汽车测试信号的滤波消噪与特征提取方法研究
冯如只+罗龙飞
摘要根据巴特沃斯低通滤波器的滤波原理，依据信号处理理论和LabVIEW技术，针对传统测试系统中特征提取不准确、数据可分析性差等问题，研究了一种基于虚拟仪器的滤波消噪与特征提取方法。系统以LabVIEW软件为开发平台，配以笔记本电脑，对含有噪声的信号进行巴特沃斯低通滤波处理，滤波后信号特征明显，完整、规律的信号波形清晰可见，为后期的数据处理和故障诊断工作提供了很好的技术支持。
关键词特征提取汽车测试信号滤波器
The research on methods of characteristics extraction and filter based on
the testing parameters of automobile
Feng Ruzhi, Luo Longfei
（Henan Mechenical Electrical Vocation Cdlege,Zhengzhou451191）
Abstract:According to the theory of Butterworth low pass filter, signal process and LabVIEW, a method of characteristics extraction based on virtual instrument against the disadvantages of traditional system, such as not accurate, bad analysis . This system is based on LabVIEW as software developing platform with pocket computer. The filtered signal characteristics Obvious, and the waveform integrity, regular，clearly visible through filter processing . Providing a good technical support for the data processing work.
Key words:characteristics extraction ; automobile ; Testing signal; filter
0引言
汽车运行参数在行驶过程中不断发生变化，对汽车运行参数的特征提取是汽车性能分析和故障诊断的关键。故障诊断的一个根本问题是如何合理地选用特征。传统的特征提取方法是利用中值滤波器对测试信号进行滤波处理［1］，滤波后的特征不能准确地反映汽车的实际运行状态。为合理、准确地提取汽车运行工况的特征，本文利用设计的巴特沃斯低通滤波器对测试参数进行滤波处理［2］，与中值滤波结果进行比较，效果明显，波形清晰。
1汽车测试信号简介
汽车测试的信号主要分为三类［1］［3］：
（1）模拟信号：模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模拟信号便于传输，但是抗干扰能力弱，容易使信号的幅值或相位发生突变。因此，有时要对模拟信号进行数字滤波等处理。
（2）数字信号：数字信号是指在有限的离散瞬时上取值间断的信号。由于数字信号用两种物理状态来表示0和1，其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力都比模拟信号强很多；在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号。
（3）开关信号：一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。
2巴特沃斯低通滤波器的设计原理
2.1巴特沃斯滤波器设计方法
滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。本节根据汽车测试信号特征提取要求，设计了巴特沃斯低通滤波器。具体设计步骤如下：
（1）模拟低通滤波器的设计
首先给定模拟低通滤波器的技术指标ap、Ωp、as、Ωs，其中ap为通过允许的最大衰减，Ωp为通带上限角频率，as为阻带应达到的最小衰减，Ωs为阻带下限角频率。ap，as的单位为dB，现预计设计一个低通滤波器G(s)为
G(s)=d0+d1s+…+dN-1sN-1+dNsNc0+c1s+…+cN-1sN-1+cNsN
使G(s)对数幅频响应101g｜G(jω)｜2在Ωp、Ωs处分别达到ap、as的要求。
ap、as都是Ω的函数，｜G(jω)｜的形状决定了它们的大小，因此，我们定义一个衰减函数a(Ω)，即
a(Ω)=101gX(jΩ)Y(jΩ)2=101g1｜G(jΩ)｜2（1）
或者
｜G(jΩ)｜2=10-a(Ω)/10（2）
显然，
ap=a(Ωp)=-101g｜G(jΩp)｜2（3）
as=a(Ωs)=-101g｜G(jΩs)｜2
这样，（1）式把低通模拟滤波器的四个技术指标和滤波器的幅频特性联系起来。我们设计的滤波器的冲击响应一般都为实数，所以
G(s)G*(s)=G(s)G(-s)｜s=jΩ=｜G(jΩ)｜2
为了使设计规范化，我们需要将滤波器的频率参数做归一化处理。设所给的实际频率为Ω，归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器，令λ=Ω/Ωp
显然，λp=1，λs=Ωs/Ωp，又令归一化复数变量为p，p=jλ，显然
p=jλ=jΩΩp=s/Ωp
巴特沃斯滤波器型式
｜G(jΩ)｜2=11+C2(Ω2)N
C为待定系数，N为待定的滤波器阶数。将实际频率Ω归一化得到归一化平方特性
｜G(jλ)｜2=11+C2(λ)2N
由此可以看出，在｜G(jλ)｜2中只有两个参数C和N，N是滤波器的阶次。
由（2）式及（3）式得
a(λ)=101g(1+C2λ2N)
则
C2λ2N=10a(λ)/10-1
即C2λ2Np=10ap/10-1
C2λ2Ns=10as/10-1
因为λp=1，所以
C2=10ap/10-1
N=lg10as/10-110ap/10-1/lgλs
假设ap=3 dB，则C=1，这样只剩下参数N，
｜G(jλ)｜2=11+λ2N=11+(Ω/Ωp)2N（4）
因为p=jλ，由式（4），有
G(p)G(-p)=11+(p/j)2N=11+(-1)N(p)2N
又p=s/Ωp
则G(s)=G(p)｜p=sΩp
（2）双线性Z变换法设计数字低通滤波器
用线性映射的方法可把S平面上的模拟低通滤波器，映射成Z平面上的IIR（Infinite Impulse Response）低通数字滤波器。线性映射的方法包括有：双线性变换、冲击不变性变换、阶跃不变性变换等。双线性变换法是一种最常用的方法，一般设计IIR低通数字滤波器时都给定了通带的范围、通带的波动、阻带的范围、阻带的波动等限定条件。设计时通过频率对应关系Ω=arctg(ω/2)，将S的左平面映射到Z平面上的单位圆内；将S的右平面映射到Z平面上的单位圆外。从S平面到Z平面的双向映射关系是：
图1滤波效果图
S=Z-1Z+1
Z=1+s1-s
ω=2arctanΩ
H(z)=G(s)｜s=z-1z+1
（3）频带变换[4]
对于高通数字滤波器、带通数字滤波器和带阻数字滤波器，同样可采用上面的方法进行设计，只不过在进行线性映射变换时须选用不同的映射函数。
4滤波实例
图2程序框图对LabVIEW[5]波形生成模块中的正弦波函数叠加均匀白噪声，设定正弦波的频率为10 Hz，采样率1000 Hz，噪声信号幅值为100，假定截止频率为20 Hz，利用巴特沃斯四阶低通滤波器和中值滤波方法对含有均匀白噪声的信号进行滤波处理，将滤波后的结果进行分析。滤波效果如图1所示，模块化程序框图如图2。从图1可以看出，曲线b为中值滤波的结果，正弦轨迹模糊、效果较差，曲线c为经过巴特沃斯低通滤波器后的结果，正弦轨迹完整、清晰可见，为数据处理和正确的故障诊断工作奠定了基础[6]。
需要指出的是，不是所有的测量数据都要进行数字滤波，应该根据实际情况具体分析，对毛刺比较多的测量数据采用数字滤波效果比较好。
5结论
（1） 从实验结果来看，本文设计的巴特沃斯低通滤波器对含有噪声的信号滤波效果明显，为正确提取汽车测试信号的特征，分析汽车运行状态和进行故障诊断分析提供了可靠的依据。
（2）本文以LabVIEW软件为开发平台，采用模块化的设计思想，用软件代替了部分硬件，缩短了仪器开发周期，降低了成本。
参考文献：
[1]沈永峰.基于虚拟仪器的汽车综合信息显示系统仿真设计[D].东北大学,2006.
