DE102006007098A1

DE102006007098A1 - Signal processing unit e.g. acceleration sensor unit, functional inspection method, involves comparing output signal of non-inverted input signal with output signal of inverted input signal with specific condition

Info

Publication number: DE102006007098A1
Application number: DE102006007098A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Fey; Lothar Dipl.-Ing. Weichenberger
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG; Aumovio Microelectronic GmbH
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-07-19

Abstract

The method involves implementing the signal processing with an input signal (X) and an inverted input signal. An output signal (Y2.1.1) of a non-inverted input signal is compared with an output signal (Y2.1.2) of the inverted input signal in order to determine whether the output signal (Y2.1.2) corresponds to an inversion of the output signal (Y2.1.1). A malfunction of a signal processing unit (1) is identified with the occurrence of an error due to the non-correspondence of the output signal (Y2.1.2) of the inverted input signal to the inversion of the output signal (Y2.1.1). An independent claim is also included for a signal processing unit for implementing a method for functional inspection of a signal processing unit.

Description

Bei den heutigen Signalverarbeitungseinheiten, wie bspw. Beschleunigungsaufnehmern werden zum Nachweis der Funktionalität desselben im Regelfall bei der Inbetriebnahme (Power On/Zündschlüssel passiv ➔ aktiv) durch eine initiierte Testphase geprüft, ob der Beschleunigungsaufnehmer ein auf eine Testanregung an einem dafür vorgesehenen Eingang am Ausgang ein entsprechendes erwartetes Signal zeigt/erzeugt, um aufgrund dessen Form und Amplitude auf die korrekte Funktionalität, insbesondere den Verstärkungsfaktor und Filtereigenschaften, des Beschleunigungssensors schließen zu können.at Today's signal processing units, such as. Accelerometers are usually included as proof of its functionality Commissioning (Power On / ignition key passive ➔ active) checked by an initiated test phase, if the accelerometer a to a test excitation at a designated input at the output a corresponding expected signal is shown / generated due to its shape and amplitude to the correct functionality, in particular the amplification factor and filter characteristics of being able to close the acceleration sensor.

Diese Tests werden derzeit nur während der Selbsttestphase des Systems durchgeführt, da eine Überprüfung während des zyklischen Betriebs des Sensors (Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs) die am Ausgang entstehenden Signale von dem nachgeschaltetem μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors) bzw. Auswerteeinheit (Algorithmus) irrtümlicherweise als Crashsignal interpretiert werden könnten/wurden.These Tests are currently only during the self-test phase of the system performed as a review during the cyclic operation of the sensor (driving of the motor vehicle) the signals produced at the output from the downstream μC (calculation unit outside of the sensor) or evaluation unit (algorithm) erroneously could be interpreted as a crash signal.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Signalverarbeitungseinheit mit durchgängigem Testkonzept, welche auch zyklisch während des aktiven Betriebs im System geprüft werden kann, vorzustellen, damit infolge der damit möglich werdenden zyklischen Tests auch während des aktiven Einsatzfalls (Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs) eine Erhöhung der Sicherheit im System erreicht werden kann.task The invention is a signal processing unit with a continuous test concept, which also cyclically during of active operation in the system can be imagined so as a result of it possible expectant cyclic tests even during active use (Driving of the motor vehicle) an increase in safety in the system can be achieved.

Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in zumindest einem Abschnitt der Signalverarbeitungskette zur kontinuierlichen Fehlererkennung eine parallele invertierte und nichtinvertierte Abarbeitung des Sensorsignals durchgeführt wird, d.h. der Signalverarbeitungsschritt sowohl mit dem Eingangssignal als auch mit dem invertierten Eingangssignal durchgeführt. Das invertierte Eingangssignal kann dabei aus dem Eingangssignal durch einen Inverter gewonnen werden oder durch eine invertiert ausgestaltete zweite Sensoreinheit, bspw. einen entgegengesetzt gerichteten oder gepolten Sensor.To According to the invention, it is proposed that in at least a portion of the signal processing chain for continuous Error detection a parallel inverted and non-inverted Processing of the sensor signal is performed, i. the signal processing step performed both with the input signal and with the inverted input signal. The Inverted input signal can from the input signal through an inverter can be obtained or by an inverted configured second sensor unit, for example. An oppositely directed or polarized sensor.

