CN115865045A - 车载嵌入式设备及模拟量的预处理方法 - Google Patents

Abstract

一种车载嵌入式设备及模拟量的预处理方法。该模拟量的预处理方法，适于在车载嵌入式设备中被执行，其包括：对周期性接收的原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波以得到滤波后模拟量；根据映射表对滤波后模拟量进行映射校准以得到校准后模拟量。本发明的车载嵌入式设备及模拟量的预处理方法，其能够准确、快速地对模拟量进行校准和滤波。

Description

车载嵌入式设备及模拟量的预处理方法

技术领域

本发明涉及汽车电子，特别涉及一种车载嵌入式设备及模拟量的预处理方法。

背景技术

在车载嵌入式设备中常有模拟量的输入，例如传感器感测的模拟量的输入。但硬件电路存在固有误差和小幅度快速跳动，就使得模拟量的校准和滤波十分有必要。当前对模拟量的校准，一般是上位机(例如诊断测试设备)使用诊断命令从车载嵌入式设备多次读出未校准值，再计算多次读出的值的平均值，最后将这些平均值写回到车载嵌入式设备中，以对车载嵌入式设备中的X-Y映射表进行修正更新。在对模拟量进行校准之后，车载嵌入式设备还可以对校准后的模拟量进行滑动平均，使得最终的模拟量变得相对稳定。

但实际上硬件电路信号变化十分迅速，这种在上位机(例如诊断测试设备)上多次平均的算法并不能准确校准模拟量。例如针对180欧姆电阻的校准，未校准值可能以10ms的时间级别在170-175之间快速抖动。上位机诊断采样由于通信时间限制会导致一直采样到175或170，最终导致校准不准。同时，滑动平均在应对信号快速变化时会带来极高的响应延时(2-3s)。因此，当前对模拟量的校准和滤波方式，存在不准确和延时大的缺点。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种车载嵌入式设备及模拟量的预处理方法，其能够准确、快速地对模拟量进行校准和滤波。

为了解决上述问题，本发明的一方面提供了一种模拟量的预处理方法，适于在车载嵌入式设备中被执行，其包括：对周期性接收的原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波以得到滤波后模拟量；根据映射表对滤波后模拟量进行映射校准以得到校准后模拟量。

本发明的另一方面提供了一种车载嵌入式设备，其包括：计算机可读存储介质，其上存储有多个指令；一个或多个处理器，适于执行所述多个指令以实现如上所述的模拟量的预处理方法。

本发明又一方面提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有适于一个或多个处理器执行的多个指令，所述多个指令响应于由所述一个或多个处理器执行而促使所述一个或多个处理器执行以实现如上所述的模拟量的预处理方法。

与现有技术相比，上述方案具有以下优点：

本发明的车载嵌入式设备、模拟量的预处理方法对原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波可以快速、准确地对原始模拟量进行滤波，使滤波后的模拟量不带抖动(jitter)。另外，本发明的模拟量的预处理方法中诊断测试设备仅需从车载嵌入式设备中读取一次滤波后模拟量即可对车载嵌入式设备中的X-Y映射表进行修正，具有修正快速，诊断测试设备制作简单等优点。

附图说明

图1例示了根据本发明一个或多个实施例的车载嵌入式设备的示意性框图；

图2例示了根据本发明一个或多个实施例的模拟量的预处理方法的流程图；

图3例示了根据本发明一个或多个实施例的对原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波的流程图；

图4例示了根据本发明一个或多个实施例的模拟量的预处理方法的时序图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图1例示了根据本发明一个或多个实施例的车载嵌入式设备的示意性框图。参考图1所示，车载嵌入式设备100包括一个或多个处理器110和计算机可读存储介质120。计算机可读存储介质120其上存储有多个指令，处理器110可以执行这些指令以实现如下将要介绍的模拟量的预处理方法200。在一个或多个实施例中，计算机可读存储介质120可以为非易失性计算机可读存储介质。在一个或多个实施例中，车载嵌入式设备100可以为车载仪表。

