[发明专利]一种滤波系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理领域，更具体的说，是涉及一种滤波系统及方法。

背景技术

列车在运行过程中，由于轨道不平顺等原因，列车车轮会出现的蛇行运动，车轮在轨道中左右晃动，并按照一定的振幅向前运行，图中标示出了蛇行运动的波长λ。随着列车运行速度呈正比的蛇行运动的频率也相应提高，该频率越接近轮对的固有振动频率，越容易出现自激振动的蛇行运行。当列车运行速度达到临界速度时，一旦出现蛇形运动，无论列车速度维持一定还是继续提高，蛇行运动的振幅会逐渐加大，出现横向失稳，车轮边缘和钢轨发生剧烈碰撞，线路和车轮会遭到严重破坏，乘坐舒适度急剧恶化，严重时会发生脱轨的危险。

因此，如何保障车辆在高速运行状态下的横向运动稳定性，成为影响列车安全运行的重要问题。

现有技术中，采用检测车体转向架横向振动加速度来进行判断是否出现横向失稳，当该加速度多次达到或超过临界值，则判定列车发生了横向失稳，需采取相应的安全措施。

然而由于传感器输出的信号为频带很宽、含有大量高次谐波和干扰噪声的复杂信号，信噪比较低，需要对该复杂信号进行滤波处理以提取有效信号。

现有技术中，一般采用软件滤波，通过构建数字滤波器，实现对传感器输出的信号进行滤波，现有技术中的滤波过程的示意图如图1所示，传感器101检测车体运行信号生成待滤波的信号，数字滤波器102对信号进行滤波处理，并输出至分析设备103进行分析。

由于软件滤波是通过数值计算实现的，为保证滤波的精度，需要将滤波阶数设置较高，如1024阶。然而，当提高滤波阶数时，软件需要处理的数据量增多，甚至需要海量的计算，导致滤波的时间增长，产生延时，导致后续的分析设备对车体运行状态分析不及时，会对列车运行安全产生影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种滤波系统及方法，解决了现有技术中采用软件滤波导致的数据计算量大导致延时的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种滤波系统，包括：硬件滤波电路和处理器；

所述硬件滤波电路，用于对待滤波信号进行第一预设频段信号的低通滤波，得到第一滤波信号；

所述处理器与所述硬件滤波电路相连，用于依据第二预设频段信号滤波条件对所述第一滤波信号进行滤波，得到第二滤波信号并输出。

上述的系统，优选的，还包括：

与所述硬件滤波电路相连的采样电路，用于对传感器输出的信号进行采样，得到待滤波信号。

上述的系统，优选的，还包括：

与所述处理器相连的后级处理电路，用于依据后续分析设备的输入参数要求对所述第二滤波信号进行处理，得到第三滤波信号，并输出所述第三滤波信号至所述分析设备。

上述的系统，优选的，还包括：

分别与所述硬件滤波电路和所述处理器相连的模拟/数字A/D转换模块，用于将所述硬件滤波电路输出的第一滤波信号由模拟形式转换为数字形式，并输出至所述处理器。

上述的系统，优选的，所述硬件滤波电路为五级七阶的抗混叠滤波器，所述抗混叠滤波器包括：第一级滤波、第二级滤波、第三级滤波、第四级滤波和第五级滤波；

其中，第一、二、五级滤波为一阶有源低通滤波，第三、四级滤波为二阶有源低通滤波。

上述的系统，优选的，所述处理器采用数字信号处理器DSP、现场可编程逻辑门阵列FPGA或复杂可编程逻辑器件CPLD。

上述的系统，优选的，所述数字滤波器软件包括：无限长冲激响应IIR或者有限长冲激响应FIR。

一种滤波方法，包括：

硬件滤波电路对待滤波信号进行第一预设频段信号滤波，得到第一滤波信号；

处理器依据第二预设频段信号滤波条件对所述第一滤波信号进行滤波，得到第二滤波信号并输出。

上述的方法，优选的，硬件滤波电路对待滤波信号进行第一预设频段信号滤波之前，还包括：

采样电路对传感器输出的信号进行采样，得到待滤波信号，并将待滤波信号传送至硬件滤波电路。

上述的方法，优选的，还包括：

后级处理电路依据后续分析设备的输入参数要求对所述第二滤波信号进行处理，得到第三滤波信号，并输出所述第三滤波信号至所述分析设备。