路谱处理方法及装置与流程

本发明涉及路谱处理
技术领域：
，具体涉及一种根据psd(powerspectraldensity，功率谱密度)分析的路谱处理方法及装置。
背景技术：
：路谱指的是道路路面谱，汽车的各零部件在汽车行驶过程中都会有不同的响应，产生动态应力，从而引起零部件疲劳损伤，严重时会导致失效。路谱的采集和处理，是工程师进行零部件开发和分析，对零部件疲劳寿命做出预测和判断的数据基础。一般将实际道路采集到的路谱数据分析处理后应用到试验室中。所以，如何科学真实且有效的处理路谱是保证试验结果与实际效果一致的关键。通常，使用路谱迭代法，即将采集的路谱经过简单的筛选用迭代法进行试验，该方法虽然能较好地体现零件的实际受载情况，但试验周期太长。因为在实际道路采集路谱数据时，车辆可以连续行驶数百个小时，以得到试验时段内的试验结果，但是在试验室中进行台架试验时，最多试验几十个小时。另外一种方法是利用损伤等效的原理将路谱分成几个块，针对每一个块建立块矩阵的方法，对块矩阵数据分析后在融合分析结果得到整体零件的受载情况，该方法对于结构性零部件比较适用，但对于系统部件及动力总成附件等不适于块划分的零件，得到的结果准确性较差。技术实现要素：本发明实施例旨在提供一种路谱缩减强化方法及装置，以解决现有技术中路谱数据处理周期长、适应性差的技术问题。为此，本发明实施例提供一种路谱处理方法，包括如下步骤：获取实际试验时段内道路的实际路谱数据；根据实际路谱数据得到道路的实际psd谱以及实际psd谱能量；对实际psd谱进行简化处理，得到简化psd谱及简化psd谱能量；根据实际psd谱能量、简化psd谱能量、试验时段以及目标试验时段，结合得到强化系数；根据强化系数和简化psd谱，得到强化psd谱。可选地，上述的路谱处理方法中，获取实际试验时段内道路的实际路谱数据的步骤中：划分所述道路为多个子路段，获取每一子路段的试验路谱；剔除所述试验路谱中的异常数据，得到每一子路段的路谱数据。可选地，上述的路谱处理方法中，根据实际路谱数据得到道路的实际psd谱以及实际psd谱能量的步骤中包括：根据每一子路段的路谱数据得到各子路段的时域信号谱；根据每一子路段的时域信号谱生成各子路段的psd谱并得到psd谱能量；根据所有子路段的psd谱得到实际psd谱，根据所有子路段的psd谱能量，得到实际psd谱能量。可选地，上述的路谱处理方法中，还包括如下步骤：根据道路的实际路谱数据得到道路的实际时域信号谱和实际时域能量值，所述实际时域能量值作为目标能量值；根据强化psd谱重构道路的时域信号谱，并得到重构时域信号谱的信号能量值；若所述信号能量值与所述目标能量值的差异超过设定阈值，则对所述强化系数进行调整，之后返回根据强化系数和简化psd谱，得到道路的强化psd谱的步骤；否则将所述强化psd谱作为试验路谱数据。可选地，上述的路谱处理方法中，根据道路的实际路谱数据得到道路的实际时域信号谱和实际时域能量值，所述实际时域能量值作为目标能量值的步骤中：每一子路段的时域信号谱叠加后得到实际时域信号谱；根据每一子路段的时域信号谱得到各子路段的时域信号能量，叠加每一子路段的时域信号能量得到实际时域能量值。可选地，上述的路谱处理方法中，对实际psd谱进行简化处理，得到简化psd谱及简化psd谱能量的步骤中，根据如下步骤对道路的实际psd谱进行简化处理：解析实际psd谱的各个峰值点；采用线性插值法绘制不同峰值点之间的包络曲线；根据不同峰值点之间的包络曲线，得到道路的简化psd谱。本发明还提供一种路谱处理装置，包括：路谱数据获取单元，获取实际试验时段内道路的实际路谱数据；psd谱计算单元，根据实际路谱数据得到道路的实际psd谱以及实际psd谱能量；简化单元，对实际psd谱进行简化处理，得到简化psd谱及简化psd谱能量；系数计算单元，根据实际psd谱能量、简化psd谱能量、试验时段以及目标试验时段，结合得到强化系数；强化谱生成单元，根据强化系数和简化psd谱，得到强化psd谱。可选地，上述的路谱处理装置中，路谱数据获取单元，具体用于：划分所述道路为多个子路段，获取每一子路段的试验路谱；剔除所述试验路谱中的异常数据，得到每一子路段的路谱数据。