专利名称：动态滤波器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及滤波器，特别涉及使小信号波动最小化同时迅速响应较大的信号波动的滤波器。
背景技术：
滤波器在被用于信号调节技术中时，可抑制信号上存在的噪声或可以平均振荡或不稳定的信号或可以同时完成以上两个方面。可以在软件中实现这种滤波器，在该软件中，例如，可通过由处理器执行的指令处理已被转换成数字信息的信号的一部分。也可以在例如可直接处理承载模拟或数字信息的模拟信号的硬件中实现这种滤波器。当在硬件中被实现时，滤波的信号可在通过硬件滤波器并被其处理后被转换成数字信息。
在数据获取系统中，传感器或其布线常产生不希望的噪声，这种噪声使读取的值与实际感测的值偏移。例如，不希望的信号畸变可由机械传感器的振动或由不稳定地工作的系统产生。例如，在在其正常行程中以变化的速度运动的活塞发动机中，或在每个燃烧事件都不同从而导致发动机各周期之间以无规律性的速度或每分钟转数工作的发动机中，常遇到不稳定的活塞速度。因此常希望将滤波器应用于这种信号，以去除包含由振动导致的变化的畸变的形式，或将不稳定的信号转换成稳定的信号。但同时也希望容许不是由畸变或不稳定的信号导致的信号值的显著变化通过滤波器而保持不变或同时最低限度地影响该值。
因此，存在对使小信号波动最小化同时迅速响应较大的信号波动的滤波器装置和方法的需要。
发明内容
本发明针对根据在信号中出现的变化幅值改变提供的滤波量的动态滤波器。动态滤波器可被应用于在数据获取单元接收的输入信号或由数据获取单元接收或确定的另一值。术语“确定的值”意思包含当前或先前的、原始或滤波的、未处理或处理过的任何值，并且可包含例如检测的信号和值和另外诸如通过数据获取单元、发动机控制单元或另一装置的计算确定的值。动态滤波器使小信号波动最小化同时迅速响应较大的信号波动。在操作中，动态滤波器确定从可与来自传感器的信号相关的滤波值或先前的确定的值到可与来自传感器的信号相关的当前值的相对变化幅值，并且在相对变化幅值较大时提供更接近当前值的滤波值并在变化幅值较小时提供更接近先前的滤波值或先前的确定的值的滤波值。
本发明还针对动态滤波信号的方法。该包括将可与信号相关的先前确定的值的一部分与可与信号相关的当前确定的值的一部分组合，这些部分依赖于先前确定的值和当前确定的值之间的变化幅值而变化。
在实施例中，滤波值包括先前确定的值的一部分和当前确定的值的一部分，先前确定的值和当前确定的值的这些部分依赖于先前确定的值和当前确定的值之间的变化幅值而变化，使得滤波值在变化幅值较小时偏向(bias)先前确定的值、在变化幅值较大时更偏向当前确定的值。
在另一实施例中，滤波器包括执行致使处理器执行以下操作的指令的处理器接收当前值；保留先前值；和产生包含当前值的一部分和先前值的一部分的滤波值。先前值和当前值的这些部分进一步依赖于先前值和当前值之间的变化幅值变化，使得滤波值在变化幅值较小时偏向先前值、在变化幅值较大时更偏向当前值。
在另一实施例中，滤波器包括确定从先前确定的值到当前确定的值的变化幅值的变化幅值模块；使变化幅值与相对值相关的动态滤波器变量模块；和将相对变化幅值应用于变化幅值并将结果与先前确定的值组合以得到滤波值的滤波值模块，其中，滤波值在变化幅值较小时偏向先前确定的值、在变化幅值较大时更偏向当前确定的值。
滤波值的方法的实施例包括将先前确定的值的一部分与当前确定的值的一部分组合，先前确定的值和当前确定的值的这些部分依赖于先前确定的值和当前确定的值之间的变化幅值而变化，使得滤波值在变化幅值较小时偏向先前确定的值、在变化幅值较大时更偏向当前确定的值。
在实施例中，计算机可读介质在其上具有指令。当这些指令被处理器执行时，它们致使处理器接收当前值、保留先前值并产生包含当前值的一部分和先前值的一部分的滤波值，先前值和当前值的这些部分依赖于先前值和当前值之间的变化幅值而变化，使得滤波值在变化幅值较小时偏向先前值、在变化幅值较大时更偏向当前值。
因此，动态滤波器提供根据在滤波信号中出现的变化幅值改变提供的滤波量的方法和装置。
