基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及测量信号预处理技术领域，公开了一种基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法及装置，包括以下步骤，步骤1：进行车辆碰撞测试，并采用车用冲击传感器采集得到车辆碰撞过程中的初始速度信号；所述初始速度信号包括加速度信号和角速度信号；步骤2：对初始速度信号进行频谱自适应分割，并自初始速度信号频谱中确认得到初始速度信号的有效频段；步骤3：基于有效频段，自初始速度信号中获取有效频段信号作为有效速度信号。本发明专利技术能够配合冲击传感器获取得到准确、有效的测量数据，有助于降低传感器设置成本并提升测量信号测量精准度。准度。准度。

【技术实现步骤摘要】
基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法及装置


[0001]本专利技术涉及测量信号预处理
，具体涉及一种基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法及装置。

技术介绍

[0002]在汽车碰撞测试中，现有一种基于惯性测量单元的动态位移测量方法，通过采用多个惯性测量单元配合来测定碰撞过程中试验样品的加速度信号和角速度信号，再通过导航解算，得到待测碰撞点所产生的动态位移，以用于进行车辆碰撞变形分析，进而评估车辆安全性。
[0003]目前，在此方法的实际应用中，常采用MEMS
‑
IMU类型传感器作为惯性测量器件来进行线加速度及角速度信号的采集，其运行性能稳定，零偏较小且测量精度较高。为有效获取整车碰撞特性，保证数据采集精度要求，在整车碰撞测试中，冲击传感器的加速度及角速度的采样率一般都设定在10K Hz及以上。但是，现有的MEMS
‑
IMU类型传感器的信号采集频率均较低，大多为200Hz左右，其中的加速度计幅值也较低，往往不能满足车辆碰撞测试的采集要求，故而需要对MEMS
‑
IMU类型传感器进行改造或定制生产特定类型的MEMS器件，满足目标要求的MEMS器件往往成本较高，改造难度较大，通常带宽也在1K Hz以下。
[0004]而还有的常规的车用冲击传感器因其自身特性和应用场景的不同，其在进行输出模拟量采集时，相较于MEMS
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IMU类型传感器，虽然其频率响应指标更高，能够满足车辆碰撞测试的采集需求，但其采集精度存在不足，特别是在车辆碰撞过程中，由于工况极为复杂，常规冲击传感器采集得到的数据易于导致较大的解算误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法及装置，能够配合冲击传感器获取得到准确、有效的测量数据，有助于降低传感器设置成本并提升测量信号测量精准度。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供的基础方案为：
[0007]方案一
[0008]基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：进行车辆碰撞测试，并采用车用冲击传感器采集得到车辆碰撞过程中的初始速度信号；所述初始速度信号包括加速度信号和角速度信号；
[0010]步骤2：对初始速度信号进行频谱自适应分割，并自初始速度信号频谱中确认得到初始速度信号的有效频段；
[0011]步骤3：基于有效频段，自初始速度信号中获取有效频段信号作为有效速度信号。
[0012]本方案的工作原理及优点在于：采用车用冲击传感器采集初始速度信号，能够实现较高采集频率下的信号采集，采集得到的初始速度信号可以进行实时输出，可满足车辆碰撞测试的基础采集需求。再通过对初始速度信号频谱进行分析和自适应分割，利用频谱，
对初始速度信号中存在的测量噪声所在的频谱进行分割，进而定位得到初始信号频谱中的有效频谱，进而提取得到对应有效频谱的有效频段信号作为有效速度信号。该有效速度信号不受噪声信号干扰，可靠度较高。
[0013]本方案能够配合冲击传感器获取得到准确、有效的测量数据，有助于降低传感器设置成本并提升测量信号测量精准度。重点在于，第一，信号采集操作基于常规的车用冲击传感器进行，无需额外定制MEMS
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IMU类型传感器，能够高频率采集速度信号，装置设置成本较低。第二，本方案设置的基于自适应频谱分割方式的信号处理方法，能够准确定位有效频段并提取有效速度信号作为参与惯导解算、动态位移解算的测量信号，能够大幅提高测量信号的精准度，有助于提高后续动态位移解算的精准度，提高碰撞测试可靠性。
[0014]特别的是，本方案突破了常规测试方法中进行信号采集时依赖于定制传感器的设置局限，采用了常规的车用冲击传感器进行车辆碰撞测试，并使得常规的车用冲击传感器能够直接应用于车辆碰撞测试中，并等效提高了车用冲击传感器的采集精度。相较于定制的MEMS
