專利名稱：遠(yuǎn)程診斷建模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)于多個(gè)系統(tǒng)、特別是多個(gè)汽車的診斷和維護(hù)方法、 包括中央服務(wù)器和系統(tǒng)的診斷和維護(hù)組件以及故障檢測(cè)的計(jì)算機(jī)程 序，其中，每個(gè)系統(tǒng)提供了至少一個(gè)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)，作為所述系統(tǒng)的 (用于所述系統(tǒng)的)診斷和/或維護(hù)的基礎(chǔ)。
背景技術(shù)：
盡管下面通過(guò)本發(fā)明在汽車上的應(yīng)用更詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但 本發(fā)明也可用于任何其他的機(jī)電或電子系統(tǒng)。所述詳細(xì)描述僅涉及一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，并且不應(yīng)被理解為是限制本發(fā)明的范圍。
其他機(jī)電或電子系統(tǒng)例如是電梯、機(jī)器人、提款機(jī)、自動(dòng)扶梯、 飛機(jī)、船舶和它們的子系統(tǒng)。 一種重要的子系統(tǒng)例如是傳感器網(wǎng)絡(luò)。 而且，本發(fā)明可用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或電信以監(jiān)控和檢測(cè)在諸如路由器的不 同子系統(tǒng)中的異常。另外，本發(fā)明的方法使得可進(jìn)行汽車的不同的驅(qū) 動(dòng)方案和不同使用的分類，用于改善服務(wù)規(guī)劃和正常運(yùn)行時(shí)間。
從現(xiàn)有技術(shù)看，存在許多已知的診斷和維護(hù)方法，這些現(xiàn)有技術(shù) 允許監(jiān)控單個(gè)或多個(gè)汽車，其中，從汽車向提供診斷和維護(hù)的服務(wù)中 心發(fā)送汽車狀態(tài)、服務(wù)需求、維護(hù)記錄和操作特性。把所收集的數(shù)據(jù) 與對(duì)于每個(gè)汽車預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比較?；谒鶛z測(cè)的與標(biāo)準(zhǔn)數(shù) 據(jù)的偏差，服務(wù)中心確定是否需要維修、服務(wù)或者維護(hù)。服務(wù)中心也 因此能夠發(fā)送更新內(nèi)容或者修改汽車的維護(hù)安排。
例如，過(guò)去通過(guò)一定的天數(shù)或者特定的里程來(lái)定義像諸如機(jī)油、 濾油器、煞車片或者擋風(fēng)玻璃刮水片等磨損的零件的更換的服務(wù)需求。
6在期滿后，汽車被要求到維修店來(lái)進(jìn)行所定義的必要維護(hù)。即使磨損 的零件仍然可用，也執(zhí)行這種維護(hù)。這導(dǎo)致汽車頻繁地停在維修店， 這也意味著汽車在那個(gè)時(shí)段不可使用，因而導(dǎo)致由于強(qiáng)制的空閑時(shí)期 而提高成本，特別是如果關(guān)系到做商業(yè)運(yùn)營(yíng)的汽車。
另一方面，為了確保汽車的可用性，汽車的服務(wù)間隔必須短，使 得在故障或者毛病發(fā)生之前就檢測(cè)到它們。另外，如果汽車事實(shí)上發(fā) 生了故障，由于眾多不同的機(jī)械和電子部件，將花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)查找 故障。為了減少診斷和隨后的維修時(shí)間，需要通過(guò)若干個(gè)傳感器來(lái)持 續(xù)監(jiān)控汽車，并且向服務(wù)中心發(fā)送對(duì)應(yīng)的多個(gè)信號(hào)。即使借助于無(wú)線 通信，從單個(gè)汽車到服務(wù)中心的大量數(shù)據(jù)也妨礙了這種可能。因此，
大多數(shù)方法使用有限的一組參數(shù)，所述有限的一組參數(shù)被預(yù)先確定來(lái) 監(jiān)控汽車的狀態(tài)并且對(duì)應(yīng)于汽車的預(yù)先選擇的子系統(tǒng)。如果一個(gè)參數(shù) 偏離這個(gè)參數(shù)的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，則要求汽車到維修店來(lái)維修、維護(hù)或者診 斷。但是如果在未被監(jiān)控的子系統(tǒng)中發(fā)生故障，則需要對(duì)于所有的汽 車系統(tǒng)査找所述故障的起因，這是非常耗時(shí)的。
現(xiàn)有技術(shù)己知的方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是所監(jiān)控參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值被定義 為理想值，所述理想值可能不反映實(shí)際情況，并且在汽車的使用壽命 期間多數(shù)時(shí)間不適用，因不能考慮到老化效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的診斷和維護(hù)方法和組件， 使得能夠在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)和預(yù)測(cè)多個(gè)系統(tǒng)中的故障，并且允許優(yōu)化的 維護(hù)。
通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求l的方法、根據(jù)權(quán)利要求14的組件、根據(jù)權(quán)利要
