十种软件滤波方法

  十种软件滤波方法

1、限幅滤波法

        A、方法：

        根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）

        每次检测到新值时判断：

        如果本次值与上次值之差<A，则本次值有效

        如果本次值与上次值之差>A，则本次值无效，放弃本次值，用上次值答题本次值

        B、优点

        能有效克服因偶然因素引起的忙冲干扰

        C、缺点

        无法预测那种周期性的干扰

        平滑度差

       

        #define A 10

        char value;

       

        char filter()

        {

                char new_value;

                new_value = get_ad();

                if((new_value - value > A) || (value - new_value > A))

                        return value;

                return new_value;

        }

       

2、中位值滤波法

        A、方法：

        连续采样N次（N取奇数）

        把N次采样值按大小排列

        取中间值为本次有效值

        B、优点

        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰

        对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果

        C、缺点

        对流量。速度等快速变化的参数不宜

       

        #define N 11

       

        char filter()

        {

                char value_buf
;

                char count,i,j,temp;

                for(count = 0 ;count < N;count++)

                {

                        value_buf[count] = get_ad();

                        delay();

                }

                for(j = 0;j<N-1;j++)

                {

                        for(i = 0 ;i < N;i++)

                        {

                                if(value_buf > value_buf[i+1])

                                {

                                        temp = value_buf;

                                        value_buf[i+1] = value_buf;

                                        value_buf[i+1] = temp;

                                }

                        }

                }

                return value_buf[(N-1)/2];

        }

       

3、算术平均滤波法

        A、方法：

        连续选取N个采样值进行算术平均运算

        N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度低

        N值较小时：信号平滑度较低，但是灵敏度高

        N值得选取：一般流量，N=12，压力：N= 4

        B、优点

        适用对一般具有随机干扰的信号进行滤波

        这样信号的特点是有一个平均值，数据在某一数据范围附近上下波动

        C、缺点

        对于测量速度较慢或要求数据计算较快的实时控制不适用

        比较浪费RAM

       

        #define N 12

       

        char filter()

        {

                int sum = 0;

                for(count = 0;count < N;count++)

                {

                        sum += get_ad();

                        delay();

                }

                return (char)(sum/N)

        }

       

4、递推平均滤波法（又称为滑动平均滤波法）

        A、方法：

        把连续取N个采样值看成一个队列

        队列的长度固定为N

        每次采样到一个新的数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据（先进先出原则）

        把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果

        N值的选取：流量，N=12；压力：N = 4；液面;N =4-12;温度：N = 1-4;

        B、优点

        对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高

        适用于高频振荡的系统

        C、缺点

        灵敏度低

        对偶然出现的脉冲性干扰抑制作用较差

        不宜消除由于脉冲值干扰引起的采样值偏差

        不适用与脉冲干扰比较严重的场合

        比较浪费RAM

       

        #define  N 12

       

        char value_buf
;

        char i = 0;

       

        char filter()

        {

                char count;

                int sum = 0;

                value_buf[i++] = get_ad();

                if(i == N)

                        i = 0;

                for(count = 0;count < N;count++)

                        sum = value_buf[count];

                return (char)(sum/N);

        }

       

5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）

        A、方法：

        相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”

        连续采样N个数据，去掉一个最大的和一个最小的

        然后计算N-2 个数据的算术平均值

        N的值选取3-14

        B、优点

        融合了两种滤波的优点

        对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除脉冲干扰所引起的采样值偏差

        C、缺点

        测量数度慢，和算术平均滤波一样

        浪费RAM

       

        #define N 12

       

        char filter()

        {

                char count,i,j;

                char value_buf
;

                int sum = 0;

                for(count = 0;count < N;count++)

                {

                value_buf = get_ad();

                delay();

                }

                for(j=0;j<N-1;j++)

                {

                        for(i=0;i<N;i++)

                        {

                                if(value_buf > value_buf[i+1])

                                {

                                        temp = value_buf;

                                        value_buf = value_buf[i+1];

                                        value_buf[i+1] = temp;

                                }

                        }

                }

                for(count = 1;count < N-1;count++)

                {

                        sum += value_buf[count];

                }

                return (char)(sum/(N-2));

        }

       

6、限幅平均滤波法

        A、方法：

        相当于“限幅滤波法”+”递推平均滤波法“

        每次采样到的新数据先进行限幅处理

        再送入队列进行递推平均滤波处理

        B、优点

        融合了两种滤波法的优点

        对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除脉冲干扰所引起的采样值偏差

        C、缺点

        浪费RAM

       

7、一阶滞后滤波法

        A、方法：

        取a = 0-1

        本次滤波结果=（1-a）*本次采样值 + a*上次滤波结果

        B、优点

        对周期性干扰具有良好的一直作用

        适用于波动频率较高的场合

        C、缺点

        相位滞后，灵敏度低

        滞后程度取决于a值的大小

        不能消除滤波频率高于采样频率的1/2 的干扰信号

       

        #define a 50

        char value;

       

        char filter()

        {

                char new_value;

                new_value = get_ad();

                return (100-a)*value + a*new_value;

        }

8、加权递推平均滤波法     

        A、方法：

        是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权         

        通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。

        给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低     

        B、优点：

        适用于有较大纯滞后时间常数的对象         

        和采样周期较短的系统     

        C、缺点：

        对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号         

        不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差

       

        #define N 12

       

        char code coe
= {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};

        char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;

       

        char filter()

        {

                char count;

                char value_buf
;

                int sum=0;

                for (count=0,count<N;count++)

                {

                        value_buf[count] = get_ad();

                        delay();

                }

                for (count=0,count<N;count++)

                        sum += value_buf[count]*coe[count];

                return (char)(sum/sum_coe);

        }

9、消抖滤波法     

        A、方法：

        设置一个滤波计数器

        将每次采样值与当前有效值比较：

        如果采样值＝当前有效值，则计数器清零

        如果采样值<>当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否>=上限N(溢出)            

        如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器     

        B、优点：

        对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,

        可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动     

        C、缺点：

        对于快速变化的参数不宜

        如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统

       

        #define N 12

        char filter()

        {

                char count=0;

                char new_value;

                new_value = get_ad();

                while (value !=new_value);

                {

                        count++;

                        if (count>=N) return new_value;

                        delay();

                        new_value = get_ad();

                }

                return value;

        }

       

10、限幅消抖滤波法     

        A、方法：

        相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”         

        先限幅,后消抖     

        B、优点：

        继承了“限幅”和“消抖”的优点

        改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统     

        C、缺点：

        对于快速变化的参数不宜