータ１４０の知識により、このような上記のエラーの発生を識別し、かつ相応のエラー信号１７５の出力そのものにより、伝送された測定値１１０の使用を信号処理ユニット１１５によって阻止することが非常に簡単に可能である。したがって、使用される演算値１４０と、それぞれ当該の演算値１４０の２度の適用の時間間隔２２５との知識により、非常に簡単に、センサ１２０のデジタル部１８０によって出力された一連の測定値１１０の分析および評価が行われ得る。

【0031】

図２ａに示した例示的実施形態では、実質的に測定値１１０を変えずにそのままにする演算値１４０としての第２の演算パラメータ２２０が使用されており、したがって純粋に技術的に見れば、演算値１４０としての第１の演算パラメータ２１５だけが、第１および第３のデータワード２０５のデータフィールド２１０に入れられる測定値１１０に適用されてもよい。第２の測定値１１０はその中でまったく変更されない。これにより、装置１００内、特に処理ユニット１３０内での処理の際の負荷軽減が実現でき、したがって例えば、測定値１１０を変化した測定値１１０’に具体的に換算するための数値的負荷が減らされ得る。ただしこれは、測定値１１０が実際に「改ざん」されることになるので、この測定値１１０を使用する際のさらなるエラーを回避するため、装置１５０またはこの装置１５０の部分ユニット内で、再び正しい形に戻されなければならないまたは戻されることが望ましい。これは、静的に隣接する測定値１１０しか読込インターフェイス１２５によって受信されないのではなく、実際の動的に変化し得る測定値１１０も受信され、この動的に変化し得る測定値１１０が、伝送の防護のために、処理ユニット１３０内で処理規則１３５に相応に変換される場合にも、測定値１１０を処理されたまたは変化した測定値１１０’にするこのような処理が行われる場合にとりわけ必要である。たとえ、装置１００のコンポーネント内では、読込インターフェイス１２５を介して読み込まれた測定値１１０が同一であり続けることの評価だけが行われ、同一であり続ける場合に処理規則１３５に基づく相応の処理が行われるとしても、これは、信号処理ユニット１１５の受信側では知られておらず、したがって、測定値の使用可能性を相応に防護するため、常に、処理ユニット１３０内で実施された、測定値１１０から変化した測定値１１０’への変換の、相応の補償が行われることが望ましい。

【0032】

図２ｂは、処理規則１３５に関するさらなる１つの例示的実施形態を使用した信号１０５の構成の表示を示す。この場合には、異なる測定値１１０、ここでは例えば１１０１、１０１０、および１１１０の形の一連のデジタル測定値が仮定されている。例えば第１の演算パラメータ２１５として、最下位の桁の足し算に相当する演算値１４０が選択され、かつ第２の演算パラメータ２２０として、最下位の桁の引き算に相当する演算値１４０が選択される場合、第１の変化した測定値１１０’としては値１１１０が、第２の変化した測定値１１０’としては値１００１が、および第３の測定値１１０’としては値１１１１が得られ、その後、これらの変化した測定値１１０’がそれぞれ、それぞれのデータワード１０５の当該データフィールド１１０に入れられる。このやり方では、相応の測定値１１０の小さな値の交互の足し算または引き算により、とりわけ、例えばこれらの測定値の積分のための、これらの測定値の比較的長期の考察の場合、処理規則１３５によって引き起こされた「改ざん」は異なる演算値１４０を通知することによって補償され、したがってこのような評価が、装置１５０または信号処理ユニット１１５内での変化した測定値１１０’の修正はそもそも必要なくなり、これによりさらに、数値的または回路技術的な複雑さが軽減されることが達成され得る。

【0033】

同時に、原理的には、処理規則１３５により、センサ１２０またはデジタル部１８０のエラーを認識するために相応の測定値１１０の１つの下位の値だけが変更される必要があるのではなく、処理規則１３５によってどの桁が使用されるのかまたはどの演算値１４０が使用されるのかが知られている限りにおいては、測定値１１０のほかの桁も積極的に変更してもよいことが見て取れる。処理規則の周期、つまり演算値１４０としての異なる演算パラメータ２１５もしくは２２５の使用の時間間隔２２５についての情報も重要である。