图2例示了根据本发明一个或多个实施例的模拟量的预处理方法的流程图。参考图2所示，模拟量的预处理方法200包括如下步骤：

步骤210：对周期性接收的原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波以得到滤波后模拟量；

步骤220：根据映射表对滤波后模拟量进行映射校准以得到校准后模拟量。

在步骤210，对周期性接收的原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波以得到滤波后模拟量。具体而言，对接收的每一周期的原始模拟量进行一次处理。其中，原始模拟量例如可以包括燃油传感器的感测结果或者气压传感器的感测结果。在一个或多个实施例中，步骤210可以具体包括如下步骤：

步骤211：接收本周期的原始模拟量；

步骤212：确定本周期的原始模拟量与上一周期的原始模拟量的差值；

步骤213：确定差值是否大于抖动阈值；若是，则执行步骤214；若否，则执行步骤215；

步骤214：清空滑动平均数组并将本周期的原始模拟量作为滑动平均数组的首数据；

步骤215：将本周期的原始模拟量正常填充至滑动平均数组；以及

步骤216：根据滑动平均数组确定滤波后模拟量。

在步骤212，确定出的差值例如可以为绝对值，以便于后续与抖动阈值进行比较。

在步骤213，通过确定差值是否大于抖动阈值来确定该差值是由电路自身的抖动造成的，还是由于输入变化造成。当差值大于抖动阈值时，认为是由输入的真实测量值发生变化。当差值小于或等于抖动阈值时，认为该变化是由电路自身抖动造成的。其中，抖动(jitter)阈值是由硬件电路确定的。具体来说，可以通过硬件电路元器件分析得出硬件抖动(jitter)范围，这是电路的固有参数。进一步，可以通过该硬件抖动范围来确定抖动阈值。

在步骤214，清空滑动平均数组并将本周期的原始模拟量作为滑动平均数组的首数据。即，当输入的真实测量值发生变化时，建立一个新的滑动平均数组，以保证滑动平均数组中的原始模拟量(即测量值)是针对同一测量对象的，也就避免了不同的测量对象之间的互相影响。

在步骤215，将本周期的原始模拟量正常填充至滑动平均数组。即，当认为该变化是由电路自身抖动造成的，接收的原始模拟量针对的仍然是同一对象时，正常地将原始模拟量填充到滑动平均数组中。在一个或多个实施例中，当滑动平均数组填充满时，本周期的原始模拟量替换滑动平均数组中最旧的原始模拟量。如此，使滑动平均数组中的原始模拟量为最新的滑动平均数组长度个的原始模拟量。举例而言，假设滑动平均数组长度为32，则滑动平均数组中存储的为最新的32个原始模拟量。

在步骤216，根据滑动平均数组确定滤波后模拟量。

在一个或多个实施例中，当滑动平均数组中的原始模拟量的个数小于预定数量且对时延比较敏感时，可以对滑动平均数组中所有的原始模拟量计算算术平均值以确定滤波后模拟量，以立即输出滤波后模拟量。举例来说，设预定数量为24，当前滑动平均数组中的原始模拟量的个数为12个且对时延比较敏感，则对这12个原始模拟量计算算术平均值以直接输出滤波后模拟量。

在一个或多个实施例中，当滑动平均数组中的原始模拟量的个数小于预定数量且对时延不敏感时，可以暂不确定滤波后模拟量，待滑动平均数组中的原始模拟量的个数大于或等于预定数量时确定滤波后模拟量。举例来说，设预定数量为24，当前滑动平均数组中的原始模拟量的个数为12个且对时延不敏感，则可以先不利用这12个原始模拟量确定滤波后模拟量，而是等滑动平均数组中的原始模拟量的个数大于或等于24的时候再对最近的24个原始模拟量计算算术平均值以确定滤波后模拟量。

