一種用于汽車照明系統(tǒng)的pwm信號濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)，尤其涉及一種用于汽車照明系統(tǒng)的PWM信號的濾波方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，汽車越來越受歡迎，車燈是汽車中重要的結(jié)構(gòu)之一，車燈一般由控制器輸入或輸出相應(yīng)的信號來進(jìn)行發(fā)光，然而，實際工作中，控制器的信號在輸入與輸出過程中極易收到各種信號的干擾，如此，使得控制器的信號存在輸出值精度低，或者控制器的信號存在響應(yīng)時間長、響應(yīng)慢而無法滿足汽車照明系統(tǒng)的要求等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種用于汽車照明系統(tǒng)的PWM信號濾波方法，所述汽車照明系統(tǒng)包括控制器，所述控制器將當(dāng)前采樣的輸入PWM信號的量化值A(chǔ)D_in與上次經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_outl進(jìn)行比較，若| AD_in 一 AD_outl I ^ Thresholdl，則使當(dāng)前的輸出 PWM信號的量化值 AD_out= AD_outl，若 AD_in — AD_out DThresholdl，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out= AD_in — Thresholdl，若AD_outl - AD_in>Threshold2時，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out= AD_in +ThreshoId2 ；其中，Thresholdl 和 ThreshoId2 均為設(shè)定的閾值。
[0004]本發(fā)明的用于汽車照明系統(tǒng)的PWM信號濾波方法至少達(dá)到以下的有益效果之一: 本發(fā)明的用于汽車照明系統(tǒng)的PWM信號濾波方法使控制器經(jīng)過濾波后輸出的PWM信號精度高、穩(wěn)定性高，能夠快速地響應(yīng)輸入PWM信號的變化，提高了汽車燈光的視覺效果，從而提高了汽車駕駛的安全性，且本發(fā)明的PWM信號濾波方法軟件編程量小而便于實施。
【附圖說明】
[0005]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0006]圖1和圖2示出了現(xiàn)有的閾值濾波方法的波形示意圖；
圖3示出了現(xiàn)有的遞歸濾波方法的波形示意圖；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的PWM信號濾波方法的波形示意圖。
【具體實施方式】
[0007]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
[0008]研宄人員發(fā)現(xiàn)，對于一個有輸入輸出關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，理想情況下當(dāng)輸入信號穩(wěn)定時，會有穩(wěn)定的輸出。但現(xiàn)實生活中存在各種各樣的干擾，當(dāng)信號和噪聲疊加在一起時，需要濾除噪聲以得到穩(wěn)定的輸出值。目前的濾波方法包括中值濾波、平均值濾波、閾值濾波、遞歸濾波等，一般的平均值濾波和遞歸濾波無法滿足對響應(yīng)時間有特殊要求的場合。例如，出于安全的考慮，要求車燈控制器的響應(yīng)時間必須小于50ms，且數(shù)字調(diào)光模式要求輸出亮度偏差不超過1%，PWM輸入信號頻率為10Hz。當(dāng)車燈控制器采樣到3個頻率為10Hz、占空比偏差不超過±1%的PWM輸入信號時，認(rèn)為此時的輸入信號是穩(wěn)定的，車燈控制器必須保證輸出的PWM信號的占空比也必須穩(wěn)定，否則燈光會閃爍，影響視覺效果，而當(dāng)輸入的PWM信號的占空比發(fā)生變化時，輸出的PWM信號也能立刻響應(yīng)。
[0009]圖1和圖2示出了現(xiàn)有的閾值濾波方法的波形示意圖，圖中，橫坐標(biāo)代表采樣時間，縱坐標(biāo)代表信號的量化值。設(shè)AD_in為當(dāng)前采樣的輸入PWM信號的量化值(AD采樣新值)，AD_out為當(dāng)前經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值(上次濾波輸出值和本次濾波輸出值)，AD_outl為上次經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值，Threshold為設(shè)定的閾值。圖1中的閾值 Threshold=I,圖 2 中的 Threshold=〗。當(dāng) | AD_in — AD_outl |〈 =Threshold 時，輸出不改變，當(dāng)前經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值仍為上次經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值，即 AD_out=AD_outl。當(dāng) |AD_in — AD_outl | >Threshold 時，輸出 AD 采樣新值，即AD_out=AD_in。從圖1和圖2可以看出，閾值為2是合適的，但會導(dǎo)致精度下降。
