加速度计数据存储的改进或涉及加速度计数据存储的改进的制作方法

具体实施方式

本发明涉及加速度计数据在车辆中的存储，并且具体地涉及有效地存储加速度计数据。

许多现代车辆包括传感器，诸如加速度计。在诸如碰撞的事件之后，通常有用的是能够在事件之前、期间和之后查看由这些传感器提供的信号，使得可重建事件的某些方面。这可允许例如确定关于安全系统是正确地触发还是在正确的时间触发，安全系统诸如气囊，基于来自车辆传感器的信号而被激活。

为此，一旦确定正在发生诸如碰撞的事件，一些车辆将开始记录由某些车辆传感器产生的信号。然而，以这种方式记录的信号将不提供完整的情况，因为在事件开始发生之前生成的信号将不会被捕获。

因此，已经提出在存储器中始终保持由传感器产生的信号的记录紧接当前时刻之前一定时间段。该时间段可为例如2秒。当发生诸如碰撞的事件时，可保留该数据，并且还可记录随着事件继续来自传感器的信号。因此，使用该技术，在事件之后，研究人员应能够从事件开始之前2秒开始在整个事件中检索传感器信号的记录。

虽然该技术是有利的，但确实要求车辆包括其中始终保持2秒的传感器数据(即，在任何给定时刻，涉及前2秒的数据)的存储器。这可能是相对大量的数据。

本发明的目的是寻求提供这种改进的系统。

因此，本发明的一个方面提供了一种存储涉及车辆参数的数据的方法，其中数据由车辆传感器提供，该方法包括以下步骤：以一定时间间隔从车辆传感器接收一系列第一值和第二值，其中每个第一值表示由车辆传感器感测的参数，并且每个第二值涉及车辆传感器的功能；对于所接收的每个新第一值：(a)将新第一值与所接收的前一个第一值进行比较；(b)如果新第一值与前一个第一值之间的差值低于差值阈值，则将差值存储在存储器中；或者(c)如果新第一值与前一个第一值之间的差值高于差值阈值，则将新第一值存储在存储器中，从而维持计数器记录已接收到的具有相同值的连续第二值的数量；并且对于所接收的每个新第二值：(a)将新第二值与所接收的前一个第二值进行比较；(b)如果新第二值与前一个第二值相同，则使计数器递增；或者(c)如果新第二值不同于前一个第二值，则将前一个第二值连同当前计数器值一起记录在存储器中，然后重置计数器；以及(d)如果计数器已达到计数器阈值，则将新第二值连同计数器阈值一起记录在存储器中，并且重置计数器。

有利地，存储新第一值与前一个第一值之间的差值的步骤包括存储具有第一长度的数据字；存储新第一值的步骤包括存储具有第二长度的数据字；并且第一长度小于第二长度。

优选地，存储新第一值的步骤包括存储包括一个或多个位的数据字，该一个或多个位指示该数据字包括第一值。

便利地，存储新第一值与前一个第一值之间的差值的步骤包括存储包括一个或多个位的数据字，该一个或多个位指示该数据字包括两个连续第一值之间的差值。

有利地，一个或多个位包括在数据字的开始处出现的标头。

优选地，一个或多个位包括单个位。

便利地，该方法还包括记录时间戳数据的步骤，该时间戳数据指示涉及车辆参数的数据被存储的时间。

有利地，该方法还包括结合第一值以及结合第二值记录单独的时间戳数据的步骤。

优选地，该方法还包括以下步骤：结合第二值以周期性间隔记录时间戳数据；以及如果在自记录前一个时间戳数据以来的间隔之后，计数器处于递增的过程中，则等待直到涉及第二值的数据被记录，然后结合第二值记录时间戳数据。

便利地，该方法包括以下步骤：从车辆传感器接收包括新第一值和新第二值的数据包；以及分离新第一值和新第二值。

有利地，将前一个第二值连同当前计数器值一起记录在存储器中包括将包括前一个第二值和当前计数器值的数据字存储在存储器中；并且其中将新第二值连同计数器阈值一起记录在存储器中包括将包括新第二值和计数器阈值的数据字存储在存储器中。

