一種運用FPGA進行車速實時檢測的方法技術

本發明專利技術涉及一種運用FPGA進行車速實時檢測的方法，屬于信號處理技術領域。為解決現有技術的問題，本發明專利技術所提供的方法，通過預定基頻大小，消除噪聲干擾，組合采用檢測方案，從而可以有效檢測實時車速，尤其是在現場干擾特別嚴重、實時檢測的精度和可靠性要求特別高的情況下，如實時磁電式車速信號、磁電式轉速脈沖信號等，通過將信號實時周期的檢測方法應用于車輛控制技術中，來有效對車速進行實時檢測，不僅滿足實時性方面的需求，而且同時還能滿足穩定性方面的需要，特別適用于軍用車輛的車速信號的檢測。該方法可以顯著提高磁電式轉速傳感器以及霍爾式轉速傳感器的工作效率以及精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于信號處理
，具體涉及ー種運用FPGA進行車速實時檢測的方法。
技術介紹
目前，車速的檢測主要有兩大類檢測方法一類是采用脈沖計數法，通過檢測一定時間內能得到的脈沖個數，從而計算得到車速，這種方法的優點是檢測的抗干擾能力比較強，少數脈沖錯誤不會導致檢測結果失效，缺點是檢測的結果是一段時間內的平均結果，因此實時性比較差；另ー種方法是檢測瞬時脈沖的周期，從而得到車速，這種檢測的優點是實時性好，但如果出現錯誤脈沖，就會導致檢測結果錯誤，因此穩定性不佳。對于磁電式轉速傳感器，輸出信號的頻率與轉速成正比，輸出信號的幅值隨著轉速的提高而増大。因此，為了獲得穩定的轉速信號，需要對磁電式傳感器的輸出信號進行限幅和放大；由于磁電式轉速傳感器的安裝間隙對輸出信號的幅值影響很大，而實際工程安裝吋，間隙很難保證一致，因此，信號的幅值很不穩定。由于以上原因，磁電式傳感器的輸出信號結果放大和整形后的信號常常都包含噪聲，而且夾雜瞬態脈沖毛刺。對于軍用車輛，如坦克車輛，由于有很多電氣系統同時工作，電源電壓很不穩定，這樣會造成車速信號很不“干凈”，這些對測試的實時檢測帶來困難。對于霍爾式轉速 傳感器，其抗干擾能力差，輸出脈沖由于干擾太多，用傳統的計數法和周期測量法都很難解決抗干擾問題，因此在車速檢測中應用較少。由于車速是車輛電控系統的重要信號，穩定可靠地檢測車速非常重要，因此如何提供ー種抗干擾能力強、適應性好、實時性和穩定性都優良的檢測方法來實現對車速的檢測，是本領域技術人員需要迫切解決的問題。
技術實現思路
(一 )要解決的技術問題本專利技術要解決的技術問題是如何提供一種實時性及穩定性兼備的車速檢測方法。( ニ )技術方案為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種運用FPGA進行車速實時檢測的方法，所述方法包括如下步驟步驟S1:根據最高車速測量要求的分辨率精度和最低車速檢測的需求，依據FPGA芯片的時鐘產生濾波處理所需要的基頻大小；步驟S2 :以步驟SI中獲得的基頻大小為基準，根據具體實際情況設定不同大小的濾波寬度，并對外部輸入的脈沖頻率信號進行濾波處理，過濾掉干擾脈沖，生成經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號；步驟S3 :對于步驟S2中經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號，根據實際情況的需求，實施基于單周期的周期檢測法、基于計數器的計數檢測法和/或平均周期檢測法，獲得檢測結果；步驟S4 :中央處理器根據上述檢測結果完成轉速脈沖檢測。其中，所述步驟SI，在應用于不同轉速脈沖頻率信號的檢測過程中，對于轉速脈沖頻率高的信號，用于濾波的基頻大小設置較高，對于轉速脈沖頻率低的信號，用于濾波的基頻大小設置較低。其中，所述步驟SI中，對于轉速脈沖頻率高的信號，用于濾波的基頻大小設置為IKHz 20KHz，對于轉速脈沖頻率低的信號，用于濾波的基頻大小設置為IOHz 200Hz。