Das Ausgangssignal des nicht-invertierten Eingangssignals wird anhand vorgegebener Regeln mit dem Ausgangssignal des invertierten Eingangssignals verglichen und bei Auftreten eines Fehlers, also einer Abweichung außerhalb einer vorgegebenen Toleranz, ein Ausfall der Signalverarbeitungseinheit erkannt. Im einfachsten Fall könnte die Regel besagen, dass das Ausgangssignal des invertierten Eingangssignals dem Invertierten des Ausgangssignals des nicht-invertierten Eingangssignals entspricht. Je nach Art des Signalverarbeitungsschritts können selbstverständlich auch andere Regeln anzuwenden sein, um eine korrekte Verarbeitung der Signale überprüfen zu können.The Output signal of the non-inverted input signal is based on predetermined rules with the output signal of the inverted input signal compared and when an error occurs, ie a deviation outside a predetermined tolerance, a failure of the signal processing unit recognized. In the simplest case could the rule says that the output signal of the inverted input signal corresponds to the inverse of the output signal of the non-inverted input signal. Of course, depending on the type of signal processing step to apply other rules to ensure correct processing of To be able to check signals.

Vorzugsweise werden eine Mehrzahl von Signalverarbeitungsschritten sowohl mit dem nicht-invertierten Eingangssignal als auch mit dem invertierten Eingangssignal durchgeführt, wobei nicht nur am Ende sondern nach jedem Signalverarbeitungsschritt ein Zwischenvergleich des Ausgangssignals des invertierten mit dem des nicht-invertierten Eingangssignals gemäß den vorgegebenen Regeln erfolgen kann. Dadurch kann genau derjenige Signalverarbeitungsschritt erkannt werden, der eine Abweichung von den Regeln erzeugt.Preferably are a plurality of signal processing steps both with the non-inverted one Input signal as well as with the inverted input signal performed, wherein not only at the end but after each signal processing step Intermediate comparison of the output signal of the inverted with that of non-inverted input signal according to the predetermined rules. As a result, exactly that signal processing step can be detected which produces a deviation from the rules.

Zur Funktionsprüfung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird wiederum vorgeschlagen, zu einem vorgegebenen Zeitpunkt als erstes Eingangssignal das invertierte bzw. nicht-invertierte Eingangssignal und als zweites Eingangssignal anstelle des nicht-invertierten bzw. invertierten Eingangssignals gezielt ein von den vorgegebenen Regeln abweichendes Fehlersignal zu erzeugen. Mit diesem (korrekten) ersten und (fehlerhaften) zweiten Eingangssignal werden der bzw. die Signalverarbeitungsschritte durchgeführt und beim anschließenden Vergleich der Ausgangssignale geprüft, ob der Vergleich die Abweichung des ersten und zweiten Ausgangssignals von den vorgegebenen Regeln erkennt.to functional test this method according to the invention in turn is proposed at a given time as first input signal, the inverted or non-inverted input signal and as a second input signal instead of the non-inverted or inverted input signal specifically one of the predetermined rules to generate a different error signal. With this (correct) first and (erroneous) second input signal, the signal processing steps are performed and at the subsequent Comparison of the output signals checked if the comparison is the deviation the first and second output signals from the predetermined rules recognizes.

Es können die Signalverarbeitungsschritte mit dem nicht-invertierten Eingangssignal und dem invertierten Eingangssignal entweder zeitlich parallel in einer redundanten parallel aufgebauten Baugruppe oder alternativ zeitlich versetzt nacheinander durch die gleiche Baugruppe durchgeführt werden.It can the signal processing steps with the non-inverted input signal and the inverted input signal either parallel in time a redundant parallel module or alternatively offset in time can be performed successively by the same module.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. Es zeigen:The Invention is based on embodiments and figures closer explained. Show it:

1 erstes Ausführungsbeispiel mit einer parallelen Verarbeitung von invertiertem und nichtinvertiertem Eingangssignal 1 first embodiment with a parallel processing of inverted and non-inverted input signal

2 zweites Ausführungsbeispiel mit zeitversetzter Verarbeitung von invertiertem und nichtinvertiertem Eingangssignal 2 second embodiment with time-shifted processing of inverted and non-inverted input signal

