車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法，對由理想信號和干擾信號疊加組成的實(shí)際信號進(jìn)行信號統(tǒng)計(jì)，選擇N=10~20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)采用先進(jìn)先出結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)；對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)點(diǎn)按從小到大順序排序，構(gòu)成長度區(qū)間，對該長度區(qū)間按二等分或三等分劃分區(qū)間，分別計(jì)算劃分區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量和概率，大概率劃分區(qū)間的數(shù)據(jù)進(jìn)入低通濾波器，并數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量與低通濾波器要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量匹配，設(shè)定低通濾波器的上限截止頻率Fpass=1kHz、最大截止頻率Fstop=3kHz，最終通過低通濾波器輸出期望信號。本方法對車用電機(jī)系統(tǒng)信號進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，有效抑制在理想信號中引入的干擾信號，簡化了信號濾波及處理算法，保證了整車穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
【專利說明】車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車，尤其是新能源汽車的整車環(huán)境存在各種復(fù)雜的電氣設(shè)備，電氣設(shè)備之間通過輻射和傳導(dǎo)相互干擾，對車用電機(jī)系統(tǒng)中的信號產(chǎn)生干擾，造成汽車保護(hù)策略的誤動(dòng)作，嚴(yán)重影響整車運(yùn)行的穩(wěn)定性。針對干擾信號常通過抗干擾措施從干擾源、信號傳輸通道進(jìn)行抑制，但不能完全消除；在信號接收端，常通過濾波的方法對干擾信號進(jìn)一步處理。要達(dá)到較好的濾波效果，對干擾信號作有效濾除，就需更高階的濾波器或者復(fù)雜的信號處理算法，如此同時(shí)產(chǎn)生了信號處理延時(shí)；或采用更快的處理器來彌補(bǔ)復(fù)雜算法造成的處理延時(shí)，則增加了系統(tǒng)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法，利用本方法對車用電機(jī)系統(tǒng)信號進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，有效抑制在理想信號中引入的干擾信號，簡化了信號濾波及處理算法，保證了整車穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法包括如下步驟:
步驟一、采樣的實(shí)際信號由理想 信號和干擾信號疊加組成，對采樣的實(shí)際信號進(jìn)行信
號統(tǒng)計(jì)，以實(shí)際信號采樣的數(shù)據(jù)幀為處理對象，選擇Ν=10-20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作為信號統(tǒng)計(jì)對象，采用先進(jìn)先出結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)對實(shí)際信號采樣的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行存儲(chǔ)；
步驟二、對存儲(chǔ)的該數(shù)據(jù)幀中的N個(gè)數(shù)據(jù)按從小到大順序排序，排序后的數(shù)據(jù)點(diǎn)依次定義為1、1\、T2, T......、Tn_1、Tn，將排序后的數(shù)據(jù)點(diǎn)反映在數(shù)軸上；
步驟三、對排序后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，T0和Tn分別對應(yīng)采樣數(shù)據(jù)的最小值和最大值，對長度區(qū)間[Ttl, Tn]進(jìn)行劃分，取中點(diǎn)值Xp，將長度區(qū)間[Ttl, Tn]劃分為[Ttl, Xp]、[Xp，Tn]兩個(gè)區(qū)間，或取三等分點(diǎn)值Qa和Qb，將長度區(qū)間[TQ，TJ劃分為[TQ，QJ、[Qa, Qb]、[Qb, Tn]三個(gè)區(qū)間；
步驟四、分別統(tǒng)計(jì)落在經(jīng)劃分的各區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，針對[Ttl, Xp]、[Xp, Tn]兩個(gè)區(qū)間，其數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量分別為m和N-m，則數(shù)據(jù)點(diǎn)概率分別為m/N和(N_m) /N ;針對[Ttl, Qj、[Qa,QJ、[Qb,Tn]三個(gè)區(qū)間，其數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量分別為k、j和N-k-j，則數(shù)據(jù)點(diǎn)概率分別為k/N、j/N和(N-k-j)/N；