其中，所述步驟S2中，對于電氣環境比較惡劣的情況，所述濾波寬度設定為較寬；對于電氣環境較好的情況，所述濾波寬度設定為較窄。其中，所述步驟S2中，對于噪聲范圍穩定的情況下，所述濾波寬度設定為與噪聲范圍相匹配的固定寬度；對于噪聲范圍不穩定且噪聲來源復雜的情況下，所述濾波寬度設定在輸入的轉速脈沖頻率信號最高頻率所對應的時間周期的10%以內。其中，所述步驟S2中，在進行濾波處理的過程具體包括步驟S201 :首先判斷當前接收的脈沖頻率信號與之前接收的轉速脈沖頻率信號是否同為高電平或同為低電平，若相同，則直接將當前接收的脈沖頻率信號作為經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號并輸出；若不同，則進入步驟S202 ；步驟S202 :對于與之前接收的轉速脈沖頻率信號的電平不同的脈沖頻率信號，將其與前述設定的濾波寬度進行比對，若脈沖頻率信號寬度大于濾波寬度，則將當前接收的脈沖頻率信號作為經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號并輸出；若不同，則將當前接收的脈沖頻率信號作為干擾噪聲信號濾除。其中，所述步驟S3中，在對實時性要求較高的情況下，實施基于單周期的周期檢測法和/或平均周期檢測法；在對穩定性要求較高的情況下，實施基于計數器的計數檢測法和/或平均周期檢測法；在對實時性以及穩定性要求兼顧的情況下，實施平均周期檢測法。其中，所述步驟S3中，所述平均周期檢測法中首先根據實際檢測狀態預設定檢測時間長度、檢測在該時間長度內的完整脈沖周期個數以及該時間長度內完整脈沖周期的大小，根據所述完整脈沖周期個數以及完整脈沖周期的大小來確定平均周期大小。(三)有益效果本專利技術技術方案提供一種運用FPGA進行車速實時檢測的方法，尤其是在現場干擾特別嚴重、實時檢測的精度和可靠性要求特別高的情況下，如實時磁電式車速信號、磁電式轉速脈沖信號等，通過將信號實時周期的檢測方法應用于車輛控制技術中，來有效對車速進行實時檢測，不僅滿足實時性方面的需求，而且同時還能滿足穩定性方面的需要，特別適用于軍用車輛的車速信號的檢測。該方法可以顯著提高磁電式轉速傳感器以及霍爾式轉速傳感器的工作效率以及精度。附圖說明圖1為本專利技術實施例中利用FPGA芯片對車速進行實時檢測的流程原理示意圖。圖2為本專利技術實施例中利用FPGA芯片對脈沖信號進行濾波的流程原理示意圖。具體實施例方式為使本專利技術的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進ー步詳細描述。為了解決現有技術中不能兼顧實時性和穩定性的不足以及其它的上述問題，本專利技術提供一種運用FPGA進行車速實時檢測的方法，該方法不僅能夠可以實時檢測車速的瞬時值，還具有良好的穩定性，以及良好的適應性和抗干擾能力，可以廣泛應用于磁電式轉速傳感器和霍爾式轉速傳感器，特別適合于車輛的實時車速的檢測。所述方法包括如下步驟步驟S1:根據最高車速測量要求的分辨率精度和最低車速檢測的需求，依據FPGA芯片的時鐘產生濾波處理所需要的基頻大小；步驟S2 :以步驟SI中獲得的基頻大小為基準，根據具體實際情況設定不同大小的濾波寬度，并對外部輸入的脈沖頻率信號進行濾波處理，過濾掉干擾脈沖，生成經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號；步驟S3 :對于步驟S2中經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號，根據實際情況的需求，實施基于單周期的周期檢測法、基于計數器的計數檢測法和/或平均周期檢測法，獲得檢測結果；步驟S4 :中央處理器根據上述檢測結果完成轉速脈沖檢測。其中，所述步驟SI，在應用于不同轉速脈沖頻率信號的檢測過程中，對于轉速脈沖頻率高的信號，用于濾波的基頻大小設置較高，對于轉速脈沖頻率低的信號，用于濾波的基頻大小設置較低。