本发明涉及利用自适应选择的载波频率的传感器系统和方法。
背景技术：
汽车系统是包括计算机以及用于操作和监控机动车的组件的复杂系统。该系统通常包括控制和监控引擎操作等的处理器。该系统通常操作执行汽车功能的各种控制系统。通过监控，次要问题可以在变成主要问题之前被识别和校正。
汽车系统通常使用双用途总线来减轻接线和成本。总线向传感器和组件提供功率并且也被用于数据传输。通常，试图改进功率的提供会使数据传输降级，并且类似地，试图改进数据传输会使功率的提供降级。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，提供了一种利用自适应选择的载波频率的传感器系统，所述系统包括：系统总线，被配置成传递功率和数据；总线主控，耦合到所述系统总线且被配置成向总线提供功率并从总线接收数据；以及传感器，耦合到所述系统总线且被配置成使用自适应选择的载波频率在总线上传递数据。
根据本发明的第二方面，提供了一种利用自适应选择的载波频率的传感器系统，所述系统包括：系统总线，被配置成传递功率和数据；第一组件，被配置成生成数据；以及调制组件，被配置成使用自适应选择的载波频率、根据所述第一组件的所生成的数据来生成经调制的数据信号，并把经调制的数据信号提供给所述系统总线。
根据本发明的第三方面，提供了一种使用自适应选择的信道通过系统总线进行通信的方法，所述方法包括：使用选择机制来从可用信道列表中选择用于数据传递的信道；使用所选择的信道来调制数据并且生成经调制的数据信号；以及把经调制的数据信号提供给系统总线。
附图说明
图1是图示将调制用于数据传输的传感器系统的图。
图2是图示被配置成提供以自适应选择的载波频率调制的数据的传感器系统的框图。
图3是图示被配置成传递以自适应选择的载波频率调制的数据的主控总线系统的框图。
图4是描绘汽车通信系统的示例频谱的曲线图。
图5是用于使用调制和（一个或多个）自适应选择的信道通过总线进行通信的方法。
图6是用于使用调制和（一个或多个）自适应选择的信道通过系统总线接收数据和功率的方法。
图7是图示用于识别用于数据传递的合适信道的方法的流程图。
图8是图示从被禁止信道列表移除信道的方法的流程图。
图9是图示用于在通信期间自适应选择信道的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图来描述本发明，在附图中，相似的附图标记自始至终用于指代相似的元件，并且在附图中，所图示的结构和装置不一定按比例绘制。
公开了促进汽车系统和相关系统的系统和方法。组件（诸如传感器和控制器）之间的通信是通过把通信或数据传输调制到所选择的频率来促进的。
图1是图示将调制用于数据传输的传感器系统100的图。系统100可以用于汽车系统等。自适应选择的载波频率处的调制技术用于数据传输以增强数据速率并减轻功率消耗。
系统100包括多个传感器102、系统接口或总线106以及总线主控组件104。主控组件104，还被称为主控侧或总线主控，提供功率112并传递数据114。根据所选择的级别来提供功率112，所选择的级别通常对应于特定协议，诸如汽车协议。主控组件104可以被配置成仅接收数据，或者可以是双向的，并且发送和接收数据。主控组件104被配置成对所接收的数据114进行解调以便提取解调的数据。
所接收的数据114处于第一载波频率并且是使用主控和传感器两者都同意且已知的调制技术来解调的。此外，主控组件104可以被配置成调制所传递的数据114。使用主控和传感器两者都同意且已知的第二调制技术来调制所传递的数据114，第二调制技术可以与第一调制技术相同。该调制技术要求载波频率比数据速率传输大出量级。主控组件104可以被配置成针对不具有时钟信号的所接收的数据114执行时钟和数据恢复。传感器组件102可以被配置成针对不具有时钟信号的所接收的数据110执行时钟和数据恢复。