因此，本动态滤波器提供对于现有滤波装置的缺点的解决方案。因此，本领域技术人员容易理解，在优选实施例的以下详细说明中，其它细节、特征和优点将变得更加明显。
其中使用相同的附图标记以表示相同的部分或步骤的附图被包含以进一步理解动态滤波器，被包含在本说明书并构成其一部分，并说明与说明书一起用于解释动态滤波器的原理的动态滤波器的实施例。
在附图中，图1表示动态滤波器的实施例；
图2表示动态滤波信号的方法的实施例；图3表示其中使用动态滤波器的发动机控制系统的实施例。
具体实施例方式
现在将参照滤波信号以使小信号波动最小化同时迅速响应较大的信号波动的系统、装置和方法的实施例。在附图中解释这些滤波器实施例的例子。在以下的其实施例的详细说明中，这些滤波器实施例的细节、特征和优点将变得更加明显。
在说明书中提到的“一个实施例”、“某一实施例”或类似的提法目的在于表示在本发明的至少一个实施例中包含与该实施例相关联说明的特定特征、结构或特性。出现在说明书中的不同位置的这些术语不必指的是同一实施例。提到的“或”目的也是包含性的，因此“或”可表示带或的术语或一个以上的带或的术语中的一个或另一个。
应当理解，这里包含的附图和说明解释和说明与动态滤波器特别相关的要素，同时为了清楚起见去掉常与动态滤波器关联使用的典型数据获取系统中的要素。由于这些其它要素的结构和实施在本领域中是公知的，并且由于对它们的讨论不会有利于更好地理解动态滤波器，因此这里不对这些要素进行讨论。还应当理解，这里说明的动态滤波器的实施例仅是示例性的，不是以穷尽的方式体现动态滤波器。例如，本领域技术人员应当理解，动态滤波器可在内燃机检测应用以外的许多应用中容易地提供滤波的信号。
某一类型的滤波器的工作方式是平均多个值以得到滤波值。例如，当某值被滤波(filter)但这种滤波不是实时进行时，可以用该值前的若干个值以及该值后的相同数量的值平均某值。因此，例如，五点滤波平均值可以等于检测值加上紧接在该检测值之前的两个检测值和紧接在该检测值之后的两个检测值，并且总和除以相加的检测值的数量，在该例子中该数量为五个。
当以实时方式工作时，滤波平均值可等于当前值加上多个先前确定的值。因此，例如，四点实时滤波平均值可等于当前的检测值和就在该当前的检测值前确定的三个检测值的和除以四。但应当认识到，这种四点实时滤波平均将需要在滤波器变为完全有效之前接收四个检测值。例如，在节气门位置为检测特性且振动导致检测的节气门位置即使当节气门保持稳定时也轻微地改变的汽车应用中，从一个节气门位置到另一个节气门位置的转变可包括以下检测的节气门位置值23％、22％、23％、21％、35％、34％、35％和36％。23％、22％、23％、21％检测值可对应于恒定的节气门位置，使得滤波可对使由振动导致的波动最小化有益，35％检测值可以是由希望改变发动机的负载的操作者进行的节气门位置的实际变化，34％、35％和36％检测值对应保持在约35％的节气门位置。通过将四点实时滤波平均应用于这些节气门位置，检测21％位置时的滤波值为23％+22％+23％+21％/4，等于22.25％；检测第一35％位置时的滤波值为22％+23％+21％+35％/4，等于25.25％；检测34％位置时的滤波值为23％+21％+35％+34％/4，等于28.25％；检测第二35％位置时的滤波值为21％+35％+34％+35％/4，等于31.25％；检测36％位置时的滤波值为35％+34％+35％+36％/4，等于35％。该例子说明，应用于节气门位置传感器的平均滤波提供对节气门位置变化的缓慢响应。从21％到35％的节气门位置的变化导致25.25％的初始滤波节气门位置，并且仅在三个附加的检测值被确定后才提供希望的滤波值35％。这种较差的性能可通过例如使提供给发动机的燃油量不与进入发动机的空气流量匹配影响发动机操作和排放控制。
