專(zhuān)利名稱(chēng)：用于傳輸傳感器數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于傳輸傳感器數(shù)據(jù)的方法以及一種傳感器裝置和一種用于執(zhí)行所述方法的接收單元。
背景技術(shù)：
傳感器被用在機(jī)動(dòng)車(chē)輛中，以便定性地取得物理和化學(xué)特性或?qū)⑵涠康厝〉脼闇y(cè)量參量。然后，表示測(cè)量參量的傳感器數(shù)據(jù)被從傳感器轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的控制設(shè)備?；谶@些傳感器數(shù)據(jù)控制和/或調(diào)節(jié)機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的運(yùn)行。通常傳感器輸出模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)承載關(guān)于所取得的測(cè)量參量的信息。如果操縱該信號(hào)，則可以干預(yù)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的運(yùn)行或過(guò)程，例如干預(yù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制。因此，用于提 升機(jī)動(dòng)車(chē)輛的功率的可能方法、即所謂的調(diào)整(Tuning)在于，將也被稱(chēng)為Power-Box的前置控制設(shè)備用于偽造傳感器信號(hào)。在此，為發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備預(yù)先給定偽造的測(cè)量值，例如充氣壓力、噴油壓力和空氣質(zhì)量，以便產(chǎn)生提高的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。前置設(shè)備在一般情況下可以不被發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的軟件識(shí)別。對(duì)于這種行為導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞的情況，前置設(shè)備可以被容易地移除，以便將成本轉(zhuǎn)嫁到擔(dān)保上。由于該原因，力求可靠地傳輸傳感器數(shù)據(jù)，這意味著進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)的如下傳輸，所述傳輸不能被操縱或在傳輸時(shí)可以識(shí)別操縱并由此可以顯示該操縱。已知的方式規(guī)定了對(duì)測(cè)量值的數(shù)字式簽名的傳輸，其中測(cè)量值在傳感器裝置中被數(shù)字化并且利用傳感器裝置的私有密鑰被簽名。接收單元、一般是控制設(shè)備，利用公共密鑰檢查簽名是否正確。傳輸不再作為模擬值而是作為例如構(gòu)造為總線的數(shù)字線路上的位流來(lái)進(jìn)行。在此必須通過(guò)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法或信任中心(Trustcenter)來(lái)確保密鑰的分配和將公共密鑰傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備中，例如在更換傳感器時(shí)。文獻(xiàn)DE 10 2004 021 660 Al描述了在具有產(chǎn)生廢氣的內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的傳
感器數(shù)據(jù)的傳輸。在此利用第一傳感器測(cè)量與速度相關(guān)的測(cè)量值，該測(cè)量值被傳送給行車(chē)記錄儀以用于記錄速度特征參量。行車(chē)記錄儀與第二傳感器連接，利用該第二傳感器可以測(cè)量與尿素輸送有關(guān)的測(cè)量值。該測(cè)量值可以被加密并且數(shù)字式地傳送給行車(chē)記錄儀。文獻(xiàn)US 5 898 782 B描述了用于可靠地在傳感器和記錄單元之間傳輸數(shù)據(jù)元素的方法，其中傳感器提供由記錄單元處理的脈沖。在該方法中，又包括數(shù)字式指令消息的經(jīng)加密的數(shù)據(jù)元素被交換。力求這樣地傳輸傳感器數(shù)據(jù)，所述傳輸是可靠的并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)足夠快速地傳輸利用該傳感器裝置檢測(cè)的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
在該背景下提出具有權(quán)利要求1的特征的方法、根據(jù)權(quán)利要求8的傳感器裝置和根據(jù)權(quán)利要求10的接收單元。實(shí)施由從屬權(quán)利要求和描述得出。因此利用所描述的方法可能的是，例如壓力、空氣質(zhì)量等測(cè)量值由“智能的”傳感器以密碼保護(hù)的方式被傳輸。與純粹地傳輸數(shù)字式數(shù)據(jù)相比，所提出的方法同樣實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的快速傳輸。傳感器裝置具有附加的快速的模擬輸出端，該模擬輸出端不安全但是能實(shí)現(xiàn)足夠快速地傳輸數(shù)據(jù)。例如在浮動(dòng)的平均值上附加地應(yīng)用加密方法并且將加密的數(shù)據(jù)傳輸給接收單元，例如控制設(shè)備。在控制設(shè)備中利用數(shù)字化的快速的模擬信號(hào)進(jìn)行相同的操作。