可选地，上述的路谱处理装置中，psd谱计算单元，具体用于：根据每一子路段的路谱数据得到各子路段的时域信号谱；根据每一子路段的时域信号谱生成各子路段的psd谱并得到psd谱能量；根据所有子路段的psd谱得到实际psd谱，根据所有子路段的psd谱能量，得到实际psd谱能量。可选地，上述的路谱处理装置中，还包括：目标能量计算单元，根据道路的实际路谱数据得到道路的实际时域信号谱和实际时域能量值，所述实际时域能量值作为目标能量值；时域谱重构单元，根据强化psd谱重构道路的时域信号谱，并得到重构时域信号谱的信号能量值；系数调整单元，若所述信号能量值与所述目标能量值的差异超过设定阈值，则对所述强化系数进行调整，之后返回根据强化系数和简化psd谱，得到道路的强化psd谱的步骤；否则将所述强化psd谱作为试验路谱数据。可选地，上述的路谱处理装置中，所述目标能量计算单元，具体用于：每一子路段的时域信号谱叠加后得到实际时域信号谱；根据每一子路段的时域信号谱得到各子路段的时域信号能量，叠加每一子路段的时域信号能量得到实际时域能量值。可选地，上述的路谱处理装置中，对实际psd谱进行简化处理，得到简化psd谱及简化psd谱能量的步骤中，根据如下步骤对道路的实际psd谱进行简化处理：解析实际psd谱的各个峰值点；采用线性插值法绘制不同峰值点之间的包络曲线；根据不同峰值点之间的包络曲线，得到道路的简化psd谱。与现有技术相比，本发明实施例提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：本发明实施例提供的路谱处理方法及装置，获取实际试验时段内道路的实际路谱数据后，根据实际路谱数据得到道路的实际psd谱以及实际psd谱能量，对实际psd谱进行简化处理，得到简化psd谱及简化psd谱能量，根据实际psd谱能量、简化psd谱能量、试验时段以及目标试验时段，依据能量等效原则得到强化系数，根据强化系数和简化psd谱，得到强化psd谱。即最终得到的强化psd谱能够至少满足以下两个条件，在进行试验时能够将试验时间缩短至所需要的目标试验时间，强化后的psd谱能量和实际试验时检测到的实际路谱数据的能量等效。采用上述方案，对路谱数据进行处理可有效缩短试验时间，而且对于零件没有任何要求，具有普适性。附图说明图1为本发明一个实施例所述路谱处理方法的流程图；图2为本发明另一个实施例所述路谱处理方法的流程图；图3为本发明一个实施例所述获取时域信号能量的原理框图；图4a为本发明一个实施例所述三个子路段psd谱数据；图4b为本发明一个实施例所述三个子路段psd谱数据叠加后完整psd图例；图5a为本发明一个实施例所述psd谱示意图；图5b为根据图5a峰值载荷识别及得到的简化psd谱；图6为本发明一个实施例所述实际psd谱与强化psd谱示意图；图7为本发明一个实施例所述强化psd谱重构时域信号的示意图；图8为本发明一个实施例所述路谱处理装置的原理框图；图9为本发明一个实施例所述路谱处理装置的原理框图。具体实施方式下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。实施例1本实施例提供一种路谱处理方法，应用于汽车试验系统或平台中，如图1所示，包括如下步骤：s101：获取实际试验时段内道路的实际路谱数据；所述实际路谱数据可通过设置于汽车上的传感器采集得到，试验系统或平台可直接获取传感器检测的数据，例如通过加速度传感器测量汽车的三向加速度振动数据等，实际试验时段根据需求自行设定，一般情况下需要持续几百小时。在实际试验时，由于持续时间在几百个小时，因此行驶路段距离都很长，采集到的数据量非常大，虽然可以直接对采集到的所有的实际路谱数据直接进行分析，但是可能会影响到数据处理速度。为此，可以采用如下方式：划分所述道路为多个子路段，获取每一子路段的试验路谱；剔除所述试验路谱中的异常数据，得到每一子路段的路谱数据，由每一每一子路段的路谱数据构成了道路的实际路谱数据。s102：根据实际路谱数据得到道路的实际psd谱以及实际psd谱能量。