一種用于汽車照明系統的pwm信號濾波方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及信號處理技術，尤其涉及一種用于汽車照明系統的PWM信號的濾波方法。
【背景技術】
[0002]目前，汽車越來越受歡迎，車燈是汽車中重要的結構之一，車燈一般由控制器輸入或輸出相應的信號來進行發光，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時間長、響應慢而無法滿足汽車照明系統的要求等問題。

【發明內容】

[0003]有鑒于此，本發明實施例提供一種用于汽車照明系統的PWM信號濾波方法，所述汽車照明系統包括控制器，所述控制器將當前采樣的輸入PWM信號的量化值AD_in與上次經濾波后的輸出PWM信號的量化值AD_outl進行比較，若| AD_in 一 AD_outl I ^ Thresholdl，則使當前的輸出 PWM信號的量化值 AD_out= AD_outl，若 AD_in — AD_out DThresholdl，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_out= AD_in — Thresholdl，若AD_outl - AD_in>Threshold2時，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_out= AD_in +ThreshoId2 ；其中，Thresholdl 和 ThreshoId2 均為設定的閾值。
[0004]本發明的用于汽車照明系統的PWM信號濾波方法至少達到以下的有益效果之一: 本發明的用于汽車照明系統的PWM信號濾波方法使控制器經過濾波后輸出的PWM信號精度高、穩定性高，能夠快速地響應輸入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明實施例中的技術方案，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明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0006]圖1和圖2示出了現有的閾值濾波方法的波形示意圖；
圖3示出了現有的遞歸濾波方法的波形示意圖；
圖4示出了根據本發明一實施例的PWM信號濾波方法的波形示意圖。
【具體實施方式】
[0007]下面結合附圖對本發明做出進一步說明。
[0008]研宄人員發現，對于一個有輸入輸出關聯的系統，理想情況下當輸入信號穩定時，會有穩定的輸出。但現實生活中存在各種各樣的干擾，當信號和噪聲疊加在一起時，需要濾除噪聲以得到穩定的輸出值。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時間必須小于50ms，且數字調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，認為此時的輸入信號是穩定的，車燈控制器必須保證輸出的PWM信號的占空比也必須穩定，否則燈光會閃爍，影響視覺效果，而當輸入的PWM信號的占空比發生變化時，輸出的PWM信號也能立刻響應。
[0009]圖1和圖2示出了現有的閾值濾波方法的波形示意圖，圖中，橫坐標代表采樣時間，縱坐標代表信號的量化值。設AD_in為當前采樣的輸入PWM信號的量化值(AD采樣新值)，AD_out為當前經濾波后的輸出PWM信號的量化值(上次濾波輸出值和本次濾波輸出值)，AD_outl為上次經濾波后的輸出PWM信號的量化值，Threshold為設定的閾值。圖1中的閾值 Threshold=I,圖 2 中的 Threshold=〗。當 | AD_in — AD_outl |〈 =Threshold 時，輸出不改變，當前經濾波后的輸出PWM信號的量化值仍為上次經濾波后的輸出PWM信號的量化值，即 AD_out=AD_outl。當 |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，但會導致精度下降。
[0010]圖3示出了現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，當前經濾波后的輸出PWM信號的量化值為上次經濾波后的輸出PWM信號的量化值與AD采樣新值的加權平均值，k為加權系數，在圖中的示例中，k=0.9。這樣，當前經濾波后的輸出PWM信號的量化值會比采樣值更加穩定，但是仍在抖動，并且當輸入變化比較大時，響應速度慢，響應速度快慢受輸入變化量和加權系數的影響，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確的值。
[0011]根據本發明一實施例的用于汽車照明系統的PWM信號濾波方法，控制器將當前采樣的輸入PWM信號的量化值AD_in與上次經濾波后的輸出PWM信號的量化值AD_out I進行比較，若I AD_in - AD_out 11 ^ Thresholdl,則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_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，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_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，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_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的車燈控制器，其可采用單片機，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通過以下方式設定:
事先對需要進行濾波的PWM信號進行采樣和測量，求取一段設定時間t內的PWM信號的平均量化值，并記錄該一段設定時間t內的PWM信號的最大量化值和最小量化值；所述的一段設定時間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為閾值ThresholdldfPWM信號的平均量化值與最小量化值之差設為閾值Threshold〗。
[0014]在本實施例中，要進行濾波的PWM信號是由汽車主控模塊輸出到車燈控制器中的PWM信號，可通過工控機等事先對汽車主控模塊輸出的PWM信號進行采樣和測量，得到10分鐘內的PWM信號的平均量化值、最大量化值和最小量化值，從而使后續濾波的閾值設定得更加合理。
[0015]在圖4所示的實施例中，輸入PWM信號的量化值為79?81以內的隨機整數，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Thresholdl=2，Threshold2=l。則控制器將當前采樣的輸入PWM信號的量化值AD_in與上次經濾波后的輸出PWM信號的量化值AD_outl進行比較，若|AD_in - AD_outl ( 2，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_out= AD_outl ;gAD_in - AD_out 1>2，則使當前的輸出 PWM 信號的量化值 AD_out= AD_in 一 2 ;gAD_outl —AD_in>l時，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_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車燈控制器的響應時間必須小于50ms，且數字調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，認為此時的輸入信號是穩定的，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；而當輸入的PWM信號的占空比發生變化時，由于采用本發明的PWM信號濾波方法只需經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，如此，提高了 PWM信號的響應速度，進而提高了駕駛汽車的安全性。
[0018]綜上所述，本發明的用于汽車照明系統的PWM信號濾波方法使控制器經過濾波后輸出的PWM信號的量化值接近于PWM信號的平均量化值，精度高、穩定性高，能夠快速地響應輸入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]盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。
[0020]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種用于汽車照明系統的PWM信號濾波方法，其特征在于，所述汽車照明系統包括控制器，所述控制器將當前采樣的輸入PWM信號的量化值AD_in與上次經濾波后的輸出PWM信號的量化值AD_outl進行比較，若|AD_in — AD_outl | ( Thresholdl，則使當前的輸出 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，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_out= AD_in + Threshold2 ；其中，Thresholdl和ThreshoId2均為設定的閾值。
2.如權利要求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通過以下方式設定: 對需要進行濾波的PWM信號進行采樣和測量，求取一段設定時間t內的PWM信號的平均量化值，并記錄該一段設定時間t內的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為閾值Thresholdl，將PWM信號的平均量化值與最小量化值之差設為閾值Threshold2。
3.如權利要求2所述的PWM信號濾波方法，其特征在于，所述的一段設定時間t為8?12分鐘。
4.如權利要求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的車燈控制器。
5.如權利要求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。
【專利摘要】本發明公開了一種用于汽車照明系統的PWM信號濾波方法，汽車照明系統包括控制器，控制器將當前采樣的輸入PWM信號的量化值AD_in與上次經濾波后的輸出PWM信號的量化值AD_out1進行比較，若|AD_in－AD_out1|≤Threshold1，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_out=AD_out1，若AD_in－AD_out1＞Threshold1，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_out=AD_in－Threshold1，若AD_out1－AD_in＞Threshold2時，則使當前的輸出PWM信號的量化值AD_out=AD_in＋Threshold2；其中，Threshold1和Threshold2均為設定的閾值。本發明使控制器經過濾波后輸出的PWM信號精度高、穩定性高。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號】CN104853490
【申請號】CN201510245119
【發明人】王慶利
【申請人】科博達技術有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月14日