(57)【要約】  本発明は少なくとも１つの非同期センサ（１０）から或る伝送速度（Ｔｐａｓ）でバッファメモリ（１１０）に伝送されたセンサデータを処理する方法に関するものであり、所定のサンプリングレート（Ｔｓｇ）で前記バッファメモリからセンサデータを読み出し、読み出した所定数のセンサデータから平均値（ＳＭ）を計算する。本発明によれば、サンプリング周期中に平均されるセンサデータの個数がｎ又は（ｎ＋１）であるように伝送速度（Ｔｐａｓ）のサンプリングレート（Ｔｓｇ）に対する比が選らばれ、読み出されたセンサデータの平均値（ＳＭ）はサンプリングレート（Ｔｓｇ）に対して固定的な同期された位相シフト（Ｔａ）を以て計算され、ただし、位相シフト（Ｔａ）は（ｎ＋１）個のセンサデータの平均値形成の際に求められたものであり、ｎは２以上の自然数である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの非同期センサ（１０）から或る伝送速度（Ｔｐａｓ）でバッファメモリ（１１０）に伝送されたセンサデータを処理する方法であって、所定のサンプリングレート（Ｔｓｇ）で前記バッファメモリからセンサデータを読み出し、読み出した所定数のセンサデータから平均値（ＳＭ）を計算するようにした方法において、サンプリング周期中に平均されるセンサデータの個数がｎ又は（ｎ＋１）であるように伝送速度（Ｔｐａｓ）のサンプリングレート（Ｔｓｇ）に対する比を選び、読み出したセンサデータの平均値（ＳＭ）をサンプリングレート（Ｔｓｇ）に対して固定的な同期された位相シフト（Ｔａ）を以て計算し、ただし、該位相シフトは（ｎ＋１）個のセンサデータの平均値形成の際に求められるものであり、ｎは２以上の自然数である、ことを特徴とするセンサデータを処理する方法。
【請求項２】
（ｎ＋１）個のセンサデータから計算された各平均値（ＳＭ）はｎ個のセンサデータから計算される後続の平均値（ＳＭ）の補間のための初期値として使用される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記補間のために、それぞれ読み出されたｎ個のセンサデータから平均値（ＳＭ）を形成する連続した平均値形成プロセスの回数（ＺＳ）を求め、（ｎ＋１）個のセンサデータから平均値（ＳＭ）を形成する場合には、前記回数（ＺＳ）をゼロにリセットする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
サンプリング周期（Ｔｓｇ）中に生じるｎ個のセンサデータの平均値を前記の回数（ＺＳ）に依存して線形補間式
ＳM(ZS)＝（（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ））−Ｄｉｖ（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ））*ＺＳ*（ＳMneu−ＳMalt）＋ＳMalt
により補間する、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記回数（ＺＳ）に依存した係数（ｔ(ZS)／Ｔｐａｓ）＝（（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ）−Ｄｉｖ（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ））*ＺＳを前もって計算し記憶しておく、請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記前もって計算した係数をそのつどの回数（ＺＳ）に応じたインデックスを有する配列に格納する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
処理されたセンサデータを乗員保護手段のトリガ方法の入力値として使用する、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの非同期センサ（１０）をアップフロントセンサ系および／または周囲センサ系および／または歩行者保護のための接触センサ系の一部として実施する、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
非同期センサを利用した方法によるシステムでは、センサデータ値の古さは原理的にそれぞれ異なる。サンプリング変動に関するシミュレーションを考慮すれば、センサデータは激しく増大する。このため、例えば乗員保護のためのトリガ方法などの処理されたセンサデータ値を使用する方法は、これらのセンサデータ変動に対して相応してロバストに設計されなければならないが、これにより顧客の要求の充足は明らかに困難になり、システムコストも高くなってしまう。
