CN108216101A - 车辆碰撞信号处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供车辆碰撞信号处理方法及装置。车辆碰撞信号处理方法包括：由碰撞传感器获取车辆碰撞信号；以通过共振试验分析得到的预定的共振频率带为阻止频带，对于车辆碰撞信号进行带阻滤波。车辆碰撞信号处理装置包括：带阻滤波器，带阻滤波器与车辆碰撞传感器以及车辆安全气囊控制器连接，被配置为以通过共振试验获得的预定的共振频率带为阻止频带，对于车辆碰撞传感器采集的车辆碰撞信号进行带阻滤波，并且将带阻滤波后的信号传输至车辆安全气囊控制器。根据本发明的实施例的车辆碰撞信号处理方法及装置，能够在过滤共振引起的噪声的同时，保留尽可能多的有效信息。

Description

车辆碰撞信号处理方法及装置
技术领域
本发明涉及机动车技术领域，尤其涉及车辆碰撞信号处理方法及装置。
背景技术
车辆的安全***已经被广泛应用。在车辆的安全***中，碰撞传感器检测车辆碰撞信号，并将车辆碰撞信号传输至控制器。控制器根据车辆碰撞信号，控制安全气囊等的动作。
在实际行驶环境中，车辆碰撞信号会包括各种噪声。这些噪声可能使得控制器做出错误判断，影响安全气囊的正常起爆。需要车辆碰撞信号处理方法及装置，以对于噪声进行处理。
发明内容
本发明的实施例提供了车辆碰撞信号处理方法及装置。
根据第一个方面，本发明的实施例提供了一种车辆碰撞信号处理方法，包括：由碰撞传感器获取车辆碰撞信号；以通过共振试验获得的预定的共振频率带为阻止频带，对于车辆碰撞信号进行带阻滤波。
在本发明的实施例中，在预定的共振频率带宽度小于预定宽度时，对于预定的共振频率带中的信号施加等于零的增益。
在本发明的实施例中，在预定的共振频率宽度大于预定宽度时，对于预定的共振频率带中的信号，从预定的共振频率带两侧的端点开始直到中间的频率点，施加的增益从预定的起始增益开始逐渐降低到零。
在本发明的实施例中，所述预定宽度大于等于30Hz小于等于50Hz，所述预定的起始增益大于等于0.3小于等于0.8。
在本发明的实施例中，进行带阻滤波包括：以预定的共振频率带的下限频率为截止频率，对于车辆碰撞信号进行低通滤波；以预定的共振频率带的上限频率为截止频率，对于车辆碰撞信号进行高通滤波；对于低通滤波后的信号和高通滤波后的信号求和。
在本发明的实施例中，预定的共振频率带通过以下步骤获取：对于车辆施加减速度的激励，以模拟碰撞；获取碰撞传感器的响应信号；根据减速度的激励以及响应信号，获取车辆对于激励的等效增益-频率曲线；将等效增益-频率曲线与预定阈值-频率曲线进行比较，将等效增益大于预定阈值的频率点所在的频带设定为共振频率带。
在本发明的实施例中，在大于100Hz小于600Hz的频率范围中，比较等效增益-频率曲线与预定阈值-频率曲线。
在本发明的实施例中，预定阈值-频率曲线依次包括：第一水平阶段、第一倾斜阶段、第二水平阶段、第二倾斜阶段、以及第三水平阶段；在每个水平阶段中，预定阈值的值保持不变，并且，第一水平阶段中的值小于第二水平阶段中的值，第二水平阶段中的值小于第三水平阶段中的值；在倾斜阶段中，预定阈值的值以预定的斜率增加。
在本发明的实施例中，第二倾斜阶段的斜率的值大于第一倾斜阶段的斜率的值。
在本发明的实施例中，第一水平阶段中的频率小于等于70Hz，第二水平阶段中的频率大于等于150Hz小于等于600Hz，第三水平阶段中的频率大于等于1000Hz。
在本发明的实施例中，第一水平阶段中的阈值等于0.1，第二水平阶段中的阈值等于1，第三水平阶段中的阈值等于10。
根据第二个方面，本发明的实施例提供了一种车辆碰撞信号处理装置，包括：带阻滤波器，带阻滤波器与车辆碰撞传感器以及车辆安全气囊控制器连接，被配置为以通过共振试验获得的预定的共振频率带为阻止频带，对于车辆碰撞传感器采集的车辆碰撞信号进行带阻滤波，并且将带阻滤波后的信号传输至车辆安全气囊控制器。
在本发明的实施例中，带阻滤波器包括：低通滤波器、高通滤波器、求和器。低通滤波器与车辆碰撞传感器连接，对于车辆碰撞信号进行低通滤波。高通滤波器与车辆碰撞传感器连接，对于车辆碰撞信号进行高通滤波。求和器的输入端分别与低通滤波器、高通滤波器连接，输出端与车辆安全气囊控制器连接。
根据本发明的实施例的车辆碰撞信号处理方法及装置，能够在过滤共振引起的噪声的同时，保留尽可能多的有效信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制，其中：