步驟五、對采樣的N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行篩選，選擇概率大的劃分區(qū)間的數(shù)據(jù)進(jìn)入低通濾波器，對滿足概率要求的統(tǒng)計(jì)區(qū)間，該區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)為M，設(shè)定低通濾波器要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)為L，當(dāng)M〈L時(shí)，擴(kuò)展該區(qū)間的兩端點(diǎn)長度至M=L，當(dāng)M > L時(shí)，該區(qū)間數(shù)據(jù)點(diǎn)從小到大依次選擇L個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，滿足低通濾波器的輸入數(shù)據(jù)要求；
步驟六、經(jīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果篩選的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)入低通濾波器，在篩選數(shù)據(jù)中，干擾信號的大能量采樣點(diǎn)已被排除，且在各個(gè)頻率段分量所包含的能量非常小，實(shí)現(xiàn)干擾信號和理想信號的分離，針對篩選后數(shù)據(jù)信號，設(shè)定低通濾波器的上限截止頻率FpaSS=lkHz、最大截止頻率Fstop=3kHz，通過低通濾波器輸出期望信號。
由于本發(fā)明車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法采用了上述技術(shù)方案，對由理想信號和干擾信號疊加組成的實(shí)際信號進(jìn)行信號統(tǒng)計(jì)，選擇Ν=10-20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)采用先進(jìn)先出結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)；對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)點(diǎn)按從小到大順序排序，構(gòu)成長度區(qū)間，對該長度區(qū)間按二等分或三等分劃分區(qū)間，分別計(jì)算劃分區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量和概率，大概率劃分區(qū)間的數(shù)據(jù)進(jìn)入低通濾波器，并數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量與低通濾波器要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量匹配，設(shè)定低通濾波器的上限截止頻率Fpass=IkHz、最大截止頻率Fstop=3kHZ，最終通過低通濾波器輸出期望信號。本方法對車用電機(jī)系統(tǒng)信號進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，有效抑制在理想信號中引入的干擾信號，簡化了信號濾波及處理算法，保證了整車穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
圖1為本發(fā)明車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法的流程圖；
圖2為本發(fā)明車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0006]如圖1和圖2所示，本發(fā)明車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法包括如下步驟:
步驟一、采樣的實(shí)際信號由理想信號和干擾信號疊加組成，對采樣的實(shí)際信號進(jìn)行信號統(tǒng)計(jì)，以實(shí)際信號采樣的數(shù)據(jù)幀為處理對象，如數(shù)據(jù)幀的長度太短，信號統(tǒng)計(jì)功能無法實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)幀的長度太長，造成信號處理延時(shí)，因此選擇Ν=10-20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作為信號統(tǒng)計(jì)對象，采用先進(jìn)先出結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù) 緩沖區(qū)對實(shí)際信號采樣的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行存儲(chǔ)；