3 Skizze der Funktionsüberprüfung des Vergleichers durch Einprägung eines gezielt fehlerhaftetn zweiten Eingangssignals 3 Sketch of the function check of the comparator by impressing a targeted erroneous second input signal

In der 1 wird das Sensorsignal (x) am Ausgang des Sensors (3) auch als invertiertes Sensorsignal (x-quer) bereitgestellt, so dass sowohl das Signal x als auch das Signal x-quer dem nachgeschalteten ASIC (2) bzw. der Signalaufbereitungseinheit (2) zugeführt wird. Durch die Bereitstellung eines zweiten invertierten Signals (x-quer) kann somit im ASIC (2) bzw. der Signalaufbereitungseinheit (2) jeweils ein Vergleich zwischen den einzelnen Komponenten, (wie z.B. A/D-Wandler (2.1.x), Hochpass (2.2.x), Tiefpass (2.3.x), Verstärker (2.4.x) & Coder (2.5.x), vorzugsweise im ASIC (2)) der in der Signalkette vorhandenen Glieder durchgeführt werden. Durch den Vergleich der invertierten und nicht-invertierten Signale, kann bei einer Signalabweichung an einer beliebigen Stelle der Signalkette, sofort erkannt werden, dass ein Fehler vorhanden ist sowie der Ort des Fehlers in der Signalkette detektiert werden, um anhand dieser Informationen ein Fehlersignal zur Warnung der nachgeschalteten Verarbeitungseinheit (4) generieren zu können.In the 1 is the sensor signal (x) at the output of the sensor ( 3 ) is also provided as an inverted sensor signal (x-transverse), so that both the signal x and the signal x-transverse to the downstream ASIC ( 2 ) or the signal conditioning unit ( 2 ) is supplied. By providing a second inverted signal (x-transverse), it is thus possible in the ASIC ( 2 ) or the signal conditioning unit ( 2 ) each because a comparison between the individual components, (such as A / D converter ( 2.1.x ), High pass ( 2.2.x ), Low pass ( 2.3.x ), Amplifiers ( 2.4.x ) & Coder ( 2.5.x ), preferably in the ASIC ( 2 )) of the existing in the signal chain limbs are performed. By comparing the inverted and non-inverted signals, in the event of a signal deviation at any point in the signal chain, it can immediately be detected that an error is present and the location of the error in the signal chain is detected in order to use this information as an error signal for warning the downstream processing unit ( 4 ) to generate.

Je nach gewünschter Prüftiefe können die Vergleiche (wie in 1 gezeigt) nach/bei jeder Komponente durchgeführt werden, oder falls eine geringe Prüftiefe gewünscht ist, nur an einzelnen ausgewählten Abschnitten der Signalverarbeitungskette. Ebenso ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Signalinvertierung bereits am Ausgang des Sensorelements (3) erfolgen muss, da theoretisch die Signalinvertierung auch an anderen Stellen der Signalkette erfolgen kann, sofern diese vor der zu prüfenden Komponente liegt. Ab der Invertierung/Aufspaltung an beliebiger Stelle ist eine kontinuierliche Fehlererkennung durch Einsatz eines Vergleichs nach der Funktion Kanal x minus Kanal x-quer möglich.Depending on the desired test depth, the comparisons (as in 1 shown) may be performed after / at each component, or if a small test depth is desired, only at individual selected portions of the signal processing chain. Likewise, it is not mandatory that the signal inversion already at the output of the sensor element ( 3 ), since, theoretically, the signal inversion can also take place at other points in the signal chain, provided that this lies before the component to be tested. From the inversion / splitting at any point, continuous error detection is possible by using a comparison according to the function channel x minus channel x-cross.