本发明的另一方面提供了一种方法，该方法包括：根据上述任一项将第一值和第二值记录在车辆的存储器中，以存储涉及紧接在当前时刻之前的设定时间段的第一值和第二值，以及覆写涉及超过当前时刻之前的设定时间段的时间的第一值和第二值。

本发明的另一方面提供了一种包括计算机程序代码的计算机程序产品，当在计算机上运行时，该代码可操作为使得计算机执行上述任何步骤中的所有步骤。

本发明的另一方面提供了一种存储根据上述的计算机程序代码的计算机可读介质。

本发明的另一方面提供了一种具有车辆传感器的车辆，该车辆在使用中从车辆传感器生成一系列第一值和第二值，其中每个第一值表示由车辆传感器感测的参数，并且每个第二值涉及车辆传感器的功能，其中第一值和第二值从车辆传感器传输到车辆处理器，并且根据上述任一项存储在车辆的存储器中。

有利地，一系列第一值和第二值包括一系列链接的第一值和第二值，其中，在每个链接的第一值和第二值内，第一值表示由车辆传感器感测的参数，并且第二值涉及在感测参数以生成第一值时车辆传感器的功能。

优选地，传感器是加速度计，并且优选地其中车辆包括多个传感器，其中根据上述任一项来自传感器中的每个传感器的数据存储在存储器中。

为了可以更容易地理解本发明，现在将结合附图描述本发明的实施方案，其中：

图1示出了加速度和数据有效性相对于时间的曲线图；

图2示出了图1所示数据的加速度和数据有效性相对于时间的变化；

图3至图7示出了加速度数据的编码中的阶段；

图8至图14示出了加速度数据的解码中的阶段；并且

图15至图23示出了有效性数据的编码中的阶段。

现代车辆可包括加速度计，该加速度计每250μs产生一个加速度值和一个有效性标记。

加速度值通常可采用具有介于-512和+511之间的范围的10位有符号字的形式。

有效性标记可以是单个位，即0或1。有效性标记指示由传感器提供的数据是否可靠，例如，传感器尚未断开，如在碰撞期间有时可能发生的那样。如果加速度值伴随有指示数据可靠的有效性标记值，则研究人员将使用或考虑该加速度值。然而，如果加速度值伴随有指示数据不可靠的有效性标记值，则研究人员将不使用或考虑该加速度值。研究人员可应用备份策略，例如考虑同一时间由其他传感器产生的信号。

如果车辆中有八个这种传感器，则最小所需带宽为

8×(10+1)bits/(250μs)＝352kbit/s＝44ko/s

如上所述，如果来自所有传感器的数据保持2秒的时间段，则存储该信息所需的存储器(诸如ram)为88ko。

熟练的读者将意识到，ram是相对昂贵的，并且这因此表示当选择用于车辆的微控制器时的昂贵参数。

本发明的实施方案可减少保持该数据所需的存储量。

发明人已经注意到，在正常情况下，加速度值通常不快速变化。此外，有效性标记对于相当长的样本序列通常将是“真”或“假”的，在连续样本之间将不会交替。

因此，不是存储在每个取样时间接收的值，而是存储当前样本与前一个样本之间的差值(或表示差值的数据)，可减少要存储的数据量。

图1是可由加速度计在碰撞事件期间相对于时间感测的加速度1的示意图。在该图中，加速度1在所表示的时间的大部分内具有接近零的值，但在发生冲击事件的时间的一部分(由附图标记5指示)内具有显著更高的值。

图1还在相同时标上示出了涉及该传感器的有效性标记的值2。从图1中可以看出，有效性标记仅取两个值，即，相对高的值3(表示“真”信号，或来自传感器的数据可靠的指示)和相对低的值4(表示“假”信号，或来自传感器的数据不可靠的指示)。