在一个或多个实施例中，当滑动平均数组中的原始模拟量的个数大于或等于预定数量时，对滑动平均数组中最新的预定数量个原始模拟量计算算术平均值以确定滤波后模拟量。举例来说，设预定数量为24，当前滑动平均数组中的原始模拟量的个数大于或等于24，则对滑动平均数组中最近的24个原始模拟量计算算术平均值以确定滤波后模拟量。

如前所介绍，车载嵌入式设备100、模拟量的预处理方法200对原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波可以快速、准确地对原始模拟量进行滤波，使滤波后的模拟量不带抖动(jitter)。

继续参考图2，在步骤220，根据映射表对滤波后模拟量进行映射校准以得到校准后模拟量。其中，映射表用于对模拟量的测量值和真实值建立映射关系。例如，一电阻的真实值为180欧，而测量值为176欧，则在映射表中将176欧映射至180欧。如此，通过该映射表将滤波后模拟量映射至真实模拟量，也即校准后模拟量。

图4例示了根据本发明一个或多个实施例的模拟量的预处理方法的时序图。参考图4所示，模拟量的预处理方法400包括如下步骤：

步骤410：车载嵌入式设备100对周期性接收的原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波以得到滤波后模拟量；

步骤420：诊断测试设备300发送读取滤波后模拟量的指令给车载嵌入式设备100；

步骤430：车载嵌入式设备100发送滤波后模拟量给诊断测试设备300；

步骤440：诊断测试设备300基于滤波后模拟量生成模拟量修正值；

步骤450：诊断测试设备300将模拟量修正值发送给车载嵌入式设备100，以对车载嵌入式设备100中的X-Y映射表进行修正更新。

在步骤410，车载嵌入式设备100对周期性接收的原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波以得到滤波后模拟量，其与模拟量的预处理方法200中的步骤210相同，因此不再展开描述。

在步骤430，车载嵌入式设备100发送滤波后模拟量给诊断测试设备300。在一个或多个实施例中，车载嵌入式设备100还可以发送用于指示滤波后模拟量的稳定性的稳定性指示符给诊断测试设备300。在稳定性指示符指示滤波后模拟量不稳定时，诊断测试设备300抛弃该滤波后模拟量。在一个或多个实施例中，在稳定性指示符指示滤波后模拟量不稳定时，诊断测试设备300还可以显示错误代码。

在一个或多个实施例中，当滤波后模拟量是通过小于预定数量个的原始模拟量经算术平均确定得到的时，稳定性指示符指示不稳定。举例来说，设预定数量为24，当前滑动平均数组中的原始模拟量的个数为12个，滤波后模拟量是通过这12个原始模拟量计算得到的，此时设定稳定性指示符指示不稳定。也就是说，当滤波后模拟量是通过小于预定数量个的原始模拟量经算术平均确定得到的时，认为该滤波后模拟量不够稳定。

在一个或多个实施例中，当滤波后模拟量是通过预定数量个的原始模拟量经算术平均确定得到的时，稳定性指示符指示稳定。举例来说，设预定数量为24，当前滑动平均数组中的原始模拟量的个数大于或等于24，滤波后模拟量是通过最近的24个原始模拟量计算得到的，此时设定稳定性指示符指示稳定。也就是说，当滤波后模拟量是通过预定数量个的原始模拟量经算术平均确定得到的时，认为该滤波后模拟量是稳定的。

在步骤440，诊断测试设备300基于滤波后模拟量生成模拟量修正值。诊断测试设备300可以基于滤波后模拟量和真实模拟量来生成模拟量修正值。举例来说，对180欧电阻的测量值进行滤波，滤波后模拟量(电阻值)为176欧，而真实电阻值为180欧，则可以以该滤波后模拟量176欧作为修正值。