【０００２】
発明の利点
独立請求項に記載された特徴を備えた本発明によるセンサデータの処理方法の利点は、非同期センササンプリングの際に信号変動により生じるセンサデータのばらつきが、読み出されたセンサデータの平均値の計算をサンプリングレートに対して固定的な同期した位相シフトを用いて行うことにより低減されることである。これにより、処理されたデータを例えばエアバッグ、安全ベルトなどのような乗員保護手段のトリガのための入力値として使用する方法のロバストネスが改善される。また、原理的に実際に生じる信号変動に関して、非同期センサと評価方法を備えた制御装置とから成るシステムの全体が改善される。信号のばらつきを小さくすることにより、顧客の要求をより容易に満たすことができ、システムコストも低減される。伝送速度のサンプリングレートに対する比は、有利には、サンプリング周期中に平均されるセンサデータの個数がｎまたは（ｎ＋１）であるように選ばれており、但しここで、ｎは２よりも大きな自然数である。少なくとも１つの非同期センサから伝送されたセンサデータの位相位置は、サンプリング周期中に（ｎ＋１）個よりも多くのセンサデータが生じた場合に評価され、伝送されるセンサデータの個数がより少ない後続のサンプリング周期に対しては固定的に設定される。これにより、センサデータ値のそれぞれ異なる「古さ」をサンプリングレートと個々のサンプリングパルスとに関して補償することができ、またそれにより信号変動の際のばらつきを低減することができる。伝送されるセンサデータはサンプリングレートに準同期化される。
【０００３】
独立請求項に示されたセンサデータの処理方法の有利な改善は従属請求項において実施される措置と発展形態とにより可能である。
【０００４】
特に有利には、本発明による方法によれば、（ｎ＋１）個のセンサデータから計算された平均値はそれぞれ、ｎ個のセンサデータから計算された後続の平均値の補間、有利には線形補間のための初期値として使用される。これにより、サンプリングパルスに関して一定の古さをもつセンサ信号の補間により計算される平均値が計算される。
【０００５】
さらに、有利には、補間のために、それぞれ読み出されたｎ個のセンサデータから平均値を形成する連続した平均値形成プロセスの回数が求められ、（ｎ＋１）個のセンサデータから平均値を形成する場合には、この回数はゼロにリセットされる。
【０００６】
サンプリング周期中に生じるｎ個のセンサデータの平均値は例えば式（１）によりこの回数に依存して求めることができる：
ＳM(ZS)＝（ｔ(ZS)／Ｔｐａｓ）*(SMneu−ＳMalt）＋ＳMalt・・・・・・（１）
ここで、ＳM：平均値
ＺＳ：ｎ個のセンサデータ値による平均値形成プロセスの回数
Ｔｐａｓ：伝送速度。
有利には、制御装置において最適実行時間で実施できるように、回数ＺＳに依存した係数（ｔ(ZS)/Ｔｐａｓ）を前もって計算し記憶しておいてもよい。前もって計算された係数は、例えば、そのときそのときの回数ＺＳに応じたインデックスを有する配列に格納することもできる。時間間隔ｔ(ZS)は一般に、補間された値と直前に伝送されたデータ値との間の時間的距離を表しており、例えば、式（２）により計算することができる：
ｔ(ZS)＝（Ｔｇｓ−Ｔｐａｓ*Ｄｉｖ（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ））*ＺＳ・・・・・・・（２）
ここで、Ｔｇｓ：サンプリングレート
Ｄｉｖ：剰余なしの整数除算
線形補間の一般式（３）は式（１）および（２）から得られる：
ＳM(ZS)＝（（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ）−Ｄｉｖ（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ））*ＺＳ*
（ＳMneu−ＳMalt）＋ＳMalt・・・・・・（３）
【０００７】
図面
本発明の実施例は図に示されており、以下の説明においてより詳細に解説される。
図１  本発明による方法を実行するための装置のブロック回路図。
図２  従来の処理方法における信号を表示する時間推移図。
図３  本発明による処理方法における信号を表示する時間推移図。
図４  さまざまな方法における信号のばらつきを示す概略図。
【０００８】
実施例の説明