图2示出了包括线条6的曲线图，该线条示出了每个绘制点处与前一个绘制点相比的加速度的差值。

可以看出，在表示冲击事件的区域之外，该线条6变化相对较小并且几乎完全介于值-4和+3之间。

图2还包括线条7，该线条示出了每个绘制点处与前一个绘制点相比的有效性标记值的差值。在该曲线图的标度中，该线条7在曲线图的大部分上占据的值对应于零。

可以看出，该线条7几乎是恒定的。

下面描述根据本发明的实施方案的用于编码该数据的方案。

对于加速度值，如果一个样本的值与前一个样本的值之间的差值低于预定阈值，则为该样本存储差值本身。在优选的实施方案中，该数据连同指示后接的值为差值(或δ值)的标头一起存储。

另选地，如果样本的值与前一个样本的值之间的差值高于预定阈值，则为该样本存储所感测的加速度的值。在优选的实施方案中，该数据连同指示后接的值是直接传感器值(而不是δ值)的标头一起存储。

在图1和图2所示的数据示例中，以这种方式存储数据对于δ值将需要2228位，而对于所感测的值将需要484位。因此需要总共2712位。

相比之下，如果已存储所有直接传感器值(这是常规系统的情况)，则将需要6010位。因此，上述方案允许221％的加速度值存储效率或2.2的压缩比。

对于有效性标记的值，当有效性标记改变值时，建议存储记录样本数量的日期，就在此日期之前，有效性标记保持相同值。在优选的实施方案中，维持有效性标记保持相同值的样本数量的计数。如果有效性标记对于预定样本数量保持相同值，则将一个条目存储在存储器中以记录此，并且重新开始计数。例如，如果有效性标记对于127个样本保持相同的值，则可将一条记录此的条目存储在存储器中。

再次参见图1所示的数据，该技术可能需要3×8位来存储数据的初始长的未改变部分，需要8位来存储负脉冲，并且需要另外8位来存储负脉冲之后的数据的最后部分。这意味着需要总共40位。相比之下，如果已经以常规方式记录了每个样本的有效性标记，则这将需要601位。在该示例中，对于有效性标记，该技术因此允许1502％的存储效率或15的压缩比。

结合上面给出的针对加速度值和有效性标记两者的附图，与使用常规方法所需的总共6611位相比，使用根据本发明的方案需要总共2752位。因此，这允许240％的总体存储效率或2.4的压缩比。

图3至图23示出了使用该技术的数据存储的表示。

首先参考加速度，图3示出了在特定样本中接收到值5。前一个加速度值是0，因此这得到δ值5。这低于阈值，因此(如上所述)将存储δ值。图3示出了存储在存储器11中的数据10包括标头位12，该标头位指示后接的数据是δ值。在该示例中，标头值0用于表示后接的数据是δ值，但可使用任何其他合适的方案。存储在存储器11中的数据10还包括用于编码δ值本身的4个位13。

转到图4，在下一个样本中接收到新值8。该样本与前一个值之间的差值为3，其再次低于阈值，因此该差值被存储为δ值。图4再次示出了要存储在存储器11中的数据10包括标头位12(其再次为0)和用于编码δ值的四个位13。在图4中，可以看出，现在将两个δ值存储在存储器11中。

图5示出了被接收的具有值1的新样本。新的差值为-7，其再次作为标头位12和四个数据位13存储在存储器11中。

图6示出了接收到新样品，其具有值-200。因此，差值为-201，这高于阈值。因此，该样本不被存储为δ值，而是被存储为直接传感器值。如在图6中可见，要存储在存储器11中的数据14包括标头位15，该标头位指示后接的数据是直接传感器值(在该示例中，标头位1用于表示后接的数据是直接传感器值)。要存储在存储器11中的数据14还包括用于编码直接传感器值本身的10个数据位16。如上所述，该数据14连同先前存储的数据一起存储在存储器11中。