另一种类型的滤波器的工作方式是将当前的信号值的一部分与先前滤波的信号值的一部分组合。在实施例中，当前的信号值和先前滤波的信号值的部分可由滤波器常数确定。这种滤波器可使用表示一个或更多个先前的值的单一值。在单一的先前的滤波值被用于表示多个先前的值时，该单一的先前的滤波值可以是先前的值的平均值，或可以按希望的方式将这些值加权。通过保留先前的滤波值，只有单一的历史值需要被保留，并且先前的滤波值可包含在最近确定的值上具有较大的权重而在更早确定的值上具有很小的权重的一些或全部先前确定值的一部分。该滤波值可由此表示最后的检测值并以依次减小的程度表示最后的检测值以前的一系列值。
例如，可以如式1所示通过将滤波器常数乘以先前的滤波值和当前的输入值之间的差并将结果加上先前的滤波值，确定包含先前的滤波值的一部分和当前值的一部分的滤波值。
常数滤波值等式1FVc＝FVp+FC(Vc-FVp)其中，FVc是当前的滤波值；FVp是先前的滤波值；FC是滤波器常数；Vc是当前确定的值。
滤波器常数一般被分配从零到1的范围内的值，其中零值提供等于先前的滤波值的当前的滤波值，1值提供等于当前确定的值的当前的滤波值。应当注意，具有对滤波器常数的这些限制的式1的结果包含先前的滤波值的从零到1的部分和当前值的从零到1的部分，先前的滤波值和当前的滤波值的各部分的总和等于1。
滤波器常数值0.5将因此在先前的滤波值和当前的确定值之间提供相等的权重，0.0～0.5的值对先前的滤波值提供更大的权重，0.5～1.0的值对当前确定的值提供更大的权重。
可以替代性以各种方式表示式1，这些方式包括如式2所示的其中具有零值的滤波器常数提供当前确定的值而具有1值的滤波器常数提供先前的滤波值的表示法。
替代性的常数滤波值等式2FVc＝Vc+FC(FVp-Vc)式1或2的滤波器一般有益地减少信号的较小的变化的影响。这些变化可能由例如振动或不稳定的操作引起。例如，当测量汽车应用中的节气门的位置时，车辆的操作者可保持恒定的节气门位置。但是，正如在以上平均滤波中提供的节气门位置例子看到的那样，在检测的节气门位置的几乎每一次取样中，发送给发动机控制单元的节气门的检测位置都随发动机控制单元上指示的变化在小范围上变化。如果这些几乎连续指示的位置变化被发动机控制单元利用以改变发动机操作的水平(level)，那么对于传递给信号的几乎每一个控制信号，发动机操作水平会增加和减小。因此，例如，当车辆的操作者希望稳态的发动机操作时，提供给发动机的燃油的量和点火定时会由于检测的节气门位置的波动连续变化。因此希望对诸如节气门位置的某些检测的信号进行滤波，以使由噪声导致的波动最小化并由此提供希望的操作。出于其它一些原因，使信号噪声最小化也是有益的，这些原因包含在将发动机保持在稳定的操作水平的例子中，由于改进的稳态操作可减少发动机振动。
应当注意，信号变化也可由包含电磁噪声的各种信号波动引起。电磁噪声普遍存在于电传送的信号中，并可以以包括围绕内燃机布置(route)传感器布线的许多方式产生。在这种噪声存在于信号中时，除了这里所述的类型的滤波，还可应用诸如通过低通、高通或带通滤波器执行的附加的滤波。
但是，当出现检测值中的较大的变化时，尽可能快地向诸如发动机控制单元的数据获取单元报告变化的值使得尽可能快地满足新的需求十分重要。但是，滤波器，如使用式1和2的滤波技术的滤波器滤波由检测特性变化导致的信号电平(signal level)的较大的变化或比例与由噪声导致的较小的变化相同的中等的变化。因此这些滤波器可大大延迟变化的检测值的识别和可取决于该变化的识别的控制的实施。
因此，具有减少不希望的信号波动对滤波信号的影响并且还使得滤波信号能够迅速响应信号电平的显著变化的滤波器会是有益的。不希望的信号波动包含信号电平的较小的变化，诸如噪声、诸如往复内燃机的汽缸中的活塞的变化的速度的不规则变化和信号电平的其它不希望的波动。在本动态滤波器的实施例中，动态滤波器减少诸如噪声和不规则变化的低电平信号波动对发自滤波器的信号或值的影响，同时，当出现接收的信号或值的显著变化时，最小化或消除滤波器对发自滤波器的信号或值的影响。
图1表示动态滤波器100的实施例，该动态滤波器100可用于对信号的较小的变化具有在比例上较大的滤波效果，并对信号的较大的变化具有在比例上较小的滤波效果。动态滤波器100包括变化幅值模块102、动态滤波器变量模块104和滤波值模块106。
