专利名称：用于数字信号处理的系统和方法
用于数字信号处理的系统和方法技术领域本公开涉及用于在车辆控制系统中处理数字信号的方法和系统。这个部分的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并不构成现有技术。车辆包括产生驱动转矩的内燃机。更具体地，引擎吸入空气并且将 空气与燃料混合形成燃烧混合物。燃烧混合物被压缩并点燃以驱动放置 在汽缸内的活塞。活塞可旋转地驱动曲轴，曲轴将驱动转矩传送到变速 器和车轮。爆震传感器基于引擎的振动产生爆震信号。爆震信号中的干 扰(诸如来自背景的噪声)可以导致不精确的引擎爆震确定并且因此会 导致一个或多个车辆子系统低效运行。为背景噪声处理爆震信号的常规方法包括移动平均方法、 一 阶滞后 滤波器和全标准差计算。全标准差计算方法的使用提供了优于移动平均 方法和一阶滞后滤波器的样本分布的描述。众所周知的全标准差的方程包括其中di是样本点，7是样本点的平均值，并且N代表样本点的数 目。这个全标准差计算方法要求对是分布的一部分的每个点的緩冲，或 者可选地使用高吞吐量密集型数据操作，以便生成均值和标准差。因此， 为了实现优良的信号处理，必须增加大量的控制器内存和吞吐量。增加 的处理器吞吐量和其他内存对控制器来说可能成本很高。发明内容背景技术因此，提供了一种用于车辆的控制系统。该控制系统包括信号处理 模块，其接收传感器信号并且从该传感器信号中提取多个样本点。计算 模块计算样本点的和、计算样本点的平方和并且基于样本点的和以及样 本点的平方和计算标准差。控制模块基于传感器信号和标准差产生控制信号。在其他特征中，提供了一种处理用于车辆的传感器信号的方法。该方法包括处理来自传感器信号的多个样本点；计算样本点的和；计算 样本点的平方和；基于样本点的和以及样本点的平方和计算标准差；以及基于传感器信号和标准差产生控制信号。从这里提供的描述中其他可适用性的领域将变得显而易见。应理解 描述和具体的示例仅是为了说明的目的，并且不打算限制本公开的范围。
这里所描述的附图仅是为了说明的目的，并不打算以任何方式限制 本公开的范围。图l是示出包括引擎系统的车辆的功能框图。图2是示出根据本教导的各个方面的数字信号处理系统的数据流图。图3是示出根据本教导的各个方面的数字信号处理方法的流程图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示范性的，并不打算限制本公开、应用或使用。 应理解的是在附图中相应的参考数字表示相似或相应的部分(part)和 特征。如这里所用的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)、电子电 路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或组) 和存储器，组合的逻辑电路，和/或提供所描述的功能性的其他合适的 部件。现在参考图1,车辆10包括各种电子控制的系统。例如，引擎系统 12包括燃烧空气和燃料混合物产生驱动转矩的引擎13。通过风门 (throffle)16将空气吸入进气歧管14。风门16调节进入进气歧管14的大 量气流。进气歧管14内的空气被分布到汽缸18中。虽然示出了四个汽缸18,应理解的是引擎13可以具有多个汽缸18,包括但不限于2、 3、 5、 6、 8、 10、 12和16个汽缸。还应理解在可选方案中引擎13可以包 括V型汽缸配置。
汽缸18内的空气与燃料混合并且在那里燃烧。燃烧过程驱动曲轴 (未示出)生成驱动转矩。汽缸18内的燃烧废气通过排气歧管20被压 出。在废气系统(未示出)中处理燃烧废气。引擎系统12包括各种各 样的传感器，其基于从引擎系统12所感测的信息产生数字信号。例如， 引擎速度传感器22基于曲轴的旋转速度产生数字引擎速度信号24。爆 震传感器26产生数字爆震信号28,指示引擎13的振动。温度传感器 30产生数字温度信号32，指示进入引擎13的空气的温度。如能理解的， 引擎系统12可以包括各种其他数字传感器。此后，上述的其中一个或 多个传感器将被统称为产生数字信号38的数字传感器36。
控制模块34从引擎系统12的数字传感器36接收其中一个或多个 数字信号38并且基于本公开的数字信号处理方法处理数字信号38。更 具体地，控制模块34计算数字传感器36所拾取的并且在数字信号38 中产生的背景噪声的偏标准差(partial standard deviation)。然后使用该偏 标准差区分正常的噪声和不希望的运行状态事件。基于该区分，控制模 块34可以更有效地解释数字信号38并且控制引擎系统12的其中一个 或多个部件。类似地，本公开的数字信号处理系统和方法可以应用于车 辆10中包括数字传感器36的其他电子控制的系统，诸如但不限于变速 器系统、车身系统和风门系统。为便于讨论，将在引擎系统12的情形 下讨论本公开。
现在参考图2,数据流图示出了可以嵌入到控制模块34中的数字信 号处理系统的各种实施例。根据本公开的数字信号处理系统的各种实施 例可以包括嵌入到控制模块34中的任何数量的子模块。如能理解的， 可以对示出的子模块进行组合和/或进一步的划分以类似地处理数字信 号38。到系统的输入可以从车辆10 (图1 )感测，从车辆10 (图1 )内 的其他控制模块(未示出)接收，和/或由控制模块34内的其他子模块 (未示出)确定。在各个实施例中，图2的控制模块34包括信号处理 模块40、第一求和模块42、第二求和模块44、减法模块46和平方根模 块48。
