CN104853490B - 一种用于汽车照明系统的pwm信号滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车照明系统的PWM信号滤波方法，汽车照明系统包括控制器，控制器将当前采样的输入PWM信号的量化值AD_in与上次经滤波后的输出PWM信号的量化值AD_out1进行比较，若|AD_in－AD_out1|≤Threshold1，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out=AD_out1，若AD_in－AD_out 1>Threshold1，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out=AD_in－Threshold1，若AD_out1－AD_in>Threshold2 时，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out=AD_in＋Threshold2；其中，Threshold1和Threshold2均为设定的阈值。本发明使控制器经过滤波后输出的PWM信号精度高、稳定性高。

Description

一种用于汽车照明系统的PWM信号滤波方法

技术领域

本发明涉及信号处理技术，尤其涉及一种用于汽车照明系统的PWM信号的滤波方法。

背景技术

目前，汽车越来越受欢迎，车灯是汽车中重要的结构之一，车灯一般由控制器输入或输出相应的信号来进行发光，然而，实际工作中，控制器的信号在输入与输出过程中极易收到各种信号的干扰，如此，使得控制器的信号存在输出值精度低，或者控制器的信号存在响应时间长、响应慢而无法满足汽车照明系统的要求等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种用于汽车照明系统的PWM信号滤波方法，所述汽车照明系统包括控制器，所述控制器将当前采样的输入PWM信号的量化值AD_in与上次经滤波后的输出PWM信号的量化值AD_out1进行比较，若|AD_in－AD_out1|≤Threshold1，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_out1，若AD_in－AD_out 1>Threshold1 ，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_in－Threshold1，若AD_out1－AD_in>Threshold2时，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_in＋Threshold2； 其中，Threshold1和Threshold2均为设定的阈值。

本发明的用于汽车照明系统的PWM信号滤波方法至少达到以下的有益效果之一：

本发明的用于汽车照明系统的PWM信号滤波方法使控制器经过滤波后输出的PWM信号精度高、稳定性高，能够快速地响应输入PWM信号的变化，提高了汽车灯光的视觉效果，从而提高了汽车驾驶的安全性，且本发明的PWM信号滤波方法软件编程量小而便于实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1和图2示出了现有的阈值滤波方法的波形示意图；

图3示出了现有的递归滤波方法的波形示意图；

图4示出了根据本发明一实施例的PWM信号滤波方法的波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

研究人员发现，对于一个有输入输出关联的系统,理想情况下当输入信号稳定时,会有稳定的输出。但现实生活中存在各种各样的干扰,当信号和噪声叠加在一起时,需要滤除噪声以得到稳定的输出值。目前的滤波方法包括中值滤波、平均值滤波、阈值滤波、递归滤波等，一般的平均值滤波和递归滤波无法满足对响应时间有特殊要求的场合。例如，出于安全的考虑，要求车灯控制器的响应时间必须小于50ms，且数字调光模式要求输出亮度偏差不超过1%，PWM输入信号频率为100Hz。当车灯控制器采样到3个频率为100Hz 、占空比偏差不超过±1%的PWM 输入信号时，认为此时的输入信号是稳定的，车灯控制器必须保证输出的PWM信号的占空比也必须稳定，否则灯光会闪烁，影响视觉效果，而当输入的PWM信号的占空比发生变化时，输出的PWM信号也能立刻响应。

图1和图2示出了现有的阈值滤波方法的波形示意图，图中，横坐标代表采样时间，纵坐标代表信号的量化值。设AD_in为当前采样的输入PWM信号的量化值（AD采样新值），AD_out为当前经滤波后的输出PWM信号的量化值（上次滤波输出值和本次滤波输出值），AD_out1为上次经滤波后的输出PWM信号的量化值，Threshold为设定的阈值。图1中的阈值Threshold=1，图2中的Threshold=2。当|AD_in－AD_out1|< =Threshold 时，输出不改变,当前经滤波后的输出PWM信号的量化值仍为上次经滤波后的输出PWM信号的量化值，即AD_out=AD_out1。当|AD_in－AD_out1|>Threshold 时，输出AD采样新值，即AD_out=AD_in。从图1和图2可以看出，阈值为2是合适的,但会导致精度下降。

图3示出了现有的递归滤波方法的波形示意图。其中，AD_out= k*AD_out1+(1-k)*AD_in，即，当前经滤波后的输出PWM信号的量化值为上次经滤波后的输出PWM信号的量化值与AD采样新值的加权平均值, k为加权系数，在图中的示例中，k=0.9。这样，当前经滤波后的输出PWM信号的量化值会比采样值更加稳定，但是仍在抖动，并且当输入变化比较大时,响应速度慢,响应速度快慢受输入变化量和加权系数的影响，K=0.9、输出PWM信号的量化值的初值为0时，需要大约50次滤波才能得到相对准确的值。

