汽车主动安全系统过滤器的设计与优化

汽车主动安全系统过滤器的设计与优化

设计了一种过滤汽车主动安全系统输入信号的过滤器。常用的滤波器有线性滤波器和非线性滤波器。线性滤波器包括有限脉冲响应滤波器（FIR）和无限脉冲响应滤波器（IIR）；非线性滤波器包括中值滤波器。从对比上述3种滤波器的性能可知，①线性滤波器在去除噪声的同时也使输入信号的突变点变得模糊；②非线性中值滤波器能够对突变点进行很好的复原，但非线性中值滤波器的延迟过高，不适用于防抱死制动系统（ABS）之类响应速度要求较高的系统。因此，本文在非线性中值滤波器的基础上设计了一种新的滤波器，以便尽可能地降低滤波延迟。新设计的滤波器首先将接收到的模拟信号转换为数字信号，然后将数字序列中一个点的值用该点的一个阈值内各点值的中值来代替，再将得到的序列进行小波变换，得到每个值对应的小波系数。过滤时，设定一个阈值，该值根据试验情况设定，大于该阈值的小波系数被认为是由信号产生的，否则被认为是由噪声产生的，并对其进行过滤。最后，进行逆变换过滤后的输入信号。

在现场可编程门阵列（FPGA）中对所设计的滤波器进行试验验证。试验验证时，输入的信号为汽车横摆角，该角是多个主动安全系统的参考指标，其大小取决于路面曲率和车速。试验共设定了A、B两组信号，A组模拟正在超车时的汽车横摆角变化，B组模拟汽车正在转弯时的汽车横摆角变化，结果两组信号中均混杂一定的低频和高频噪声。试验结果表明，新设计的滤波器能够过滤掉输入信号中的干扰噪声，且处理过程较快，未产生太高的延迟。

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

编译：王祥