可以用于第一和第二调制技术的合适调制技术的一些示例包括二进制相移键控（bpsk）、正交幅度调制（qam）、相移键控（psk）等。此外，合适的调制技术包括自适应调制，其中可以识别变化的信道或频率来促进传输。因此，例如，不使用有噪声的信道。
系统总线106被配置成传递数据和功率。系统总线被布置有合适数量的线和合适类型的线。在一个示例中，系统总线106包括用于传递数据和功率的线对。在另一示例中，系统总线包括三条线，其中第一和第二线用于传递功率并且第一和第三线用于传递数据。
多个传感器102包括第一传感器1021、第二传感器1022到第n传感器102n，且共同被指定为传感器102。传感器102分别接收功率1081、1082到108n，其共同被指定为108。从系统总线106接收功率108。
另外，传感器提供或传递数据1101、1102到110n，其共同被指定为110。根据第一调制技术且以第一载波频率来调制所提供的数据110。在调制之后，所传递的数据110被提供给系统总线106。传感器102还可以从系统总线106接收数据110，数据110可以包括控制信息等。根据第二调制技术来解调所接收的数据110。
在一个示例中，总线主控组件104被配置成自适应选择由传感器102和总线主控104使用的载波频率。可用信道列表被识别和分析以识别适合于使用系统总线106的数据传递的信道。
图2是图示被配置成提供以所选择的载波频率调制的数据的传感器系统200的框图。传感器200使用相对低的功率水平来提供数据或信息。
系统200包括传感器202、控制组件204、功率供应206、数据泵208、调制组件212、耦合组件210和接收器214。调制组件212被示出为用于传出或传输信息的调制组件212a和用于传入或接收信息的解调组件212b。传感器202提供针对一个或多个特性的传感器测量。该测量可以包括诸如温度、压力、振动、旋转、磁场测量等的信息。该测量可以与胎压、防抱死制动系统等相关。传感器202向数据泵208提供传感器测量。另外，传感器202从供应组件206接收功率。
传感器202由控制组件204操作。传感器202可以被控制为进行测量、确定获得的测量的类型、执行动作等。控制组件204也被配置成发起载波频率的改变。该改变是使用合适的机制来发起的，诸如由同样耦合到总线106的主控总线组件、基于与主控同步的伪随机机制的自动开关等来启动。
供应组件206向传感器202提供功率。供应组件206从由耦合组件210提供的经解耦的功率信号获得功率。在将经解耦的功率信号作为功率提供给传感器202之前，供应组件206可以滤波或修改它。
耦合组件210解耦来自系统总线106的总线信号。在传入方向上，耦合组件210把总线信号解耦成经解耦的功率信号和经解耦的数据信号。
包括212a和212b的调制组件212被配置成执行信号的调制和解调。为了传出数据传递，调制组件212a使用所选择的载波频率把来自数据泵208的泵送的数据信号调制成经调制的传感器测量信号。所利用的载波频率通常是数据带宽的5倍或更多倍高。在另一示例中，所利用的载波频率通常是数据带宽的10倍或更多倍高。
为了传入数据传递，解调组件212b把经解耦的数据信号解调成所接收的数据信号。解调组件212b利用传入调制技术，传入调制技术对应于用于对数据进行调制的调制技术。传入调制技术还可以是用于传出数据传递的调制技术。解调组件212b可以执行时钟和数据恢复。解调组件212b可以自己执行时钟和数据恢复或者利用分离的时钟和数据恢复组件。
接收器214接收所接收的数据信号并可以在向控制组件204提供所接收的数据信号之前执行对所接收的数据信号的处理。这可以包括错误检查机制、地址匹配等。
要意识到的是，可以想到上面组件的变型。在一个示例中，调制组件212b直接从总线106获得数据信号，而不使用耦合组件210从功率信号解耦该数据信号。此外，在另一示例中，调制组件212a把经调制的数据测量信号直接提供给总线106，而不使用耦合组件210。