現在の従来技術によれば、配置された周辺センサ１０は線路を介して制御装置１００に接続される。図２から分かるように、従来の処理方法においては、少なくとも１つの非同期センサ１０が例えば２２８μｓの固定された間隔をもってセンサデータを制御装置１００に送信する。データはバッファ記憶され、例えば５１２μｓのサンプリングレートＴｓｇでサンプリングされる。その際、さらなる処理のために、最後の２つのセンサデータ値の平均値が計算され、利用される。図２から分かるように、計算された平均値はサンプリングパルスに対してそれぞれ異なる位相シフトＴａ１〜Ｔａ５を有している、すなわち、センサ値の古さはそれぞれ異なっている。図示した例では、Ｔａ１＝１４２μｓ、Ｔａ２＝１９８μｓ、Ｔａ３＝２５４μｓ、Ｔａ４＝３１０μｓ、Ｔａ５＝１３８μｓである。このため、図４から分かるように、サンプリング変動のシミュレーションの際に、センサデータに明らかなドリフトが生じる。センサデータの古さは予め決められた伝送速度Ｔｐａｓ＝２２８μｓにより±１１４μｓで正確に知られている。理論上の最悪ケースの信号ＷＣＳ＝Ａ*ｓｉｎ（２*π*ｆGrenz*１１４μｓ）に関しては、センサ周波数ｆGrenz＝４００Ｈｚのときに例えば信号振幅Ａが１２０ＬＳＢであれば、±３３．９ＬＳＢの信号劣化が生じるが、これは１２０ＬＳＢの最大信号振幅のおよそ１／４に相当する。この振幅１２０ＬＳＢはセンサ系の使用分野に応じて加速度、温度、圧力などのような様々な量を表しうる。
【０００９】
したがって、本発明によれば、読み出されたセンサデータの平均値はサンプリングレートＴｓｇに対して同期した固定的な位相シフトＴａを以て計算される。このことは、伝送速度ＴｐａｓのサンプリングレートＴｓｇに対する比が、有利には、サンプリング周期中に平均されるセンサデータの個数がｎまたは（ｎ＋１）であるように選ばれていることにより達成される。但しここで、ｎは２以上の自然数である。少なくとも１つの非同期センサから伝送されたセンサデータの位相位置は、サンプリング周期中に（ｎ＋１）個よりも多くのセンサデータが生じた場合に評価され、伝送されるセンサデータの個数がより少ない後続のサンプリング周期に対しては固定的に設定される。これにより、センサデータ値のそれぞれ異なる「古さ」をサンプリングレートと個々のサンプリングパルスとに関して補償することができ、またそれにより信号変動の際のばらつきを低減することができる。
【００１０】
図１には、センサデータを処理する本発明による方法を実行するための装置のブロック回路図が示されており、図３には、本発明による処理方法における信号を表示するための時間推移図が示されている。以下では、図１および３を参照して本発明による方法を説明する。
【００１１】
図１から分かるように、装置は少なくとも１つの非同期センサを有するセンサ系１０を有しており、センサ系１０は線路を介して制御装置１００に接続されている。センサ系１０は例えば２２８μｓの固定的な時間間隔Ｔｐａｓでセンサデータを制御装置１００に伝送する。伝送されたセンサデータはバッファメモリ１１０にバッファ記憶される。制御装置１００は評価・制御ユニット１２０を有している。評価・制御ユニット１２０は例えばマイクロプロセッサとして実施されており、例えば５１２μｓのサンプリングレートＴｓｇで周期的にバッファメモリ１１０からデータを読み出して処理し、例えばトリガユニット１３０の入力値を形成する。トリガユニット１３０は、エアバッグ、安全ベルトなどのような図示されていない乗員保護手段を駆動制御する。センサデータの読み出しによりバッファメモリ１１０は空になる。伝送速度Ｔｐａｓが２２８μｓの場合、読出し周期Ｔｓｇ＝５１２μｓは、平均値形成のためにサンプリング周期中に２つまたは３つのセンサデータ値が読み出されるように選ばれている。評価・制御ユニット１２０は平均値形成プロセスをカウントするカウンタ１２２を有しており、このカウンタ１２２において平均値はサンプリング周期Ｔｓｇ中に伝送されたセンサデータ値のうちの２つから形成される。サンプリング周期Ｔｓｇ中に３つのセンサデータが伝送されると、相応する平均値形成プロセスはカウンタ１２２をゼロにリセットする。カウンタ１２２のカウンタ状態ＺＳは平均値の補間、有利には線形補間に使用される。
【００１２】