[2]胡广书.数字信号处理[M].北京:清华大学出版社,2007.4.
[3]高渊文.车载式制动性能测试方法和软件开发的研究[D].重庆大学,2003.
[4]梁德沛,李宝丽.机械工程参量的动态测试技术[M].北京:机械工业出版社,1995.4.
[5]杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社, 2005.
[6]冯如只.基于虚拟仪器的汽车制动性能测试方法研究[D].兰州理工大学，2010.(04)摘要根据巴特沃斯低通滤波器的滤波原理，依据信号处理理论和LabVIEW技术，针对传统测试系统中特征提取不准确、数据可分析性差等问题，研究了一种基于虚拟仪器的滤波消噪与特征提取方法。系统以LabVIEW软件为开发平台，配以笔记本电脑，对含有噪声的信号进行巴特沃斯低通滤波处理，滤波后信号特征明显，完整、规律的信号波形清晰可见，为后期的数据处理和故障诊断工作提供了很好的技术支持。
关键词特征提取汽车测试信号滤波器
The research on methods of characteristics extraction and filter based on
the testing parameters of automobile
Feng Ruzhi, Luo Longfei
（Henan Mechenical Electrical Vocation Cdlege,Zhengzhou451191）
Abstract:According to the theory of Butterworth low pass filter, signal process and LabVIEW, a method of characteristics extraction based on virtual instrument against the disadvantages of traditional system, such as not accurate, bad analysis . This system is based on LabVIEW as software developing platform with pocket computer. The filtered signal characteristics Obvious, and the waveform integrity, regular，clearly visible through filter processing . Providing a good technical support for the data processing work.
Key words:characteristics extraction ; automobile ; Testing signal; filter
0引言
汽车运行参数在行驶过程中不断发生变化，对汽车运行参数的特征提取是汽车性能分析和故障诊断的关键。故障诊断的一个根本问题是如何合理地选用特征。传统的特征提取方法是利用中值滤波器对测试信号进行滤波处理［1］，滤波后的特征不能准确地反映汽车的实际运行状态。为合理、准确地提取汽车运行工况的特征，本文利用设计的巴特沃斯低通滤波器对测试参数进行滤波处理［2］，与中值滤波结果进行比较，效果明显，波形清晰。
1汽车测试信号简介
汽车测试的信号主要分为三类［1］［3］：
（1）模拟信号：模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模拟信号便于传输，但是抗干扰能力弱，容易使信号的幅值或相位发生突变。因此，有时要对模拟信号进行数字滤波等处理。
（2）数字信号：数字信号是指在有限的离散瞬时上取值间断的信号。由于数字信号用两种物理状态来表示0和1，其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力都比模拟信号强很多；在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号。
（3）开关信号：一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。
2巴特沃斯低通滤波器的设计原理
2.1巴特沃斯滤波器设计方法
滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。本节根据汽车测试信号特征提取要求，设计了巴特沃斯低通滤波器。具体设计步骤如下：
（1）模拟低通滤波器的设计
首先给定模拟低通滤波器的技术指标ap、Ωp、as、Ωs，其中ap为通过允许的最大衰减，Ωp为通带上限角频率，as为阻带应达到的最小衰减，Ωs为阻带下限角频率。ap，as的单位为dB，现预计设计一个低通滤波器G(s)为
G(s)=d0+d1s+…+dN-1sN-1+dNsNc0+c1s+…+cN-1sN-1+cNsN
使G(s)对数幅频响应101g｜G(jω)｜2在Ωp、Ωs处分别达到ap、as的要求。
ap、as都是Ω的函数，｜G(jω)｜的形状决定了它们的大小，因此，我们定义一个衰减函数a(Ω)，即
a(Ω)=101gX(jΩ)Y(jΩ)2=101g1｜G(jΩ)｜2（1）
或者
｜G(jΩ)｜2=10-a(Ω)/10（2）
显然，
ap=a(Ωp)=-101g｜G(jΩp)｜2（3）
as=a(Ωs)=-101g｜G(jΩs)｜2
这样，（1）式把低通模拟滤波器的四个技术指标和滤波器的幅频特性联系起来。我们设计的滤波器的冲击响应一般都为实数，所以
G(s)G*(s)=G(s)G(-s)｜s=jΩ=｜G(jΩ)｜2
为了使设计规范化，我们需要将滤波器的频率参数做归一化处理。设所给的实际频率为Ω，归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器，令λ=Ω/Ωp