‑
IMU类型传感器，本方案的测试成本更低，并能够达到相较于定制传感器更高的采集频率及加速度幅值等，采样效果更佳。
[0015]并且，在常规碰撞测试中，往往不会采用冲击传感器来进行信号采集，概因为现有的冲击传感器输出的均为模拟量，虽然模拟量的输出频率较高，但其采样精度较低，较大的采样误差会直接影响到位移解算的精准度，并且，模拟量的数据量较大，数据处理难度相较于MEMS
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IMU类型传感器所输出的数字量更高。而本方案则突破性地采用了常规所不会采用的车用冲击传感器作为采集装置，突破了常规的测试思维局限。
[0016]进一步地，本方案通过设定特殊的信号处理策略使得冲击传感器等效具备较高的采样精度。并且，此处本方案所提供的信号处理策略，与常规的预处理方法不同。一般的预处理，通常只是对采集数据的噪点去除、对数据整体的均值滤波，即就是对采集数据在原有内容上的优化，不会超出采集范围，也不改变采集范围，没有的质的改变，并且实质上去除了部分真实的采集数据。而本方案的处理方法，是在此种预处理之前的，实际是基于冲击传感器所采集的高频率数据，对其进行的动态测度，在自适应的频谱处理中，从根本上动态精选了采样数据的频谱范围、采样范围，调整的是采样数据整体，减少了后续模拟量的数据处理量的同时，实际保留了完整的真正的有效的速度信号，实现的是对采样数据整体的质的提升，数据有效度更高，精准度提升更大。
[0017]方案二
[0018]一种碰撞测量信号采集装置，包括车用冲击传感器；所述车用冲击传感器与一数据处理模块建立信号连接；所述数据处理模块内预设有如方案一所述的基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法；所述数据处理模块用于预处理车用冲击传感器测量得到的信号数据。
[0019]本方案的工作原理及优点在于：由车用冲击传感器正常采集车辆碰撞测试中的线加速度及角速度信号，并由数据处理模块按照方案一的方式，通过自适应分割频谱进一步自高频率采集的数据中提取得到有效速度信号，完成碰撞测量信号的采集。
[0020]本方案所提供的采集装置，基于车用冲击传感器改进得到，通过联立一数据处理模块即可完成改进，改进成本较低。整体采集装置可保有车用冲击传感器自身的高频率采集、高抗冲击性等特点的同时，车用冲击传感器的采集精度误差能够被数据处理模块协同
处理，进而达到较高的数据采集精度。相较于现有的定制式的MEMS
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IMU类型传感器，本采集装置的设置成本更低，生产及使用更为方便，抗冲击性更强，测试效果更好。
附图说明
[0021]图1为本专利技术基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法及装置实施例的方法流程示意图；
[0022]图2为本专利技术基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法及装置实施例的频谱自适应分割示意图；
[0023]图3为本专利技术基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法及装置实施例的FIR带通滤波器的运作示意图；
[0024]图4为本专利技术基于车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：进行车辆碰撞测试，并采用车用冲击传感器采集得到车辆碰撞过程中的初始速度信号；所述初始速度信号包括加速度信号和角速度信号；步骤2：对初始速度信号进行频谱自适应分割，并自初始速度信号频谱中确认得到初始速度信号的有效频段；步骤3：基于有效频段，自初始速度信号中获取有效频段信号作为有效速度信号。2.根据权利要求1所述的基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法，其特征在于，所述车用冲击传感器为六轴角速度传感器。3.根据权利要求1所述的基于车用冲击传感器的碰撞测量信号预处理方法，其特征在于，在进行频谱自适应分割时，包括以下子步骤：S1：对初始速度信号进行快速傅里叶变换，并对其频谱进行归一化处理；S2：搜索频谱中的极大值点，并对其进行插值处理，得到频谱的极大值包络线E
max
；S3：搜索频谱的极大值包络线E
max
的极大值序列{p
i
}(i＝1,2,
…
,P)，P为E
max
中极大值点的数目；并计算得到每个极大值点p
i
的动态测度，并获取p
i
的特征频率；S4：在获取M(M≤P)个特征频率序列{Ω
m
}(m＝1,2,
…
,M)后，以相邻两个特征频率的中点对应的频率{ω
m
}(j＝1,2,
…
,M

【专利技术属性】
技术研发人员：万鑫铭，刘煜，符志，龙永程，张辉达，姚翔，瑞欣，杨睿，叶彬，程阔，王沛丰，赵雨薇，
申请(专利权)人：四川航天电子设备研究所，
类型：发明
国别省市：