Anstatt der Invertierung des Signals x des Sensors (3) kann auch ersatzweise ein zweiter unabhängiger Sensor 3.2 mit invertierter Ausgestaltung, also bspw. invertierter Polarität, Richtung oder Empfindlichkeit als invertiertes Referenzsignal herangezogen werden, wobei infolge der gegebenen Toleranzen der Sensoren (3.1, 3.2), dann eine größere Toleranz in der Auswertung zu berücksichtigen ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind Beschleunigungssensoren 3.1 und 3.2 mit entgegengesetzter Empfindlichkeitsrichtung antiparallel verwendet, wie 2 anhand der Pfeilrichtungen skizzenhaft verdeutlichen soll.Instead of inverting the signal x of the sensor ( 3 ) can also substitute a second independent sensor 3.2 inverted configuration, ie, for example, inverted polarity, direction or sensitivity are used as an inverted reference signal, due to the given tolerances of the sensors ( 3.1 . 3.2 ), then a greater tolerance in the evaluation has to be considered. In this embodiment, acceleration sensors 3.1 and 3.2 used in anti-parallel with opposite sensitivity direction, such as 2 sketched in the direction of the arrow sketchy.

Die invertierte Verarbeitung kann dabei hardwaremäßig durch die gleichen Bestandteile der Signalaufbereitungseinheit 2 erfolgen, indem im Multiplexbetrieb jeweils das nicht-invertierte und invertierte Signal jeweils zeitversetzt zueinander verarbeitet werden, wie dies 2 zeigt.The inverted processing can be hardware-wise by the same components of the signal conditioning unit 2 be carried out by multiplexed each time the non-inverted and inverted signal are each processed with a time offset to each other, as this 2 shows.

Ebenso ist auch eine zeitlich versetzte Abarbeitung oder Einbeziehung analoger Blöcke möglich, wobei dann noch eine zulässige Abweichung ε zu berücksichtigen ist.As well is also a time-delayed processing or inclusion of analog blocks possible, where then another permissible one Deviation ε too consider is.

Kanal x = – (Kanal x-quer) ± εChannel x = - (channel x-transverse) ± ε

Ein Vorteil der invertierten Abarbeitung beider Eingangssignale durch die gleichen Signalverarbeitungsblöcke/-einheiten (gegenüber einer redundanten Abarbeitung von zwei Kanälen) ist, dass gleichartige systematische Fehler sich dadurch in der Signalkette verschieden auswirken und dadurch sicher erkannt werden.One Advantage of the inverted processing of both input signals by the same signal processing blocks / units (compared to a redundant processing of two channels) is that similar systematic errors are different in the signal chain and thereby be reliably detected.

Um diese Funktionsprüfung durch den Vergleich von den Ausgangssignalen des invertierten und nicht-invertierten Eingangssignals anhand der vorgegebenen Regeln ihrerseits überprüfen zu können, wird zu einem vorgegebenen Zeitpunkt als erstes Eingangssignal das invertierte bzw. nicht-invertierte Eingangssignal, als zweites Eingangssignal anstelle des nicht-invertierten bzw. invertierten Eingangssignals gezielt ein von den vorgegebenen Regeln abweichendes Fehlersignal erzeugt. Dies skizziert 3 In order to be able to check this functional test by comparing the output signals of the inverted and non-inverted input signal on the basis of the predetermined rules, the inverted or non-inverted input signal is used as the first input signal at a given time, and as the second input signal instead of the non-inverted one or inverted input signal specifically produces a deviating from the predetermined rules error signal. This outlines 3

3 zeigt also eine redundante Signalverarbeitung für ein Sicherheitssystem in einem Kraftfahrzeug, bei dem Sensordaten, hier Beschleunigungsdaten, redundant, hier nämlich als nichtinvertierte (x.1 = X) und invertierte Daten (x.2 = –x.1) verarbeitet und die Ergebnisse in der Signalverarbeitungskette miteinander verglichen werden. Zum Test dieser Testfunktion ist eingangsseitig die Möglichkeit der Unterbrechung der normalen Signalzufuhr und Einspeisung gezielt nicht einander entsprechender Testdaten (x.2(Test) ≠ –x.1(Test)) vorgesehen. 3 So shows a redundant signal processing for a safety system in a motor vehicle, in which sensor data, here acceleration data, redundant, namely processed as non-inverted (x.1 = X) and inverted data (x.2 = -x.1) and the results in the signal processing chain are compared. To test this test function the input side is the possibility of interrupting the normal signal supply and feeding targeted not matching test data (x.2 (test) ≠ -x.1 (test)) provided.