参考图7，在下一个样本中，加速度值为-195。因此，该样本与前一个样本之间的差值为5，其低于阈值并且被存储为δ值，具有单个标头位12和四个数据位13。

图8示出了已存储在存储器11中的数据。现在将示出用于解压缩该数据以恢复原始信息的一种可能的过程。

如在图9中可见，分析所存储的信息的第一位17。由于该第一个位17是0，这表示后接的四个位将是表示数据值的数据。读取这接下来的四个位18，如图10所示。由于加速度的前一个值已知为零，因此可确定新值38(由这五个位17、18编码)为5。

在图11中，读取下一个位19，并且再次这是零，指示接下来的四个位20将对δ值进行编码。读取这四个位20，从而允许确定由这些位20编码的δ值为3。这被添加到前一个样本值(即，5)以得到为8的新值39。

在图12中，再次读取下一个位21。这是零，指示接下来的四个位22将对δ值进行编码。读取这四个位22，并且其值被添加到前一个样本，从而允许确定由这接下来的五个位21、22编码的值40为1。

在图13中，读取下一个单个位23。该位23为1，指示紧接其后的十个位24将对加速度的感测值进行编码。然后读取这接下来的十个位24，以确定新样本41具有-200的值(因为这是直接传感器值，所以这里不考虑前一个样本值)。

最后，参考图14，读取下一个单个位25，并且发现其具有0的值。这表示后接的四个位26将对δ值进行编码。读取这些位26，并且由此编码的δ值5被添加到前一个样本值-200，以得到为-195的新样本值42。

熟练的读者将容易理解该方案如何以直接的方式从压缩数据中恢复原始样本值。

现在将描述有效性标记值的存储。

图15和后续附图包括示意性地示出有效性数据的曲线图(左手侧)，以及记录到存储器中的数据的表示(右手侧)。

首先参考图15，接收到为1的第一有效性标记值27。计数器28记录有效性标记值保持相同的样本数量。在该阶段，计数器28具有值1(即，这是要接收的第一值)。

转到图16，接收到第二有效性标记值29。再次，这是1，因此计数器28递增1至2。类似地，如图17所示，下一个有效性标记值30是1，并且计数器28递增1至3。

接收到后续的有效性标记值，其也各自具有值1，直到127个连续的有效性标记值为1。所得情况在图18中示出，其中计数器28已递增至127。在该阶段，如上所述，计数器值(127)连同表示在计数器的这些递增期间有效性标记的值的标记值34一起记录在存储器31中。如图18中可见，数据的该存储由存储器31中的第一行43表示，该第一行包括标记值34和计数器值，表示有效性标记对于127个样本保持为1的事实。

当接收到再次为1的下一个有效性标记值时，计数器28递增至1。为1的另一个有效性标记值32使得计数器28递增至2，如图19所示。

转到图20，下一个有效性标记值33是0，即，有效性标记的值自前一个样本以来已经改变。计数器28的现有值(即，2)连同对应于该计数器值的标记值35(即，1)一起存储在存储器中。这在图20中由存储器31中的第二行44表示。计数器28被重置并递增至1。

如图21所示，接收到49个另外的连续样本，每个样本的有效性标记值为0。因此，计数器28递增至50。在下一个样本(由图22表示)中，有效性计数器具有值1，即，与前一个样本中的值不同，因此计数器值50连同为0的标记值36一起存储在存储器31中，表示50个连续样本的有效性标记为0的事实。计数器28被重置并递增至1。

如图23所示，下一个(并且是最终)样本值提供为1的有效性标记值，并且计数器28递增至2。因为这是数据的末尾，所以为2的计数器值连同为1的标记值37一起作为最终行46存储在存储器31中，指示对于2个单独样本有效性标记具有值1。

熟练的读者将会理解，该数据的解压缩将是直接的。为了重建由存储在存储器中的每一行表示的原始数据，将该行中的标记值重复对应于该行中的计数器值的次数。例如，第一行43具有为1的标记值34和为127的计数器值。因此，该第一行43表示127个连续值1。