図３には、例として、サンプリングレートＴｓｇに対する伝送速度Ｔｐａｓの比により、サンプリング周期中に２つまたは３つのセンサデータ値が伝送されることが示されている。第１のサンプリング周期Ｔｓｇの間、例えば３つのセンサデータ信号がＴ１＝２８μｓ、Ｔ２＝２５６μｓ、Ｔ３＝４８４μｓの時間間隔でサンプリングされ、カウンタ１２２のカウンタ状態ＺＳはゼロに設定される。サンプリング周期Ｔｓｇ中に３つのセンサデータ値が読み出される場合、本方法は、これらのセンサデータ値がサンプリングパルスとサンプリングパルスの間で同心状に並んでいることを前提としている。この前提は、サンプリングレートＴｓｇと伝送速度とに関して予め決められた数値が±２８μｓである場合に厳密に成り立ちうる。後に続く線形補間により、センサ信号の平均値は、サンプリングパルスに対して一定の位相シフトＴａ＝２５６μｓで計算される、すなわち、サンプリング信号の周期Ｔｓｇの半分の周期で計算される。これにより、信号のばらつきは図４から分かるように複数のサンプリング変動にわたって明らかに低下する。
【００１３】
伝送された２つのセンサデータ値のみを考慮する後続の平均値計算の平均値の補間は、例えば式（３）による線形補間により計算される：ＳM(ZS)＝（（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ）−Ｄｉｖ（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ））*ＺＳ*（ＳMneu−ＳMalt）＋ＳMalt・・・・・・（３）
SM(zs)=((Tgs/Tpas)-Div(Tgs/Tpas))*ZS*(SMneu-SMalt)+SMalt (3)
ここで、ＳM：平均値
ＺＳ：ｎ個のセンサデータ値による平均値形成プロセスの回数
Ｔｐａｓ：伝送速度
Ｔｇｓ：サンプリングレート。
剰余なしの整数除算Ｄｉｖ（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ）は、実施例で使用している数値例Ｔｐａｓ＝２２８μｓ及びＴｇｓ＝５１２μｓに対して値２を生じる。上記の線形補間の代わりに、より高次の補間を適用してもよい。
【００１４】
さらに図３から分かるように、カウンタ１２２のカウンタ状態ＺＳは、２つのセンサデータを用いるそれぞれの平均値形成プロセスにより、３まで上昇する。すると、カウンタ１２２は３つのセンサ値による平均値形成プロセスにより再びゼロにリセットされる。最適実行時間で実施されるように、制御装置１００において有利には回数に依存した係数（ｔ(ZS)／Ｔｐａｓ）＝（（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ）−Ｄｉｖ（Ｔｇｓ／Ｔｐａｓ））*ＺＳを前もって計算し、例えば、そのつどのカウンタ状態ＺＳに応じたインデックスを有する配列に記憶しておいてもよい。
【００１５】
センサデータの古さは予め決められた伝送速度Ｔｐａｓ＝２５６μｓにより±２８μｓで正確に知られている。理論上の最悪ケースの信号ＷＣＳ＝Ａ*ｓｉｎ（２*π*ｆGrenz*２８μｓ）に関しては、センサ周波数ｆGrenz＝４００Ｈｚのときに例えば信号振幅Ａが１２０ＬＳＢであれば、±８．４ＬＳＢの信号劣化が生じるが、これは±３３．９ＬＳＢの信号振幅のおよそ１／４に相当する。それゆえ、本発明による方法における信号分散は従来の方法の場合よりも明らかに小さい。この振幅１２０ＬＳＢはセンサ系の使用分野に応じて加速度、温度、圧力などのような様々な量を表しうる。
【００１６】
図４には、さまざまな信号分散がさらに示されている。図４には、例えば、異なる方法による周期Ｔｓｇ＝５１２μｓでの約４００周期のサンプリング周期にわたる衝突シミュレーションが正規化された信号振幅で示されている。なお、この約４００周期のサンプリング周期は周期Ｔｐａｓ＝２２８μｓでの約９００周期の伝送周期に相当する。比較のため、点線で、原則的に分散のない同期システムの信号の推移を示してある。太線で示された信号推移は本発明による方法の信号分散を示しており、破線で示された枠は従来の方法の信号分散の範囲を示している。
【００１７】
本方法は、原則的に、例えば乗員保護手段への入力値を形成するために非同期センサのセンサデータを処理するすべてのシステムで使用することができる。非同期センサを用いたセンサ系は、例えば、アップフロントセンサ系および／または周囲センサ系および／または側面衝突センサ系および／または歩行者保護のための接触センサ系の一部として実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による方法を実行するための装置のブロック回路図
【図２】従来の処理方法における信号を表示する時間推移図
【図３】本発明による処理方法における信号を表示する時間推移図
【図４】さまざまな方法における信号のばらつきを示す概略図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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