(完整版)十種軟件濾波的算法

1、十種軟件濾波的算法軟件濾波在嵌入式的數(shù)據(jù)采集和處理中有著很重要的作用，這 10 種方法各有優(yōu)劣，根據(jù)自 己的需要選擇。同時(shí)提供了 C 語(yǔ)言的參考代碼，希望對(duì)各位能有幫助。1、限幅濾波法(又稱(chēng)程序判斷濾波法)A、方法： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值(設(shè)為A )每次檢測(cè)到新值時(shí)判斷：如果本次值與上次值之差 <=A, 則本次值有效如果本次值與上次值之差 >A, 則本次值無(wú)效 ,放棄本次值 ,用上次值代替本次值B、優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾C、缺點(diǎn)無(wú)法抑制那種周期性的干擾 平滑度差/* A 值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整 value 為有效值， new_value 為當(dāng)前

2、采樣值 濾波程序 返回有效的實(shí)際值 */#define A 10char value;char filter()char new_value; new_value =get_ad();if ( ( new_value - value > A ) | ( value- new_value > A ) return value;returnnew_value; 2、中位值濾波法A、方法： 連續(xù)采樣 N 次( N 取奇數(shù)) 把N 次采樣值按大小排列 取中間值為本次有效值B、優(yōu)點(diǎn)： 能有效克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾 對(duì)溫度、液位的變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波效果C、缺點(diǎn)： 對(duì)流量、速度

3、等快速變化的參數(shù)不宜/* N 值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整 排序采用冒泡法 */ #define N 11char filter()charvalue_bufN;charcount,i,j,temp;for (count=0;count<N;count+)value_bufcount = get_ad();delay();for (j=0;j<N-1;j+)for(i=0;i<N-j;i+)if (value_bufi>value_bufi+1 )temp =value_bufi; value_bufi = value_bufi+1;value_bufi+1 = temp;re

4、turn value_buf(N-1)/2;3、算術(shù)平均濾波法A、方法： 連續(xù)取 N 個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算 N 值較大時(shí)：信號(hào)平滑度較高，但靈敏度較低 N 值較小時(shí)：信號(hào)平滑度較低，但靈敏度較高 N 值的選?。阂话懔髁?， N=12 ；壓力： N=4B、優(yōu)點(diǎn)： 適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波 這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)C、缺點(diǎn)： 對(duì)于測(cè)量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用 比較浪費(fèi) RAM#define N 12 char filter()int sum = 0;for (count=0;count<N;count+)sum + =

5、get_ad();delay();return(char)(sum/N);4、遞推平均濾波法(又稱(chēng)滑動(dòng)平均濾波法)A、方法：把連續(xù)取 N 個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為 N 每次采樣到一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾 ,并扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù) .(先進(jìn)先出原則 ) 把隊(duì)列中的 N 個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算 ,就可獲得新的濾波結(jié)果N 值的選取：流量， N=12 ；壓力： N=4；液面， N=412 ；溫度， N=14B、優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高 適用于高頻振蕩的系統(tǒng)C、缺點(diǎn)：靈敏度低 對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差 不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差 不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)

6、重的場(chǎng)合比較浪費(fèi) RAM#define N 12char value_bufN;char i=0;char filter()char count;int sum=0;value_bufi+ =get_ad();if ( i = N)i = 0;for (count=0;count<N,count+)sum =value_bufcount; return(char)(sum/N);5、中位值平均濾波法(又稱(chēng)防脈沖干擾平均濾波法)A、方法： 相當(dāng)于 “中位值濾波法 ” +算“術(shù)平均濾波法 ” 連續(xù)采樣 N 個(gè)數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值然后計(jì)算 N-2 個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值N 值的選?。?

7、314B、優(yōu)點(diǎn)： 融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點(diǎn)： 測(cè)量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣 比較浪費(fèi) RAM#define N 12 char filter()char count,i,j;charvalue_bufN;int sum=0;for (count=0;count<N;count+)value_bufcount = get_ad(); delay();for(j=0;j<N-1;j+)for (i=0;i<N-j;i+)if (value_bufi>value_bufi+1 )temp =value

8、_bufi; value_bufi = value_bufi+1;value_bufi+1 = temp; for(count=1;count<N-1;count+) sum +=valuecount;return(char)(sum/(N-2);6、限幅平均濾波法A、方法：相當(dāng)于 “限幅濾波法 ” +遞“推平均濾波法 每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理， 再送入隊(duì)列進(jìn)行遞推平均濾波處理B、優(yōu)點(diǎn)： 融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點(diǎn)：比較浪費(fèi) RAM/*/ 略 參考子程序 1、 37、一階滯后濾波法A、方法： 取 a=01 本次濾波

9、結(jié)果 =( 1-a)*本次采樣值 +a* 上次濾波結(jié)果B、優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用 適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合C、缺點(diǎn)： 相位滯后，靈敏度低 滯后程度取決于 a 值大小 不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2 的干擾信號(hào)/* 為加快程序處理速度假定基數(shù)為100，a=0100 */#define a 50 char value;char filter()char new_value;new_value =get_ad();return(100-a)*value + a*new_value;8、加權(quán)遞推平均濾波法A、方法： 是對(duì)遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán) 通常是，

10、越接近現(xiàn)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。 給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號(hào)平滑度越低B、優(yōu)點(diǎn)：適用于有較大純滯后時(shí)間常數(shù)的對(duì)象 和采樣周期較短的系統(tǒng)C、缺點(diǎn)： 對(duì)于純滯后時(shí)間常數(shù)較小，采樣周期較長(zhǎng)，變化緩慢的信號(hào) 不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差/* coe 數(shù)組為加權(quán)系數(shù)表，存在程序存儲(chǔ)區(qū)。*/#define N 12 char code coeN = 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; charvalue_

11、bufN;int sum=0; for(count=0,count<N;count+) value_bufcount = get_ad();delay(); for(count=0,count<N;count+) sum +=value_bufcount*coecount;return (char)(sum/sum_coe);9、消抖濾波法A、方法： 設(shè)置一個(gè)濾波計(jì)數(shù)器 將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較： 如果采樣值當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器清零 如果采樣值 <>當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器 +1，并判斷計(jì)數(shù)器是否 >=上限 N(溢出 ) 如果計(jì)數(shù)器溢出 ,則將本次值替換當(dāng)前有效值 ,并清計(jì)數(shù)器B、優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)于變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有較好的濾波效果 , 可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開(kāi)/關(guān)跳動(dòng)或顯示器上數(shù)值抖動(dòng)C、缺點(diǎn)： 對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜 如果在計(jì)數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會(huì)將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng) #define N 12char filter()char count=0;char new_value; new_value =get_ad();while (value!=new_value);count+;if (