在步骤450，诊断测试设备300将模拟量修正值发送给车载嵌入式设备100，以对车载嵌入式设备100中的X-Y映射表进行修正更新。其中，X-Y映射表用于对模拟量的测量值和真实值建立映射关系。例如，一电阻的真实值为180欧，而测量值为176欧，则在X-Y映射表中将176欧映射至180欧。

如前述，模拟量的预处理方法400中诊断测试设备300仅需从车载嵌入式设备100中读取一次滤波后模拟量即可对车载嵌入式设备100中的X-Y映射表进行修正，具有修正快速，诊断测试设备300制作简单等优点。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种模拟量的预处理方法，适于在车载嵌入式设备中被执行，其特征在于，包括：

对周期性接收的原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波以得到滤波后模拟量；

根据映射表对滤波后模拟量进行映射校准以得到校准后模拟量。

2.如权利要求1所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，对周期性接收的原始模拟量执行阶跃滑动平均滤波的步骤包括：

确定本周期的所述原始模拟量与上一周期的所述原始模拟量的差值是否大于抖动阈值；

若是，则清空滑动平均数组并将本周期的所述原始模拟量作为所述滑动平均数组的首数据；

若否，则将本周期的所述原始模拟量正常填充至所述滑动平均数组；以及

根据所述滑动平均数组确定所述滤波后模拟量。

3.如权利要求2所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，所述抖动阈值由硬件电路确定。

4.如权利要求2所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，当所述滑动平均数组填充满时，本周期的所述原始模拟量替换所述滑动平均数组中最旧的所述原始模拟量。

5.如权利要求2所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，当所述滑动平均数组中的所述原始模拟量的个数小于预定数量时，对所述滑动平均数组中所有的所述原始模拟量计算算术平均值以确定所述滤波后模拟量。

6.如权利要求2所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，当所述滑动平均数组中的所述原始模拟量的个数小于预定数量时，暂不确定所述滤波后模拟量，待所述滑动平均数组中的所述原始模拟量的个数大于或等于预定数量时确定所述滤波后模拟量。

7.如权利要求2所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，当所述滑动平均数组中的所述原始模拟量的个数大于或等于预定数量时，对所述滑动平均数组中最新的所述预定数量个所述原始模拟量计算算术平均值以确定所述滤波后模拟量。

8.如权利要求1至7中任一项所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，响应于诊断测试设备的读取，将所述滤波后模拟量发送给所述诊断测试设备，所述诊断测试设备适于基于所述滤波后模拟量生成模拟量修正值，并将所述模拟量修正值发送给所述车载嵌入式设备。

9.如权利要求8所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，还发送用于指示所述滤波后模拟量的稳定性的稳定性指示符给所述诊断测试设备，在所述稳定性指示符指示所述滤波后模拟量不稳定时，所述诊断测试设备抛弃所述滤波后模拟量。

10.如权利要求9所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，当所述滤波后模拟量是通过小于预定数量个的所述原始模拟量经算术平均确定得到的时，所述稳定性指示符指示不稳定。

11.如权利要求9所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，当所述滤波后模拟量是通过预定数量个的所述原始模拟量经算术平均确定得到的时，所述稳定性指示符指示稳定。

12.如权利要求1所述的模拟量的预处理方法，其特征在于，所述原始模拟量包括燃油传感器的感测结果或者气压传感器的感测结果。

13.一种车载嵌入式设备，其特征在于，包括：

计算机可读存储介质，其上存储有多个指令；

一个或多个处理器，适于执行所述多个指令以实现如权利要求1至12中任一项所述的模拟量的预处理方法。

14.如权利要求13所述的车载嵌入式设备，其特征在于，所述车载嵌入式设备为车载仪表。

15.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有适于一个或多个处理器执行的多个指令，所述多个指令响应于由所述一个或多个处理器执行而促使所述一个或多个处理器执行以实现如权利要求1至12中任一项所述的模拟量的预处理方法。

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