基于STM32F4的加速度频域二次积分振动位移C语言算法

基于STM32F407对加速度进行频域二次积分，需要用到F4的DSP库。本文件参考了王济《matlab在振动信号处理中的应用》一书中频域二次积分的matlab代码。该文件测量的位移为振动位移（总位移为0），单次非零位移的测量不适用。

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 *  @filename	频域一次/二次积分
 *  @author  	L-KAYA
 *  @date    	27-July-2018
 *  @brief   	该文件主要用于实现加速度在频域的一次或二次积分
 *           	得到速度或位移，有带通滤波功能，积分后漂移较小
 *  			建议采样频率1kHz以上，效果较为理想
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 */

#include “double_integral.h“
#include “arm_const_structs.h“

//结构体指针
dou_integ_t* integ = NULL;

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 *  @name	频域一次/二次积分初始化函数
 *  @brief  初始化用于存储函数的结构体，下方可更改部分根据实际情况更改
 *  @pram	len	用于二次积分的数组长度，建议大于16小于4096，2的幂次
 *  @retval	0	成功
 *  		else失败
 */
int integ_init（uint16_t len）
{
	integ = （dou_integ_t*）MALLOC（sizeof（dou_integ_t））;
	if（integ == NULL）
		return -1;//内存申请失败
	
	// 设置频域二次积分的参数（可更改）
	integ->smple_frq  = SMPLE_FRQ;								//采样频率
	integ->gravity    = GRAVITY;								//单位变化系数（最后积分结果乘上该系数，根据重力加速度得到）
	integ->integ_time = INTEG_TIME;								//积分次数
	integ->frq_min    = FRQ_MIN;								//高通滤波截止频率
	integ->frq_max    = FRQ_MAX;								//低通滤波截止频率（应小于采样频率）
	if（integ->frq_max>=integ->smple_frq）
		return -2;
	
	// 根据输入数组长度，计算FFT数组长度
	uint8_t i;
	for（i=4; i<13; i++）{										//数组长度范围为2^4=16 ~ 2^12=4096
		if（POW（2i）>=len）{
			integ->fft_len = POW（2i）;							//大于并接近n的2的幂次方的FFT长度
			break;
		}
	}
	if（i == 13）
		return -3;//数据长度太大，范围为16~4096
	
	//为fft_buf临时数组分配内存
	integ->fft_buf = （float*）MALLOC（integ->fft_len*2*（sizeof（float）））;
	if（integ->fft_buf == NULL）
		return -4;//内存申请失败
	
	switch（integ->fft_len）
	{
		case 16:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len16;
			break;
		}
		case 32:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len32;
			break;
		}
		case 64:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len64;
			break;
		}
		case 128:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len128;
			break;
		}
		case 256:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len256;
			break;
		}
		case 512:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len512;
			break;
		}
		case 1024:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len1024;
			break;
		}
		case 2048:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len2048;
			break;
		}
		case 4096:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len4096;
			break;
		}
		default:{
			integ->S = arm_cfft_sR_f32_len1024;
		}
	}

	float df = （float）integ->smple_frq / （float）integ->fft_len;			//计算频率间隔（Hz/s）
	integ->high_pass = round（integ->frq_min/df）;						//高通频率截止点
	integ->low_pass  = round（integ->frq_max/df）;  						//低通频率截止点
	
	float dw = 2*PI*df;													//圆频率间隔（rad/s）
	integ->w_vec = （float*）MALLOC（（integ->fft_len-1）*（sizeof（float）））;
	for（int i=0; i<（integ->fft_len/2）; i++）{
		integ->w_vec[i] = dw*i;											//正离散圆频率向量
		integ->w_vec[i] = POW（integ->w_vec[i]integ->integ_time）;		//以积分次数为指数，建立圆频率变量向量
	}
	for（int i=integ->fft_len/2; i<（integ->fft_len-1）; i++）{
		integ->w_vec[i] = -dw*（integ->fft_len/2-1） + dw*（i - integ->fft_len/2）;	//负离散圆频率向量
		integ->w_vec[i] = POW（integ->w_vec[i]integ->integ_time）;		//以积分次数为指数，建立圆频率变量向量
	}
	
	return 0;
}

/** 
 *  @name	频域一次/二次积分去初始化函数
 *  @brief	不需要用到频域积分后可去初始化，释放内

 属性            大小     日期    时间   名称
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     文件        6116  2018-08-02 10:02  频域二次积分_振动位移\double_integral.c
     文件        3409  2018-08-02 10:06  频域二次积分_振动位移\double_integral.h
     目录           0  2018-08-02 09:59  频域二次积分_振动位移\