图3是图示主控总线系统300的框图，主控总线系统300被配置成传递以自适应选择的载波频率调制的数据。主控300使用相对低的功率水平来传递数据或信息，同时还提供功率。所提供的功率可以被其它组件（诸如传感器等）利用。
系统300包括总线主控302、控制组件304、功率供应306、可选的数据泵308、调制组件312、耦合组件310和接收器314。调制组件312包括调制部分或组件312a和解调部分或组件312b。总线主控302可以生成控制信息、配置信息等并把该信息作为主控信号而提供。主控302由控制组件304操作。
除了生成主控信号，主控302还控制功率供应306。功率供应306被调节为生成具有合适特性（诸如电压电平、电流、频率范围等）的总线功率。总线主控302还可以经由控制组件304从接收器314接收信息。
数据泵308把主控信号驱动或泵送成泵送的数据信号。泵送的数据信号被调制组件312调制。调制组件312被配置成执行信号的调制和解调。为了传出信息或配置传递，调制组件312a使用经同意的传出调制技术和自适应选择的载波频率来调制来自数据泵的泵送信号。信号作为经调制的主控信号而被提供。所利用的载波频率通常是数据带宽的5倍或更多倍高。另外，通过分析可用信道并选择产生合适特性的合适信道和载波频率来自适应地选择载波频率。这些包括低于阈值的错误计数。可用信道可以包括当前使用的信道。
为了传入数据传递，调制组件312把经解耦的数据信号解调成所接收的数据信号。调制组件312利用传入调制技术，传入调制技术与用于对数据进行调制的调制技术相对应。传入调制技术还可以是被用于传出数据传递的调制技术。
接收器314接收所接收的数据信号并可以在把所接收的数据信号提供给主控组件302之前执行对所接收的数据信号的处理。
在传出方向上，耦合组件310被配置成将总线功率与经调制的主控信号进行组合，并向总线106提供经耦合的信号。耦合组件310还被配置成解耦来自系统总线106的总线信号。在传入方向上，耦合组件310把总线信号解耦成经解耦的数据信号。
要意识到的是，可以想到上面组件的变型。在一个示例中，调制组件312直接向总线106提供数据信号而不使用耦合组件310。
图4是描绘汽车通信系统的示例频谱的曲线图400。曲线图400作为图示自适应选择用于数据传递和调制的信道的示例而被提供。要意识到的是，曲线图400作为示例而被提供，并且，可以利用其它信道和/或频谱。
x轴描绘频率，并且y轴描绘跨频谱的信号失真量值h。这里，存在四个信道，被描绘为f1、f2、f3和f4。可以看出，信道f1、f2和f4具有相对低的失真且低于阈值402。然而，信道f3具有超过阈值402的相对较大量的失真存在。因此，信道f3被视为不适于数据传递。
随着时间，存在于信道中的失真或噪声可能变化。因此，可以随时间再次执行失真测量和分析，以重新评估信道。
图5是用于使用调制和（一个或多个）自适应选择的信道通过总线进行通信的方法500。方法500可以用于汽车系统等。自适应选择的载波频率处的调制技术用于数据传输以增强数据速率和减轻功率消耗。
该方法在框502开始，其中从可用信道列表选择信道。伪随机地执行从所允许的信道的集合中对信道的选择。
在框504，获得用于传输的数据。该数据或信息可以从汽车传感器、振动传感器、温度传感器、控制器等获得。如上面描述的，数据/信息可以来自传感器、总线主控、控制器等。该信息可以包括控制信息、测量、数据等。在一个示例中，信息包括汽车测量，诸如轮胎振动。
在框506，使用调制技术和所选择的信道生成针对该数据的经调制的信号。使用与所选择的信道相关联的载波频率来对信号进行调制。信号包括要调制和传输的数据或信息。
在框508，把经调制的信号与附加信号进行组合来生成组合信号。附加信号可以包括经调节的功率信号、用于时钟恢复的前导、其它通信信号、非调制的信号等。可以利用耦合器或类似的组件来把经调制的信号与附加信号进行组合。要意识到的是，方法500的一些变型省略了把信号与附加信号进行组合。
