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用於數位訊號處理的系統和方法

2023-12-05 08:16:06

專利名稱:用於數位訊號處理的系統和方法
用於數位訊號處理的系統和方法技術領域本公開涉及用於在車輛控制系統中處理數位訊號的方法和系統。這個部分的陳述僅提供了與本公開相關的背景信息,並不構成現有技術。車輛包括產生驅動轉矩的內燃機。更具體地,引擎吸入空氣並且將 空氣與燃料混合形成燃燒混合物。燃燒混合物被壓縮並點燃以驅動放置 在汽缸內的活塞。活塞可旋轉地驅動曲軸,曲軸將驅動轉矩傳送到變速 器和車輪。爆震傳感器基於引擎的振動產生爆震信號。爆震信號中的幹 擾(諸如來自背景的噪聲)可以導致不精確的引擎爆震確定並且因此會 導致一個或多個車輛子系統低效運行。為背景噪聲處理爆震信號的常規方法包括移動平均方法、 一 階滯後 濾波器和全標準差計算。全標準差計算方法的使用提供了優於移動平均 方法和一階滯後濾波器的樣本分布的描述。眾所周知的全標準差的方程包括其中di是樣本點,7是樣本點的平均值,並且N代表樣本點的數 目。這個全標準差計算方法要求對是分布的一部分的每個點的緩衝,或 者可選地使用高吞吐量密集型數據操作,以便生成均值和標準差。因此, 為了實現優良的信號處理,必須增加大量的控制器內存和吞吐量。增加 的處理器吞吐量和其他內存對控制器來說可能成本很高。發明內容背景技術因此,提供了一種用於車輛的控制系統。該控制系統包括信號處理 模塊,其接收傳感器信號並且從該傳感器信號中提取多個樣本點。計算 模塊計算樣本點的和、計算樣本點的平方和並且基於樣本點的和以及樣 本點的平方和計算標準差。控制模塊基於傳感器信號和標準差產生控制信號。在其他特徵中,提供了一種處理用於車輛的傳感器信號的方法。該方法包括處理來自傳感器信號的多個樣本點;計算樣本點的和;計算 樣本點的平方和;基於樣本點的和以及樣本點的平方和計算標準差;以及基於傳感器信號和標準差產生控制信號。從這裡提供的描述中其他可適用性的領域將變得顯而易見。應理解 描述和具體的示例僅是為了說明的目的,並且不打算限制本公開的範圍。