求19的中央服務(wù)器、根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)、根據(jù)權(quán)利要求21的計(jì)算 機(jī)程序和根據(jù)權(quán)利要求22的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。本發(fā)明的思想基于下述事實(shí)由每個(gè)系統(tǒng)提供的描述系統(tǒng)狀態(tài)的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)能夠示出或者不示出在這些系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的顯著關(guān)系。可以通過(guò)比較系統(tǒng)之間的兼容關(guān)系來(lái)執(zhí)行關(guān)系是否顯著的判定。對(duì)于這種比較，優(yōu)選地使用適當(dāng)?shù)亩攘?。如果檢測(cè)到顯著的關(guān)系，則可以在系統(tǒng)之間比較這個(gè)顯著關(guān)系，或者對(duì)于單個(gè)系統(tǒng)在時(shí)間上比較這個(gè)顯著關(guān)系，并且這個(gè)顯著關(guān)系被用作有必要向單獨(dú)的系統(tǒng)提供維護(hù)和/或維修的決策基礎(chǔ)。所提出的方法也可以隨時(shí)間更新，因此適于例如磨損，并且能夠監(jiān)控初始設(shè)計(jì)階段未考慮的子系統(tǒng)。另外，所述顯著關(guān)系也把故障與子系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，由此可以減少査找故障的時(shí)間。
所述關(guān)系能夠出現(xiàn)在不同時(shí)間點(diǎn)的相同系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間，這使得可檢測(cè)系統(tǒng)的老化特性，或者，所述關(guān)系可以出現(xiàn)在相同時(shí)間點(diǎn)的不同系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間，這可以是由對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)表征的系統(tǒng)或者系統(tǒng)部件之間的交互的指示。另外，也可能確定在不同時(shí)間點(diǎn)的不同系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的關(guān)系，這能夠指示在系統(tǒng)或者系統(tǒng)部件之間的交互的老化特性。 -
在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)線性或者非線性相關(guān)性來(lái)定義關(guān)系，其中，也可以考慮自相關(guān)。例如，可以通過(guò)相關(guān)矩陣的特征向量來(lái)表示線性或者非線性相關(guān)性。另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是被觀察值的被觀察聯(lián)合分布，
其優(yōu)選地可以通過(guò)做直方圖或者做聚類來(lái)表達(dá)，其中，后者可以利用或者不利用拓?fù)湫畔ⅰ?br> 另外，優(yōu)選地，定義所檢測(cè)的顯著關(guān)系的規(guī)范(norm)，其中，有益的是，通過(guò)比較多個(gè)系統(tǒng)的顯著關(guān)系來(lái)定義所述規(guī)范。而且，優(yōu)選地檢測(cè)與這個(gè)所定義的規(guī)范的偏差。是否需要維護(hù)和/或維修的判定可以因此基于與所檢測(cè)的與規(guī)范的偏差的存在和/或所檢測(cè)的偏差是否顯著。
通過(guò)比較所有系統(tǒng)的顯著關(guān)系來(lái)定義規(guī)范的優(yōu)點(diǎn)是可以考慮實(shí)際情況。通過(guò)實(shí)際工作條件下的系統(tǒng)自身，而不是通過(guò)例如在實(shí)驗(yàn)室或者試驗(yàn)臺(tái)條件下確定的理想化的值，來(lái)確定所定義的規(guī)范。另外，因?yàn)槲词孪榷x要檢查哪個(gè)系統(tǒng)，而是確定在系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的顯著關(guān)系的出現(xiàn)，因此可以檢查任何系統(tǒng)，只要存在受系統(tǒng)的操作影響的可用的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)。
優(yōu)選地，通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法，特別是通過(guò)統(tǒng)計(jì)分類方法來(lái)執(zhí)行規(guī)范的定義和/或與規(guī)范的偏差的檢測(cè)，其中，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)置信度測(cè)試來(lái)量化所述偏差的顯著性。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)把模型適配到信號(hào)來(lái)執(zhí)行在系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的關(guān)系的確定，由此定義所述模型、相關(guān)聯(lián)的模型參數(shù)、模型輸出和適配質(zhì)量。所述模型捕獲在系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的關(guān)系，因此表達(dá)了減少的數(shù)據(jù)表示量，因?yàn)槔鐑H需要考慮模型參數(shù)或者模型輸出以獲得關(guān)于系統(tǒng)的信息?？梢匀缓笸ㄟ^(guò)考慮適配質(zhì)量和在多個(gè)系統(tǒng)中的模型方差來(lái)確定所述關(guān)系是否顯著。另外，可以執(zhí)行模型的交叉驗(yàn)證。
分析在適配的模型中的改變使得能夠例如檢測(cè)系統(tǒng)中的故障，并且改善/適配現(xiàn)有的模型提供將模型適合于系統(tǒng)的老化效應(yīng)的可能性。
