直升机自动测试中的数据采集及滤波模块的研究

2 数字滤波
实际测量需要解决的难点和关键问题是消除噪声和干扰对测量结果的影响。在数据采集与处理过程中采用数字滤波技术不仅能够起到降低噪声和干扰的辅助作用，而且还能减小测量误差，提高测量精度。系统在测量数据的采集与处理中采用了多种数字滤波方法，这里将详述其中的FIR滤波和FFT频谱分析，并通过应用进行系统分析。
在经典滤波器FIR和IIR选择方面，考虑到直升机自动测试系统中要求保证相位信息，本系统采用FIR滤波器。FIR可以在幅度特性随意设计的同时保证精确严格的线性相位，而且没有不稳定的问题。
在FIR滤波器的设计方面，采用Kaiser窗。它可以通过调整参数值来折中选择主瓣宽度和旁瓣衰减，有很大的灵活性。其他性能指标主瓣半带宽和3 dB半带与滤波器的长度有关，可通过增加滤波器长度来减小带宽。
本系统设计阻带最小衰减都为-50 dB，通过下式：

得出参数β=4．551 26，同时考虑到滤波计算量，本设计选择50阶，能在一个采样周期内完成。
为了使自动测试系统适合多种频率的信号采集，更好的滤出高频干扰。在A／D采样频率可调控的基础上，本系统设计了多种归一化截止频率的FIR低通滤波器。归一化截止频率分别为0.1，O.15，O.2，O.25，0.3，O.4。
当ωc=O．1时，所设计的FIR滤波器的幅频对数特性如图4所示。

本系统可实现不同ωc值的FIR滤波器的自动调用。利用TI公司的FFT函数库对所采数据序列(1 024点)进行FFT计算，然后根据序列的幅频特性，判断出该信号的主要频段，继而调用相应的FIR滤波器进行对高频干扰信号的滤除。
在应用中，采用2．5 kHz采样频率，采集1 024个点，采集到一段含有噪声的数据，用CCS的Gragh工具观察，如图5所示。