汽車主動安全系統(tǒng)中多速率信號處理方法

汽車控制系統(tǒng)通常由多個(gè)來自不同供應(yīng)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(jìn)行通信。雖然信號發(fā)射源和信號接收器同時(shí)運(yùn)行且以相同的速率進(jìn)行信號傳輸，但是時(shí)間漂移和總線流量阻塞仍可能導(dǎo)致信息到達(dá)接收器的時(shí)間不同。在許多情況下，該問題常被忽略，多假設(shè)認(rèn)為輸出信號為同一時(shí)間發(fā)出且同一時(shí)間接收。從信號處理的角度看，這種錯(cuò)誤的假設(shè)常常引起處理過的信號出現(xiàn)較大的諧波失真。目前采用零階控制模塊方法對該問題進(jìn)行處理，其通過建立接收信號的緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)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(tǒng)都可能產(chǎn)生誤報(bào)和緊急情況下無反應(yīng)。本文提出了一種適合汽車主動安全系統(tǒng)的計(jì)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(tǒng)（如正面預(yù)碰撞報(bào)警系統(tǒng)）需要對傳感器探測到的汽車前方障礙物或汽車的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)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(xiàng)式插值采樣是最有可能滿足該要求的方法。應(yīng)用這兩種方法時(shí)，首先用固定的采樣頻率對信號進(jìn)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(xiàng)式插值得到原信號的逼近函數(shù)；最后再對得到的逼近函數(shù)進(jìn)行重新采樣，此時(shí)便可實(shí)現(xiàn)不同速率信號的同步采樣。對這兩種方法進(jìn)行仿真時(shí)，設(shè)定主動安全系統(tǒng)傳輸信號的變化頻率為2Hz。為模擬真實(shí)的汽車行駛環(huán)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(jié)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(xiàng)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(xiàng)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