接著可以通過(guò)可信度檢查來(lái)確定模擬信號(hào)是否被偽造。該可信度檢查例如以規(guī)則的間隔進(jìn)行并且與模擬信號(hào)的傳輸并行地進(jìn)行。如果通過(guò)可信度檢查確定有操縱，則可以停止模擬數(shù)據(jù)的傳輸和/或輸出相應(yīng)的警告。作為加密可以使用對(duì)稱(chēng)的和不對(duì)稱(chēng)的加密方法。例如也可以使用基于證書(shū)的方法，例如SSL (Secure Sockets Layer,安全套接層)。這可以例如在發(fā)動(dòng)機(jī)控制中在保護(hù)免受調(diào)整措施時(shí)以及在用于保護(hù)免受產(chǎn)品盜版的措施中使用。所述方法原則上可以用在所有的傳感器中，所述傳感器的輸出信號(hào)應(yīng)被保護(hù)免受操縱。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)型由描述和附圖得出?？梢岳斫獾氖?，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，以上所述的和以下還要解釋的特征不僅可以在分別說(shuō)明的組合中而且也·可以在其他組合中使用或者單獨(dú)使用。


圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置。圖2示出傳感器裝置的實(shí)施以及用于執(zhí)行所提出方法的接收單元的實(shí)施。圖3示出組合的信號(hào)的變化曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明借助實(shí)施方式以附圖示意性示出并且在下面參照附圖詳細(xì)描述。在圖1中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)示出總體上配備有附圖標(biāo)記10的傳感器裝置。該圖示還示出接收單元12，在該情況下為控制設(shè)備，該接收單元從傳感器裝置10接收測(cè)量數(shù)據(jù)。傳感器裝置10具有傳感器14、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16和存儲(chǔ)單元18。在存儲(chǔ)單元18中存放私有密匙。為了傳輸數(shù)據(jù)設(shè)置數(shù)字式線路20。在接收單元12中設(shè)置另一個(gè)存儲(chǔ)單元22，在其中存放公共密鑰。由此進(jìn)行測(cè)量值的數(shù)字式簽名的傳輸，其中所取得的測(cè)量值在傳感器裝置10中被數(shù)字化并用私有密鑰被簽名。接收單元12用公共密鑰檢查簽名是否正確。因此，傳輸不再作為模擬值而是作為數(shù)字式線路20上的位流來(lái)進(jìn)行。在圖1中說(shuō)明的方法不利的是，基于在傳輸所取得的數(shù)據(jù)之前連續(xù)地?cái)?shù)字化和加密這些數(shù)據(jù)的需求，不可能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸。在圖2中再現(xiàn)了所述的、總體上配備有附圖標(biāo)記30的傳感器裝置的實(shí)施方式。此外示出構(gòu)造為控制設(shè)備的接收單元32的圖示。傳感器裝置30和接收單元32構(gòu)成用于執(zhí)行所提出的方法的單元。傳感器裝置30包括傳感器34、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器36、用于求平均值的計(jì)算單元38和加密單元40。接收單元32具有模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器42、用于求平均值的計(jì)算單元44、解密單元46和用于可信度檢查的計(jì)算單元48。與在圖1中示出的傳感器裝置10不同，圖2中示出的傳感器裝置30尤其是在僅僅數(shù)字式地傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)太慢時(shí)適用。傳感器裝置30具有用于加密的數(shù)字信號(hào)的第一輸出端50和第二輸出端52,該第二輸出端52表不不安全的快速模擬輸出端。為了傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)設(shè)置第一線路60，通過(guò)該第一線路60傳輸加密的數(shù)字信號(hào)。此外提供第二線路62，通過(guò)該第二線路62傳輸模擬信號(hào)。因此利用這兩條線路60和62可能的是，尤其是同時(shí)地傳輸模擬信號(hào)以及加密的數(shù)字信號(hào)?？商鎿Q地可能的是，通過(guò)唯一的線路進(jìn)行兩個(gè)信號(hào)的傳輸。在該情況下傳輸組合的信號(hào)，該組合的信號(hào)承載關(guān)于模擬信號(hào)和加密的數(shù)字信號(hào)的信息。在所示的傳感器裝置30中，在構(gòu)成浮動(dòng)的平均值以后附加地使用加密方法。在接收單元32中，利用接收到的模擬信號(hào)進(jìn)行相同的操作。接著利用可信度檢查來(lái)確定模擬信號(hào)是否被偽造。因此將模擬信號(hào)與加密的數(shù)字信號(hào)相對(duì)比。該可信的模擬信號(hào)然后可以繼續(xù)被使用(箭頭66)。通常，該模擬信號(hào)在確定有操縱之前一直被使用。求平均值是為了不必永久地加密數(shù)字式的值，而是總是只在可預(yù)先確定的時(shí)刻加密數(shù)字化的模擬信號(hào)的平均值。該平均值承載關(guān)于信號(hào)在該時(shí)間段的變化曲線的信息，在所述時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行求平均值。