如步骤s101中所述，由于实际试验过程中的路段距离较长，需要处理的数据量较大，将路段划分为多个子路段，相应地路谱数据划分为多个子路段对应的路谱数据。则本步骤中可以根据每一子路段的路谱数据得到各子路段的时域信号谱；根据每一子路段的时域信号谱生成各子路段的psd谱并得到psd谱能量；根据所有子路段的psd谱得到实际psd谱，根据所有子路段的psd谱能量，得到实际psd谱能量。s103：对实际psd谱进行简化处理，得到简化psd谱及简化psd谱能量；简化处理即得到实际psd谱的包络曲线，例如，可以采用解析实际psd谱的各个峰值点；采用线性插值法绘制不同峰值点之间的包络曲线；根据不同峰值点之间的包络曲线，得到道路的简化psd谱。s104：根据实际psd谱能量、简化psd谱能量、试验时段以及目标试验时段，依据能量等效原则得到强化系数；试验时段可根据实际需求进行设置，通常可设置为24小时、48小时等。s105：根据强化系数和简化psd谱，得到强化psd谱。通过本步骤得到强化系数，能够保证在满足试验时段的前提下，最终得到的强化psd谱与实际路谱数据的时域谱中的能量等效。在试验时，即可以采用强化psd谱作为试验路谱，另外，有些试验项目中，需要的是时域的是路谱数据，则可以将强化psd重构为时域谱，应用于试验中。本实施例中的上述方案中最终得到的强化psd谱能够至少满足以下两个条件，在进行试验时能够将试验时间缩短至所需要的目标试验时间，强化后的psd谱能量和实际试验时检测到的实际路谱数据的能量等效。采用上述方案，对路谱数据进行处理可有效缩短试验时间，而且对于零件没有任何要求，具有普适性。实施例2本实施例中提供的路谱处理方法，应用于汽车试验系统或平台中，如图2所示，包括如下步骤：s201：获取实际试验时段内道路的实际路谱数据。所述实际路谱数据可通过设置于汽车上的传感器采集得到，试验系统或平台可直接获取传感器检测的数据，例如通过加速度传感器测量汽车的三向加速度振动数据等，实际试验时段根据需求自行设定，一般情况下需要持续几百小时。在实际试验时，由于持续时间在几百个小时，因此行驶路段距离都很长，采集到的数据量非常大，虽然可以直接对采集到的所有的实际路谱数据直接进行分析，但是可能会影响到数据处理速度。为此，可以采用如下方式：划分所述道路为多个子路段，获取每一子路段的试验路谱；剔除所述试验路谱中的异常数据(如信号毛刺，单个数据尖峰点，不正常的干扰信号等)，得到每一子路段的路谱数据，由每一每一子路段的路谱数据构成了道路的实际路谱数据。s202：根据道路的实际路谱数据得到道路的实际时域信号谱和实际时域能量值，所述实际时域能量值作为目标能量值；由于实际试验过程中的路段距离较长，需要处理的数据量较大，将路段划分为多个子路段，相应地路谱数据划分为多个子路段对应的路谱数据。则本步骤中可以根据每一子路段的路谱数据得到各子路段的时域信号谱，每一子路段的时域信号谱叠加后得到实际时域信号谱；根据每一子路段的时域信号谱得到各子路段的时域信号能量，叠加每一子路段的时域信号能量得到实际时域能量值。s203：根据实际路谱数据得到道路的实际psd谱以及实际psd谱能量。根据每一子路段的路谱数据得到各子路段的时域信号谱；根据每一子路段的时域信号谱生成各子路段的psd谱并得到psd谱能量；根据所有子路段的psd谱得到实际psd谱，根据所有子路段的psd谱能量，得到实际psd谱能量。s204：对实际psd谱进行简化处理，得到简化psd谱及简化psd谱能量。采用解析实际psd谱的各个峰值点；采用线性插值法绘制不同峰值点之间的包络曲线；根据不同峰值点之间的包络曲线，得到道路的简化psd谱。s205：根据实际psd谱能量、简化psd谱能量、试验时段以及目标试验时段，依据能量等效原则得到强化系数。s206：根据强化系数和简化psd谱，得到强化psd谱。s207：根据强化psd谱重构道路的时域信号谱，并得到重构时域信号谱的信号能量值；采用与步骤s203逆向的方式即可得到与强化psd谱对应的时域信号谱。s208：判断所述信号能量值与所述目标能量值的差异是否已超过设定阈值，若是则调整强化系数后返回步骤s206，否则进入步骤s209。