[发明专利]一种用于提高加速度传感器信号质量的滤波方法

说明书

本发明提供了一种用于提高加速度传感器信号质量的滤波方法，所述滤波方法包括：加速度传感器的原始数据依次经过巴特沃斯滤波器以及滑动平均滤波器进行滤波。本发明的滤波方法只需要第一次将滑动区间的L个数累加获得滑动平均滤波数值，之后的滑动平均数值仅需要加入新采集的数据减去最旧的数据后平均计算即可，降低了运算次数，数据点向上或者向下偏离实际值的概率是相等的。加大滑动平均滤波算法的期数会使得曲线更加平滑，通过选择合理的期数，消噪效果就会越理想，信噪比就会提高得越多，通过采用本发明的滤波方法后，传感器的尖峰噪声和随机噪声被滤除，其信噪比可以明显增加。

技术领域

本发明属于传感器测试领域，具体而言，涉及一种用于提高加速度传感器信号质量的滤波方法。

背景技术

加速度传感器广泛用于工业各个领域的加速度测量，在轨道交通的应用中由于列车内外各个设备布置密集，无论加速度传感器安装在车体内还是车体外都面临着设备、环境的不确定性，导致加速度传感器采集的原始信号中存在诸多噪声，例如，随机分布在整个频率范围内的噪声、持续时间短但幅度较大的尖峰噪声等。这些都会对加速度信号的后续处理带来影响，为了提高传感器信号的质量，便于上级系统采集分析，对加速度传感器输出信号进行一定的滤波是非常必要的。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于提高加速度传感器信号质量的滤波方法及装置，该滤波方法只需要第一次将滑动区间的L个数累加获得滑动平均滤波数值，之后的滑动平均数值仅需要加入新采集的数据减去最旧的数据后平均计算即可，降低了运算次数，数据点向上或者向下偏离实际值的概率是相等的。加大滑动平均滤波算法的期数会使得曲线更加平滑，通过选择合理的期数，消噪效果就会越理想，信噪比就会提高得越多，通过采用本发明的滤波方法后，传感器的尖峰噪声和随机噪声被滤除，其信噪比可以明显增加。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明公开了一种用于提高加速度传感器信号质量的滤波方法，包括：

加速度传感器的原始数据依次经过巴特沃斯滤波器以及滑动平均滤波器进行滤波；

其中，所述巴特沃斯滤波器归一化模拟低通滤波器阶数N为：

α_s为阻带最小衰减，α_p为通带最大衰减，归一化后，α_p＝1，令λ＝Ω_s/Ω_p，其中Ω_s为阻带截止频率，Ω_p为通带截止频率；

所述滑动平均滤波器的方法为：假设N为动态测试数据总数，L为奇数时，算法为：

L为偶数时，算法为：

L为滑动平均的期数，y_t为对下一期的预测值；f_t-L为动态测试数据实际值。

本发明的滤波方法摒弃了以往常用的滤波算法的局限性，采用比较新颖的滤波算法，即将巴特沃斯低通滤波器和滑动平均滤波相结合的算法对传感器信号进行数据处理，并且巴特沃斯滤波器特选用的为高级(至少4阶以上)巴特沃斯滤波器，因为在加速度传感器上需要滤除各个阶级的杂波，属于比较高阶的滤波，为了更好的适用于这个领域，特将平滑算法以及巴特沃斯算法均进行了相应改进，结合后更加适用于本发明的加速度监测领域。

第二方面，本发明公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。