显然，λp=1，λs=Ωs/Ωp，又令归一化复数变量为p，p=jλ，显然
p=jλ=jΩΩp=s/Ωp
巴特沃斯滤波器型式
｜G(jΩ)｜2=11+C2(Ω2)N
C为待定系数，N为待定的滤波器阶数。将实际频率Ω归一化得到归一化平方特性
｜G(jλ)｜2=11+C2(λ)2N
由此可以看出，在｜G(jλ)｜2中只有两个参数C和N，N是滤波器的阶次。
由（2）式及（3）式得
a(λ)=101g(1+C2λ2N)
则
C2λ2N=10a(λ)/10-1
即C2λ2Np=10ap/10-1
C2λ2Ns=10as/10-1
因为λp=1，所以
C2=10ap/10-1
N=lg10as/10-110ap/10-1/lgλs
假设ap=3 dB，则C=1，这样只剩下参数N，
｜G(jλ)｜2=11+λ2N=11+(Ω/Ωp)2N（4）
因为p=jλ，由式（4），有
G(p)G(-p)=11+(p/j)2N=11+(-1)N(p)2N
又p=s/Ωp
则G(s)=G(p)｜p=sΩp
（2）双线性Z变换法设计数字低通滤波器
用线性映射的方法可把S平面上的模拟低通滤波器，映射成Z平面上的IIR（Infinite Impulse Response）低通数字滤波器。线性映射的方法包括有：双线性变换、冲击不变性变换、阶跃不变性变换等。双线性变换法是一种最常用的方法，一般设计IIR低通数字滤波器时都给定了通带的范围、通带的波动、阻带的范围、阻带的波动等限定条件。设计时通过频率对应关系Ω=arctg(ω/2)，将S的左平面映射到Z平面上的单位圆内；将S的右平面映射到Z平面上的单位圆外。从S平面到Z平面的双向映射关系是：
图1滤波效果图
S=Z-1Z+1
Z=1+s1-s
ω=2arctanΩ
H(z)=G(s)｜s=z-1z+1
（3）频带变换[4]
对于高通数字滤波器、带通数字滤波器和带阻数字滤波器，同样可采用上面的方法进行设计，只不过在进行线性映射变换时须选用不同的映射函数。
4滤波实例
图2程序框图对LabVIEW[5]波形生成模块中的正弦波函数叠加均匀白噪声，设定正弦波的频率为10 Hz，采样率1000 Hz，噪声信号幅值为100，假定截止频率为20 Hz，利用巴特沃斯四阶低通滤波器和中值滤波方法对含有均匀白噪声的信号进行滤波处理，将滤波后的结果进行分析。滤波效果如图1所示，模块化程序框图如图2。从图1可以看出，曲线b为中值滤波的结果，正弦轨迹模糊、效果较差，曲线c为经过巴特沃斯低通滤波器后的结果，正弦轨迹完整、清晰可见，为数据处理和正确的故障诊断工作奠定了基础[6]。
需要指出的是，不是所有的测量数据都要进行数字滤波，应该根据实际情况具体分析，对毛刺比较多的测量数据采用数字滤波效果比较好。
5结论
（1） 从实验结果来看，本文设计的巴特沃斯低通滤波器对含有噪声的信号滤波效果明显，为正确提取汽车测试信号的特征，分析汽车运行状态和进行故障诊断分析提供了可靠的依据。
（2）本文以LabVIEW软件为开发平台，采用模块化的设计思想，用软件代替了部分硬件，缩短了仪器开发周期，降低了成本。
参考文献：
[1]沈永峰.基于虚拟仪器的汽车综合信息显示系统仿真设计[D].东北大学,2006.
[2]胡广书.数字信号处理[M].北京:清华大学出版社,2007.4.
[3]高渊文.车载式制动性能测试方法和软件开发的研究[D].重庆大学,2003.
[4]梁德沛,李宝丽.机械工程参量的动态测试技术[M].北京:机械工业出版社,1995.4.
[5]杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社, 2005.
[6]冯如只.基于虚拟仪器的汽车制动性能测试方法研究[D].兰州理工大学，2010.(04)摘要根据巴特沃斯低通滤波器的滤波原理，依据信号处理理论和LabVIEW技术，针对传统测试系统中特征提取不准确、数据可分析性差等问题，研究了一种基于虚拟仪器的滤波消噪与特征提取方法。系统以LabVIEW软件为开发平台，配以笔记本电脑，对含有噪声的信号进行巴特沃斯低通滤波处理，滤波后信号特征明显，完整、规律的信号波形清晰可见，为后期的数据处理和故障诊断工作提供了很好的技术支持。
关键词特征提取汽车测试信号滤波器
The research on methods of characteristics extraction and filter based on
the testing parameters of automobile
Feng Ruzhi, Luo Longfei
（Henan Mechenical Electrical Vocation Cdlege,Zhengzhou451191）
Abstract:According to the theory of Butterworth low pass filter, signal process and LabVIEW, a method of characteristics extraction based on virtual instrument against the disadvantages of traditional system, such as not accurate, bad analysis . This system is based on LabVIEW as software developing platform with pocket computer. The filtered signal characteristics Obvious, and the waveform integrity, regular，clearly visible through filter processing . Providing a good technical support for the data processing work.