所述差异值根据实际试验所允许的误差范围即可确定。s209：输出所述强化psd谱作为试验路谱数据。本实施例提供的上述方案，通过以实际试验过程中检测到的时域信号谱能量为基准，需要保证经过处理后得到的强化psd谱的能量必须与实际试验时的时域信号谱能量的误差在允许范围内，方可使用强化psd谱作为试验数据基础，以进一步保证试验的准确性。以加速度为例，对上述方案进行具体说明。由工程师实际驾车在车场采集加速度数据后，去除异常信号，如信号毛刺，单个数据尖峰点，不正常的干扰信号等，获取适用于试验室的原始真实路谱数据。根据原始各子路面时域信号谱计算各分段数据的实际能量值，再将各子数据能量相加，得到总的实际试验时段下的能量，作为目标能量。具体地，可采用图3所示的时域信号能量计算流程图计算时域信号能量，计算能量的公式为：由加速度时域信号通过信号的各项处理计算能得到各子路段数据的能量值，再将能量值叠加可得到各子路段时域信号能量值，选取三个测点目标计算其能量，结果如表1所示：表一三个测点目标能量计算结果示例路段重复次数point_1_xpoint_1_ypoint_1_z路段一21000.48020.41122.1005路段二1252.24541.44727.3919路段三2002.47041.69416.7841能量1783.22321383.35086691.8090试验路谱由原始各子路段时域信号谱生成各子路段的psd谱,再将所有子路段的psd谱进行叠加获得完整信号的psd谱。图4a提供了根据实际试验得到的三个子路段的psd谱，图4b给出了三个子路段的psd谱叠加后的路段的实际psd谱。如图5a和图5b所示，识别实际psd谱各峰值频率，进行psd谱简化，得到psd谱的包络线。具体地，采用线性插值法得到峰值频率之间的包络线，将不同峰值间的包络线连接后得到psd谱的包络线。线性插值是数学、计算机图形学等领域广泛使用的一种简单插值方法。已知坐标(x0,y0)与(x1,y1),要得到[x0,x1]区间内某一位置x在直线上的y值。假设有一点(x,y)，可作出两个相似三角形，我们得到(y-y0)/(y1-y0)＝(x0-x)/(x0-x1)，假设方程两边的值为α，那么这个值就是插值系数—从x0到x的距离与从x0到x1距离的比值。由于x值已知，所以可以从公式得到α的值：α＝(x-x0)/(x1-x0)，同样，α＝(y-y0)/(y1-y0)，这样，在代数上就可以表示成为：y＝(1-α)y0+αy1或者，y＝y0+α(y1-y0)。由简单的数学计算，我们就可以将各峰值频率点的数值简单连接起来，得到简化后的连续的psd谱。计算叠加后及简化后psd谱能量值，确定目标试验时间，典型如24小时或48小时，根据能量等效原则计算psd谱强化系数。理论上来说，psd谱线下覆盖的面积应该即为该段路谱的能量功率值(纲量分析积分后为m2/s,为功率单位)，再乘以一个试验时间长度即为能量值。故对简化的psd谱进行积分，利用梯形积分原理，求解谱线下面积,即可得到psd谱能量。强化后psd谱重构时域信号曲线，由重构曲线计算全寿命循环下实际能量值，将结果与目标能量值比较，进行强化系数微调，控制误差，判断强化结果是否令人满意，生成最终的缩减强化后的路谱。如图6所示，给出了原实际psd谱和强化psd谱的对比示意图，曲线上的部分测试结果示意如表2所示：表2结果对比例如实际psd谱功率值记为p1，简化psd谱功率值为p2，实际试验时间为tori，目标试验时间为ttarget，则根据能量等效原则：p1*tori＝k*p2*ttarget，即k＝p1*tori/(p2*ttarget)，以例point_1_x点数据为例，p1为0.5515，p2为0.7303，实际试验时间为280h，目标试验时间为48h，则k≈4.4。图7所示为由强化后的psd信号重构为时域信号，按图2流程计算能量值，针对测点point_1_x,通过计算得到强化后1024s能量值为10.603,台架循环试验48h能量值为：10.603*48*3600/1024＝1789.26,而目标能量值为1783.22，强化效果理想，则可直接产生目标载荷谱。