变化幅值模块102从值被确定或信号被接收的先前时间开始计算该值或信号变化的幅值。接收两个连续的值或信号之间的时间可称为间隔。该信号或值可以是从传感器发送到处理单元并被处理单元读取的信号或值，或可以是由处理单元或另一装置计算的值。变化可以是检测值的当前读数和检测值的最后读数之间的差。作为替代方案，变化可以是当前读数和最后读数以外或包含最后读数的一个或更多个先前读数之间的差。变化幅值的计算可以由Vc-Vp表示，其中，Vc是当前值，Vp是诸如先前计算的滤波值的先前的值。得到的变化幅值可以例如以诸如开尔文温度的检测值的单位表示，这里，传感器检测和发送表示温度或百分比形式的信号或值，在该百分比的情况下，传感器值被转换成百分比，如对于节气门位置传感器。当通过从当前值减去例如先前的值计算变化幅值时，可进一步利用变化幅值的绝对值，以确保变化幅值为正值。
动态滤波器变量模块104通过使用变化幅值确定动态滤波器变量的值。动态滤波器变量可被看作取代式1和2中使用的滤波器常数。动态滤波器变量可包含与检测值的相对变化幅值相乘的动态乘数。另外，动态滤波器变量可以加上或减去滤波器常数，这里，例如，希望向当前检测值移动而远离先前检测值。
可以通过取变化幅值的绝对值并将其除以希望与变化幅值有关的值，计算相对变化幅值。用作分母的该相对值可包含例如当前确定的值、先前确定的值、先前的滤波值、当前确定的值和先前确定的值中的较大或较小的一个、当前确定的值和先前的滤波值中的较大或较小的一个、可被传感器检测的值的范围、或所关心的值的范围。例如，在检测值是节气门位置并且该范围为0～100％时，相对值可以是100％的全范围，以在整个范围内对改变给出相同的效果。当例如希望范围的低端的变化给出比范围的高端的变化更大的效果时，当前或先前的输入值可被用作相对值以代替该范围。在以下的例子中，当前检测的输入值和先前的滤波值中的较小的一个被用作相对值。
在用作分母的相对值被设为先前确定的输入值的实施例中，从50％到75％的变化提供50％的相对值(|75％-50％|/50％＝50％)，从75％到50％的变化提供33.3％的相对值(|50％-75％|/75％＝33.3％)。因此，某幅值的增加和同一幅值的降低提供不同的结果。
在用作分母的相对值被设为先前的滤波值和当前确定的输入值中的较小的一个的另一实施例中，从50％到75％的变化提供50％的相对值(|75％-50％|/50％＝50％)，并且，从75％到50％的变化提供50％的相对值(|50％-75％|/50％＝50％).因此，在该实施例中，某幅值的增加和同一幅值的降低提供相同的结果。利用该方法的滤波器可由此为正在增加的信号和正在减小的信号提供相同程度的滤波。
在另一实施例中，可以进行同时使用先前的滤波值和当前确定的输入值的计算，并可以根据需要选择较小或较大的商。
因此，动态滤波器变量可以表达为与变化幅值的绝对值相乘并除以相对值的动态乘数，该相对值可以是相对值的绝缘值，如果需要将乘积加上或减去常数值。在以下的例子中，动态滤波器变量将由式3表示。
动态滤波器变量式3DF＝[M(|Vc-FVp|)/(|FVp|或|Vc|中较小的一个)]+或-FC这里，DF是动态滤波器变量；M是动态乘数，将在以下的例子中具有值4.0，但如果需要可具有其它值；Vc是当前确定的输入值；FVp是先前的滤波值；
FC是如果希望可被加或减以得到动态滤波器变量的滤波器常数值，并将在以下的例子中具有值0.2。
在实施例中，动态乘数可被看作，当动态乘数被设为大于1时增加先前的滤波值和当前确定的输入值之间的变化的显著性，并且，当动态乘数被设为小于1时减小先前的滤波值和当前确定的输入值之间的变化的显著性。因此，在希望不出现显著性移动时，动态乘数可被设为1.0或可被利用。
在实施例中，滤波器常数可被看作对可在滤波器中出现的最大滤波量的限制。因此，例如，在动态滤波器变量要具有零到1之间的值、零值导致滤波值等于先前的滤波值或先前确定的输入值时，可以利用滤波器常数以防止动态滤波器变量为零。通过这样做，当前确定的输入值将在确定滤波值中起至少一些作用。
