IPEmotion曲线平滑计算

在实际车辆测试或其它实验室测试中，可能存在外界干扰，例如：工作环境温度发生突变，从而引起设备或系统内部元件参数发生了短暂的改变；外部使用了大功率设备产生了强磁场，从而干扰了测试系统等。特别当采样频率较高时，测试结果中可能会存在少数偏差较大的数值，并且在曲线中则会形成向上或向下的突起，所以在后处理分析时，需要对整体离散数据进行滤波处理，以使结果曲线尽量平滑且贴近实际值，从而更好反应出整体的变化趋势。

这与常用滤波器（高通、低通、带通、带阻）的不同在于曲线的平滑计算旨在调整尖峰电平，以使计算得到更均匀的信号形状。

IPEmotion 2022中增加了平滑曲线计算的功能，可帮助工程师分析并得到更均匀的信号曲线。该平滑操作原理可理解为移动均值及移动中值法。接下来将对平滑操作的参数设置及平滑效果进行介绍。

在IPEmotion的数据管理界面下，可直接从序列操作元件中添加平滑操作。

主要参数设置：

• Source channel：

选择需要分析处理的源通道。

• Width：

宽度，即指定用于计算平滑结果的相邻值的数量。宽度必须是大于0且小于源信号中有效值数量的正整数。需要注意的是，宽度越大，曲线结果越平滑，但容易发生失真，宽度越小，曲线结果越接近源值，但平滑效果不佳。

• Neighboring values：

邻值选取包含三种方式——Maximum number、Symmetric和Left only。其中，Maximum number：若指定源值两侧计算数量为最大的方式，根据设定宽度，若宽度设定为5，则各取源值两侧5个数值，加上源值共11个数值用于平滑计算；若源值左侧或右侧没有足够的值，则仅使用可用数量的值，例如源值左侧仅有3个值，平滑宽度设置为5，则有9个数值用于平滑计算（左侧3个值，右侧5个值和源值）。Symmetric：若指定源值两侧计算数量为对称的方式，根据设定宽度，若宽度设定为5，则各取源值两侧5个数值，加上源值共11个数值用于平滑计算；若源值左侧或右侧没有足够的值，则仅使用两侧均可用数量的值，例如源值左侧仅有3个值，平滑宽度设置为5，则有7个数值用于平滑计算（左侧3个值，右侧3个值和源值）。Left only：若指定源值两侧计算数量为仅左侧的方式，根据设定宽度，若宽度设定为5，则取源值左侧5个数值，加上源值共6个数值用于平滑计算；若源值左侧没有足够的值，则仅使用左侧可用数量的值，例如源值左侧仅有3个值，平滑宽度设置为5，则有4个数值用于平滑计算（左侧3个值和源值）。

• Smoothing mode：

平滑模式包含两种模式——Mean value和Median value。其中，Mean value：返回源数值的平均值作为平滑曲线的计算结果值。Median value：返回源数值的中值作为平滑曲线的计算结果值。

宽度的选取与邻值选取方式对于平滑结果有重要的影响。获得最优的平滑效果，则参数的设置根据不同的处理数据类型会有所不同。

示例：

原始数据类型：车速；源通道采样率为20Hz。

• Width：100；Neighboring values：Left only；Smoothing mode：mean value。

在该情况下，平滑结果通道会发生时移：

• Width：100；Neighboring values：Symmetric；Smoothing mode：mean value。

在该情况下，对于时移的影响将会最小化，但增加的样本宽度会导致信号失真：

• Width：20；Neighboring values：Symmetric；Smoothing mode：mean value。

在该情况下，若宽度选取与源通道采样率一致时，使用对称邻值计算方式，均值平滑模式，可以获得最佳的平滑效果：