Key words:characteristics extraction ; automobile ; Testing signal; filter
0引言
汽车运行参数在行驶过程中不断发生变化，对汽车运行参数的特征提取是汽车性能分析和故障诊断的关键。故障诊断的一个根本问题是如何合理地选用特征。传统的特征提取方法是利用中值滤波器对测试信号进行滤波处理［1］，滤波后的特征不能准确地反映汽车的实际运行状态。为合理、准确地提取汽车运行工况的特征，本文利用设计的巴特沃斯低通滤波器对测试参数进行滤波处理［2］，与中值滤波结果进行比较，效果明显，波形清晰。
1汽车测试信号简介
汽车测试的信号主要分为三类［1］［3］：
（1）模拟信号：模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模拟信号便于传输，但是抗干扰能力弱，容易使信号的幅值或相位发生突变。因此，有时要对模拟信号进行数字滤波等处理。
（2）数字信号：数字信号是指在有限的离散瞬时上取值间断的信号。由于数字信号用两种物理状态来表示0和1，其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力都比模拟信号强很多；在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号。
（3）开关信号：一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。
2巴特沃斯低通滤波器的设计原理
2.1巴特沃斯滤波器设计方法
滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。本节根据汽车测试信号特征提取要求，设计了巴特沃斯低通滤波器。具体设计步骤如下：
（1）模拟低通滤波器的设计
首先给定模拟低通滤波器的技术指标ap、Ωp、as、Ωs，其中ap为通过允许的最大衰减，Ωp为通带上限角频率，as为阻带应达到的最小衰减，Ωs为阻带下限角频率。ap，as的单位为dB，现预计设计一个低通滤波器G(s)为
G(s)=d0+d1s+…+dN-1sN-1+dNsNc0+c1s+…+cN-1sN-1+cNsN
使G(s)对数幅频响应101g｜G(jω)｜2在Ωp、Ωs处分别达到ap、as的要求。
ap、as都是Ω的函数，｜G(jω)｜的形状决定了它们的大小，因此，我们定义一个衰减函数a(Ω)，即
a(Ω)=101gX(jΩ)Y(jΩ)2=101g1｜G(jΩ)｜2（1）
或者
｜G(jΩ)｜2=10-a(Ω)/10（2）
显然，
ap=a(Ωp)=-101g｜G(jΩp)｜2（3）
as=a(Ωs)=-101g｜G(jΩs)｜2
这样，（1）式把低通模拟滤波器的四个技术指标和滤波器的幅频特性联系起来。我们设计的滤波器的冲击响应一般都为实数，所以
G(s)G*(s)=G(s)G(-s)｜s=jΩ=｜G(jΩ)｜2
为了使设计规范化，我们需要将滤波器的频率参数做归一化处理。设所给的实际频率为Ω，归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器，令λ=Ω/Ωp
显然，λp=1，λs=Ωs/Ωp，又令归一化复数变量为p，p=jλ，显然
p=jλ=jΩΩp=s/Ωp
巴特沃斯滤波器型式
｜G(jΩ)｜2=11+C2(Ω2)N
C为待定系数，N为待定的滤波器阶数。将实际频率Ω归一化得到归一化平方特性
｜G(jλ)｜2=11+C2(λ)2N
由此可以看出，在｜G(jλ)｜2中只有两个参数C和N，N是滤波器的阶次。
由（2）式及（3）式得
a(λ)=101g(1+C2λ2N)
则
C2λ2N=10a(λ)/10-1
即C2λ2Np=10ap/10-1
C2λ2Ns=10as/10-1
因为λp=1，所以
C2=10ap/10-1
N=lg10as/10-110ap/10-1/lgλs
假设ap=3 dB，则C=1，这样只剩下参数N，
｜G(jλ)｜2=11+λ2N=11+(Ω/Ωp)2N（4）
因为p=jλ，由式（4），有
G(p)G(-p)=11+(p/j)2N=11+(-1)N(p)2N
又p=s/Ωp
则G(s)=G(p)｜p=sΩp
（2）双线性Z变换法设计数字低通滤波器
用线性映射的方法可把S平面上的模拟低通滤波器，映射成Z平面上的IIR（Infinite Impulse Response）低通数字滤波器。线性映射的方法包括有：双线性变换、冲击不变性变换、阶跃不变性变换等。双线性变换法是一种最常用的方法，一般设计IIR低通数字滤波器时都给定了通带的范围、通带的波动、阻带的范围、阻带的波动等限定条件。设计时通过频率对应关系Ω=arctg(ω/2)，将S的左平面映射到Z平面上的单位圆内；将S的右平面映射到Z平面上的单位圆外。从S平面到Z平面的双向映射关系是：
图1滤波效果图
S=Z-1Z+1
Z=1+s1-s
ω=2arctanΩ
H(z)=G(s)｜s=z-1z+1
（3）频带变换[4]
对于高通数字滤波器、带通数字滤波器和带阻数字滤波器，同样可采用上面的方法进行设计，只不过在进行线性映射变换时须选用不同的映射函数。
4滤波实例
图2程序框图对LabVIEW[5]波形生成模块中的正弦波函数叠加均匀白噪声，设定正弦波的频率为10 Hz，采样率1000 Hz，噪声信号幅值为100，假定截止频率为20 Hz，利用巴特沃斯四阶低通滤波器和中值滤波方法对含有均匀白噪声的信号进行滤波处理，将滤波后的结果进行分析。滤波效果如图1所示，模块化程序框图如图2。从图1可以看出，曲线b为中值滤波的结果，正弦轨迹模糊、效果较差，曲线c为经过巴特沃斯低通滤波器后的结果，正弦轨迹完整、清晰可见，为数据处理和正确的故障诊断工作奠定了基础[6]。
需要指出的是，不是所有的测量数据都要进行数字滤波，应该根据实际情况具体分析，对毛刺比较多的测量数据采用数字滤波效果比较好。
5结论
（1） 从实验结果来看，本文设计的巴特沃斯低通滤波器对含有噪声的信号滤波效果明显，为正确提取汽车测试信号的特征，分析汽车运行状态和进行故障诊断分析提供了可靠的依据。
（2）本文以LabVIEW软件为开发平台，采用模块化的设计思想，用软件代替了部分硬件，缩短了仪器开发周期，降低了成本。
参考文献：
[1]沈永峰.基于虚拟仪器的汽车综合信息显示系统仿真设计[D].东北大学,2006.
[2]胡广书.数字信号处理[M].北京:清华大学出版社,2007.4.
[3]高渊文.车载式制动性能测试方法和软件开发的研究[D].重庆大学,2003.
[4]梁德沛,李宝丽.机械工程参量的动态测试技术[M].北京:机械工业出版社,1995.4.
[5]杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社, 2005.