在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)系統(tǒng)自身來(lái)適配模型，其中，另外，所述系統(tǒng)也進(jìn)行選擇監(jiān)控哪些傳感器和系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)，隨后執(zhí)行在所適配的模型之間的比較。根據(jù)比較結(jié)果，可以定義最佳的模型或者規(guī)范模型，作為用于確定是否需要維護(hù)或者維修的基礎(chǔ)。
另外，通過(guò)定義模型參數(shù)和/或模型輸出的規(guī)范值來(lái)定義規(guī)范是有益的，其中，對(duì)于規(guī)范值的確定，考慮所有系統(tǒng)的模型參數(shù)/輸出。
在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法來(lái)執(zhí)行模型參數(shù)和/或模型輸出的
9規(guī)范值的定義。 一種簡(jiǎn)單但又充足的可能是計(jì)算模型參數(shù)和/或輸出的平均值。然后可以通過(guò)下述方式來(lái)確定是否出現(xiàn)與規(guī)范的偏差檢測(cè)被考察的模型參數(shù)/輸出是否在由所述平均值周圍的適當(dāng)參數(shù)化分布所定義的范圍之外，例如通過(guò)高斯概率密度模型來(lái)給出在所述平均值周圍的適當(dāng)參數(shù)化的分布。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，特別是通過(guò)下述方式來(lái)監(jiān)控所述顯著關(guān)
系通過(guò)持續(xù)地確定顯著關(guān)系的模型參數(shù)和/或輸出，并且將所述模型
參數(shù)和/或輸出與對(duì)應(yīng)的規(guī)范值相比較，由此可以檢測(cè)與規(guī)范值的偏差。
另外，優(yōu)選地繼續(xù)適配所述模型以反映例如由于老化效應(yīng)導(dǎo)致的改變。
這通過(guò)重復(fù)地適配不同的模型并且選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠?lái)執(zhí)行。這種方式
具有優(yōu)點(diǎn)，可以檢測(cè)這樣的系統(tǒng)間的交互，其僅出現(xiàn)在某種使用之后，
或者僅出現(xiàn)在特定環(huán)境中的使用期間。例如，在諸如沙漠的干熱環(huán)境中的汽車的磨損與在潮濕環(huán)境中的汽車的磨損不同。因此，所述顯著
關(guān)系和它們的規(guī)范不僅從開始不同而且在汽車的操作期間也不同。
在優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)執(zhí)行確定關(guān)系和/或模型自身的適配的步驟。這導(dǎo)致減少了為決策是否需要執(zhí)行維護(hù)或者維修而被發(fā)送到中央服務(wù)器、特別是服務(wù)中心的數(shù)據(jù)量。優(yōu)選地由中央服務(wù)器執(zhí)行剩余的步驟，諸如比較關(guān)系、確定顯著關(guān)系、檢測(cè)偏差和決定所檢測(cè)的偏差對(duì)于維護(hù)或者維修的需要是否是顯著的，所述中央服務(wù)器可以考慮多個(gè)系統(tǒng)的關(guān)系。但是，也可能中央服務(wù)器執(zhí)行所有的步驟，并且各系統(tǒng)僅向中央服務(wù)器提供系統(tǒng)關(guān)系的信號(hào)，或者反之亦然，系統(tǒng)執(zhí)行所有的步驟，或者向系統(tǒng)/中央服務(wù)器的步驟分配不同。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在中央服務(wù)器和系統(tǒng)之間提供了無(wú)線通信單元來(lái)用于通信。
為了進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)量，發(fā)送用于在預(yù)定的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間確定關(guān)系的請(qǐng)求是有益的，其中，可以通過(guò)使用隨機(jī)和/或確定的搜索方法來(lái)執(zhí)行在哪些系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間應(yīng)當(dāng)確定關(guān)系的選擇。
在權(quán)利要求、說(shuō)明書和附圖中限定了其他的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)選實(shí)施例。
通過(guò)下面的描述，本發(fā)明對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員是容易理解的，其中，將參照?qǐng)D示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的說(shuō)明中，針對(duì)汽車聚群(多個(gè)汽車)來(lái)描述本發(fā)明，每輛汽車包括應(yīng)被提供維護(hù)和診斷的若干子系統(tǒng)。下面被當(dāng)作優(yōu)選實(shí)施
例的子系統(tǒng)是對(duì)其執(zhí)行診斷和維護(hù)的空氣懸架系統(tǒng)(air suspensionsystem)。所述空氣懸架系統(tǒng)僅作為示例性系統(tǒng)。可以考慮包含在汽車中的每個(gè)其他子系統(tǒng)或者甚至汽車自身。
即使針對(duì)汽車聚群來(lái)描述本發(fā)明，但對(duì)于任何機(jī)電系統(tǒng)或者電子系統(tǒng)也是適用的，諸如電梯、機(jī)器人、提款機(jī)、自動(dòng)扶梯、飛機(jī)、船舶和它們的子系統(tǒng)。 一種重要的子系統(tǒng)例如是傳感器網(wǎng)絡(luò)。而且，本發(fā)明可以用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或者電信以監(jiān)控和檢測(cè)在諸如路由器的不同子系統(tǒng)中的異常。另外，本發(fā)明的方法使得可進(jìn)行汽車的不同的驅(qū)動(dòng)情形和不同使用的分類，以改善服務(wù)計(jì)劃和正常運(yùn)行時(shí)間。