在框510，将组合信号提供给系统总线。组合信号包括经调制的信号且通常符合总线要求。总线要求可以包括电压上限和下限、电流上限和下限、功率限制、频率范围等。
组合信号可以被用于通过连接到系统总线的其它组件的功率和数据传递。
要意识到的是，方法500可以被耦合到总线的多个组件（诸如传感器）利用。例如，全双工通信允许多个组件在总线上同时提供数据。主控或其它组件将需要多个接收器或者以另一方式被配置成同时接收多个通信。此外，在总线上传输的每个传感器和/或组件利用不同的载波频率。
图6是用于使用调制和（一个或多个）自适应选择的信道通过系统总线接收数据和功率的方法600。方法600可以被用于汽车系统等。
该方法在框602开始，其中从用于数据传递的合适信道的列表识别信道。主控在传感器同意的固定时间点处改变信道。信道改变在主控和传感器侧处同步进行。两者都切换到相同信道。
合适调制技术的一些示例包括二进制相移键控（bpsk）、正交幅度调制（qam）、相移键控（psk）等。要意识到的是，也可以利用其它调制技术。
在框604，从系统总线获得组合信号。组合信号包括功率和数据信号。然而，要意识到的是，方法600的变型包括获得分离的功率和经调制的数据信号，而非组合信号。
在框606，将组合信号解耦成功率和经调制的数据信号。可以利用耦合器/解耦器来从组合信号分离该信号。要意识到的是，如果该信号已经被分离，则省略这个框。
在框608，对经调制的数据信号进行解调以获得数据。该解调使用所选择的信道和上面选择的调制技术。该数据可以包括可从汽车传感器、振动传感器、温度传感器、控制器等获得的信息。另外，该信息可以包括控制信息、测量、数据等。在一个示例中，该信息包括汽车测量，诸如轮胎振动。可以执行时钟和数据恢复。
在框610，将功率信号用于给组件提供功率。该组件可以包括传感器、促动器、控制器等。
图7是图示用于检测或识别用于数据传递的不合适信道的方法700的流程图。方法700分析所接收的信道上的数据有效性并可以禁止使用一些信道。
方法700在框702开始，其中获得适合于数据传递的信道列表。适合于数据传递的信道的集合s具有对应的载波频率，被指定为s={f1,f2,…,fn}。
在框704，识别和/或更新s中的信道的错误计数或类似特性。在一个示例中，该特性包括每载波频率/信道的错误计数且被指定为c={c1,c2,…ci}，其中‘i’可以包括所有可能的频率。错误计数c与在信道‘ci’上接收的无效数据相关联。通常，总线主控或其它组件维持错误计数。在给定时间段tsync的结尾处，主控基于从总线上的其它组件（包括传感器组件）接收的帧更新相关的错误计数。如果针对所接收的帧存在错误，则针对该载波频率的错误计数递增。如果不存在错误，则针对该载波频率的错误计数递减，限制到0。
在框706，获得和/或更新被禁止信道的列表。最初，被禁止信道的列表是零，并且该列表由p指定。被禁止信道具有对应的载波频率，被指定为p={p1,p2,…,pm}。将具有连续错误计数高于阈值e的载波频率的信道从列表s移除并添加到列表p。
要意识到的是，s中的可用信道和载波频率的数量可以随时间减少并导致都不可用。这被称为“饥饿”。
图8是图示将信道从被禁止信道的列表移动到适合于数据传递的信道的列表的方法800的流程图。方法800可以与方法700结合利用以减轻可用信道的“饥饿”。
方法800在框802开始，其中已经创建如上面描述的被禁止信道的列表p。被禁止信道的列表最初为零，但可以随时间增加。
在框804，在给定时间段tsync之后，识别和/或更新针对被禁止信道的禁止时段计数器。给定时间段被描述为在方法700中使用的相同时间段，然而，要意识到的是，框804中使用的时间段的变型是允许的。
在一个示例中，总线主控保持针对被禁止列表中的每个信道的禁止时段计数器。该计数器在每个时间段处递增。