在圖2中設(shè)置兩條用于測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路60和62。原則上該方法也可以只用一條線路執(zhí)行。在該情況下，模擬信號(hào)和加密的數(shù)字信號(hào)必須通過(guò)一條線路被傳輸。這可以例如通過(guò)相繼地傳輸兩個(gè)信號(hào)來(lái)進(jìn)行。另一可能性規(guī)定，數(shù)字信號(hào)被加調(diào)(aufmodulieren)給模擬信號(hào)。在此可以進(jìn)行頻率調(diào)制或調(diào)幅調(diào)制。在該情況下通過(guò)一條線路傳輸承載模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的信息的組合的信號(hào)。在此也可能的是，在模擬信號(hào)的總的變化曲線上加調(diào)數(shù)字信號(hào)?？商鎿Q地可設(shè)想，數(shù)字信號(hào)只在模擬信號(hào)的確定的時(shí)間片段中被調(diào)制。在每種情況下都有必要在接收單元中提供可以用于提取組合的信號(hào)的兩個(gè)成分——即模擬信號(hào)和加密的數(shù)字信號(hào)——的裝置。在圖3中示出了組合的信號(hào)70的變化曲線，該組合的信號(hào)70具有片段72、74和76以及片段78和80，在片段72、74和76中僅傳輸模擬信號(hào)，并且在片段78和80中向模擬信號(hào)加調(diào)數(shù)字信號(hào)。在此在橫坐標(biāo)73上描繪時(shí)間t，并且在縱坐標(biāo)75上描繪電壓U。箭頭82說(shuō)明加調(diào)的數(shù)字信號(hào)的開(kāi)始，另一個(gè)箭頭84說(shuō)明加調(diào)的數(shù)字信號(hào)。時(shí)間段T 86給出了兩個(gè)時(shí)間上相繼的 調(diào)制之間的時(shí)間段并且表明一種周期。第一條虛線90說(shuō)明了最大的模擬值。第二條虛線92說(shuō)明了模擬值零。在此重要的是，組合的信號(hào)在調(diào)制期間被拉到模擬信號(hào)無(wú)法到達(dá)的電壓范圍中。這使提取變得簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
1.用于傳輸傳感器數(shù)據(jù)的方法，其中傳感器(34)輸出模擬信號(hào)，根據(jù)所述模擬信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，加密所述數(shù)字信號(hào)并且將模擬信號(hào)以及加密的數(shù)字信號(hào)傳輸給接收單元(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)線路(60，62)傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過(guò)其中一條線路(60，62)傳輸調(diào)制的信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中在接收單元(32)中互相比較模擬信號(hào)和加密的數(shù)字信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在比較之前將模擬信號(hào)數(shù)字化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中數(shù)字信號(hào)在被加密之前經(jīng)受求平均值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的方法，其中所接收的模擬信號(hào)被數(shù)字化并且然后經(jīng)受求平均值。
8.尤其是用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法的傳感器裝置，具有用于取得測(cè)量值、提供模擬信號(hào)的傳感器(34)、和用于提供取決于模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(36，42)、以及用于加密數(shù)字信號(hào)的加密單元(40)，其中傳感器裝置(30)被構(gòu)造為傳輸模擬信號(hào)和加密的數(shù)字信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器裝置，具有用于求平均值的計(jì)算單元(38，44)。
10.尤其是用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法的接收單元，具有模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(36，42 )、解密單元(46 )和用于可信度檢查的計(jì)算單元(48 )。
全文摘要
描述了用于傳輸傳感器數(shù)據(jù)的方法和傳感器裝置(30)。在方法中規(guī)定，傳感器(34)輸出模擬信號(hào)，根據(jù)該模擬信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，加密該數(shù)字信號(hào)并且向接收單元(32)傳輸模擬信號(hào)以及加密的數(shù)字信號(hào)。
文檔編號(hào)G05B19/042GK103053127SQ201180041111
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者K.施瓦策 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司