被當(dāng)作示例的空氣懸架系統(tǒng)提供系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)，諸如在風(fēng)箱的壓力(P)和水平(L)和儲(chǔ)罐壓力(Pw)，它們由例如在風(fēng)箱和液罐布置的傳感器提供。如果考察空氣冷卻系統(tǒng)，則也可以考慮系統(tǒng)相關(guān)信
號(hào)，諸如Vfan (風(fēng)扇速度)、T (發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩)和T^ (冷卻介質(zhì)的溫度)?？梢杂晒こ處熀?或?qū)I(yè)人員來(lái)隨機(jī)地或者確定地選擇系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)。使用本發(fā)明的方法，也可能發(fā)現(xiàn)發(fā)生在全新的汽車中的系統(tǒng)相關(guān) 信號(hào)之間的未知關(guān)系，而且也可能發(fā)現(xiàn)在汽車的使用壽命期間產(chǎn)生的 關(guān)系。因此，甚至能夠?qū)⒅甘纠匣?yīng)的關(guān)系用于維護(hù)和診斷。
對(duì)于未知關(guān)系的發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)地選擇那些要為之確定關(guān)系的系統(tǒng)相 關(guān)信號(hào)。由此，也可能確定第一子系統(tǒng)的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)和第二子系統(tǒng) 的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的關(guān)系，其中，所述子系統(tǒng)是主系統(tǒng)的一部分。 例如，也可能發(fā)現(xiàn)在汽車(主系統(tǒng))中的煞車片的溫度(用于制動(dòng)系 統(tǒng)、即子系統(tǒng)l的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào))和在同一汽車(主系統(tǒng))中的空氣冷
卻介質(zhì)(空氣冷卻系統(tǒng)、即子系統(tǒng)2的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào))的溫度之間是否 存在關(guān)系。
不必說(shuō)，不僅能夠檢查如上所述的兩個(gè)子系統(tǒng)或者子系統(tǒng)的兩個(gè) 系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)，而且能夠檢查多個(gè)子系統(tǒng)和/或多個(gè)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)。應(yīng) 該理解，有可能考慮單個(gè)汽車和汽車中的例如包括至少兩個(gè)噴油器的 發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，噴油器作為多個(gè)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)例如是噴嘴 打開程度和噴油器溫度。因此，很清楚，可被看作規(guī)?；a(chǎn)品的每種 產(chǎn)品都可被當(dāng)作系統(tǒng)。
是否存在關(guān)系，不是通過(guò)被考察單個(gè)(主)系統(tǒng)確定的，而是通 過(guò)多個(gè)(主)系統(tǒng)來(lái)確定的，所述多個(gè)(主)系統(tǒng)為(主)系統(tǒng)或者 (主)系統(tǒng)的子系統(tǒng)相同的所選擇系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)確定關(guān)系。例如，大 多數(shù)(主)系統(tǒng)顯示所選擇的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的、有可能是顯著關(guān) 系的關(guān)系。
即使沒(méi)有在全新汽車的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間檢測(cè)到關(guān)系，也可能在 汽車的使用壽命期間逐漸產(chǎn)生關(guān)系。因此，有可能，甚至是期望在特 定時(shí)段后重新確定在系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的關(guān)系。
在參照?qǐng)Dl所示的流程圖描述的所述優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)將模型適配到要考察的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)來(lái)執(zhí)行是否存在一個(gè)或多個(gè)關(guān)系的確定， 由此可以定義模型、相關(guān)聯(lián)的模型參數(shù)、模型輸出和適配質(zhì)量。模型 對(duì)作為系統(tǒng)一部分的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的關(guān)系進(jìn)行編碼。例如，如上 面所定義的，被考察的子系統(tǒng)可以是汽車的空氣懸架系統(tǒng)。