通过使用取样值，当出现较小的变化时，比如当当前确定的值为50％而先前的滤波值为51％时，动态滤波器变量将等于4.0(|50％-51％|/|50％|+0.2或0.28。当出现中等的变化时，比如当当前确定的值为50％而先前的滤波值为60％时，动态滤波器变量将等于4.0(|50％-60％|/50％+0.2或1.0。当出现较大的变化时，比如当当前确定的值为50％而先前的滤波值为100％时，动态滤波器变量将等于4.0(|50％-100％|/50％+0.2或4.2。
动态滤波器变量可进一步被限制为最大例如1.0，以防止从以下更详细地讨论的滤波值模块106得到的滤波值超过当前确定的输入值，并由此消除过冲。
类似地，如果滤波器常数为负，那么动态滤波器变量可进一步被限制为最小值为例如0.0。这样可进一步导致滤波器忽视输入信号中的小于阈值的变化。
从这些例子可以看出，动态滤波器变量随先前确定的输入值和当前确定的输入值之间的变化幅值增加而增加。并且，随着动态滤波器变量增加，从动态滤波器模块106得到的滤波值变得对逼近当前确定的输入值并远离先前的滤波值或先前确定的输入值有更大的权重，由此减少当变化较大时的滤波量。相反，随着动态滤波器变量减小，滤波值变得对逼近先前的滤波值或先前确定的值并远离当前确定的值有更大的权重，由此增加滤波量。
滤波值模块106可被用于基于动态滤波器变量确定滤波值。该滤波值可进一步表示为式4。
动态滤波器等式4FVc＝FVp+DF(Vc-FVp)这里，FVc是当前的滤波值；FVp是先前的滤波值；DF是在式3中计算的动态滤波器变量；Vc是当前确定的输入值。
应当注意，先前确定的输入值Vp可代替式4中的先前的滤波值FVp。
动态滤波器变量可限于从零到1的范围中的值，其中，零值提供等于先前的滤波值的当前的滤波值(FVc)，1值提供等于当前确定的输入值的滤波值，在零和1之间的滤波器变量值提供作为先前的滤波值和当前确定的输入值中的每一个的一部分的滤波值。因此，在式4中说明的实施例中，动态滤波器值零等于先前的滤波值或使用的另一先前的值，并且可以不包含当前确定的输入值的任何部分。类似地，在式4中说明的实施例中，动态滤波器值1等于当前确定的输入值，并且可以不包含先前的滤波值或使用的另一先前的值的任何部分。
因此，作为对动态滤波器变量的限制的例子，在上面提供的当前确定的值为50％、先前的滤波值为100％的大变化例子中，可以利用钳位或限制1.0，以将动态滤波器变量限制为1.0，而不是容许动态滤波器变量达到4.2。动态滤波器变量1.0导致从滤波处理得到的当前的滤波值等于当前确定的输入值，使得利用动态滤波器变量式3、当前确定的值为50％、先前的滤波值为100％且钳位在1.0的动态滤波器100的输出为50％，这与该例子中的50％的当前确定的输入值相同。
在先前确定的输入值Vp代替先前的滤波值FVp时，这种动态滤波器变量限制会导致零值提供等于先前确定的输入值的当前的滤波值，并导致1值提供等于当前确定的输入值的滤波值，在零和1之间的滤波器变量值提供作为先前确定的输入值和当前确定的输入值中的每一个的一部分的滤波值。
只要动态滤波器变量具有零和1的值或它们之间的值，利用与式4相关说明的处理的动态滤波器100由此提供落在先前的滤波值或先前确定的输入值和当前确定的输入值上或它们之间的滤波值。式1和式2的滤波器的显著不同是，当前的动态滤波器值依赖于先前的滤波值或先前确定的输入值和当前确定的输入值之间的变化幅值在先前的滤波值或先前确定的输入值和当前确定的输入值之间变化。
应注意，在式4中，接近零的动态滤波器变量提供朝先前的滤波值加权的滤波值，并且，接近1的动态滤波器变量提供朝当前确定的输入值加权的滤波值。还应注意，随着相对变化幅值增加，动态滤波器变量增加，由此对当前确定的输入值给予更大的权重，而对先前的滤波值给予较小的权重。通过对当前确定的输入值给予更大的权重并对先前的滤波值给予较小的权重，结果是，当出现输入或检测值的较大的变化时滤波量减小。类似地，当出现输入或检测值的较小的变化时滤波量增加到滤波器常数值FC的极限。