[6]冯如只.基于虚拟仪器的汽车制动性能测试方法研究[D].兰州理工大学，2010.(04)
摘要根据巴特沃斯低通滤波器的滤波原理，依据信号处理理论和LabVIEW技术，针对传统测试系统中特征提取不准确、数据可分析性差等问题，研究了一种基于虚拟仪器的滤波消噪与特征提取方法。系统以LabVIEW软件为开发平台，配以笔记本电脑，对含有噪声的信号进行巴特沃斯低通滤波处理，滤波后信号特征明显，完整、规律的信号波形清晰可见，为后期的数据处理和故障诊断工作提供了很好的技术支持。
关键词特征提取汽车测试信号滤波器
The research on methods of characteristics extraction and filter based on
the testing parameters of automobile
Feng Ruzhi, Luo Longfei
（Henan Mechenical Electrical Vocation Cdlege,Zhengzhou451191）
Abstract:According to the theory of Butterworth low pass filter, signal process and LabVIEW, a method of characteristics extraction based on virtual instrument against the disadvantages of traditional system, such as not accurate, bad analysis . This system is based on LabVIEW as software developing platform with pocket computer. The filtered signal characteristics Obvious, and the waveform integrity, regular，clearly visible through filter processing . Providing a good technical support for the data processing work.
Key words:characteristics extraction ; automobile ; Testing signal; filter
0引言
汽车运行参数在行驶过程中不断发生变化，对汽车运行参数的特征提取是汽车性能分析和故障诊断的关键。故障诊断的一个根本问题是如何合理地选用特征。传统的特征提取方法是利用中值滤波器对测试信号进行滤波处理［1］，滤波后的特征不能准确地反映汽车的实际运行状态。为合理、准确地提取汽车运行工况的特征，本文利用设计的巴特沃斯低通滤波器对测试参数进行滤波处理［2］，与中值滤波结果进行比较，效果明显，波形清晰。
1汽车测试信号简介
汽车测试的信号主要分为三类［1］［3］：
（1）模拟信号：模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模拟信号便于传输，但是抗干扰能力弱，容易使信号的幅值或相位发生突变。因此，有时要对模拟信号进行数字滤波等处理。
（2）数字信号：数字信号是指在有限的离散瞬时上取值间断的信号。由于数字信号用两种物理状态来表示0和1，其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力都比模拟信号强很多；在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号。
（3）开关信号：一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。
2巴特沃斯低通滤波器的设计原理
2.1巴特沃斯滤波器设计方法
滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。本节根据汽车测试信号特征提取要求，设计了巴特沃斯低通滤波器。具体设计步骤如下：
（1）模拟低通滤波器的设计
首先给定模拟低通滤波器的技术指标ap、Ωp、as、Ωs，其中ap为通过允许的最大衰减，Ωp为通带上限角频率，as为阻带应达到的最小衰减，Ωs为阻带下限角频率。ap，as的单位为dB，现预计设计一个低通滤波器G(s)为
G(s)=d0+d1s+…+dN-1sN-1+dNsNc0+c1s+…+cN-1sN-1+cNsN
使G(s)对数幅频响应101g｜G(jω)｜2在Ωp、Ωs处分别达到ap、as的要求。
ap、as都是Ω的函数，｜G(jω)｜的形状决定了它们的大小，因此，我们定义一个衰减函数a(Ω)，即
a(Ω)=101gX(jΩ)Y(jΩ)2=101g1｜G(jΩ)｜2（1）
或者
｜G(jΩ)｜2=10-a(Ω)/10（2）
显然，
ap=a(Ωp)=-101g｜G(jΩp)｜2（3）
as=a(Ωs)=-101g｜G(jΩs)｜2
这样，（1）式把低通模拟滤波器的四个技术指标和滤波器的幅频特性联系起来。我们设计的滤波器的冲击响应一般都为实数，所以
G(s)G*(s)=G(s)G(-s)｜s=jΩ=｜G(jΩ)｜2
为了使设计规范化，我们需要将滤波器的频率参数做归一化处理。设所给的实际频率为Ω，归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器，令λ=Ω/Ωp
显然，λp=1，λs=Ωs/Ωp，又令归一化复数变量为p，p=jλ，显然
p=jλ=jΩΩp=s/Ωp
巴特沃斯滤波器型式
｜G(jΩ)｜2=11+C2(Ω2)N
C为待定系数，N为待定的滤波器阶数。将实际频率Ω归一化得到归一化平方特性
｜G(jλ)｜2=11+C2(λ)2N
由此可以看出，在｜G(jλ)｜2中只有两个参数C和N，N是滤波器的阶次。
由（2）式及（3）式得
a(λ)=101g(1+C2λ2N)
则
C2λ2N=10a(λ)/10-1
即C2λ2Np=10ap/10-1
C2λ2Ns=10as/10-1
因为λp=1，所以
C2=10ap/10-1
N=lg10as/10-110ap/10-1/lgλs
假设ap=3 dB，则C=1，这样只剩下参数N，
｜G(jλ)｜2=11+λ2N=11+(Ω/Ωp)2N（4）
因为p=jλ，由式（4），有
G(p)G(-p)=11+(p/j)2N=11+(-1)N(p)2N
又p=s/Ωp
则G(s)=G(p)｜p=sΩp
（2）双线性Z变换法设计数字低通滤波器
用线性映射的方法可把S平面上的模拟低通滤波器，映射成Z平面上的IIR（Infinite Impulse Response）低通数字滤波器。线性映射的方法包括有：双线性变换、冲击不变性变换、阶跃不变性变换等。双线性变换法是一种最常用的方法，一般设计IIR低通数字滤波器时都给定了通带的范围、通带的波动、阻带的范围、阻带的波动等限定条件。设计时通过频率对应关系Ω=arctg(ω/2)，将S的左平面映射到Z平面上的单位圆内；将S的右平面映射到Z平面上的单位圆外。从S平面到Z平面的双向映射关系是：
图1滤波效果图
S=Z-1Z+1
Z=1+s1-s
ω=2arctanΩ
H(z)=G(s)｜s=z-1z+1
（3）频带变换[4]
对于高通数字滤波器、带通数字滤波器和带阻数字滤波器，同样可采用上面的方法进行设计，只不过在进行线性映射变换时须选用不同的映射函数。
4滤波实例
图2程序框图对LabVIEW[5]波形生成模块中的正弦波函数叠加均匀白噪声，设定正弦波的频率为10 Hz，采样率1000 Hz，噪声信号幅值为100，假定截止频率为20 Hz，利用巴特沃斯四阶低通滤波器和中值滤波方法对含有均匀白噪声的信号进行滤波处理，将滤波后的结果进行分析。滤波效果如图1所示，模块化程序框图如图2。从图1可以看出，曲线b为中值滤波的结果，正弦轨迹模糊、效果较差，曲线c为经过巴特沃斯低通滤波器后的结果，正弦轨迹完整、清晰可见，为数据处理和正确的故障诊断工作奠定了基础[6]。
需要指出的是，不是所有的测量数据都要进行数字滤波，应该根据实际情况具体分析，对毛刺比较多的测量数据采用数字滤波效果比较好。
5结论
（1） 从实验结果来看，本文设计的巴特沃斯低通滤波器对含有噪声的信号滤波效果明显，为正确提取汽车测试信号的特征，分析汽车运行状态和进行故障诊断分析提供了可靠的依据。
（2）本文以LabVIEW软件为开发平台，采用模块化的设计思想，用软件代替了部分硬件，缩短了仪器开发周期，降低了成本。
参考文献：
[1]沈永峰.基于虚拟仪器的汽车综合信息显示系统仿真设计[D].东北大学,2006.