图1是本发明的实施例提供的一种车辆碰撞信号处理方法的流程图；
图2是本发明的实施例提供的一种车辆碰撞信号处理装置的框图；
图3是图2所示的带阻滤波器的幅频特性示意图；
图4是图1中的进行带阻滤波的流程图；
图5是图2中的带阻滤波器的框图；
图6是获取预定的共振频率带的流程图；
图7是等效增益-频率曲线、以及预定阈值-频率曲线的示意图。
图8是图7的一个具体示例。
具体实施方式
为了使本发明的实施例的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也都属于本发明保护的范围。
图1是本发明的实施例提供的一种车辆碰撞信号处理方法的流程图。如图1所示，车辆碰撞信号处理方法包括：步骤S101，由碰撞传感器获取车辆碰撞信号；以及步骤S102，以通过共振试验获得的预定的共振频率带为阻止频带，对于车辆碰撞信号进行带阻滤波。
在车辆的共振频率带，碰撞会引起车体共振，碰撞传感器的输出信号不能正确反应外部碰撞的剧烈程度，车辆安全气囊控制器可能做出错误判断，在外部碰撞轻微的时候，起爆安全气囊，造成安全隐患。根据本发明的实施例，使用带阻滤波，能够在过滤共振引起的噪声的同时，保留尽可能多的有效信息，以增加被动安全***的性能和鲁棒性。
图2是本发明的实施例提供的一种车辆碰撞信号处理装置的框图。如图2所示，车辆碰撞信号处理装置1包括：带阻滤波器2，带阻滤波器2与车辆碰撞传感器3以及车辆安全气囊控制器4连接，被配置为以通过共振试验获得的预定的共振频率带为阻止频带，对于车辆碰撞传感器3采集的车辆碰撞信号进行带阻滤波，并且将带阻滤波后的信号传输至车辆安全气囊控制器4，以用于安全气囊控制算法的输入。
车辆碰撞信号处理装置1用于执行车辆碰撞信号处理方法。车辆碰撞信号处理装置1可以包括分立的电路元件，例如滤波电容，也可以包括集成化的电路，例如滤波芯片。车辆碰撞信号处理装置1也可以包括单片机等的通用处理器，运行滤波程序。
图3是图2所示的带阻滤波器的幅频特性示意图。如图3所示，预定的共振频率带以f1为下限频率，以f2为上限频率。该共振频率带与车辆的结构相关，可以由共振试验确定。在共振试验中，通过在预定位置施加冲击来提供减速度的脉冲激励，冲击可以通过敲击施加。该激励引起车辆振动，振动传导至车辆碰撞传感器3，车辆碰撞传感器3输出车辆碰撞信号。在车辆上安装有多个车辆碰撞传感器的情况下，因为安装位置不同，使得激励传导至车辆碰撞传感器的路径不同，所以不同的车辆碰撞传感器可以输出不同的信号。车辆碰撞信号反映了施加激励的位置直到车辆碰撞传感器的安装位置的传导路径的物理特性。
在一个具体的实施例中，对于车辆上安装的两个车辆碰撞传感器进行了分析，对于第一个传感器，得到f1＝120Hz，f2＝150Hz。此时，f1与f2之间的差距较小，共振频率带较窄。此时，可以对于频带中的所有信号最大程度的抑制，例如，在带阻滤波器中对共振频率带中的信号的幅值乘以值为零的增益。这样，能够尽可能多的抑制与共振相关的噪声信号。
对于第二个传感器，得到f1＝250Hz，f2＝312Hz。此时，f1与f2之间的差距较大，共振频率带较宽。此时，可以对于频带中的信号施加不同的增益，例如，从共振频率带两侧开始直到中间的频率点，施加的增益从0.5逐渐降低到零。这样，能够保留部分可用信号的信息。
用于判断频带宽窄程度的阈值可以根据具体的实验数据而定，例如,可以选择大于等于30Hz小于等于50Hz之间的值，上述过程中使用了30Hz作为阈值。此外，在共振频率带较宽时，上限和下限的频点处的增益的值也可以根据具体的实验数据确定，例如，可以选择大于等于0.3小于等于0.8之间的值。
图4是图1中的进行带阻滤波的流程图。如图4所示，进行带阻滤波包括：步骤S401，以预定的共振频率带的下限频率f1为截止频率，对于车辆碰撞信号进行低通滤波；步骤S402，以预定的共振频率带的上限频率f2为截止频率，对于车辆碰撞信号进行高通滤波；步骤S403，对于低通滤波后的信号和高通滤波后的信号求和。
通过低通滤波和高通滤波的组合来实现带阻滤波，这样可以对于幅频特性进行更好的调整。例如，可以分别调整下限频率f1、上限频率f2附近的幅度降低的程度。
图5是图2中的带阻滤波器的框图。如图2所示，带阻滤波器2包括：低通滤波器201、高通滤波器202、求和器203。低通滤波器201与车辆碰撞传感器3连接，对于车辆碰撞信号进行低通滤波。高通滤波器202与车辆碰撞传感器3连接，对于车辆碰撞信号进行高通滤波。求和器203的输入端分别与低通滤波器201、高通滤波器202连接，输出端与车辆安全气囊控制器4连接。