汽車自身包括確定單元，諸如車載計(jì)算機(jī)，其適于將模型適配到 系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)?？梢詮钠囍械膫鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)或者單個(gè)傳感器依次得到 系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)，其中，可以通過(guò)例如通信總線或者汽車內(nèi)部的通信網(wǎng) 絡(luò)從傳感器向所述確定單元發(fā)送信號(hào)。
圖l示出了本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖，其中，在第一步 驟1中，選擇那些應(yīng)當(dāng)為之確定關(guān)系的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)。例如可以由在為 汽車聚群提供維護(hù)和診斷的服務(wù)中心(包括中央服務(wù)器)工作的服務(wù)
工程師或者專家來(lái)執(zhí)行這個(gè)選擇。也可以例如通過(guò)服務(wù)中心自身自動(dòng) 地配置所使用的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)。對(duì)于系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)的選擇，可以使用 隨機(jī)或者確定的查找方法，其中，所述確定的査找方法可以基于收集 的單個(gè)汽車的數(shù)據(jù)。
在第二步驟2中，服務(wù)中心指定系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)的模型結(jié)構(gòu)，其描述 要考察的關(guān)系，并因此表征系統(tǒng)、子系統(tǒng)或者系統(tǒng)之間的交叉關(guān)系。
將這個(gè)模型規(guī)格說(shuō)明(model specification)發(fā)送到多個(gè)系統(tǒng)，或者在所 考慮的特例發(fā)送到在聚群中的每輛汽車。也可能向每輛汽車(系統(tǒng)) 發(fā)出不同的信號(hào)配置，并且使得每輛汽車中的優(yōu)化算法將模型適配到 在汽車的操作期間所測(cè)量的數(shù)據(jù)(步驟3)。模型的適配創(chuàng)建關(guān)于模型、 模型參數(shù)、模型輸出和適配質(zhì)量的數(shù)據(jù)。
例如，所考慮的空氣懸架系統(tǒng)包括連續(xù)測(cè)量的多個(gè)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)， 諸如在風(fēng)箱的壓力(P)和水平(L)以及儲(chǔ)罐壓力(Pw)。這些系統(tǒng) 相關(guān)信號(hào)形成可能關(guān)注的信號(hào)的列表。
13<formula>formula see original document page 14</formula>
其中，這些信號(hào)是在時(shí)間t,到tk測(cè)量的,
從所述信號(hào)列表和模型規(guī)格說(shuō)明，也可能適配模型，例如描述了 在這些信號(hào)的全部或者其中一些之間的關(guān)系的差分方程，由此，服務(wù) 中心能夠控制在列表中的什么信號(hào)將是模型的一部分，并且可以適配 所有可能的組合。
例如 模型1:<formula>formula see original document page 14</formula>
其中，可以通過(guò)應(yīng)用到單個(gè)汽車的測(cè)量數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法(諸如最 乘方法)來(lái)得到模型參數(shù)M=[ab c](或者對(duì)于后一種情況為M=[a bed])?？梢詫?duì)汽車進(jìn)行這種參數(shù)適配，并且每輛汽車返回用于描述 對(duì)該具體汽車所觀察到的關(guān)系的一組參數(shù)。
/ 、
必須特別關(guān)注具有常數(shù)值的信號(hào)。根據(jù)模型，例如對(duì)于基于lag 的線性模型，必須明確地排除這些常數(shù)值的信號(hào)。在其他模型中，不 需要進(jìn)行明確的排除，因?yàn)樗鼈儽蛔詣?dòng)丟棄，例如因?yàn)樗鼈儧](méi)有協(xié)方 差。在又一步驟4中，從每輛汽車向服務(wù)中心發(fā)回由每輛汽車適配的 模型參數(shù)以及模型輸出和適配質(zhì)量。
服務(wù)中心在步驟5比較不同的汽車對(duì)它們的指定模型的適配程 度，然后通過(guò)比較模型、模型參數(shù)、模型輸出、適配質(zhì)量和模型參數(shù)
在汽車之間如何變化而選擇最佳的模型規(guī)格說(shuō)明(步驟6)。
在步驟6中，服務(wù)中心通過(guò)下述方式來(lái)確定由模型配置描述的關(guān)
系是否顯著比較適配質(zhì)量，計(jì)算和比較模型的方差，并且執(zhí)行所有 汽車的模型的交叉驗(yàn)證。也可能服務(wù)中心通過(guò)向在聚群中的所有汽車 發(fā)送配置來(lái)測(cè)試不同配置的適配程度，其中，每輛汽車然后僅發(fā)回其 設(shè)法適配的程度(適配質(zhì)量)。以這種方式，能夠發(fā)現(xiàn)大多數(shù)適當(dāng)?shù)?配置是具有最低適配誤差和/或參數(shù)的最大擴(kuò)展的配置。不必說(shuō)，也可 以將這樣的配置看作最適合的配置，示出了僅對(duì)該單個(gè)汽車的合理值， 但是示出了非常穩(wěn)定和高質(zhì)量(例如低噪聲)的關(guān)系，因此值得嘗試 該配置。通過(guò)把這樣的配置當(dāng)作最適合的配置，可能例如不考慮環(huán)境 影響，因?yàn)榭赡茉谂c在聚群中的所有其他汽車完全不同的條件下來(lái)操 作示出穩(wěn)定的關(guān)系的汽車。
如果得到對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的顯著關(guān)系的配置并且在汽車 之間的這些關(guān)系中具有顯著的擴(kuò)展，則這種配置被標(biāo)注為"關(guān)注的" 配置。如果例如不可能在多個(gè)配置之間區(qū)分(例如如果適配誤差的置 信度范圍與不同模型的范圍重疊)，則有可能選擇多于一個(gè)的配置作 為"關(guān)注的"配置。