在框806，根据再次引入准则将被禁止信道中的一个或多个再次引入到可用信道列表s。可以使用各种合适的再次引入准则来识别要被添加到可用信道列表s的信道。
在一个示例中，在随机时间段之后，将被禁止信道再次引入到可用信道列表s。在连续失败之后，随机时间被加倍。因此，具有连续失败的信道可以仍然被放回到列表s中，然而，这样的信道必须等待更长时间来重新引入。在成功时，随机时间被重置到初始值。
图9是图示用于在通信期间自适应选择信道的方法900的流程图。方法900从适用于数据传递的信道的集合s中伪随机地选择信道。
方法900在框902开始，其中提供总线通信系统。总线通信系统可以包括一个或多个传感器、总线主控等。该系统利用经调制的信号以使用单个总线来传递数据和功率。
在框904，针对当前时间段获得可用信道列表。信道列表s包括多个信道和对应的载波频率，如上面关于图7所描述。可以如上面描述的方法800中示出和描述的那样维持该信道列表。
在框906，针对该当前时间段选择该信道列表中的信道。所选择的信道通常与在紧接在前的时间段中使用的信道不同。在一个示例中，随机选择当前信道。
在框908，使用总线通信系统和当前选择的信道来执行针对该当前时间段的通信。
针对随后的时间段可以重复方法900以促进通信。
要意识到的是，图5、6、7、8和9的方法及其变型可以被可互换地组合和利用。
虽然上面的方法在下面被图示和描述为一系列动作或事件，但是将意识到的是，这种动作或事件的图示顺序不应当在限制的意义上被解释。例如，一些动作可以按不同的顺序进行和/或与除本文中图示和/或描述的那些动作或事件外的其它动作或事件同时进行。此外，可以要求不是所有所图示的动作来实施本文中的公开的一个或多个方面或实施例。而且，本文中描绘的一个或多个动作可以在一个或多个分离的动作和/或阶段中被执行。
要意识到的是，要求保护的主题可以被实施为方法、设备或制品，其使用标准编程和/或工程技术来产生软件、固件、硬件或其任何组合以控制计算机实施所公开的主题（例如，图1、2、3等中示出的系统是可以用于实施方法的系统的非限制性示例）。本文中使用的术语“制品”意图包含可从任何计算机可读装置、载体或介质访问的计算机程序。当然，本领域技术人员将认识到，在不脱离要求保护的主题的范围或精神的情况下可以对该配置做出许多修改。
公开了一种利用自适应选择的载波频率的传感器系统。该系统包括系统总线、总线主控和传感器。系统总线被配置成传递功率和数据。总线主控耦合到系统总线且被配置成向总线提供功率并从总线接收数据。传感器耦合到系统总线且被配置成使用自适应选择的载波频率在总线上传递数据。
公开了另一种传感器系统。该系统利用自适应选择的载波频率并包括系统总线、第一组件和调制组件。系统总线被配置成传递功率和数据。第一组件被配置成生成数据。调制组件被配置成使用自适应选择的载波频率和调制技术、根据所生成的数据来调制经调制的数据信号并把经调制的数据信号提供给系统总线。
公开了一种使用自适应选择的信道通过系统总线进行通信的方法。利用选择机制来从可用信道列表中选择用于数据传递的信道。使用所选择的信道来调制数据以生成经调制的数据信号。经调制的数据信号被提供给系统总线。
具体就由上面描述的组件或结构（组装、装置、电路、系统等）执行的各种功能来说，除非另外指示，用于描述这样的组件的术语（包括对“装置”的提及）意图对应于执行所描述的组件的指定功能的（例如，在功能上等效的）任何组件或结构，即使与在本发明的这里图示的示例性实施方式中执行该功能的所公开的结构在结构上不等效。此外，虽然可能已参考若干实施方式中的仅一个公开了本发明的特定特征，但是如对于任何给定或特定应用可期望和有利的那样，这样的特征可以与其它实施方式的一个或多个其它特征组合。此外，就在详细描述和权利要求中使用术语“包括”、“具有”、“带有”或其变体而言，这样的术语意图是包括性的，以与术语“包含”类似的方式。