低通滤波器201、高通滤波器202、求和器203可以由不同的硬件构成，也可以是由同一处理器运行的不同软件模块。
图6是获取预定的共振频率带的流程图。如图6所示，预定的共振频率带通过以下步骤获取：步骤S601，对于车辆施加减速度的激励，以模拟碰撞；步骤S602，获取碰撞传感器的响应信号；步骤S603，根据减速度的激励以及响应信号，获取车辆对于激励的等效增益-频率曲线；步骤S604，将等效增益-频率曲线与预定阈值-频率曲线进行比较，将等效增益大于预定阈值的频率点所在的频带设定为共振频率带。
在施加减速度的激励时，可以是施加减速度的脉冲激励，脉冲激励能够通过一次激励引起车辆结构在较宽的频带上的响应，使得车辆在共振频率上的响应更容易检测到。
图7是等效增益-频率曲线、以及预定阈值-频率曲线的示意图。如图7所示，预定阈值-频率曲线依次包括：第一水平阶段T11、第一倾斜阶段T21、第二水平阶段T12、第二倾斜阶段T22、以及第三水平阶段T13。在每个水平阶段中，预定阈值的值保持不变，并且，第一水平阶段T11中的值小于第二水平阶段T12中的值，第二水平阶段T12中的值小于第三水平阶段T13中的值。在倾斜阶段T21、T22中，预定阈值的值以预定的斜率增加。
如图7中所示，等效增益-频率曲线在频率f1和频率f2之间超过了预定阈值-频率曲线的限制，因此，f1和f2之间的频率带被设定为共振频率带。
为了简化等效增益-频率曲线的比较，预定阈值-频率曲线包括水平阶段和倾斜阶段。此外，高频阶段的第二倾斜阶段T22的斜率的值可以大于第一倾斜阶段T21的斜率的值，以更好的反映车辆的频率响应。
图8是图7的一个具体示例。如图8所示，坐标横轴表示了1～10000Hz的频率，坐标纵轴表示了0.001～100等效增益。此处，等效增益代表在各个频点，碰撞传感器检测得到的信号的幅值与输入的激励的信号的幅值之间的比例。
第一水平阶段T11中的频率小于等于70Hz，阈值等于0.1。第一水平阶段T11中的信息对于车辆碰撞的检测非常重要，需要尽可能的避免共振的影响。选择较小的阈值，能够即时判断出等效增益异常增大的情况，提高共振频率带的判定的灵敏度。
第二水平阶段T12中的频率大于等于150Hz小于等于600Hz，阈值等于1。一般而言，随着频率的提高，与传感器相对应的车辆的等效增益会增加。第二水平阶段T12中的阈值大于第一水平阶段T11中的阈值，在保证共振频率带的判定的灵敏度的同时，也能够避免确定的共振频率带过宽，尽可能的在滤波时保留更多有效信息。
第三水平阶段T13中的频率大于等于1000Hz，阈值为10。在1000Hz以上的频段，等效增益会增加，并且传感器的信号可能受到噪声的干扰。选择较大的阈值，能够防止噪声干扰，对于共振频率带进行更为准确的判断。
第一倾斜阶段T21衔接第一水平阶段T11和第二水平阶段T12，其中的频率大于70Hz小于150Hz。第二倾斜阶段T22衔接第一水平阶段T11和第二水平阶段T12，其中的频率大于600Hz小于1000Hz。
应当理解，上述描述中对于各个阶段的所处的频带进行了说明，但是并没有限定各个阶段的端点的具体数值，这些数值可以根据具体的车辆而确定。
在一个实施例中，共振频率带的获得可以是通过多次试验或者多次的数据处理得到的。理论上共振频率带可能落入如图8所示出的任何频率段中，因此需要首先对于所有频率的增益进行初步的计算和判断。进一步，考虑到实际的车辆的特性和所需要用于碰撞处理的信息量，可以进一步设定大于100Hz小于600Hz的频率范围，进行更为准确的处理。更为准确的处理可以表示更小的频率间隔，使用更多的试验数据。该频率范围表示了车辆更有可能出现共振的范围。
根据本发明的实施例的车辆碰撞信号处理方法及装置，使用带阻滤波，能够在过滤共振引起的噪声的同时，保留尽可能多的有效信息。带阻滤波可以通过低通滤波和高通滤波的组合来实现，这样可以对于滤波器的幅频特性进行更好的调整。带阻滤波的阻止频带可以通过共振试验获得，在共振试验中，可以是施加减速度的脉冲激励，脉冲激励能够通过一次激励引起车辆结构在较宽的频带上的响应，使得车辆在共振频率上的响应更容易检测到。在代表车辆响应的等效增益-频率曲线在频率f1和频率f2之间超过了预定阈值-频率曲线的限制时，f1和f2之间的频率带被设定为共振频率带。预定阈值-频率曲线可以包括水平阶段和倾斜阶段，以反映车辆的频率响应。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种车辆碰撞信号处理方法，包括：