【0034】

さらに、ここで紹介しているアプローチのために、任意の分解能をもつ測定値１１０が使用され得ることももちろん考えられ、すなわち、ここで紹介しているアプローチは４ビット幅の測定値だけに限定されてはいない。したがって、ここで紹介しているアプローチにより、記録しているセンサ１２０の物理値のノイズを通して、センサ１２０のデジタル部１８０がまだ正しく機能していることを認識するために、測定値の分解能の明らかな上昇を行う必要はもうないことも認識できる。むしろ、測定値１１０の個々の桁または成分の積極的な変更により、正確な変更規則または処理規則１３０が知られていれば、非常に良好におよび技術的に非常に効率的に、センサ１２０またはセンサ１２０のデジタル部１８０のあり得る機能不全が識別され得る。

【0035】

まとめると、ここで紹介しているアプローチに鑑みて、これまで提案されていた３２ビットへの分解能の上昇の手順が何のために必要なのかという疑問がわく。これは、ノイズに基づき、センサ１２０のデジタル部１８０がまだ動作しているかどうかがチェックされるべき場合にのみ有意義である。統計では、複数の相前後する同一の値が排除できないので、例えばほかのアプローチでは、互いに後を追う同一の値の確率を明らかに減少させるために、ノイズ幅の増大が提案されている。ただしこの場合、ＶＭＰＳでは、３２ビットにより、ＳＰＩ上で、既にマイクロプロセッサにとって困難となる２倍超のＳＰＩバス負荷が生成されるであろう。そのうえ、電磁両立性において放射が増大するであろう。５００ｋＨｚでのＣＡＮバス上ではさらに悪化するであろう。８バイトの全体幅が必要な場合、信号ごとに１つのデータワード２０５のために２００μｓの値が生じる。６つの信号で既に１２００μｓ、冗長的には２４００μｓである。５ｍｓの範囲が選択される場合、センサ値の伝送だけで５０％のバス負荷が発生する。

【0036】

ここで紹介しているアプローチによれば、データ幅を再び１６ビットに巻き戻すことができ、例えば１ビットの「人工的なノイズ」が付加され得る。これが意味するのは例えば、古い値が保存され、新しい値が計算され、これに関しては統計的に分散してＬＳＢが引き算または足し算される。これにより、比較だけで、デジタル部がまだ活動しているかどうかがチェックされ得る。

【0037】

図３は、信号処理ユニットに一連の測定値を伝送するための信号を防護するための方法３００の１つの例示的実施形態のフロー図を示している。方法３００は、センサの少なくとも１つの一連の測定値を読み込むステップ３１０と、少なくとも２つの測定値に対してそれぞれ１つの変化した測定値を決定するため、周期的な処理規則を使用して測定値を処理するステップ３２０とを含む。方法３００は最後に、センサの測定値としての変化した測定値を信号処理ユニットに送信するステップ３３０を含む。

【0038】

図４は、信号処理ユニットへの測定値を含む信号の伝送時のエラーを認識するための方法４００の１つの例示的実施形態のフロー図を示している。方法４００は、伝送信号から一連の受信値を読み込むステップ４１０と、受信値が、処理規則をセンサの測定値に適用することで得られるような周期的なパターンを有するかどうかを分析するステップ４２０とを含む。方法４００は最後に、分析のステップにおいて、受信値を含む信号が周期的なパターンを有することが認識されない場合に、受信値を含む信号の伝送時のエラーを確定するステップ４３０を含む。