[2]胡广书.数字信号处理[M].北京:清华大学出版社,2007.4.
[3]高渊文.车载式制动性能测试方法和软件开发的研究[D].重庆大学,2003.
[4]梁德沛,李宝丽.机械工程参量的动态测试技术[M].北京:机械工业出版社,1995.4.
[5]杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社, 2005.
[6]冯如只.基于虚拟仪器的汽车制动性能测试方法研究[D].兰州理工大学，2010.(04)摘要根据巴特沃斯低通滤波器的滤波原理，依据信号处理理论和LabVIEW技术，针对传统测试系统中特征提取不准确、数据可分析性差等问题，研究了一种基于虚拟仪器的滤波消噪与特征提取方法。系统以LabVIEW软件为开发平台，配以笔记本电脑，对含有噪声的信号进行巴特沃斯低通滤波处理，滤波后信号特征明显，完整、规律的信号波形清晰可见，为后期的数据处理和故障诊断工作提供了很好的技术支持。
关键词特征提取汽车测试信号滤波器
The research on methods of characteristics extraction and filter based on
the testing parameters of automobile
Feng Ruzhi, Luo Longfei
（Henan Mechenical Electrical Vocation Cdlege,Zhengzhou451191）
Abstract:According to the theory of Butterworth low pass filter, signal process and LabVIEW, a method of characteristics extraction based on virtual instrument against the disadvantages of traditional system, such as not accurate, bad analysis . This system is based on LabVIEW as software developing platform with pocket computer. The filtered signal characteristics Obvious, and the waveform integrity, regular，clearly visible through filter processing . Providing a good technical support for the data processing work.
Key words:characteristics extraction ; automobile ; Testing signal; filter
0引言
汽车运行参数在行驶过程中不断发生变化，对汽车运行参数的特征提取是汽车性能分析和故障诊断的关键。故障诊断的一个根本问题是如何合理地选用特征。传统的特征提取方法是利用中值滤波器对测试信号进行滤波处理［1］，滤波后的特征不能准确地反映汽车的实际运行状态。为合理、准确地提取汽车运行工况的特征，本文利用设计的巴特沃斯低通滤波器对测试参数进行滤波处理［2］，与中值滤波结果进行比较，效果明显，波形清晰。
1汽车测试信号简介
汽车测试的信号主要分为三类［1］［3］：
（1）模拟信号：模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模拟信号便于传输，但是抗干扰能力弱，容易使信号的幅值或相位发生突变。因此，有时要对模拟信号进行数字滤波等处理。
（2）数字信号：数字信号是指在有限的离散瞬时上取值间断的信号。由于数字信号用两种物理状态来表示0和1，其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力都比模拟信号强很多；在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号。
（3）开关信号：一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。
2巴特沃斯低通滤波器的设计原理
2.1巴特沃斯滤波器设计方法
滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。本节根据汽车测试信号特征提取要求，设计了巴特沃斯低通滤波器。具体设计步骤如下：
（1）模拟低通滤波器的设计
首先给定模拟低通滤波器的技术指标ap、Ωp、as、Ωs，其中ap为通过允许的最大衰减，Ωp为通带上限角频率，as为阻带应达到的最小衰减，Ωs为阻带下限角频率。ap，as的单位为dB，现预计设计一个低通滤波器G(s)为
G(s)=d0+d1s+…+dN-1sN-1+dNsNc0+c1s+…+cN-1sN-1+cNsN
使G(s)对数幅频响应101g｜G(jω)｜2在Ωp、Ωs处分别达到ap、as的要求。
ap、as都是Ω的函数，｜G(jω)｜的形状决定了它们的大小，因此，我们定义一个衰减函数a(Ω)，即
a(Ω)=101gX(jΩ)Y(jΩ)2=101g1｜G(jΩ)｜2（1）
或者
｜G(jΩ)｜2=10-a(Ω)/10（2）
显然，
ap=a(Ωp)=-101g｜G(jΩp)｜2（3）
as=a(Ωs)=-101g｜G(jΩs)｜2
这样，（1）式把低通模拟滤波器的四个技术指标和滤波器的幅频特性联系起来。我们设计的滤波器的冲击响应一般都为实数，所以
G(s)G*(s)=G(s)G(-s)｜s=jΩ=｜G(jΩ)｜2
为了使设计规范化，我们需要将滤波器的频率参数做归一化处理。设所给的实际频率为Ω，归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器，令λ=Ω/Ωp