在下一個(gè)步驟7中，將所選擇的一個(gè)或多個(gè)"關(guān)注的"模型發(fā)送
到聚群中的所有汽車，并且由聚群中的所有汽車連續(xù)地適應(yīng)(適配)。 隨后，每輛汽車持續(xù)地發(fā)回所計(jì)算的模型參數(shù)、模型輸出和適配質(zhì)量
(步驟8)?；谶@些數(shù)據(jù)，則有可能提供關(guān)于每輛單獨(dú)的汽車進(jìn)行維
護(hù)或者診斷的需求的決策。在一定量的適配時(shí)間后或者觀察了足夠數(shù)量的汽車后，足夠的模 型參數(shù)、輸出和適配質(zhì)量已經(jīng)累積在服務(wù)中心，因此服務(wù)中心可以通 過(guò)比較所有汽車的模型參數(shù)在步驟9和10中確定模型參數(shù)和/或模型輸 出的規(guī)范，由此可以使用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法。例如，有可能簡(jiǎn)單地計(jì)算 模型參數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。使用適合于模型類型的距離度量來(lái)進(jìn) 行模型的比較，所述適合于模型類型的距離度量諸如在參數(shù)之間的歐
幾里德度量、在模型參數(shù)之間的Mahalanobis度量、向量的Krzanowski 相似性、在聚類中心之間的距離、在布局表面之間的豪斯道夫度量等。 當(dāng)然，不僅可以使用在優(yōu)選實(shí)施例中描述的線性模型，而且諸如主分 量分析、自組織圖或者隨機(jī)采樣一致方法的其他統(tǒng)計(jì)方法也適用。
一旦定義了規(guī)范值，則可以從現(xiàn)在開始監(jiān)控從汽車發(fā)送的數(shù)據(jù)， 并且可以持續(xù)地將其與對(duì)應(yīng)的規(guī)范值相比較(步驟11)。如果一個(gè)(或 若干個(gè))模型參數(shù)/輸出與該規(guī)范顯著地偏差，則在該汽車所涉及系統(tǒng) 中的問(wèn)題是可能的。因此可以釆取必要的行動(dòng)，諸如開始從服務(wù)中心 向汽車下載軟件以提供對(duì)那個(gè)系統(tǒng)的更詳細(xì)的診斷。
對(duì)于是否存在顯著偏差的確定(步驟12)，也優(yōu)選地使用統(tǒng)計(jì)方 法。例如，可以使用連續(xù)向服務(wù)中心發(fā)回的模型參數(shù)Mk (其中k是一 組K輛汽車的標(biāo)號(hào))的協(xié)方差矩陣Mstd，通過(guò)交叉驗(yàn)證試驗(yàn)來(lái)執(zhí)行顯 著偏差的確定。也可能連續(xù)地計(jì)算模型，但僅在例如檢測(cè)到模型參數(shù) 或者輸出的變化的情形下或者在特定的預(yù)定時(shí)段后，才發(fā)送模型。
= ^lg(M* _H)(M* _W (公式4 )
其中，M,td是汽車子集的模型參數(shù)的協(xié)方差矩陣，^是汽車的相 同子集的模型參數(shù)的平均值。然后可以例如通過(guò)統(tǒng)計(jì)置信度測(cè)試來(lái)確
定顯著性。所述統(tǒng)計(jì)置信度測(cè)確定一輛汽車的模型的參數(shù)是否與在模 型(汽車)的子集(群)中的那些顯著不同。 一種可能的統(tǒng)計(jì)測(cè)試是
16在例如多元正態(tài)分布的假設(shè)下計(jì)算在單個(gè)汽車和所述子集之間所觀察 的偏差的概率。
如果檢測(cè)到顯著的偏差，則服務(wù)中心可以在步驟13中設(shè)置被檢測(cè) 到偏差的那個(gè)系統(tǒng)的"故障"信號(hào)，并且向汽車發(fā)送例如需要維護(hù)、
維修或者進(jìn)一步的診斷的消息(步驟14)。
另外，服務(wù)中心能夠包括一種機(jī)制，使得服務(wù)中心在確定所述值 之前，能夠從汽車集群中刪除那些較之其他汽車在不同的環(huán)境中使用 或按不同方式使用的汽車的模型。例如，由于維修或者用戶度假，則 在較長(zhǎng)的時(shí)段，汽車是空閑的?；蛟诓煌沫h(huán)境中意外地使用汽車， 例如在沙漠中使用汽車，而該汽車通常在適度的氣候中使用的。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)多個(gè)系統(tǒng)提供診斷和/或維護(hù)的方法，每個(gè)系統(tǒng)提供至少一個(gè)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)，所述方法的特征在于以下步驟對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)，確定所述系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的至少一個(gè)關(guān)系；比較兼容的所確定的關(guān)系基于所比較的結(jié)果來(lái)確定哪些關(guān)系是顯著關(guān)系；基于所確定的顯著關(guān)系來(lái)提供診斷和/或維護(hù)決策。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)，確定所述至少一個(gè)關(guān)系的步驟在(1)不同時(shí)間點(diǎn) 的相同的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間、和/或(2)相同時(shí)間點(diǎn)和/或不同時(shí)間點(diǎn) 的不同的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間執(zhí)行。
3. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中，所述關(guān)系是線性或非線 性相關(guān)的，和/或特別通過(guò)做直方圖或者利用或不利用拓?fù)湫畔⒆鼍垲?來(lái)表達(dá)所述關(guān)系。
