經(jīng)典濾波算法

1、經(jīng)典的濾波算法(轉(zhuǎn))1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法） 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） 每次檢測到新值時判斷： 如果本次值與上次值之差A(yù),則本次值無效,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) 無法抑制那種周期性的干擾 平滑度差 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干擾 對溫度、液位的變化緩慢的被測參數(shù)有良好的濾波效果 C、缺點(diǎn)： 對流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜3、算術(shù)平均濾波法 A、方法： 連續(xù)取N個

2、采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算 N值較大時：信號平滑度較高，但靈敏度較低 N值較小時：信號平滑度較低，但靈敏度較高 N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4 B、優(yōu)點(diǎn)： 適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波 這樣信號的特點(diǎn)是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動 C、缺點(diǎn)： 對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計算速度較快的實(shí)時控制不適用 比較浪費(fèi)RAM 4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法） A、方法： 把連續(xù)取N個采樣值看成一個隊(duì)列 隊(duì)列的長度固定為N 每次采樣到一個新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾,并扔掉原來隊(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

3、：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=412；溫度，N=14 B、優(yōu)點(diǎn)： 對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)重的場合 比較浪費(fèi)RAM 5、中位值平均濾波法（又稱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個數(shù)據(jù)，去掉一個最大值和一個最小值 然后計算N-2個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值 N值的選?。?14 B、優(yōu)點(diǎn)： 融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn) 對于偶然出現(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

4、點(diǎn)： 測量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣 比較浪費(fèi)RAM6、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)RAM7、一階滯后濾波法 A、方法： 取a=01 本次濾波結(jié)果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果 B、優(yōu)點(diǎn)： 對周期性干擾具有良好的抑制作用 適用于波動頻率較高的場合 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 8

5、、加權(quán)遞推平均濾波法 A、方法： 是對遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán) 通常是，越接近現(xiàn)時刻的數(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，但信號平滑度越低 B、優(yōu)點(diǎn)： 適用于有較大純滯后時間常數(shù)的對象 和采樣周期較短的系統(tǒng) C、缺點(diǎn)： 對于純滯后時間常數(shù)較小，采樣周期較長，變化緩慢的信號 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9、消抖濾波法 A、方法： 設(shè)置一個濾波計數(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，則計數(shù)器清零 如果采樣值當(dāng)前有效值，則計數(shù)器+1，并判斷計數(shù)器是否=上限N(溢出) 如果計數(shù)器溢出,則將本次值替換當(dāng)前有效值

6、,并清計數(shù)器 B、優(yōu)點(diǎn)： 對于變化緩慢的被測參數(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/關(guān)跳動或顯示器上數(shù)值抖動 C、缺點(diǎn)： 對于快速變化的參數(shù)不宜 如果在計數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng)10、限幅消抖濾波法 A、方法： 相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法” 先限幅,后消抖 B、優(yōu)點(diǎn)： 繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點(diǎn) 改進(jìn)了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng) C、缺點(diǎn)： 對于快速變化的參數(shù)不宜11、IIR 數(shù)字濾波器 A. 方法： 確定信號帶寬， 濾之。 Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + . + a

7、k*Y(n-k) + b0*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X(n-2) + . + bk*X(n-k)B. 優(yōu)點(diǎn)：高通，低通，帶通，帶阻任意。設(shè)計簡單(用matlab）C. 缺點(diǎn)：運(yùn)算量大。- -軟件濾波的C程序樣例11種軟件濾波方法的示例程序假定從8位AD中讀取數(shù)據(jù)（如果是更高位的AD可定義數(shù)據(jù)類型為int),子程序?yàn)間et_ad();1、限副濾波/* 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_valu

8、e = get_ad(); if ( ( new_value - value A ) | ( value - new_value A ) return value; else return new_value; 2、中位值濾波法/* 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() char value_bufN; char count,i,j,temp; for ( count=0;count value_bufcount = get_ad(); delay(); for (j=0;jN-1;j+) /冒泡法 for (i=0;ivalue_buf

9、i+1 ) temp = value_bufi; value_buf i= value_bufi+1; value_bufi+1 = temp; return value_buf(N-1)/2; 3、算術(shù)平均濾波法/*/#define N 12char filter() int sum = 0; for ( count=0;countN;count+) sum + = get_ad(); delay(); return (char)(sum/N);4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）/*/#define N 12 char value_bufN;char i=0;char filter()

10、 char count; int sum=0; value_bufi+ = get_ad(); if ( i = N ) i = 0; for ( count=0;countN;count+) sum = value_bufcount; return (char)(sum/N);5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）/*/#define N 12char filter() char count,i,j; char value_bufN; int sum=0; for (count=0;count value_bufcount = get_ad(); delay(); for (j=0

11、;jN-1;j+) /冒泡法 for (i=0;ivalue_bufi+1 ) temp = value_bufi; value_buf i= value_bufi+1; value_bufi+1 = temp; for ( count=0;countN;count+) sum = value_bufcount; return (char)(sum/(N-2);6、限幅平均濾波法/*/ 略 參考子程序1、37、一階滯后濾波法/* 為加快程序處理速度假定基數(shù)為100，a=0100 */#define a 50char value;char filter() char new_value; new

12、_value = get_ad(); return (100-a)*value + a*new_value; 8、加權(quán)遞推平均濾波法/* coe數(shù)組為加權(quán)系數(shù)表，存在程序存儲區(qū)。*/#define N 12char 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; char value_bufN; int sum=0; for (count=0,count value_bufcount = get_ad(); delay(

13、); for ( count=0;count=N) return new_value; delay(); new_value = get_ad(); return value; 10、限幅消抖濾波法/*/略 參考子程序1、911、IIR濾波例子int BandpassFilter4(int InputAD4) int ReturnValue; int ii; RESLO=0; RESHI=0; MACS=*PdelIn; OP2=1068; /FilterCoeff44; MACS=*(PdelIn+1); OP2=8; /FilterCoeff43; MACS=*(PdelIn+2); OP

14、2=-2001;/FilterCoeff42; MACS=*(PdelIn+3); OP2=8; /FilterCoeff41; MACS=InputAD4; OP2=1068; /FilterCoeff40; MACS=*PdelOu; OP2=-7190;/FilterCoeff48; MACS=*(PdelOu+1); OP2=-1973; /FilterCoeff47; MACS=*(PdelOu+2); OP2=-19578;/FilterCoeff46; MACS=*(PdelOu+3); OP2=-3047; /FilterCoeff45; *p=RESLO; *(p+1)=RESHI; mytestmul=2