应当认识到，如果希望滤波器常数值1提供等于先前的滤波值的滤波值且滤波的常数值零提供等于当前确定的输入值的滤波值，那么可以与式1被取反(reverse)以产生式2的方式类似重构式4。
图2表示动态滤波值的方法的实施例120。该值可以例如为从传感器接收并在发动机控制单元周期性读取的信号。该值可被传送到发动机控制单元中的处理器中。处理器然后可滤波该值并利用滤波值以控制一个或更多个处理的操作。
在122～130，动态滤波器变量被计算以供滤波该值使用，其中，可以如式3相关说明的那样确定动态滤波器变量。在122，在当前确定的输入值和先前的滤波值之间确定变化幅值。先前的滤波值可表示一个或更多个加权的、未加权的或另外平均的值。在124，如果以可导致负值的方式计算变化幅值，那么可以计算变化幅值的绝对值。在126，变化幅值与上述值相关。在128，如果希望，可以以预定的动态乘数乘以相对变化幅值。在130，如果希望，可以从滤波器变量增加或减去滤波器常数。
动态滤波器值可被用于诸如与式4相关讨论的滤波器的滤波器中，以在先前值(如先前的滤波值或先前确定的输入值)和当前值(如当前确定的输入值)之间分配滤波器值，其中，具有零值的动态滤波器变量提供完全的先前值且不提供任何当前值，具有1值的滤波器值提供完全的当前值且不提供任何先前值，具有零和1之间的值的动态滤波器变量提供得到的在先前值和当前值之间分配的滤波值。在132，动态滤波器变量被用于诸如与式4相关讨论的滤波器的滤波器中，以确定滤波值。滤波值可然后在134被用于控制一个或更多个处理。动态滤波器变量可限于零到1的范围，并且可利用零到1以外的范围。
然后可为输入滤波器中的各确定的值重复动态滤波信号120的方法。
在实施例中，动态滤波器可包括制造的物品，该物品包含其上已存储指令的计算机可读介质，该指令在被处理器执行时致使处理器如这里所述动态滤波信号。例如，计算机可读介质可包含致使处理器从传感器接收一个或更多个值的指令。被确定为按处理器动作的值可包含一系列值，这些值在被接收时被滤波，对在被接收时的各当前检测的输入值产生影响并保留一个或更多个先前的滤波值或先前确定的输入值。计算机可读介质可进一步包含致使处理器产生包含当前确定的值的一部分和先前的滤波值或先前确定的输入值的一部分的滤波值的指令，这些值的这些部分依赖于先前值和当前值之间的变化幅值。
图3表示其中可使用动态滤波器的发动机控制系统150的实施例。发动机控制系统150包括具有汽缸174和曲轴176的内燃机172。汽缸174包含具有与曲轴176连接的连接杆180的活塞178。进气门182、排气门184和火花塞186延伸到汽缸174中。
进气控制装置188和燃油供给控制装置204向进气门182和汽缸174提供空气和燃油。进气控制装置188可包含例如蝶形阀192或滑阀，以控制传输给发动机172的燃烧空气的量。进气质量传感器194可例如位于进气管中。
燃油供给控制装置204可以为例如燃油喷射器206或汽化器。当使用燃油喷射器206时，燃油喷射器206可包含与其耦合的致动器以控制通过燃油喷射器206的燃油流量。诸如脉宽调制信号的信号可从发动机控制单元150被发送到致动器，以提供通过燃油喷射器206的燃油流量。
可以附装节气门位置传感器196，以检测操作员控制器198或节气门蝶形阀192的位置作为发动机负载的指示。曲轴编码器200或其它装置可检测曲轴176的旋转作为发动机转速的指示。电池202可向发动机控制系统150的需要电力的部分提供电力。
发动机控制系统150的部件可以以公知的方式操作，同时，可以通过利用图1中所示的动态滤波器100或图2中所示的动态滤波某值的方法120的发动机控制单元150，改变例如由燃油供给装置204提供的燃油的量的控制。例如，在图3的发动机控制系统150中，可以通过发动机控制单元154中的处理器152执行动态滤波器的实施例。在该实施例中，在发动机控制单元154中的输入板160接收要被滤波的一个或更多个输入信号156和158。