根据本发明一实施例的用于汽车照明系统的PWM信号滤波方法， 控制器将当前采样的输入PWM信号的量化值AD_in与上次经滤波后的输出PWM信号的量化值AD_out1进行比较，若|AD_in－AD_out1|≤Threshold1，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_out1，即保持输出PWM信号的量化值不变，仍为上次输出PWM信号的量化值；若AD_in－AD_out 1>Threshold1 ，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_in－Threshold1，即输出PWM信号的量化值为新采样的输入PWM信号的量化值减去阈值Threshold1；若AD_out1－AD_in>Threshold2 时，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_in＋Threshold2，即输出PWM信号的量化值为新采样的输入PWM信号的量化值加上阈值Threshold2。在本实施例中，前述的控制器为汽车照明系统的车灯控制器，其可采用单片机，型号包括但不限于为XC386。 该车灯控制器还可采用MCU、ECU等。

上述的阈值Threshold1和阈值Threshold2通过以下方式设定：

事先对需要进行滤波的PWM信号进行采样和测量，求取一段设定时间t内的PWM信号的平均量化值，并记录该一段设定时间t内的PWM信号的最大量化值和最小量化值；所述的一段设定时间t为8～12分钟。

将PWM信号的最大量化值与PWM信号的平均量化值之差设为阈值Threshold1，将PWM信号的平均量化值与最小量化值之差设为阈值Threshold2。

在本实施例中，要进行滤波的PWM信号是由汽车主控模块输出到车灯控制器中的PWM信号，可通过工控机等事先对汽车主控模块输出的PWM信号进行采样和测量，得到10分钟内的PWM信号的平均量化值、最大量化值和最小量化值，从而使后续滤波的阈值设定得更加合理。

在图4所示的实施例中，输入PWM信号的量化值为79～81以内的随机整数，输入PWM信号的平均量化值为80，Threshold1= Threshold2=1。

在另一个实施例中，假设Threshold1=2，Threshold2=1。则控制器将当前采样的输入PWM信号的量化值AD_in与上次经滤波后的输出PWM信号的量化值AD_out1进行比较，若|AD_in－AD_out1|≤2，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_out1；若AD_in－AD_out 1>2 ，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_in－2；若AD_out1－AD_in>1时，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_in＋1。

以LED车灯控制器（需要说明的是，本实施例所述的LED 车灯控制器仅为举例而非限定，实际中，车灯控制器还可以为激光车灯控制器，因此本发明的车灯控制器包括但不限于是LED车灯控制器）举例来说，出于汽车行驶安全的考虑，要求LED车灯控制器的响应时间必须小于50ms，且数字调光模式要求输出亮度偏差不超过1%，PWM输入信号频率为100Hz。当LED车灯控制器采样到3个频率为100Hz 、占空比偏差不超过±1%的PWM 输入信号时，认为此时的输入信号是稳定的，LED车灯控制器必须保证输出的PWM信号的占空比也必须稳定，否则灯光会闪烁而影响视觉效果，从而降低驾驶汽车的安全性；而当输入的PWM信号的占空比发生变化时，由于采用本发明的PWM信号滤波方法只需经过一次滤波就能使输出的PWM信号的量化值接近于PWM信号的平均量化值，因此输出的PWM信号能立刻响应，如此，提高了PWM信号的响应速度，进而提高了驾驶汽车的安全性。

综上所述，本发明的用于汽车照明系统的PWM信号滤波方法使控制器经过滤波后输出的PWM信号的量化值接近于PWM信号的平均量化值，精度高、稳定性高，能够快速地响应输入PWM信号的变化，提高了汽车灯光的视觉效果，从而提高了汽车驾驶的安全性，且本发明的PWM信号滤波方法由于步骤少使得软件编程量小而便于实施。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种用于汽车照明系统的PWM信号滤波方法，其特征在于，所述汽车照明系统包括控制器，所述控制器将当前采样的输入PWM信号的量化值AD_in与上次经滤波后的输出PWM信号的量化值AD_out1进行比较，若|AD_in－AD_out1|≤Threshold1，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_out1，若AD_in－AD_out 1>Threshold1，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_in－Threshold1，若AD_out1－AD_in>Threshold2 ，则使当前的输出PWM信号的量化值AD_out= AD_in＋Threshold2； 其中，Threshold1和Threshold2均为设定的阈值；所述的阈值Threshold1和阈值Threshold2通过以下方式设定：

对需要进行滤波的PWM信号进行采样和测量，求取一段设定时间t内的PWM信号的平均量化值，并记录该一段设定时间t内的PWM信号的最大量化值和最小量化值；

将PWM信号的最大量化值与PWM信号的平均量化值之差设为阈值Threshold1，将PWM信号的平均量化值与最小量化值之差设为阈值Threshold2。

2.如权利要求1所述的PWM信号滤波方法，其特征在于，所述的一段设定时间t为8～12分钟。

3.如权利要求1所述的PWM信号滤波方法，其特征在于，所述的控制器为所述汽车照明系统的车灯控制器。

4.如权利要求1或3所述的PWM信号滤波方法，其特征在于，所述的控制器为单片机。