[發(fā)明專利]自適應(yīng)時(shí)頻域混合濾波的應(yīng)急救援車輛振動(dòng)位移重構(gòu)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711468636.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN108180983A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞏明德;張航;陳浩;王豪豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H17/00
• 分類號(hào): G01H17/00;G01M17/06
• 代理公司: 秦皇島一誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 劉建年

1.一種自適應(yīng)時(shí)頻域混合濾波的應(yīng)急救援車輛振動(dòng)位移重構(gòu)方法，其特征在于，所述方法采用頻域與時(shí)域混合積分方案，由加速度傳感器采集的信號(hào)依次進(jìn)行一次頻域積分和一次時(shí)域積分，經(jīng)過去除直流項(xiàng)以及自適應(yīng)濾波處理，消除單獨(dú)采用時(shí)域或頻域積分方法產(chǎn)生的累積誤差；在速度一定的條件下，應(yīng)急救援車輛在不同等級(jí)路面行駛，路面等級(jí)越高，車體振動(dòng)位移越小，以此為依據(jù)，選擇計(jì)算出自適應(yīng)濾波器的閾值頻率，滿足不同行駛路面等級(jí)下車輛振動(dòng)位移重構(gòu)的要求；

所述方法的具體步驟如下：

Step1：將加速度傳感器采集到的離散加速度時(shí)域信號(hào)進(jìn)行離散傅里葉變換，得到其頻域表達(dá)式；

Step2：根據(jù)頻域積分方法，將頻率分量的信號(hào)值A(chǔ)(k)進(jìn)行一次頻域積分；

Step3：對(duì)頻域積分后得到的信號(hào)進(jìn)行傅里葉逆變換，得出速度信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式；

Step4：對(duì)時(shí)域速度信號(hào)進(jìn)行去除直流項(xiàng)處理；

Step5：對(duì)Step4得到的信號(hào)進(jìn)行一次時(shí)域數(shù)值積分，得到位移的時(shí)域信號(hào)；

Step6：基于行車舒適性界限對(duì)路面不平度進(jìn)行分級(jí)，計(jì)算選擇不同分級(jí)路面下車體振動(dòng)頻率；

Step7：將振動(dòng)頻率作為閾值頻率輸入高通數(shù)字濾波器，重構(gòu)車輛振動(dòng)位移信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)時(shí)頻域混合濾波的應(yīng)急救援車輛振動(dòng)位移重構(gòu)方法，其特征在于：Step1中，加速度傳感器安裝在車輛駕駛室內(nèi)的駕駛座位下，測(cè)量駕駛員位置處加速度信息；對(duì)加速度傳感器測(cè)量得到的加速度信號(hào)a(t)進(jìn)行離散傅里葉變換，使其從時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域信號(hào)；離散傅里葉變換的計(jì)算公式為

式中：f₀為采樣頻率，v(k)為傅里葉變換后的頻域內(nèi)復(fù)數(shù)序列，f(k)為對(duì)應(yīng)的頻率；

a(k)對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)諧波的幅值、圓頻率及初相位角可由下式求出，其表征的簡(jiǎn)諧波表達(dá)式

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)時(shí)頻域混合濾波的應(yīng)急救援車輛振動(dòng)位移重構(gòu)方法，其特征在于：Step2中，將每一個(gè)傅里葉分量的信號(hào)值A(chǔ)(k)轉(zhuǎn)換為一次積分后的值；由于一次積分值與輸入信號(hào)值相位相差π/2，則對(duì)應(yīng)于該頻率分量的一次積分值D(k)為

D(k)＝d_Ik+d_2kj

式中:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)時(shí)頻域混合濾波的應(yīng)急救援車輛振動(dòng)位移重構(gòu)方法，其特征在于：Step3中，根據(jù)公式

對(duì)Step2輸出的信號(hào)進(jìn)行傅里葉逆變換得到時(shí)域速度信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)時(shí)頻域混合濾波的應(yīng)急救援車輛振動(dòng)位移重構(gòu)方法，其特征在于：Step4中，為消除速度信號(hào)中直流項(xiàng)的影響，采用求N個(gè)采樣點(diǎn)的平均值，再用采樣點(diǎn)的值減去平均值的方法；其計(jì)算公式如下

式中：v_i為去除直流分量后的值，v′_i為采樣時(shí)刻的信號(hào)值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)時(shí)頻域混合濾波的應(yīng)急救援車輛振動(dòng)位移重構(gòu)方法，其特征在于：Step5中，將Step4中得到的去除直流項(xiàng)后的速度信號(hào)v(t)進(jìn)行時(shí)域上的數(shù)值積分，積分后得到位移信號(hào)；應(yīng)用Simpson數(shù)值積分公式

式中：v是速度信號(hào)，s是位移信號(hào)，Δt是采樣時(shí)間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)時(shí)頻域混合濾波的應(yīng)急救援車輛振動(dòng)位移重構(gòu)方法，其特征在于：所述Step6與Step7中，基于行車舒適性界限對(duì)路面不平度進(jìn)行分級(jí)；再根據(jù)GB7031-1986標(biāo)準(zhǔn)查找對(duì)應(yīng)倍頻空間頻率，通過空間頻率與時(shí)間頻率轉(zhuǎn)換，計(jì)算選擇得出濾波器閾值頻率。