在该示例中，剩余行的解压缩对于熟练的读者而言将是清楚的。

在上面的讨论中，如果标记值对于127个连续样本保持相同，则将其记录在存储器中，并且重置计数器。然而，可使用更大或更小的阈值。在上面给出的示例中，每250μs接收一个新值，因此将在约0.03s内接收127个样本。因此，将每0.03s或更长时间记录存储器中的新“行”(取决于标记值是否在所考虑的时间内改变)。在该示例中，目的是始终在车辆的存储器中记录2秒的活动，并且据此，系统还可使用更高的阈值计数值以较不频繁地在存储器中记录条目，从而实现更大的压缩，同时仍然可靠地在车辆的存储器中记录相关活动。

预期有效性标记值将相对较少地改变。实际上，有效性标记可具有三个值：“不可用”(当没有从传感器接收到数据时)、“有效”(当传感器正确工作时)和“失败”(当传感器未被认为正确工作时)，并且因此来自传感器的信号将不可信(或者信号将经受进一步的分析，之后才认为其可信赖)。

在优选的方案中，当车辆的电子控制单元(ecu)接通时，标记将具有值“不可用”，直到开始从传感器接收信号，此时该值将变为“有效”或“失败”并且不能恢复到“不可用”。因此，将不存在涉及“不可用”状态的值的切换。

预期在使用传感器的大部分(或实际上几乎全部)时间内该值是“有效”。如果该值变为“失败”，则其可能需要相对较长的时间(从至少数百微秒到数秒)才能变回“有效”。因此，预期在“有效”状态和“失败”状态之间也不存在任何快速切换。

鉴于此，预期根据本发明的有效性标记值的写入将实现高度压缩。

在体现本发明的系统的使用中，使用体现本发明的方法从一个或多个车辆传感器(具体地讲是加速度计)接收并压缩信号，并且将信号存储在车辆的存储器中，如上所述。系统将需要存储表示紧接在当前时刻之前(在任何时间)的某个时间段例如2s的数据。对应于过去2秒以上的时间的数据将优选地被删除，并且将更优选地被表示较新传感器读数的新数据覆写。

预期当在本发明的实施方案中将压缩数据写入存储器时，时间戳信息也结合压缩传感器值周期性地写入存储器，以指示获得传感器值的时间。如果研究人员分析数据，例如在碰撞之后，该时间戳信息将允许加速度计数据和有效性标记数据被分配正确的时间值，并且还彼此关联，使得研究人员可在稍后阶段完全重建压缩信号。

熟练的读者将会理解，时间戳可包括标头，该标头指示后接的信息指示时间，然后是用于编码时间的数字串。

优选地尽可能少地包括时间戳，以最小化需要编码的数据的总量。

在一个示例中，时间戳信息可以周期性间隔(诸如每1s或每2s)写入存储器，使得每2s的窗口包含至少一个时间戳。然后可基于由时间戳给出的时间对存储器中的数据进行解压缩和分析。这些时间段仅仅是示例，并且可以任何合适的间隔包括时间戳信息。

在优选的实施方案中，时间戳信息以尽可能少干扰数据压缩的方式写入存储器。

对于加速度计数据，每次从加速度计接收到信号(无论是差值还是新的直接传感器值)时，都将新值写入存储器，因此可在写入存储器的任何两个值之间包括时间戳信息。时间戳信息可以周期性时间间隔写入，或者在写入存储器的特定数量的值之后写入(或者遵循任何其他合适的方案)。

然而，对于有效性标记，可仅在有效性标记的状态发生变化时或在达到计数限值时才将数据写入存储器。如果时间戳被写入存储器，同时有效性标记的状态恒定，并且处于计数过程中，则这将对将数据有效编码到存储器造成干扰。因此，对于有效性标记，系统可以一定间隔尝试向存储器写入时间戳(例如，在自上一个数据戳以来的一定时间长度之后，或在自上一个数据戳以来写入一定量的数据值之后)。如果系统处于执行相同有效性标记值的计数的过程中，则系统将等待，直到有效性标记数据被写入存储器(因为有效性标记值改变，或因为达到计数限值)。然后在写入该有效性标记数据之后将时间戳写入存储器。