由碰撞传感器获取车辆碰撞信号；
以通过共振试验获得的预定的共振频率带为阻止频带，对于车辆碰撞信号进行带阻滤波。
2.根据权利要求1所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，
在预定的共振频率带宽度小于预定宽度时，对于预定的共振频率带中的信号施加等于零的增益。
3.根据权利要求2所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，
在预定的共振频率宽度大于预定宽度时，对于预定的共振频率带中的信号，从预定的共振频率带两侧的端点开始直到中间的频率点，施加的增益从预定的起始增益开始逐渐降低到零。
4.根据权利要求3所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，
所述预定宽度大于等于30Hz小于等于50Hz，所述预定的起始增益大于等于0.3小于等于0.8。
5.根据权利要求1所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，
进行带阻滤波包括：
以预定的共振频率带的下限频率为截止频率，对于车辆碰撞信号进行低通滤波；
以预定的共振频率带的上限频率为截止频率，对于车辆碰撞信号进行高通滤波；
对于低通滤波后的信号和高通滤波后的信号求和。
6.根据权利要求1所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，预定的共振频率带通过以下步骤获取：
对于车辆施加减速度的激励，以模拟碰撞；
获取碰撞传感器的响应信号；
根据减速度的激励以及响应信号，获取车辆对于激励的等效增益-频率曲线；
将等效增益-频率曲线与预定阈值-频率曲线进行比较，将等效增益大于预定阈值的频率点所在的频带设定为共振频率带。
7.根据权利要求6所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，
在大于100Hz小于600Hz的频率范围中，比较等效增益-频率曲线与预定阈值-频率曲线。
8.根据权利要求6所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，
预定阈值-频率曲线依次包括：第一水平阶段、第一倾斜阶段、第二水平阶段、第二倾斜阶段、以及第三水平阶段；
在每个水平阶段中，预定阈值的值保持不变，并且，第一水平阶段中的值小于第二水平阶段中的值，第二水平阶段中的值小于第三水平阶段中的值；
在倾斜阶段中，预定阈值的值以预定的斜率增加。
9.根据权利要求8所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，
第二倾斜阶段的所述斜率的值大于第一倾斜阶段的所述斜率的值。
10.根据权利要求8所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，
第一水平阶段中的频率小于等于70Hz，第二水平阶段中的频率大于等于150Hz小于等于600Hz，第三水平阶段中的频率大于等于1000Hz。
11.根据权利要求8所述的车辆碰撞信号处理方法，其中，
第一水平阶段中的阈值等于0.1，第二水平阶段中的阈值等于1，第三水平阶段中的阈值等于10。
12.一种车辆碰撞信号处理装置，包括：带阻滤波器，所述带阻滤波器与车辆碰撞传感器以及车辆安全气囊控制器连接，被配置为以通过共振试验获得的预定的共振频率带为阻止频带，对于车辆碰撞传感器采集的车辆碰撞信号进行带阻滤波，并且将带阻滤波后的信号传输至车辆安全气囊控制器。
13.根据权利要求12所述的车辆碰撞信号处理装置，其中，所述带阻滤波器包括：低通滤波器、高通滤波器、求和器；所述低通滤波器与车辆碰撞传感器连接，对于车辆碰撞信号进行低通滤波；所述高通滤波器与车辆碰撞传感器连接，对于车辆碰撞信号进行高通滤波；所述求和器的输入端分别与所述低通滤波器、所述高通滤波器连接，输出端与车辆安全气囊控制器连接。
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