4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，還包括下述附加步驟的至少一個(gè).為所確定的顯著關(guān)系定義規(guī)范，特別地通過(guò)針對(duì)所述多個(gè)系統(tǒng)比 較所述顯著關(guān)系來(lái)為所確定的顯著關(guān)系定義規(guī)范， 檢測(cè)與所述規(guī)范的偏差，和 確定與所述規(guī)范的偏差的顯著性，其中，優(yōu)選地通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法，特別是通過(guò)統(tǒng)計(jì)分類方法來(lái)執(zhí)行檢 測(cè)偏差和確定其顯著性的步驟，其中，特別是通過(guò)統(tǒng)計(jì)置信度測(cè)試來(lái) 執(zhí)行確定所述偏差的顯著性的步驟。
5. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中，對(duì)于所述多個(gè)系統(tǒng)的個(gè) 別系統(tǒng)提供診斷和/或維護(hù)決策，其中，優(yōu)選地基于所檢測(cè)的所述顯著關(guān)系與其規(guī)范的偏差來(lái)提供所述診斷和/或維護(hù)決策。
6. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中，通過(guò)將模型適配到信號(hào) 來(lái)執(zhí)行所述關(guān)系的確定，由此定義所述模型、相關(guān)聯(lián)的模型參數(shù)、模 型輸出和適配質(zhì)量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括下述附加步驟的至少一個(gè)對(duì)所適配的模型執(zhí)行交叉驗(yàn)證在所述多個(gè)系統(tǒng)內(nèi)確定所適配的模型的方差，其中，所述顯著關(guān) 系的確定優(yōu)選地考慮所述模型的適配質(zhì)量和/或所述模型的方差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中，定義所述規(guī)范的步驟包括對(duì)所述模型參數(shù)和/或所述模型輸出定義規(guī)范值， 其中，特別地根據(jù)所有系統(tǒng)的模型參數(shù)和/或模型輸出確定所述規(guī) 范值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法，特別是通過(guò)計(jì) 算平均值^和/或所有系統(tǒng)的模型參數(shù)/輸出的協(xié)方差矩陣來(lái)定義所述 模型參數(shù)和/或模型輸出的規(guī)范值，其中，M=[abc]，并且a, b, c^模 型參數(shù)/輸出，并且其中優(yōu)選地，如果所述模型參數(shù)和/或輸出在由適當(dāng) 的參數(shù)化分布、特別是正態(tài)概率密度模型定義的允許范圍之外，則定 義與所述規(guī)范的顯著偏差。
10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中，監(jiān)控所述顯著關(guān)系以 檢測(cè)與所述規(guī)范的偏差，其中，通過(guò)下述方式來(lái)執(zhí)行所述監(jiān)控持續(xù) 地適配不同的模型，從所適配的模型選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，并且將適當(dāng)?shù)?適配模型的模型參數(shù)與規(guī)范值相比較。
11. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中通過(guò)每個(gè)系統(tǒng)自身來(lái)執(zhí) 行所述關(guān)系的確定和/或所述模型的適配，并且優(yōu)選地由服務(wù)中心來(lái)執(zhí)行其他步驟，其中優(yōu)選地，所述服務(wù)中心向每個(gè)系統(tǒng)發(fā)送確定所述關(guān) 系的請(qǐng)求，特別是通過(guò)無(wú)線通信向每個(gè)系統(tǒng)發(fā)送確定所述關(guān)系的請(qǐng)求。
12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中，隨機(jī)地和/或確定地選 擇被確定了關(guān)系的所述至少一個(gè)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)。
13. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中，所述系統(tǒng)是機(jī)電或者 電子系統(tǒng)，特別地是汽車或者建筑設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)和/或傳感器網(wǎng)絡(luò)。
14. 一種用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求1-13的任何一個(gè)的診斷和維 護(hù)方法的組件，其特征在于，所述組件包括至少兩個(gè)系統(tǒng)，對(duì)所述至少兩個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行診斷和/或維護(hù)，其中， 每個(gè)系統(tǒng)提供至少一個(gè)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)，并且每個(gè)系統(tǒng)適合于確定所述 系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的至少一個(gè)關(guān)系，中央服務(wù)器，其包括比較單元，用于比較兼容的確定的關(guān)系； 確定單元，用于基于比較結(jié)果確定哪些關(guān)系是顯著關(guān)系；和 診斷/維護(hù)單元，用于基于所確定的顯著關(guān)系來(lái)提供診斷和/或維護(hù) 決策。