汽車主動安全系統(tǒng)過濾器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

設(shè)計(jì)了一種過濾汽車主動安全系統(tǒng)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(yīng)濾波器（FIR）和無限脈沖響應(yīng)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(shí)也使輸入信號的突變點(diǎn)變得模糊；②非線性中值濾波器能夠?qū)ν蛔凕c(diǎn)進(jìn)行很好的復(fù)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(tǒng)（ABS）之類響應(yīng)速度要求較高的系統(tǒng)。因此，本文在非線性中值濾波器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新的濾波器，以便盡可能地降低濾波延遲。新設(shè)計(jì)的濾波器首先將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后將數(shù)字序列中一個(gè)點(diǎn)的值用該點(diǎn)的一個(gè)閾值內(nèi)各點(diǎn)值的中值來代替，再將得到的序列進(jìn)行小波變換，得到每個(gè)值對應(yīng)的小波系數(shù)。過濾時(shí)，設(shè)定一個(gè)閾值，該值根據(jù)試驗(yàn)情況設(shè)定，大于該閾值的小波系數(shù)被認(rèn)為是由信號產(chǎn)生的，否則被認(rèn)為是由噪聲產(chǎn)生的，并對其進(jìn)行過濾。最后，進(jìn)行逆變換過濾后的輸入信號。

在現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）中對所設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，輸入的信號為汽車橫擺角，該角是多個(gè)主動安全系統(tǒng)的參考指標(biāo)，其大小取決于路面曲率和車速。試驗(yàn)共設(shè)定了A、B兩組信號，A組模擬正在超車時(shí)的汽車橫擺角變化，B組模擬汽車正在轉(zhuǎn)彎時(shí)的汽車橫擺角變化，結(jié)果兩組信號中均混雜一定的低頻和高頻噪聲。試驗(yàn)結(jié)果表明，新設(shè)計(jì)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(chǎn)生太高的延遲。

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

編譯：王祥