[0010]圖3示出了現(xiàn)有的遞歸濾波方法的波形示意圖。其中，AD_out= k*AD_outl+(l-k)*AD_in，即，當(dāng)前經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值為上次經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值與AD采樣新值的加權(quán)平均值，k為加權(quán)系數(shù)，在圖中的示例中，k=0.9。這樣，當(dāng)前經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值會比采樣值更加穩(wěn)定，但是仍在抖動，并且當(dāng)輸入變化比較大時，響應(yīng)速度慢，響應(yīng)速度快慢受輸入變化量和加權(quán)系數(shù)的影響，K=0.9、輸出PWM信號的量化值的初值為O時，需要大約50次濾波才能得到相對準(zhǔn)確的值。
[0011]根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于汽車照明系統(tǒng)的PWM信號濾波方法，控制器將當(dāng)前采樣的輸入PWM信號的量化值A(chǔ)D_in與上次經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out I進(jìn)行比較，若I AD_in - AD_out 11 ^ Thresholdl,則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out= AD_outl，即保持輸出PWM信號的量化值不變，仍為上次輸出PWM信號的量化值；若AD_in - AD_out DThresholdl，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out= AD_in - Thresholdl,即輸出PWM信號的量化值為新采樣的輸入PWM信號的量化值減去閾值Thresholdl ;若AD_outl — AD_in>Threshold2時，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out= AD_in + Threshold2,即輸出PWM信號的量化值為新采樣的輸入PWM信號的量化值加上閾值Threshold2。在本實施例中，前述的控制器為汽車照明系統(tǒng)的車燈控制器，其可采用單片機(jī)，型號包括但不限于為XC386。該車燈控制器還可采用MCU、E⑶等。
[0012]上述的閾值Thresholdl和閾值Threshold2通過以下方式設(shè)定:
事先對需要進(jìn)行濾波的PWM信號進(jìn)行采樣和測量，求取一段設(shè)定時間t內(nèi)的PWM信號的平均量化值，并記錄該一段設(shè)定時間t內(nèi)的PWM信號的最大量化值和最小量化值；所述的一段設(shè)定時間t為8?12分鐘。
[0013]將PWM信號的最大量化值與PWM信號的平均量化值之差設(shè)為閾值ThresholdldfPWM信號的平均量化值與最小量化值之差設(shè)為閾值Threshold〗。
[0014]在本實施例中，要進(jìn)行濾波的PWM信號是由汽車主控模塊輸出到車燈控制器中的PWM信號，可通過工控機(jī)等事先對汽車主控模塊輸出的PWM信號進(jìn)行采樣和測量，得到10分鐘內(nèi)的PWM信號的平均量化值、最大量化值和最小量化值，從而使后續(xù)濾波的閾值設(shè)定得更加合理。
[0015]在圖4所示的實施例中，輸入PWM信號的量化值為79?81以內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)，輸入PWM 信號的平均量化值為 80，Thresholdl= Threshold2=l。
[0016]在另一個實施例中，假設(shè)Thresholdl=2，Threshold2=l。則控制器將當(dāng)前采樣的輸入PWM信號的量化值A(chǔ)D_in與上次經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_outl進(jìn)行比較，若|AD_in - AD_outl ( 2，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out= AD_outl ;gAD_in - AD_out 1>2，則使當(dāng)前的輸出 PWM 信號的量化值 AD_out= AD_in 一 2 ;gAD_outl —AD_in>l時，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out= AD_in + I。