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的組件，其中，所述中央服務(wù)器和每個(gè)系統(tǒng) 還各自包括通信裝置，所述通信裝置優(yōu)選地包括無(wú)線通信單元，其中， 所述中央服務(wù)器的通信裝置適合于向每個(gè)系統(tǒng)發(fā)送對(duì)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之 間的至少一個(gè)關(guān)系的請(qǐng)求，每個(gè)系統(tǒng)的所述通信裝置適合于接收所述 請(qǐng)求，并且發(fā)送被請(qǐng)求的關(guān)系，所述中央服務(wù)器的所述通信裝置還適 合于接收所發(fā)送的被請(qǐng)求的關(guān)系。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15的組件，其中，每個(gè)系統(tǒng)適合于確定在 不同時(shí)間點(diǎn)的相同的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間和/或在相同和/或不同時(shí)間點(diǎn) 的不同的系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間的至少一個(gè)關(guān)系。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14-16的任何一個(gè)的組件，其中，所述系統(tǒng)的每 個(gè)還適合于執(zhí)行將模型適配到信號(hào)，由此定義所述模型、相關(guān)聯(lián)的模 型參數(shù)、模型輸出和適配質(zhì)量。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14-17的任何一個(gè)的組件，其中，所述中央服務(wù) 器還適合于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求3-12的任何一個(gè)的步驟，其中優(yōu)選地，所 述中央服務(wù)器和/或所述系統(tǒng)的至少一個(gè)適合于執(zhí)行被確定了關(guān)系的所 述系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)的選擇，其中優(yōu)選地，通過(guò)使用隨機(jī)和/或確定的查找 方法來(lái)執(zhí)行所述選擇。
19. 一種中央服務(wù)器，其適合于作為根據(jù)權(quán)利要求14-18的任何一 個(gè)的組件的一部分，并且執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求l和/或3-12的任何一個(gè)的相應(yīng)方法步驟。
20. —種用于提供至少一個(gè)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)適合 于作為根據(jù)權(quán)利要求M-18的任何一個(gè)的組件的一部分，并且執(zhí)行根據(jù) 權(quán)利要求l或2和/或6和/或ll的對(duì)應(yīng)方法步驟，其中優(yōu)選地，所述系統(tǒng) 是機(jī)電或者電子系統(tǒng)，特別是汽車或者建筑設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)和/或傳感 器網(wǎng)絡(luò)。
21. —種由作為權(quán)利要求19的中央服務(wù)器和/或根據(jù)權(quán)利要求20的 系統(tǒng)的一部分的中央處理單元(CPU)來(lái)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，用于對(duì)多 個(gè)系統(tǒng)提供診斷和/或維護(hù)，該計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-13的任 何一個(gè)的方法。
22. —種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括根據(jù)權(quán)利要求21的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于多個(gè)系統(tǒng)、尤其是用于多個(gè)汽車的診斷和維護(hù)方法、診斷和維護(hù)組件以及診斷和維護(hù)的計(jì)算機(jī)程序，所述診斷和維護(hù)組件包括中心服務(wù)器和系統(tǒng)，其中，每個(gè)系統(tǒng)提供至少一個(gè)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)，所述至少一個(gè)系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)提供系統(tǒng)的(用于系統(tǒng)的)診斷和/或維護(hù)的基礎(chǔ)，由此通過(guò)下述方式來(lái)確定診斷和/或維護(hù)的基礎(chǔ)對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)在系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)之間確定至少一個(gè)關(guān)系，比較兼容的確定的關(guān)系，對(duì)于多個(gè)系統(tǒng)基于比較結(jié)果來(lái)確定哪些關(guān)系是顯著關(guān)系，并且基于所確定的顯著關(guān)系來(lái)提供診斷和/或維護(hù)決策。
文檔編號(hào)G07C5/08GK101681531SQ200880015939
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者斯特凡·比特納, 索爾斯泰恩·羅尼瓦爾德松, 約根·漢松, 馬格努斯·斯文松 申請(qǐng)人:沃爾沃技術(shù)公司