汽車主動安全系統中多速率信號處理方法

汽車主動安全系統中多速率信號處理方法

汽車控制系統通常由多個來自不同供應商的智能傳感器和電子控制單元組成，這些裝置以不同的信號傳輸速率進行通信。雖然信號發射源和信號接收器同時運行且以相同的速率進行信號傳輸，但是時間漂移和總線流量阻塞仍可能導致信息到達接收器的時間不同。在許多情況下，該問題常被忽略，多假設認為輸出信號為同一時間發出且同一時間接收。從信號處理的角度看，這種錯誤的假設常常引起處理過的信號出現較大的諧波失真。目前采用零階控制模塊方法對該問題進行處理，其通過建立接收信號的緩沖區實現對信號的同步處理。但是，這種方法常會引起信號的失真，使接收信號的誤差常高于10%，這對于汽車主動安全系統都可能產生誤報和緊急情況下無反應。本文提出了一種適合汽車主動安全系統的計算快、延遲低的采樣方法，從而解決了多速率信號處理問題。

汽車主動安全系統（如正面預碰撞報警系統）需要對傳感器探測到的汽車前方障礙物或汽車的位置進行實時判斷，要求信號傳輸誤差不高于1%且延遲不超過40ms。線性插值和二次多項式插值采樣是最有可能滿足該要求的方法。應用這兩種方法時，首先用固定的采樣頻率對信號進行采樣，得到的采樣序列稱為原序列；之后分別利用線性插值和二次多項式插值得到原信號的逼近函數；最后再對得到的逼近函數進行重新采樣，此時便可實現不同速率信號的同步采樣。對這兩種方法進行仿真時，設定主動安全系統傳輸信號的變化頻率為2Hz。為模擬真實的汽車行駛環境，在傳輸信號中加入大小為60dB的高斯白噪聲作為信號噪聲。仿真結果表明，與零階控制模塊方法相比，線性插值采樣方法的信號傳輸誤差降低12倍，而二次多項式插值采樣方法誤差降低了50倍。不過，與線性插值采樣方法相比，二次多項式插值采樣方法的延遲較高，但均小于40ms。

DariuszBorkowskietal. SAE 2016-01-0112.

編譯：王祥