這裡所描述的附圖僅是為了說明的目的,並不打算以任何方式限制 本公開的範圍。圖l是示出包括引擎系統的車輛的功能框圖。圖2是示出根據本教導的各個方面的數位訊號處理系統的數據流圖。圖3是示出根據本教導的各個方面的數位訊號處理方法的流程圖。
具體實施方式
以下描述本質上僅是示範性的,並不打算限制本公開、應用或使用。 應理解的是在附圖中相應的參考數字表示相似或相應的部分(part)和 特徵。如這裡所用的,術語模塊指的是專用集成電路(ASIC)、電子電 路、執行一個或多個軟體或固件程序的處理器(共享的、專用的或組) 和存儲器,組合的邏輯電路,和/或提供所描述的功能性的其他合適的 部件。現在參考圖1,車輛10包括各種電子控制的系統。例如,引擎系統 12包括燃燒空氣和燃料混合物產生驅動轉矩的引擎13。通過風門 (throffle)16將空氣吸入進氣歧管14。風門16調節進入進氣歧管14的大 量氣流。進氣歧管14內的空氣被分布到汽缸18中。雖然示出了四個汽缸18,應理解的是引擎13可以具有多個汽缸18,包括但不限於2、 3、 5、 6、 8、 10、 12和16個汽缸。還應理解在可選方案中引擎13可以包 括V型汽缸配置。
汽缸18內的空氣與燃料混合併且在那裡燃燒。燃燒過程驅動曲軸 (未示出)生成驅動轉矩。汽缸18內的燃燒廢氣通過排氣歧管20被壓 出。在廢氣系統(未示出)中處理燃燒廢氣。引擎系統12包括各種各 樣的傳感器,其基於從引擎系統12所感測的信息產生數位訊號。例如, 引擎速度傳感器22基於曲軸的旋轉速度產生數字引擎速度信號24。爆 震傳感器26產生數字爆震信號28,指示引擎13的振動。溫度傳感器 30產生數字溫度信號32,指示進入引擎13的空氣的溫度。如能理解的, 引擎系統12可以包括各種其他數字傳感器。此後,上述的其中一個或 多個傳感器將被統稱為產生數位訊號38的數字傳感器36。
控制模塊34從引擎系統12的數字傳感器36接收其中一個或多個 數位訊號38並且基於本公開的數位訊號處理方法處理數位訊號38。更 具體地,控制模塊34計算數字傳感器36所拾取的並且在數位訊號38 中產生的背景噪聲的偏標準差(partial standard deviation)。然後使用該偏 標準差區分正常的噪聲和不希望的運行狀態事件。基於該區分,控制模 塊34可以更有效地解釋數位訊號38並且控制引擎系統12的其中一個 或多個部件。類似地,本公開的數位訊號處理系統和方法可以應用於車 輛10中包括數字傳感器36的其他電子控制的系統,諸如但不限於變速 器系統、車身系統和風門系統。為便於討論,將在引擎系統12的情形 下討論本公開。
現在參考圖2,數據流圖示出了可以嵌入到控制模塊34中的數字信 號處理系統的各種實施例。根據本公開的數位訊號處理系統的各種實施 例可以包括嵌入到控制模塊34中的任何數量的子模塊。如能理解的, 可以對示出的子模塊進行組合和/或進一步的劃分以類似地處理數字信 號38。到系統的輸入可以從車輛10 (圖1 )感測,從車輛10 (圖1 )內 的其他控制模塊(未示出)接收,和/或由控制模塊34內的其他子模塊 (未示出)確定。在各個實施例中,圖2的控制模塊34包括信號處理 模塊40、第一求和模塊42、第二求和模塊44、減法模塊46和平方根模 塊48。
信號處理模塊40接收數位訊號38作為輸入。信號處理模塊40從數位訊號38中提取多個50樣本點52。第一求和模塊42接收樣本點52 作為輸入。第一求和模塊42計算每個樣本點52的平方以及每個樣本點 52的平方和54。第二求和模塊44接收數目50和樣本點52作為輸入。 第二求和模塊44通過計算樣本點52的和、計算該和的平方並且將該平 方除以點數50來計算點的和56。
減法模塊46接收平方和54和點的和56作為輸入。減法模塊46計 算平方和54和點的和56之間的差58。平方根沖莫塊48接收該差58作為 輸入。平方根模塊48通過將該差除以點數50減一計算商並且取該商的 平方根來計算偏標準差60。然後可以使用偏標準差60計算信噪比。然 後使用該信噪比處理數位訊號38用於控制引擎系統12 (圖1)的其中 一個或多個部件。
現在參考圖3,流程圖示出了可以通過圖2的數位訊號處理系統執 行的數位訊號處理方法的各個實施例。在各個實施例中,安排數位訊號 處理方法在車輛操作期間周期運行。如能理解的,本公開的數位訊號處 理方法並不限於如圖3所示的順序執行。在一個示例中,該方法可以開 始於100。在IIO估計數位訊號38 (圖2)的存在。如果在110接收到 數位訊號38(圖2),那麼在120從數位訊號38中提取N個樣本點d,。 否則,該方法在IIO繼續監測數位訊號38的存在。
一旦在120從數位訊號38中提取N個樣本點在130計算偏標 準差60。在各個實施例中,基於以下方程計算偏標準差60。
formula see original document page 7
標準差=
(2)
然後可以基於偏標準差60處理數位訊號38以在140確定實際的信 噪比。基於信噪比和數位訊號38,在150控制引擎系統12 (圖1 )的其 中一個或多個部件。該方法可以在160結束。
本領域的技術人員現在可以從前面的描述中i人識到本公開的廣泛 的教導可以以各種形式實施。因此,雖然結合特定的實施例描述了本公開,本公開的真實範圍並不限於此,因為在研究了附圖、說明書和以下 的權利要求書後其他修改對於本領域技術人員將是顯而易見的。
權利要求
1.一種用於車輛的控制系統,包括信號處理模塊,其接收傳感器信號並且從該傳感器信號中提取多個樣本點;計算模塊,其計算樣本點的和、計算樣本點的平方和並且基於樣本點的和以及樣本點的平方和計算標準差;以及控制模塊,其基於傳感器信號和標準差產生控制信號。
2. 權利要求1的控制系統,其中計算模塊基於樣本點的平方和與 樣本點的和之間的差來計算標準差。
3. 權利要求2的控制系統,其中計算模塊通過將該差除以比樣本 點數目小一的數來計算標準差。
4. 權利要求3的控制系統,其中計算模塊通過計算將該差除以比 樣本點數目小一的數的結果的平方根來計算標準差。
5. 權利要求1的控制系統,其中計算模塊計算樣本點的和、計算 樣本點的平方和並且通過將樣本點的平方和除以樣本點的數目來計算 商,並且其中基於該商來計算標準差。
6. 權利要求1的控制系統,其中控制模塊基於標準差計算傳感器 信噪比並且基於傳感器信號和傳感器信噪比產生控制信號。
7. 權利要求1的控制系統,其中控制信號基於傳感器信號和標準 差控制引擎系統。
8. 權利要求1的控制系統,其中控制信號基於傳感器信號和標準 差控制變速器系統。
9. 一種處理用於車輛的傳感器信號的方法,包括處理來自傳感器信號的多個樣本點;計算樣本點的和;計算樣本點的平方和;基於樣本點的和以及樣本點的平方和計算標準差;以及 基於傳感器信號和標準差產生控制信號。
10. 權利要求9的方法,還包括 計算樣本點的和的平方;以及通過將該平方除以樣本點的數目來計算商, 其中基於該商計算標準差。
11. 權利要求9的方法,其中計算標準差包括基於樣本點的平方和 與樣本點的和之間的差來計算標準差。
12. 權利要求11的方法,其中計算標準差還包括通過將該差除以 比樣本點數目d、一的數來計算標準差。
13. 權利要求12的方法,其中計算標準差還包括通過計算將該差 除以比樣本點數目'J、一的數的結果的平方根來計算標準差。
14. 權利要求9的方法,還包括基於標準差計算傳感器信噪比,並 且其中產生控制信號是基於傳感器信噪比進行的。
15. 權利要求9的方法,還包括基於傳感器信號和標準差控制引擎 系統。
16. 權利要求9的方法,還包括基於傳感器信號和標準差控制變速器系統。
全文摘要
提供了一種用於車輛的控制系統。該控制系統包括信號處理模塊,其接收傳感器信號並且從該傳感器信號中提取多個樣本點。計算模塊計算樣本點的和、計算樣本點的平方和並且基於樣本點的和以及樣本點的平方和計算標準差。控制模塊基於傳感器信號和標準差產生控制信號。
文檔編號F02D45/00GK101265852SQ200810083360
公開日2008年9月17日 申請日期2008年3月13日 優先權日2007年3月13日
發明者J·F·范吉爾德, W·B·哈馬馬 申請人:通用汽車環球科技運作公司

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