本发明从一种由惯性传感器和分析处理单元组成的系统和一种用于确定惯性传感器的驱动振荡的频率和/或频率变化的方法出发。
背景技术：
1、惯性传感器、尤其是转速传感器通常通过微机械振荡器实现。在转速传感器的情况下，在此以与驱动振荡共振的方式激励被弹性支承的质量并且经由质量的垂直于驱动振荡延伸的偏转来探测通过外部转动起作用的科里奥利力。科里奥利力通过质量的速度v和施加的外部转速给定ω：
2、f科里奥利＝-2vω
3、由于在此至少近似地涉及简谐振荡(harmonische schwingung)，因此，科里奥利力也可以通过驱动幅度x0和振荡频率ω来表述。
4、f科里奥利＝-2x0ωω。
5、根据该表述能够直接看出，在频率ω变化的情况下也出现经改变的科里奥利力，使得振荡的频率对测量信号的幅度具有直接影响。振荡频率的变化主要通过环境条件的影响而出现，例如通过环境温度或者通过作用到构件上的机械应力。用于补偿温度影响的常用方案在于，借助温度测量来调准传感器。然而，这样的方案具有不同缺点。例如，为此已知如下系统：在所述系统中，借助集成在asic(application-specific integrated circuit，专用集成电路)上的物理温度传感器执行温度测量。然而，温度传感器经由粘接剂从能够振荡的微机械系统(microelectromechanical system，mems)脱耦，使得在快速的温度变化的情况下或者由于传感器中的温度梯度可以在asic与mems之间出现温度差并且对温度效应的补偿相应地变得不准确。
6、因此，值得努力的是，实现对振荡频率的更直接的测量，相对于温度测量等间接的方法，该更直接的测量允许对(预期的)偏差的更准确的补偿。
技术实现思路
1、在此背景下，本发明的任务在于提供一种系统和一种方法，借助所述系统和所述方法能够求取惯性传感器的可运动的结构的振荡频率并且必要时能够补偿通过频率变化引起的偏差。
2、根据本发明的系统基于如下基本构思：借助分析处理单元的参考节拍器求取传感器内部的振荡器的频率。相对于现有技术，第一替代方案允许经由耦合到振荡频率上的输出数据速率确定频率，而第二替代方案允许将分析处理单元的参考节拍信号提供给传感器用于求取振荡频率。在两种情况下，参考节拍的提供通过分析处理单元、尤其是通过处理器或者通过另外的电子电路来实现，该处理器例如处理该传感器的数据。在此，分析处理单元基于通过参考节拍器提供的时基测量由传感器接收到的输出数据的时间速率或者通过传递参考节拍信号将该时基提供给该传感器。与此相比，仅仅基于在传感器中供使用的器件只能够有条件地实现对振荡频率的可靠测量，尤其是因为在由现有技术已知的系统中该传感器的系统节拍典型地由微机械振荡器的固有频率推导出。因此，内部测量参考自己，并且只能够通过迂回方式来确定该频率。相反，借助根据本发明的系统，用户具有如下可能性：根据输出数据速率确定传感器内部的频率(或者该频率相对于参考值的变化)并且基于该信息在必要时进行补偿(或者向该传感器传送求取出的内部频率并且能够在传感器本身中实现更准确的补偿)。替代地，分析处理单元可以向传感器传递参考节拍，使得该传感器可以在内部执行对输出数据速率的参考式分析处理。
3、由于传感器的内部系统节拍从mems振荡器频率推导出，但是典型地通过(尤其通过特定使用预给定的)规格确定输出数据速率，因此，通常通过设定固定分频器在传感器的最终测量时将数据速率一次性地设定为目标值。如果出现内部振荡频率的变化，则这些变化直接影响数据速率。典型地，这些波动处在输出数据速率的规格内，但是仍然能够被测量(在千分之几的范围中)。处理传感器数据的处理器通常具有非常准确的频率参考(通常呈石英振荡器的形式)，该频率参考能够实现对数据速率的准确测量。
4、惯性传感器尤其是转速传感器，该转速传感器配置为用于激励能够振荡的结构进行驱动振荡并且检测垂直于驱动振荡的探测振荡。替代地，惯性传感器也可以是加速度传感器。尤其是，惯性传感器具有控制单元，该控制单元例如配置为用于调节驱动振荡的幅度和/或由测量信号产生探测数据。分析处理单元可以尤其是处理器，该处理器经由数据连接接收并进一步处理传感器的输出数据。传感器和分析处理单元可以尤其以在空间上分开的方式布置(或者能够以在空间上分开的方式布置)或者分析处理单元可以连同传感器一起是传感器设备的一部分。
5、输出数据速率是如下时间速率：新的输出数据可以以该时间速率从传感器传送给分析处理单元或从传感器供该分析处理单元使用。如果数据以经同步的方式从传感器传递给分析处理单元，则连续的数据块的发送之间的持续时间的倒数相应于输出数据速率。尤其是，惯性传感器配置为用于，通过传感器内部的节拍信号的分频确定输出数据速率并且又根据驱动振荡产生传感器内部的节拍信号。尤其是，惯性传感器配置为用于，通过偏转信号检测驱动振荡并且根据该偏转信号产生传感器内部的节拍信号或者使传感器内部的节拍信号与偏转信号同步。
6、本发明的有利的构型和扩展方案能够由以下说明以及参考附图的描述获得。
7、根据本发明的系统尤其允许对由传感器求取出的原始数据的校正，通过该校正补偿经改变的振荡频率对传感器的探测数据的影响。校正值可以例如根据分析处理单元中的校正模型来求取。替代地，这些校正模型可以已经保存在传感器中，并且该传感器根据(由传感器本身确定的或者由处理器传送的)频率实施该补偿。