显然，本实施例中，根据能量等效的方法，将psd谱进行简化之后再根据强化系数得到强化后的psd谱，有效保障路谱真实性的基础上，能有效控制试验时间，大幅降低试验成本，节省试验资源。实施例3本实施例提供一种路谱处理装置，如图8所示，包括：路谱数据获取单元101，获取实际试验时段内道路的实际路谱数据；所述实际路谱数据可通过设置于汽车上的传感器采集得到，试验系统或平台可直接获取传感器检测的数据，例如通过加速度传感器测量汽车的三向加速度振动数据等，实际试验时段根据需求自行设定，一般情况下需要持续几百小时。在实际试验时，由于持续时间在几百个小时，因此行驶路段距离都很长，采集到的数据量非常大，虽然可以直接对采集到的所有的实际路谱数据直接进行分析，但是可能会影响到数据处理速度。为此，可以采用如下方式：划分所述道路为多个子路段，获取每一子路段的试验路谱；剔除所述试验路谱中的异常数据，得到每一子路段的路谱数据，由每一每一子路段的路谱数据构成了道路的实际路谱数据。psd谱计算单元102，根据实际路谱数据得到道路的实际psd谱以及实际psd谱能量；将路段划分为多个子路段，相应地路谱数据划分为多个子路段对应的路谱数据。则本步骤中可以根据每一子路段的路谱数据得到各子路段的时域信号谱；根据每一子路段的时域信号谱生成各子路段的psd谱并得到psd谱能量；根据所有子路段的psd谱得到实际psd谱，根据所有子路段的psd谱能量，得到实际psd谱能量。简化单元103，对实际psd谱进行简化处理，得到简化psd谱及简化psd谱能量；简化处理即得到实际psd谱的包络曲线，例如，可以采用解析实际psd谱的各个峰值点；采用线性插值法绘制不同峰值点之间的包络曲线；根据不同峰值点之间的包络曲线，得到道路的简化psd谱。系数计算单元104，根据实际psd谱能量、简化psd谱能量、试验时段以及目标试验时段，结合得到强化系数；试验时段可根据实际需求进行设置，通常可设置为24小时、48小时等。强化谱生成单元105，根据强化系数和简化psd谱，得到强化psd谱。通过本方式得到强化系数，能够保证在满足试验时段的前提下，最终得到的强化psd谱与实际路谱数据的时域谱中的能量等效。在试验时，即可以采用强化psd谱作为试验路谱，另外，有些试验项目中，需要的是时域的是路谱数据，则可以将强化psd重构为时域谱，应用于试验中。本实施例中的上述方案中最终得到的强化psd谱能够至少满足以下两个条件，在进行试验时能够将试验时间缩短至所需要的目标试验时间，强化后的psd谱能量和实际试验时检测到的实际路谱数据的能量等效。采用上述方案，对路谱数据进行处理可有效缩短试验时间，而且对于零件没有任何要求，具有普适性。进一步地，如图9所示，上述方案还可以包括：目标能量计算单元106，根据道路的实际路谱数据得到道路的实际时域信号谱和实际时域能量值，所述实际时域能量值作为目标能量值；由于实际试验过程中的路段距离较长，需要处理的数据量较大，将路段划分为多个子路段，相应地路谱数据划分为多个子路段对应的路谱数据。则本步骤中可以根据每一子路段的路谱数据得到各子路段的时域信号谱，每一子路段的时域信号谱叠加后得到实际时域信号谱；根据每一子路段的时域信号谱得到各子路段的时域信号能量，叠加每一子路段的时域信号能量得到实际时域能量值。时域谱重构单元107，根据强化psd谱重构道路的时域信号谱，并得到重构时域信号谱的信号能量值；采用与生成psd谱逆向的方式即可得到与强化psd谱对应的时域信号谱。系数调整单元108，若所述信号能量值与所述目标能量值的差异超过设定阈值，则对所述强化系数进行调整，之后返回根据强化系数和简化psd谱，得到道路的强化psd谱的步骤，重复上述步骤，直到所述信号能量值与所述目标能量值的差异小于或等于设定阈值。本实施例提供的上述方案，通过以实际试验过程中检测到的时域信号谱能量为基准，需要保证经过处理后得到的强化psd谱的能量必须与实际试验时的时域信号谱能量的误差在允许范围内，方可使用强化psd谱作为试验数据基础，以进一步保证试验的准确性。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12