显然，λp=1，λs=Ωs/Ωp，又令归一化复数变量为p，p=jλ，显然
p=jλ=jΩΩp=s/Ωp
巴特沃斯滤波器型式
｜G(jΩ)｜2=11+C2(Ω2)N
C为待定系数，N为待定的滤波器阶数。将实际频率Ω归一化得到归一化平方特性
｜G(jλ)｜2=11+C2(λ)2N
由此可以看出，在｜G(jλ)｜2中只有两个参数C和N，N是滤波器的阶次。
由（2）式及（3）式得
a(λ)=101g(1+C2λ2N)
则
C2λ2N=10a(λ)/10-1
即C2λ2Np=10ap/10-1
C2λ2Ns=10as/10-1
因为λp=1，所以
C2=10ap/10-1
N=lg10as/10-110ap/10-1/lgλs
假设ap=3 dB，则C=1，这样只剩下参数N，
｜G(jλ)｜2=11+λ2N=11+(Ω/Ωp)2N（4）
因为p=jλ，由式（4），有
G(p)G(-p)=11+(p/j)2N=11+(-1)N(p)2N
又p=s/Ωp
则G(s)=G(p)｜p=sΩp
（2）双线性Z变换法设计数字低通滤波器
用线性映射的方法可把S平面上的模拟低通滤波器，映射成Z平面上的IIR（Infinite Impulse Response）低通数字滤波器。线性映射的方法包括有：双线性变换、冲击不变性变换、阶跃不变性变换等。双线性变换法是一种最常用的方法，一般设计IIR低通数字滤波器时都给定了通带的范围、通带的波动、阻带的范围、阻带的波动等限定条件。设计时通过频率对应关系Ω=arctg(ω/2)，将S的左平面映射到Z平面上的单位圆内；将S的右平面映射到Z平面上的单位圆外。从S平面到Z平面的双向映射关系是：
图1滤波效果图
S=Z-1Z+1
Z=1+s1-s
ω=2arctanΩ
H(z)=G(s)｜s=z-1z+1
（3）频带变换[4]
对于高通数字滤波器、带通数字滤波器和带阻数字滤波器，同样可采用上面的方法进行设计，只不过在进行线性映射变换时须选用不同的映射函数。
4滤波实例
图2程序框图对LabVIEW[5]波形生成模块中的正弦波函数叠加均匀白噪声，设定正弦波的频率为10 Hz，采样率1000 Hz，噪声信号幅值为100，假定截止频率为20 Hz，利用巴特沃斯四阶低通滤波器和中值滤波方法对含有均匀白噪声的信号进行滤波处理，将滤波后的结果进行分析。滤波效果如图1所示，模块化程序框图如图2。从图1可以看出，曲线b为中值滤波的结果，正弦轨迹模糊、效果较差，曲线c为经过巴特沃斯低通滤波器后的结果，正弦轨迹完整、清晰可见，为数据处理和正确的故障诊断工作奠定了基础[6]。
需要指出的是，不是所有的测量数据都要进行数字滤波，应该根据实际情况具体分析，对毛刺比较多的测量数据采用数字滤波效果比较好。
5结论
（1） 从实验结果来看，本文设计的巴特沃斯低通滤波器对含有噪声的信号滤波效果明显，为正确提取汽车测试信号的特征，分析汽车运行状态和进行故障诊断分析提供了可靠的依据。
（2）本文以LabVIEW软件为开发平台，采用模块化的设计思想，用软件代替了部分硬件，缩短了仪器开发周期，降低了成本。
参考文献：
[1]沈永峰.基于虚拟仪器的汽车综合信息显示系统仿真设计[D].东北大学,2006.
[2]胡广书.数字信号处理[M].北京:清华大学出版社,2007.4.
[3]高渊文.车载式制动性能测试方法和软件开发的研究[D].重庆大学,2003.
[4]梁德沛,李宝丽.机械工程参量的动态测试技术[M].北京:机械工业出版社,1995.4.
[5]杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社, 2005.
[6]冯如只.基于虚拟仪器的汽车制动性能测试方法研究[D].兰州理工大学，2010.(04)摘要根据巴特沃斯低通滤波器的滤波原理，依据信号处理理论和LabVIEW技术，针对传统测试系统中特征提取不准确、数据可分析性差等问题，研究了一种基于虚拟仪器的滤波消噪与特征提取方法。系统以LabVIEW软件为开发平台，配以笔记本电脑，对含有噪声的信号进行巴特沃斯低通滤波处理，滤波后信号特征明显，完整、规律的信号波形清晰可见，为后期的数据处理和故障诊断工作提供了很好的技术支持。
关键词特征提取汽车测试信号滤波器
The research on methods of characteristics extraction and filter based on
the testing parameters of automobile
Feng Ruzhi, Luo Longfei
（Henan Mechenical Electrical Vocation Cdlege,Zhengzhou451191）
Abstract:According to the theory of Butterworth low pass filter, signal process and LabVIEW, a method of characteristics extraction based on virtual instrument against the disadvantages of traditional system, such as not accurate, bad analysis . This system is based on LabVIEW as software developing platform with pocket computer. The filtered signal characteristics Obvious, and the waveform integrity, regular，clearly visible through filter processing . Providing a good technical support for the data processing work.