步驟二、對存儲(chǔ)的該數(shù)據(jù)幀中的N個(gè)數(shù)據(jù)按從小到大順序排序，排序后的數(shù)據(jù)點(diǎn)依次定義為1、1\、T2, T......、Tn_1、Tn，將排序后的數(shù)據(jù)點(diǎn)反映在數(shù)軸上；
步驟三、對排序后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，T0和Tn分別對應(yīng)采樣數(shù)據(jù)的最小值和最大值，對長度區(qū)間[UJ進(jìn)行劃分，取中點(diǎn)值Xp，將長度區(qū)間[!；，!；]劃分為[Ttl, Xp]、[Xp，Tn]兩個(gè)區(qū)間，或取三等分點(diǎn)值Qa和Qb，將長度區(qū)間[TQ，TJ劃分為[TQ，QJ、[Qa, Qb]、[Qb, Tn]三個(gè)區(qū)間；
步驟四、分別統(tǒng)計(jì)落在經(jīng)劃分的各區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，針對[Ttl, Xp]、[Xp, Tn]兩個(gè)區(qū)間，其數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量分別為m和N-m，則數(shù)據(jù)點(diǎn)概率分別為m/N和(N_m) /N ;針對[Ttl, Qj、[Qa,QJ、[Qb,Tn]三個(gè)區(qū)間，其數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量分別為k、j和N-k-j，則數(shù)據(jù)點(diǎn)概率分別為k/N、j/N和(N-k-j)/N ；
步驟五、對采樣的N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行篩選，選擇概率大的劃分區(qū)間的數(shù)據(jù)進(jìn)入低通濾波器，對滿足概率要求的統(tǒng)計(jì)區(qū)間，該區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)為M，設(shè)定低通濾波器要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)為L，當(dāng)M〈L時(shí)，擴(kuò)展該區(qū)間的兩端點(diǎn)長度至M=L，當(dāng)M > L時(shí)，該區(qū)間數(shù)據(jù)點(diǎn)從小到大依次選擇L個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，滿足低通濾波器的輸入數(shù)據(jù)要求； 步驟六、經(jīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果篩選的數(shù)據(jù)點(diǎn) 進(jìn)入低通濾波器，在篩選數(shù)據(jù)中，干擾信號的大能量采樣點(diǎn)已被排除，且在各個(gè)頻率段分量所包含的能量非常小，實(shí)現(xiàn)干擾信號和理想信號的分離，針對篩選后數(shù)據(jù)信號，設(shè)定低通濾波器的上限截止頻率FpaSS=lkHz、最大截止頻率Fstop=3kHZ，通過低通濾波器輸出期望信號。由于IkHz是電機(jī)系統(tǒng)最高信號頻率，F(xiàn)pass等于IkHz才能保證(TlkHz頻率范圍內(nèi)的信號通過；電機(jī)系統(tǒng)功率模塊開關(guān)頻率為5kHz，因此Fstop必須遠(yuǎn)小于5kHz，才能將功率模塊開關(guān)引入的干擾濾除，IOkHz是電機(jī)系統(tǒng)實(shí)際的信號采樣頻率。為得到較好的濾波效果，一般期望過渡帶寬iFstop-FpassI盡量小，利用Matlab濾波器設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)低通濾波器,在設(shè)定低通濾波器Fpass = IOOOHz> Fstop=2000Hz時(shí)，設(shè)計(jì)需要25階低通濾波器；而本方法通過信號統(tǒng)計(jì)和篩選環(huán)節(jié)后，初步實(shí)現(xiàn)了干擾信號和理想信號的分離，且不存在能量較大的干擾點(diǎn)，且對高頻干擾不需要很強(qiáng)的抑制能力，可以盡量增加低通濾波器的過渡帶寬I Fstop-Fpass | ,設(shè)定低通濾波器Fpass =1000Hz, Fstop = 3000Hz時(shí)，則設(shè)計(jì)需要11階低通濾波器，可見低通濾波器的階數(shù)有較明顯的變化，從而簡化了信號濾波環(huán)節(jié)。
[0007]在實(shí)際應(yīng)用中，車用電機(jī)系統(tǒng)信號的采樣頻率范圍IOkHzlOkHz，根據(jù)香農(nóng)采樣定理，理想信號R(t)的最大帶寬小于采樣頻率的一半，車用電機(jī)系統(tǒng)的干擾信號是周期性脈沖干擾且能量較大，與電機(jī)系統(tǒng)功率模塊的工作方式有關(guān)，通過傳導(dǎo)影響電機(jī)系統(tǒng)的其它信號。本方法的原理為采樣由理想信號R(t)和干擾信號G(t)疊加組成的實(shí)際信號U(t)，信號采樣結(jié)果通過信號統(tǒng)計(jì)，根據(jù)采樣信號出現(xiàn)的概率，對采樣點(diǎn)進(jìn)行篩選，對干擾信號和理想信號進(jìn)行初步的分離，然后通過低通濾波器得到期望信號輸出Y(t)。