8、根据一种优选的实施方式，该分析处理单元配置用于根据求取出的频率和/或频率变化校正惯性传感器的探测数据。探测数据是由传感器检测到的物理参量的测量信号，尤其是施加在传感器上的转速或者加速度的测量信号。例如，为了进行校正，可以形成求取出的频率与存储在分析处理单元中的参考值之间的差，并且可以根据该差(即频率变化)进行校正。替代地，该校正也可以直接根据求取出的频率进行。例如，多个频率和/或频率变化(或者输出数据速率和/或输出数据速率的变化也)可以与一个或者多个配属的校正值一起保存在分析处理单元的存储器中，所述校正值在求取频率和/或频率变化之后应用到探测数据上。
9、根据另一种优选的实施方式，惯性传感器配置为用于根据频率和/或频率变化校正惯性传感器的探测数据。用于校正传感器数据的频率和/或频率变化在此可以根据所传递的参考节拍信号由传感器本身确定或者从分析处理单元传送。即，分析处理单元尤其配置为用于将求取出的频率和/或频率变化传递给惯性传感器。即，在后一种实施方式中，分析处理单元的功能在于，借助内部的参考节拍器求取频率和/或频率变化并且将结果回复给传感器，接下来在传感器内部执行该校正本身。
10、优选地，分析处理单元和/或惯性传感器配置为用于通过匹配惯性传感器的灵敏度或者偏置值校正探测数据。传感器的灵敏度相应于由传感器所测量的参量与所输出的测量信号的比例，并且通常是存储在传感器或者分析处理单元中的值，该值被读取并被应用以计算探测数据。通过匹配灵敏度，传感器或分析处理单元能够基于求取出的频率(偏差)以相对简单的方式进行对原始数据的校正。
11、根据一种优选的实施方式，所述系统具有另外的惯性传感器，其中，分析处理单元配置为用于根据求取出的频率和/或频率变化校正另外的惯性传感器的探测数据。尤其是，其输出数据速率被求取的惯性传感器是转速传感器，所述另外的惯性传感器是加速度传感器。尤其是，惯性传感器和另外的惯性传感器是传感器组的一部分。在该实施方式中，频率变化在(第一)惯性传感器中能够用于检测对传感器系统的环境影响和其他干扰影响并且相应地校正另外的惯性传感器的探测数据。例如，惯性传感器的频率变化可以用作用于存在于包装中的应力的量度，求取出的频率和/或频率变化可以用于在同样存在于该包装中的加速度传感器中进行校正。
12、根据一种优选的实施方式，所述系统具有至少一个另外的传感器，尤其是温度传感器、湿度传感器和/或弯曲传感器，其中，分析处理单元配置为用于接收另外的传感器的探测数据并且根据另外的传感器的探测数据和驱动振荡的求取出的频率和/或频率变化执行一致性检查，其中，分析处理单元尤其另外配置为用于通过一致性检查探测系统的功能性故障。通过这种方式能够借助例如内部的温度测量实现对频率的可信度检验。如果在这里出现不一致，则这可以用作用于功能性故障的指示，使得对频率和/或频率变化的求取在功能安全性的框架中可以用作附加的监控标准。
13、本发明的另一主题是一种方法。对于根据本发明的方法，得出在上文参照根据本发明的系统描述的所有构型可能性和优点，反之亦然。尤其是，该系统配置为用于实施根据本发明的方法和/或根据本发明的方法的实施方式。
14、根据根据本发明的方法的一种优选的实施方式，在另外的步骤中，根据求取出的频率和/或频率变化校正惯性传感器的探测数据，其中，所述校正尤其根据校正模型进行。尤其是，可以根据校正模型对灵敏度、偏置或者另外的内部参数进行匹配。除了求取出的输出数据速率之外，另外的参数也可以纳入到该校正模型中，所述另外的参数尤其通过附加的传感器检测。
15、优选地，根据惯性传感器的运行数据形成校正模型，尤其是其中，在多个不同的运行条件下，至少一个外部刺激作用到惯性传感器上，并且运行数据包括惯性传感器的在外部刺激作用的情况下产生的探测数据和配属的输出数据速率。外部刺激尤其以受控制的方式产生，例如其方式是，在测试设备中给惯性传感器施加转动和/或加速度。替代地，这也可以涉及在相应的应用中出现的或者存在的刺激。根据已知的外部刺激和探测数据能够确定通过运行条件引起的偏差并且求取相应的校正值。
16、特别优选地，所述不同的运行条件通过至少一个另外的传感器检测，所述至少一个另外的传感器尤其是温度传感器、湿度传感器和/或弯曲传感器，并且运行数据包括至少一个另外的传感器的传感器数据，用于形成校正模型。在该实施方式中，尤其在应用中训练校正模型，其方式是，例如建立与另外的传感器(温度、湿度、弯曲度等)相关的数据模型。真实的灵敏度值可以例如经由适合的算法从运动数据(例如结合加速度传感器使用1g标准)中提取。因此，在能够控制的状况中使用时，可以建立如下模型：该模型稍后可以在较不能够控制的状况中应用。校正模型尤其自动化地形成，即在运行期间，惯性传感器的探测数据连同一个或者多个另外的传感器的传感器数据一起自动化地被收集和存储。然后，基于这些存储的运行数据，例如可以为频率(或者输出数据速率)与补偿环境影响所需要的校正值之间的关联建立统计模型。例如，校正模型的形成可以通过机器学习进行。优选地，分析处理单元配置为用于自动化地收集运行数据并且根据所收集的运行数据行程和/或进一步改进校正模型。
17、本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中更详细地阐述。