处理器152可与存储器162耦合，并且可执行存储在存储器162中的程序指令和处理信息。信息可包含能够表示为诸如电信号、光信号和声信号等的信号的任何数据。本文中的信息的例子可包含历史的和当前的检测值。
在一个实施例中，指令被存储在存储器162中。如这里使用的，短语“由处理器执行”目的在于包含以机器可读格式存储的指令、以及可在被处理器152执行之前被安装程序编辑或安装的指令。
存储器162可例如包含高速缓冲存储器、诸如动态RAM或静态RAM的随机存取存储器(RAM)、诸如可编程ROM、可擦除可编程ROM或电可擦除可编程ROM的只读存储器(ROM)或诸如磁盘或光盘的大容量存储装置。存储器162可存储计算机程序指令和信息。存储器162可进一步被分区为包含可存储包含用于执行动态滤波的指令的指令的操作系统分区和可存储诸如一个或更多个先前值的信息的数据分区的部分。
在图3中所示的发动机控制系统150中，分别从节气门位置传感器和从曲轴位置传感器接收信号156和158。输入板160接收信号156和158并对它们取样，并且将与各信号156和158相关的检测值对应的值提供给处理器152。处理器152可然后执行致使处理器将与各信号156和158相关的检测值对应的值转换成具有适于检测的特性的工程单位的指令，该检测的特性诸如，对于节气门位置传感器196为百分比形式的位置，对于发动机转速传感器200为每分钟的转数或rpm。处理器152可然后执行致使处理器动态滤波这里所述的那些转换的检测值的指令。处理器152可进一步将从转换的检测值的动态滤波确定的一个或更多个输出，诸如输出166，通过输出板164提供给例如燃油供给装置，该燃油供给装置诸如示出的燃油喷射器206。
应当认识到，这里使用检测的节气门位置例子以举例说明和解释与噪声信号相关的问题，并且，应当认识到，滤波器，如这里说明的滤波器可被应用于要使信号或一系列值中的小波动最小化同时要迅速响应较大的波动的任何噪声信号应用和任何其它应用。
权利要求
1.一种滤波值，包括先前确定的值的一部分；和当前确定的值的一部分，先前确定的值和当前确定的值的这些部分依赖于先前确定的值和当前确定的值之间的变化幅值而变化，使得滤波值在变化幅值较小时偏向先前确定的值、在变化幅值较大时更偏向当前确定的值。
2.根据权利要求1的滤波值，其中，先前确定的值是先前确定的滤波值。
3.根据权利要求1的滤波值，其中，先前确定的值与检测的特性相关。
4.根据权利要求1的滤波值，其中，变化幅值包括将先前确定的值和当前确定的值之间的差除以相对值。
5.根据权利要求4的滤波值，其中，先前确定的值和当前确定的值之间的差是先前确定的值和当前确定的值之间的差的绝对值。
6.根据权利要求4的滤波值，其中，相对值包含先前确定的值、当前确定的值、先前确定的值和当前确定的值中的较小的一个、先前确定的值和当前确定的值中的较大的一个、预定值和与先前确定的值和当前确定的值相关的传感器的范围的至少一部分中的一个。
7.根据权利要求4的滤波值，其中，变化幅值的显著性被乘数修正。
8.根据权利要求4的滤波值，其中，变化幅值还包含通过将滤波器常数加到变化幅值来限制滤波器。
9.根据权利要求1的滤波值，其中，滤波值限于从先前确定的值到当前确定的值的范围。
10.根据权利要求1的滤波值，其中，当前确定的值和先前确定的值与装置和方法之一的特性相关。
11.根据权利要求10的滤波值，其中，滤波值用于控制装置和方法之一。
12.一种滤波器，包括执行致使处理器执行以下操作的指令的处理器接收当前值；保留先前值；和产生包含当前值的一部分和先前值的一部分的滤波值，先前值和当前值的这些部分依赖于先前值和当前值之间的变化幅值而变化，使得滤波值在变化幅值较小时偏向先前值、在变化幅值较大时更偏向当前值。
13.根据权利要求12的滤波器，其中，先前值是先前确定的滤波值。
14.根据权利要求12的滤波器，其中，当前值和先前值至少部分与通过处理器从装置和方法之一获得的检测的特性相关。
15.根据权利要求14的滤波器，其中，处理器还执行致使滤波值被用于控制装置和方法之一的一个方面的指令。