【0039】

１つの例示的実施形態が、第１の特徴と第２の特徴の間に「および／または」結合を含む場合、これは、この例示的実施形態が、一実施形態によれば第１の特徴も第２の特徴も有し、さらなる一実施形態によれば第１の特徴だけかまたは第２の特徴だけを有すると読むべきである。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号処理ユニット（１１５）に一連の測定値（１１０）を伝送するための信号（１０５）を防護するための方法（３００）であって、前記方法（３００）が、
－ センサ（１２０）の少なくとも１つの一連の測定値（１１０）を読み込むステップ（３１０）と、
－ 少なくとも２つの測定値（１１０）に対してそれぞれ１つの変化した測定値（１１０’）を決定するため、周期的な処理規則（１３５）を使用して前記測定値（１１０）を処理するステップ（３２０）と、
－ 前記センサ（１２０）の測定値（１１０）としての前記変化した測定値（１１０）を前記信号処理ユニット（１１５）に送信するステップ（３３０）と、
を有する方法（３００）において、
前記処理のステップ（３２０）において、測定値（１１０）を第１（２１５）の予め規定された演算値（１４０）および前記第１の演算値（１４０）とは異なる第２（２２０）の予め規定された演算値（１４０）で交互に演算するために形成されている処理規則（１３５）が、前記変化した測定値（１１０’）を決定するために使用されること、
を特徴とする方法（３００）。

【請求項2】

前記処理のステップ（３２０）において、前記測定値（１１０）ならびに／または予め規定された演算値（１４０）による前記測定値（１１０）のデジタル表現の代数演算および／または論理演算をもたらすために形成されている処理規則（１３５）が、前記変化した測定値（１１０）を決定するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法（３００）。

【請求項3】

前記処理のステップ（３２０）において、測定値（１１０）と前記演算値（１４０）を足し合わせるために形成されている処理規則（１３５）が、相応の変化した測定値（１１０’）を決定するために使用されることを特徴とする請求項２に記載の方法（３００）。

【請求項4】

前記処理のステップ（３２０）において、測定値（１１０）の最下位の桁を変更するために形成されている処理規則（１３５）が、相応の変化した測定値（１１０’）を得るために使用されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法（３００）。

【請求項5】

前記測定値がバイナリデータとして処理され、かつ前記処理規則（１３５）が、デジタル部分の桁、とりわけ前記最下位の値をもつ桁を変更することを特徴とする請求項２～４のいずれか一項に記載の方法（３００）。

【請求項6】

前記処理のステップ（３２０）において、第２（２２０）の予め規定された演算値（１４０）として、前記第１の演算値（１４０）の補数値になっている値を使用するために形成されている処理規則（１３５）が使用されることを特徴とする請求項５に記載の方法（３００）。

【請求項7】

前記処理のステップ（３２０）において、予め規定された時間範囲内の前記一連の測定値（１１０）の前記測定値（１１０）が同一である場合に、周期的な処理規則（１３５）を適用するために形成されている処理規則（１３５）が使用されることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の方法（３００）。

【請求項8】

前記処理のステップ（３２０）において、互いから予め規定された時間間隔（２２５）をあけて読み込まれる測定値（１１０）に対し、周期的に処理規則（１３５）によって処理するために形成されている処理規則（１３５）が、それぞれ１つの相応の変化した測定値（１１０’）を得るために使用されることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の方法（３００）。

【請求項9】

信号処理ユニット（１１５）への測定値（１１０）を含む信号（１０５）の伝送時のエラーを認識するための方法（４００）であって、
－ 前記信号（１０５）から一連の受信値（１６０）を読み込むステップ（４１０）と、
－ 前記受信値（１６０）が、読み込まれた処理規則（１３５）をセンサ（１２０）の測定値（１１０）に適用することで得られるような周期的なパターンを有するかどうかを分析するステップ（４２０）と、
－ 前記分析のステップ（４２０）において、前記受信値（１６０）を含む信号（１０５）が前記周期的なパターンを有することが認識されない場合に、前記受信値（１６０）を含む信号（１０５）の伝送時のエラーを確定するステップ（４３０）と、
を有する方法（４００）。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の方法（３００，４００）のステップ（４１０，４２０，４３０）を、相応のユニット（１２５，１３０，１３６，１５５，１６５，１７０）内で実行および／または制御するために適応されている装置（１００，１５０）。

【請求項11】

請求項１～９のいずれか一項に記載の方法（３００，４００）のステップ（３１０，３２０，３３０，４１０，４２０，４３０）を実行および／または制御するために適応されているコンピュータプログラム。

【請求項12】

請求項１１に記載のコンピュータプログラムが保存された機械可読のメモリ媒体。

【国際調査報告】