信号处理模块40接收数字信号38作为输入。信号处理模块40从数字信号38中提取多个50样本点52。第一求和模块42接收样本点52 作为输入。第一求和模块42计算每个样本点52的平方以及每个样本点 52的平方和54。第二求和模块44接收数目50和样本点52作为输入。 第二求和模块44通过计算样本点52的和、计算该和的平方并且将该平 方除以点数50来计算点的和56。
减法模块46接收平方和54和点的和56作为输入。减法模块46计 算平方和54和点的和56之间的差58。平方根沖莫块48接收该差58作为 输入。平方根模块48通过将该差除以点数50减一计算商并且取该商的 平方根来计算偏标准差60。然后可以使用偏标准差60计算信噪比。然 后使用该信噪比处理数字信号38用于控制引擎系统12 (图1)的其中 一个或多个部件。
现在参考图3,流程图示出了可以通过图2的数字信号处理系统执 行的数字信号处理方法的各个实施例。在各个实施例中，安排数字信号 处理方法在车辆操作期间周期运行。如能理解的，本公开的数字信号处 理方法并不限于如图3所示的顺序执行。在一个示例中，该方法可以开 始于100。在IIO估计数字信号38 (图2)的存在。如果在110接收到 数字信号38(图2)，那么在120从数字信号38中提取N个样本点d,。 否则，该方法在IIO继续监测数字信号38的存在。
一旦在120从数字信号38中提取N个样本点在130计算偏标 准差60。在各个实施例中，基于以下方程计算偏标准差60。
<formula>formula see original document page 7</formula>
标准差=
(2)
然后可以基于偏标准差60处理数字信号38以在140确定实际的信 噪比。基于信噪比和数字信号38,在150控制引擎系统12 (图1 )的其 中一个或多个部件。该方法可以在160结束。
本领域的技术人员现在可以从前面的描述中i人识到本公开的广泛 的教导可以以各种形式实施。因此，虽然结合特定的实施例描述了本公开，本公开的真实范围并不限于此，因为在研究了附图、说明书和以下 的权利要求书后其他修改对于本领域技术人员将是显而易见的。
权利要求
1.一种用于车辆的控制系统，包括信号处理模块，其接收传感器信号并且从该传感器信号中提取多个样本点；计算模块，其计算样本点的和、计算样本点的平方和并且基于样本点的和以及样本点的平方和计算标准差；以及控制模块，其基于传感器信号和标准差产生控制信号。
2. 权利要求1的控制系统，其中计算模块基于样本点的平方和与 样本点的和之间的差来计算标准差。
3. 权利要求2的控制系统，其中计算模块通过将该差除以比样本 点数目小一的数来计算标准差。
4. 权利要求3的控制系统，其中计算模块通过计算将该差除以比 样本点数目小一的数的结果的平方根来计算标准差。
5. 权利要求1的控制系统，其中计算模块计算样本点的和、计算 样本点的平方和并且通过将样本点的平方和除以样本点的数目来计算 商，并且其中基于该商来计算标准差。
6. 权利要求1的控制系统，其中控制模块基于标准差计算传感器 信噪比并且基于传感器信号和传感器信噪比产生控制信号。
7. 权利要求1的控制系统，其中控制信号基于传感器信号和标准 差控制引擎系统。
8. 权利要求1的控制系统，其中控制信号基于传感器信号和标准 差控制变速器系统。
9. 一种处理用于车辆的传感器信号的方法，包括处理来自传感器信号的多个样本点；计算样本点的和；计算样本点的平方和；基于样本点的和以及样本点的平方和计算标准差；以及 基于传感器信号和标准差产生控制信号。
10. 权利要求9的方法，还包括 计算样本点的和的平方；以及通过将该平方除以样本点的数目来计算商， 其中基于该商计算标准差。
11. 权利要求9的方法，其中计算标准差包括基于样本点的平方和 与样本点的和之间的差来计算标准差。
12. 权利要求11的方法，其中计算标准差还包括通过将该差除以 比样本点数目d、一的数来计算标准差。
13. 权利要求12的方法，其中计算标准差还包括通过计算将该差 除以比样本点数目'J、一的数的结果的平方根来计算标准差。
14. 权利要求9的方法，还包括基于标准差计算传感器信噪比，并 且其中产生控制信号是基于传感器信噪比进行的。
15. 权利要求9的方法，还包括基于传感器信号和标准差控制引擎 系统。
16. 权利要求9的方法，还包括基于传感器信号和标准差控制变速器系统。
全文摘要
提供了一种用于车辆的控制系统。该控制系统包括信号处理模块，其接收传感器信号并且从该传感器信号中提取多个样本点。计算模块计算样本点的和、计算样本点的平方和并且基于样本点的和以及样本点的平方和计算标准差。控制模块基于传感器信号和标准差产生控制信号。
文档编号F02D45/00GK101265852SQ200810083360
公开日2008年9月17日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年3月13日
发明者J·F·范吉尔德, W·B·哈马马 申请人:通用汽车环球科技运作公司