16.根据权利要求12的滤波器，其中，处理器至少部分通过将先前值和当前值之间的差除以相对值确定变化幅值。
17.根据权利要求16的滤波器，其中，相对值包含先前值、当前值、先前值和当前值中的较小的一个、先前值和当前值中的较大的一个、预定值和与先前值和当前值相关的传感器的范围的至少一部分中的一个。
18.一种滤波器，包括确定从先前确定的值到当前确定的值的变化幅值的变化幅值模块；使变化幅值与相对值相关的动态滤波器变量模块；和将相对变化幅值应用于变化幅值并将结果与先前确定的值组合以得到滤波值的滤波值模块，其中，滤波值在变化幅值较小时偏向先前确定的值、在变化幅值较大时更偏向当前确定的值。
19.根据权利要求18的滤波器，其中，当前确定的值与装置和方法之一的当前检测的特性相关，并且先前确定的值是先前确定的滤波值。
20.根据权利要求18的滤波器，其中，当前确定的值与装置和方法之一的当前检测的特性相关，并且先前确定的值与装置和方法之一的先前检测的特性相关。
21.一种滤波值的方法，包括将先前确定的值的一部分与当前确定的值的一部分组合，先前确定的值和当前确定的值的这些部分依赖于先前确定的值和当前确定的值之间的变化幅值而变化，使得滤波值在变化幅值较小时偏向先前确定的值、在变化幅值较大时更偏向当前确定的值。
22.根据权利要求21的滤波值的方法，其中，先前确定的值是先前确定的滤波值。
23.根据权利要求21的滤波值的方法，其中，变化幅值包括将先前确定的值和当前确定的值之间的差除以相对值。
24.根据权利要求23的滤波值的方法，其中，先前确定的值和当前确定的值之间的差是先前确定的值和当前确定的值之间的差的绝对值。
25.根据权利要求23的滤波值的方法，其中，相对值包含先前确定的值、当前确定的值、先前确定的值和当前确定的值中的较小的一个、先前确定的值和当前确定的值中的较大的一个、预定值和与先前确定的值和当前确定的值相关的传感器的范围的至少一部分中的一个。
26.根据权利要求23的滤波值的方法，其中，变化幅值的显著性被乘数修正。
27.根据权利要求23的滤波值的方法，其中，变化幅值还包含通过将滤波器常数加到变化幅值来限制滤波器。
28.根据权利要求21的滤波值的方法，其中，滤波值被限制以不落在从先前确定的值到当前确定的值的范围之外。
29.根据权利要求21的滤波值的方法，其中，当前确定的值和先前确定的值与装置和方法之一的特性相关。
30.根据权利要求29的滤波值的方法，其中，滤波值用于控制装置和方法之一。
31.一种计算机可读介质，其上具有当被处理器执行时致使处理器执行以下操作的指令接收当前值；保留先前值；和产生包含当前值的一部分和先前值的一部分的滤波值，先前值和当前值的这些部分依赖于先前值和当前值之间的变化幅值而变化，使得滤波值在变化幅值较小时偏向先前值、在变化幅值较大时更偏向当前值。
32.根据权利要求31的计算机可读介质，其中，先前值是先前确定的滤波值。
33.根据权利要求31的计算机可读介质，其中，当前值与被处理器检测的装置和方法之一的特性相关。
34.根据权利要求31的计算机可读介质，其中，指令致使处理器至少部分通过将先前值和当前值之间的差除以相对值确定变化幅值。
35.根据权利要求34的计算机可读介质，其中，相对值包含先前值、当前值、先前值和当前值中的较小的一个、先前值和当前值中的较大的一个、预定值和与先前值和当前值相关的传感器的范围的至少一部分中的一个。
全文摘要
提供为了使小信号波动最小化同时响应较大的信号波动动态滤波信号的系统、装置和方法。该系统、装置和方法包含提供包含先前确定的值的一部分和当前确定的值的一部分，这些部分依赖于先前确定的值和当前确定的值之间的变化幅值，使得滤波值在变化幅值较小时偏向先前确定的值、在变化幅值较大时更偏向当前确定的值。
文档编号H03H17/02GK1910817SQ200580002535
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月18日 优先权日2004年1月17日
发明者格兰·F.·卡特菲尔德, 戴尔·K.·韦尔斯 申请人:最佳动力技术有限合伙公司