其中，所述步驟SI中，對于轉速脈沖頻率高的信號，用于濾波的基頻大小設置為IKHz 20KHz，對于轉速脈沖頻率低的信號，用于濾波的基頻大小設置為IOHz 200Hz。其中，所述步驟S2中，對于電氣環境比較惡劣的情況，由于噪聲比較嚴重，噪聲峰值可能會有比較突出的情況，為了對噪聲進行比較精確的消除，所述濾波寬度可以設定為較寬；而對于電氣環境較好的情況，由于噪聲情況相對而言不太復雜，高峰值的情況也不多見，因此，所述濾波寬度可以設定為較窄即足用。至于，較寬或較窄的具體選擇，基于本領域公知常識，對于不同實際路況車況的條件，很難給出統ー的標準，但本領域技術人員，完全可以基于實際情況的限定、特征、要求，來針對性選擇對應的濾波寬度，這里的較寬本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種運用FPGA進行車速實時檢測的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：步驟S1：根據最高車速測量要求的分辨率精度和最低車速檢測的需求，依據FPGA芯片的時鐘產生濾波處理所需要的基頻大小；步驟S2：以步驟S1中獲得的基頻大小為基準，根據具體實際情況設定不同大小的濾波寬度，并對外部輸入的脈沖頻率信號進行濾波處理，過濾掉干擾脈沖，生成經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號；步驟S3：對于步驟S2中經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號，根據實際情況的需求，實施基于單周期的周期檢測法、基于計數器的計數檢測法和/或平均周期檢測法，獲得檢測結果；步驟S4：中央處理器根據上述檢測結果完成轉速脈沖檢測。

【技術特征摘要】
1.一種運用FPGA進行車速實時檢測的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟S1:根據最高車速測量要求的分辨率精度和最低車速檢測的需求，依據FPGA芯片的時鐘產生濾波處理所需要的基頻大小； 步驟S2 :以步驟SI中獲得的基頻大小為基準，根據具體實際情況設定不同大小的濾波寬度，并對外部輸入的脈沖頻率信號進行濾波處理，過濾掉干擾脈沖，生成經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號； 步驟S3 :對于步驟S2中經過濾波處理的轉速脈沖頻率信號，根據實際情況的需求，實施基于單周期的周期檢測法、基于計數器的計數檢測法和/或平均周期檢測法，獲得檢測結果; 步驟S4 :中央處理器根據上述檢測結果完成轉速脈沖檢測。2.如權利要求1所述的運用FPGA進行車速實時檢測的方法，其特征在于，所述步驟SI，在應用于不同轉速脈沖頻率信號的檢測過程中，對于轉速脈沖頻率高的信號，用于濾波的基頻大小設置較高，對于轉速脈沖頻率低的信號，用于濾波的基頻大小設置較低。3.如權利要求2所述的運用FPGA進行車速實時檢測的方法，其特征在于，所述步驟SI中，對于轉速脈沖頻率高的信號，用于濾波的基頻大小設置為IKHz 20KHz，對于轉速脈沖頻率低的信號，用于濾波的基頻大小設置為IOHz 200Hz。4.如權利要求1所述的運用FPGA進行車速實時檢測的方法，其特征在于，所述步驟S2中，對于電氣環境比較惡劣的情況，所述濾波寬度設定為較寬；對于電氣環境較好的情況，所述濾波寬度設定為較窄。5.如權利要求4所述的運用FPGA進行車速實時檢測的方法，其特征在于，所述步驟S2中，對于噪聲范圍穩...

【專利技術屬性】
技術研發人員：凌云，錢銳，李春艷，王鑫磊，王珊，胡建軍，李杰，陳旺，李耀偉，李晴，張領輝，蘇瑾，劉春生，
申請(專利權)人：中國北方車輛研究所，
類型：發明
國別省市：