[0008]本方法對采樣的信號進(jìn)行合理的統(tǒng)計(jì)和評估，設(shè)定低通濾波器的上限截止頻率和最大截止頻率，簡化了低通濾波器的設(shè)計(jì)，且沒有復(fù)雜的信號處理算法，沒有明顯增加運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間，提高了信號處理的實(shí)時(shí)性，同時(shí)能較好抑制在理想信號中引入的干擾信號，保證了整車穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種車用電機(jī)系統(tǒng)信號處理方法，其特征在于本方法包括如下步驟: 步驟一、采樣的實(shí)際信號由理想信號和干擾信號疊加組成，對采樣的實(shí)際信號進(jìn)行信號統(tǒng)計(jì)，以實(shí)際信號采樣的數(shù)據(jù)幀為處理對象，選擇Ν=10-20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作為信號統(tǒng)計(jì)對象，采用先進(jìn)先出結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)對實(shí)際信號采樣的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行存儲(chǔ)； 步驟二、對存儲(chǔ)的該數(shù)據(jù)幀中的N個(gè)數(shù)據(jù)按從小到大順序排序，排序后的數(shù)據(jù)點(diǎn)依次定義為1、1\、T2, T......、Tn_1、Tn，將排序后的數(shù)據(jù)點(diǎn)反映在數(shù)軸上； 步驟三、對排序后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，T0和Tn分別對應(yīng)采樣數(shù)據(jù)的最小值和最大值，對長度區(qū)間[Ttl, Tn]進(jìn)行劃分，取中點(diǎn)值Xp，將長度區(qū)間[Ttl, Tn]劃分為[Ttl, Xp]、[Xp，Tn]兩個(gè)區(qū)間，或取三等分點(diǎn)值Qa和Qb，將長度區(qū)間[TQ，TJ劃分為[TQ，QJ、[Qa, Qb]、[Qb, Tn]三個(gè)區(qū)間； 步驟四、分別統(tǒng)計(jì)落在經(jīng)劃分的各區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，針對[Ttl, Xp]、[Xp, Tn]兩個(gè)區(qū)間，其數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量分別為m和N-m，則數(shù)據(jù)點(diǎn)概率分別為m/N和(N_m) /N ;針對[Ttl, Qj、[Qa,QJ、[Qb,Tn]三個(gè)區(qū)間，其數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量分別為k、j和N-k-j，則數(shù)據(jù)點(diǎn)概率分別為k/N、j/N和(N-k-j)/N； 步驟五、對采樣的N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行篩選，選擇概率大的劃分區(qū)間的數(shù)據(jù)進(jìn)入低通濾波器，對滿足概率要求的統(tǒng)計(jì)區(qū)間，該區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)為M，設(shè)定低通濾波器要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)為L，當(dāng)M〈L時(shí)，擴(kuò)展該區(qū)間的兩端點(diǎn)長度至M=L，當(dāng)M > L時(shí)，該區(qū)間數(shù)據(jù)點(diǎn)從小到大依次選擇L個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，滿足低通濾波器的輸入數(shù)據(jù)要求； 步驟六、經(jīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果篩選的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)入低通濾波器，在篩選數(shù)據(jù)中，干擾信號的大能量采樣點(diǎn)已被排除，且在各個(gè)頻率段分量所包含的能量非常小，實(shí)現(xiàn)干擾信號和理想信號的分離，針對篩選后數(shù)據(jù)信號，設(shè)定低通濾波器的上限截止頻率FpaSS=lkHz、最大截止頻率Fstop=3kHz，通過低通濾 波器輸出期望信號。
【文檔編號】H03H17/02GK103888102SQ201210561197
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】趙洪濤, 萬茂文, 徐性怡 申請人:上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司