Key words:characteristics extraction ; automobile ; Testing signal; filter
0引言
汽车运行参数在行驶过程中不断发生变化，对汽车运行参数的特征提取是汽车性能分析和故障诊断的关键。故障诊断的一个根本问题是如何合理地选用特征。传统的特征提取方法是利用中值滤波器对测试信号进行滤波处理［1］，滤波后的特征不能准确地反映汽车的实际运行状态。为合理、准确地提取汽车运行工况的特征，本文利用设计的巴特沃斯低通滤波器对测试参数进行滤波处理［2］，与中值滤波结果进行比较，效果明显，波形清晰。
1汽车测试信号简介
汽车测试的信号主要分为三类［1］［3］：
（1）模拟信号：模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模拟信号便于传输，但是抗干扰能力弱，容易使信号的幅值或相位发生突变。因此，有时要对模拟信号进行数字滤波等处理。
（2）数字信号：数字信号是指在有限的离散瞬时上取值间断的信号。由于数字信号用两种物理状态来表示0和1，其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力都比模拟信号强很多；在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号。
（3）开关信号：一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。
2巴特沃斯低通滤波器的设计原理
2.1巴特沃斯滤波器设计方法
滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。本节根据汽车测试信号特征提取要求，设计了巴特沃斯低通滤波器。具体设计步骤如下：
（1）模拟低通滤波器的设计
首先给定模拟低通滤波器的技术指标ap、Ωp、as、Ωs，其中ap为通过允许的最大衰减，Ωp为通带上限角频率，as为阻带应达到的最小衰减，Ωs为阻带下限角频率。ap，as的单位为dB，现预计设计一个低通滤波器G(s)为
G(s)=d0+d1s+…+dN-1sN-1+dNsNc0+c1s+…+cN-1sN-1+cNsN
使G(s)对数幅频响应101g｜G(jω)｜2在Ωp、Ωs处分别达到ap、as的要求。
ap、as都是Ω的函数，｜G(jω)｜的形状决定了它们的大小，因此，我们定义一个衰减函数a(Ω)，即
a(Ω)=101gX(jΩ)Y(jΩ)2=101g1｜G(jΩ)｜2（1）
或者
｜G(jΩ)｜2=10-a(Ω)/10（2）
显然，
ap=a(Ωp)=-101g｜G(jΩp)｜2（3）
as=a(Ωs)=-101g｜G(jΩs)｜2
这样，（1）式把低通模拟滤波器的四个技术指标和滤波器的幅频特性联系起来。我们设计的滤波器的冲击响应一般都为实数，所以
G(s)G*(s)=G(s)G(-s)｜s=jΩ=｜G(jΩ)｜2
为了使设计规范化，我们需要将滤波器的频率参数做归一化处理。设所给的实际频率为Ω，归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器，令λ=Ω/Ωp
显然，λp=1，λs=Ωs/Ωp，又令归一化复数变量为p，p=jλ，显然
p=jλ=jΩΩp=s/Ωp
巴特沃斯滤波器型式
｜G(jΩ)｜2=11+C2(Ω2)N
C为待定系数，N为待定的滤波器阶数。将实际频率Ω归一化得到归一化平方特性
｜G(jλ)｜2=11+C2(λ)2N
由此可以看出，在｜G(jλ)｜2中只有两个参数C和N，N是滤波器的阶次。
由（2）式及（3）式得
a(λ)=101g(1+C2λ2N)
则
C2λ2N=10a(λ)/10-1
即C2λ2Np=10ap/10-1
C2λ2Ns=10as/10-1
因为λp=1，所以
C2=10ap/10-1
N=lg10as/10-110ap/10-1/lgλs
假设ap=3 dB，则C=1，这样只剩下参数N，
｜G(jλ)｜2=11+λ2N=11+(Ω/Ωp)2N（4）
因为p=jλ，由式（4），有
G(p)G(-p)=11+(p/j)2N=11+(-1)N(p)2N
又p=s/Ωp
则G(s)=G(p)｜p=sΩp
（2）双线性Z变换法设计数字低通滤波器
用线性映射的方法可把S平面上的模拟低通滤波器，映射成Z平面上的IIR（Infinite Impulse Response）低通数字滤波器。线性映射的方法包括有：双线性变换、冲击不变性变换、阶跃不变性变换等。双线性变换法是一种最常用的方法，一般设计IIR低通数字滤波器时都给定了通带的范围、通带的波动、阻带的范围、阻带的波动等限定条件。设计时通过频率对应关系Ω=arctg(ω/2)，将S的左平面映射到Z平面上的单位圆内；将S的右平面映射到Z平面上的单位圆外。从S平面到Z平面的双向映射关系是：
图1滤波效果图
S=Z-1Z+1
Z=1+s1-s
ω=2arctanΩ
H(z)=G(s)｜s=z-1z+1
（3）频带变换[4]
对于高通数字滤波器、带通数字滤波器和带阻数字滤波器，同样可采用上面的方法进行设计，只不过在进行线性映射变换时须选用不同的映射函数。
4滤波实例
图2程序框图对LabVIEW[5]波形生成模块中的正弦波函数叠加均匀白噪声，设定正弦波的频率为10 Hz，采样率1000 Hz，噪声信号幅值为100，假定截止频率为20 Hz，利用巴特沃斯四阶低通滤波器和中值滤波方法对含有均匀白噪声的信号进行滤波处理，将滤波后的结果进行分析。滤波效果如图1所示，模块化程序框图如图2。从图1可以看出，曲线b为中值滤波的结果，正弦轨迹模糊、效果较差，曲线c为经过巴特沃斯低通滤波器后的结果，正弦轨迹完整、清晰可见，为数据处理和正确的故障诊断工作奠定了基础[6]。
需要指出的是，不是所有的测量数据都要进行数字滤波，应该根据实际情况具体分析，对毛刺比较多的测量数据采用数字滤波效果比较好。
5结论
（1） 从实验结果来看，本文设计的巴特沃斯低通滤波器对含有噪声的信号滤波效果明显，为正确提取汽车测试信号的特征，分析汽车运行状态和进行故障诊断分析提供了可靠的依据。
（2）本文以LabVIEW软件为开发平台，采用模块化的设计思想，用软件代替了部分硬件，缩短了仪器开发周期，降低了成本。
参考文献：
[1]沈永峰.基于虚拟仪器的汽车综合信息显示系统仿真设计[D].东北大学,2006.
[2]胡广书.数字信号处理[M].北京:清华大学出版社,2007.4.
[3]高渊文.车载式制动性能测试方法和软件开发的研究[D].重庆大学,2003.
[4]梁德沛,李宝丽.机械工程参量的动态测试技术[M].北京:机械工业出版社,1995.4.
[5]杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社, 2005.
[6]冯如只.基于虚拟仪器的汽车制动性能测试方法研究[D].兰州理工大学，2010.(04)