Darüber hinaus kann noch an weiteren Stellen in der Signalverarbeitungskette eine solche Einspeisung erfolgen, wie durch 8.3.1 und 8.3.2 zum Test des Signalvergleichs nach Tiefpassfilterung (2.3.1/2.3.2) skizziert ist.In addition, such infeed can take place at other points in the signal processing chain, as by 8.3.1 and 8.3.2 for testing the signal comparison after low-pass filtering ( 2.3.1 / 2.3.2 ) is sketched.

Es werden also die Signalverarbeitungsschritte 2.1.1 ff. mit dem ersten x.1 und zweiten Eingangssignal durchgeführt und beim anschließenden Vergleich der Ausgangssignale auf das erste und zweite Eingangssignal geprüft wird, ob der Vergleich die Abweichung des ersten und zweiten Ausgangssignals von den vorgegebenen Regeln erkennt.So it will be the signal processing steps 2.1.1 ff. With the first x.1 and second input signal and checked in the subsequent comparison of the output signals to the first and second input signal, whether the comparison detects the deviation of the first and second output signal from the predetermined rules.

Claims

Method for functional testing of a signal processing unit ( 1 ), in particular an acceleration sensor unit, wherein the signal processing unit is supplied with an input signal and which generates an output signal therefrom by at least one signal processing step, characterized in that at least one signal processing step ( 2.1.1 . 2.1.2 , ...) with the input signal (x) as well as with an inverse (-x) to the input signal and the output signal (Y2.1.1) of the non-inverted input signal with the output signal (Y2.1.2) of the inverted input signal (-). x) with given Re (Y2.1.2 = -Y2.1.1?) and a failure of the signal processing unit is detected when an error occurs.

Method according to claim 1, characterized in that a plurality ( 2.1.1 . 2.2.1 . .2.3.1 , ...) of signal processing steps are performed both with the non-inverted input signal (x) and with the inverted input signal (-x), wherein after one or more selected signal processing steps ( 2.1.1 . 2.2.1 . .2.3.1 , ...) an intermediate comparison (Y2.1.2 = -Y2.1.1?) of the output signal of the inverted with that of the non-inverted input signal according to the predetermined rules.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing unit ( 1 ) at least the signal processing steps analog-digital conversion ( 2.1.1 ), Filtering ( 2.2.1 . 2.3.1 ), Reinforcement ( 2.4.1 ) and coding ( 2.5.1 ) and these signal processing steps are performed with the non-inverted (x) as well as inverted input signal (-x).

Method according to one of the preceding claims, characterized that for functional testing at a given time as the first input signal (x.1 = x) the inverted or non-inverted input signal and as second input signal instead of the non-inverted or inverted input signal specifically a deviating from the predetermined rules error signal (x.2 ≠ -x.1), the signal processing steps with the first and second Input signal (x.1, x.2) performed and the subsequent comparison the output signals are checked for the first and second input signal, whether the comparison is the deviation of the first and second output signals from recognizes the given rules.

Signal processing unit for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein a unit for generating an inverted input signal, at least one module ( 2.1.1 . 2.2.1 . .2.3.1 , ...) for performing a signal processing step and a comparison unit ( 2.7 ) for comparing the output signal (Y2.1.1, ...) of the non-inverted input signal with the output signal (Y2.1.2, ...) of the inverted input signal with predetermined rules and for detecting a failure of the signal processing unit ( 1 ) are provided when an error occurs.

Signal processing unit according to claim 5, wherein a first assembly ( 2.1.1 ) for performing the signal processing step with the non-inverted input signal (x) and a second identical module ( 2.1.2 ) are provided for performing the same signal processing step in parallel with the inverted input signal (-x).

Signal processing unit according to claim 5, wherein a control unit ( 2.7 ) is provided, which the assembly ( 2.1.1 ) for performing the signal processing step, one after the other, feeds the non-inverted input signal (x, -x) in succession, and interpolates both input signals one after the other from the same module ( 2.1.1 ) and then the output signals (Y2.1.1 (x) = -Y2.1.1 (-x)?) are compared with the rules.

Signal processing unit according to claim 5, wherein a first sensor unit ( 3.1 ) for generating the non-inverted input signal (x) and a second, inversely configured sensor unit ( 3.2 ) for generating a magnitude at least approximately the same, but inverted input signal (-x).