[0017]以LED車燈控制器(需要說明的是，本實施例所述的LED車燈控制器僅為舉例而非限定，實際中，車燈控制器還可以為激光車燈控制器，因此本發(fā)明的車燈控制器包括但不限于是LED車燈控制器)舉例來說，出于汽車行駛安全的考慮，要求LED車燈控制器的響應(yīng)時間必須小于50ms，且數(shù)字調(diào)光模式要求輸出亮度偏差不超過1%，PWM輸入信號頻率為10Hz ο當(dāng)LED車燈控制器采樣到3個頻率為10Hz、占空比偏差不超過土 1%的PWM輸入信號時，認(rèn)為此時的輸入信號是穩(wěn)定的，LED車燈控制器必須保證輸出的PWM信號的占空比也必須穩(wěn)定，否則燈光會閃爍而影響視覺效果，從而降低駕駛汽車的安全性；而當(dāng)輸入的PWM信號的占空比發(fā)生變化時，由于采用本發(fā)明的PWM信號濾波方法只需經(jīng)過一次濾波就能使輸出的PWM信號的量化值接近于PWM信號的平均量化值，因此輸出的PWM信號能立刻響應(yīng)，如此，提高了 PWM信號的響應(yīng)速度，進(jìn)而提高了駕駛汽車的安全性。
[0018]綜上所述，本發(fā)明的用于汽車照明系統(tǒng)的PWM信號濾波方法使控制器經(jīng)過濾波后輸出的PWM信號的量化值接近于PWM信號的平均量化值，精度高、穩(wěn)定性高，能夠快速地響應(yīng)輸入PWM信號的變化，提高了汽車燈光的視覺效果，從而提高了汽車駕駛的安全性，且本發(fā)明的PWM信號濾波方法由于步驟少使得軟件編程量小而便于實施。
[0019]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0020]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于汽車照明系統(tǒng)的PWM信號濾波方法，其特征在于，所述汽車照明系統(tǒng)包括控制器，所述控制器將當(dāng)前采樣的輸入PWM信號的量化值A(chǔ)D_in與上次經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_outl進(jìn)行比較，若|AD_in — AD_outl | ( Thresholdl，則使當(dāng)前的輸出 PWM 信號的量化值 AD_out= AD_outl，若 AD_in — AD_out l>Thresholdl，則使當(dāng)前的輸出 PWM 信號的量化值 AD_out= AD_in — Thresholdl，若 AD_outl — AD_in>Threshold2，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out= AD_in + Threshold2 ；其中，Thresholdl和ThreshoId2均為設(shè)定的閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的PWM信號濾波方法，其特征在于，所述的閾值Thresholdl和閾值Threshold2通過以下方式設(shè)定: 對需要進(jìn)行濾波的PWM信號進(jìn)行采樣和測量，求取一段設(shè)定時間t內(nèi)的PWM信號的平均量化值，并記錄該一段設(shè)定時間t內(nèi)的PWM信號的最大量化值和最小量化值； 將PWM信號的最大量化值與PWM信號的平均量化值之差設(shè)為閾值Thresholdl，將PWM信號的平均量化值與最小量化值之差設(shè)為閾值Threshold2。
3.如權(quán)利要求2所述的PWM信號濾波方法，其特征在于，所述的一段設(shè)定時間t為8?12分鐘。
4.如權(quán)利要求2所述的PWM信號濾波方法，其特征在于，所述的控制器為所述汽車照明系統(tǒng)的車燈控制器。
5.如權(quán)利要求1或4所述的PWM信號濾波方法，其特征在于，所述的控制器為單片機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于汽車照明系統(tǒng)的PWM信號濾波方法，汽車照明系統(tǒng)包括控制器，控制器將當(dāng)前采樣的輸入PWM信號的量化值A(chǔ)D_in與上次經(jīng)濾波后的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out1進(jìn)行比較，若|AD_in－AD_out1|≤Threshold1，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out=AD_out1，若AD_in－AD_out1＞Threshold1，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out=AD_in－Threshold1，若AD_out1－AD_in＞Threshold2時，則使當(dāng)前的輸出PWM信號的量化值A(chǔ)D_out=AD_in＋Threshold2；其中，Threshold1和Threshold2均為設(shè)定的閾值。本發(fā)明使控制器經(jīng)過濾波后輸出的PWM信號精度高、穩(wěn)定性高。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號】CN104853490
【申請?zhí)枴緾N201510245119
【發(fā)明人】王慶利
【申請人】科博達(dá)技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月14日