汽車主動安全系統過濾器的設計與優化

汽車主動安全系統過濾器的設計與優化

設計了一種過濾汽車主動安全系統輸入信號的過濾器。常用的濾波器有線性濾波器和非線性濾波器。線性濾波器包括有限脈沖響應濾波器（FIR）和無限脈沖響應濾波器（IIR）；非線性濾波器包括中值濾波器。從對比上述3種濾波器的性能可知，①線性濾波器在去除噪聲的同時也使輸入信號的突變點變得模糊；②非線性中值濾波器能夠對突變點進行很好的復原，但非線性中值濾波器的延遲過高，不適用于防抱死制動系統（ABS）之類響應速度要求較高的系統。因此，本文在非線性中值濾波器的基礎上設計了一種新的濾波器，以便盡可能地降低濾波延遲。新設計的濾波器首先將接收到的模擬信號轉換為數字信號，然后將數字序列中一個點的值用該點的一個閾值內各點值的中值來代替，再將得到的序列進行小波變換，得到每個值對應的小波系數。過濾時，設定一個閾值，該值根據試驗情況設定，大于該閾值的小波系數被認為是由信號產生的，否則被認為是由噪聲產生的，并對其進行過濾。最后，進行逆變換過濾后的輸入信號。

在現場可編程門陣列（FPGA）中對所設計的濾波器進行試驗驗證。試驗驗證時，輸入的信號為汽車橫擺角，該角是多個主動安全系統的參考指標，其大小取決于路面曲率和車速。試驗共設定了A、B兩組信號，A組模擬正在超車時的汽車橫擺角變化，B組模擬汽車正在轉彎時的汽車橫擺角變化，結果兩組信號中均混雜一定的低頻和高頻噪聲。試驗結果表明，新設計的濾波器能夠過濾掉輸入信號中的干擾噪聲，且處理過程較快，未產生太高的延遲。

Rafal Tomasz Dlugosz et al. SAE 2015-01-0152.

編譯：王祥