当数据被解压缩时，例如在碰撞之后，加速度数据和有效性标记数据各自被转换成一系列连续的数据值，即，重建被压缩的原始数据。通过利用数据序列中包括的时间戳，数据值中的每个数据值可与时间相关联，该时间是初始生成或接收数据值的时间。

一旦这样做，在同一时间(或基本上同一时间)初始生成或接收的成对的加速度数据值和有效性标记数据值就可链接在一起，以得到伴随有对应的有效性标记值的整组加速度数据值。

预期数据将被写入一个或多个存储器，并且数据控制器将识别要被较新数据删除和/或覆写的比预设阈值(如本文所讨论，该阈值可以是2s)更旧的数据。这优选地“滚动”发生，即，存储器的一个区域中的较旧数据传感器数据被较新传感器数据连续地覆写。

在优选的实施方案中，在正常操作中，留出存储器的一个区域用于存储传感器数据(即，在车辆未涉及并且似乎不太可能涉及碰撞时，用于存储数据的滚动窗口)。如果来自传感器的信号快速变化，则可基于将需要多少存储器来保持2s数据的保守估计来计算留出的存储器区域的大小。

因此，在车辆的正常驾驶期间，来自加速度计的数据的滚动2s窗口以紧凑且有效的方式连续存储。

当确定车辆涉及事故或碰撞情况(或者车辆可能涉及此类情况，或者可能进入此类情况)时，仍然使用上述类型的压缩技术将来自加速度计的数据记录在存储器中。然而，不再从存储器中删除数据，并且新数据被记录在存储器中以添加到已经存储在存储器中的所有现有数据。这样，一旦碰撞结束，车辆的存储器就可存储在确定碰撞发生的时刻之前2秒、碰撞过程中、直到碰撞结束之后的加速度计数据。这应为研究人员提供所有相关数据以分析碰撞事件。

在优选的实施方案中，如果确定车辆可能涉及或可能进入碰撞情况，则可记录加速度计数据且不删除任何现有数据。然而，如果车辆最终不涉及碰撞，则可删除较旧的数据，并且系统可返回到其存储数据的滚动窗口的正常操作。例如，当确定可能发生碰撞情况时，车辆的处理器可提供信号或改变标记值。当处于这种情况时，不可删除所存储的加速度计数据。当信号改变或标记值返回正常时，较旧的数据被删除。作为另选方案，在首次接收到可能发生碰撞事件的信号之后的一定时间长度(例如，30秒)，如果尚未发生碰撞事件，则系统可假设未发生碰撞事件并且恢复到正常操作。

上述技术提供了压缩相关数据流的高效且有效的方式，其中一个数据流表示可采用相对宽范围内的任何值的“浮动”变量，并且其中一个数据流可仅采用更有限范围的值，具体地讲是可仅采用两个不同值中的一个值的标记或真/假指示符。本发明尤其适用于对由车辆上的一个或多个加速度计产生的数据进行编码和存储，从而得到加速度值和示出加速度值是否被认为有效的对应值。

然而，也可对来自除加速度计之外的源的数据进行编码。可以这种方式有效编码的其他数据的示例包括：

·表示方向盘的转动角度或车辆踏板的踩下量的数据，连同对应的验证标记；

·对车辆的前进速度进行编码的数据，连同对应的验证标记；或

·表示车辆发动机驱动轴或车辆车轮的旋转速率的数据，连同对应的验证标记。

当用于本说明书和权利要求书中时，术语“包括(comprises，comprising)”及其变型是指包括指定的特征、步骤或整数。该术语不应解释为排除其他特征、步骤或部件的存在。

在前述说明书或随后的权利要求书或附图中公开的、以其特定形式或者以用于执行所公开的功能的装置或用于获得所公开结果的方法或过程的方式表达的特征，可以单独地或以此类特征的任何组合用于以其各种形式实现本发明，视情况而定。