软件滤波的11种方法

1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）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，用上次值代替本次值B、优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰C、缺点无法抑制那种周期性的干扰平滑度差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3、算术平均滤波法A、方法：连续取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，但灵敏度较低N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高N值的选取：一般流量，N=12 ；压力：N=4B、优点：适用于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，信号在某一数值范围附近上下波动C、缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用 比较浪费 RAM4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）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=412；温度，N=14B、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的抑制作用较差 不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差 不适用于脉冲干扰比较严重的场合 比较浪费 RAM5、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，去掉一个最大值和一个最小值然后计算N-2个数据的算术平均值N值的选取：314B、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，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差C、缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样比较浪费 RAM6、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，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差C、缺点：比较浪费 RAM7、一阶滞后滤波法A、方法：取 a=01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抑制作用 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值大小不能消除滤波频率高于采样频率的 1/2的干扰信号 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第 11 种方法： IIR 数字滤波器A. 方法：确定信号带宽， 滤之。Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + . + ak*Y(n-k) + b0*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X(n-2) + . + bk*X(n-k)B. 优点：高通，低通，带通，带阻任意。设计简单(用 matlab)C. 缺点：运算量大。/软件滤波的C程序样例10 种软件滤波方法的示例程序假定从8位AD中读取数据(如果是更高位的AD可定义数据类型为int)，子程序为get_ad();1、限副滤波/* A值可根据实际情况调整value为有效值，new_value为当前采样值 滤波程序返回有效的实际值 */#define A 10char value;char filter()char new_value;new_value = get_ad();if ( ( new_value - value A ) | ( value - new_value A )return value;return new_value;2、中位值滤波法/* N 值可根据实际情况调整 排序采用冒泡法*/#define N 11char filter()char value_bufN;char count，i，j，temp;for ( count=0;countN;count+) value_bufcount = get_ad(); delay();for (j=0;jN-1;j+)for (i=0;ivalue_bufi+1 )temp = value_buf;value_buf = value_bufi+1;value_bufi+1 = temp;return value_buf(N-1)/2;3、算术平均滤波法/*/#define N 12char filter()int sum = 0;for ( count=0;countN;count+)sum + = get_ad();delay();return (char)(sum/N);4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)/*/#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;countN,count+) sum = value_bufcount;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) /*/#define N 12char filter()char count,i,j;char value_bufN;int sum=0;for (count=0;countN;count+) value_bufcount = get_ad(); delay();for (j=0;jN-1;j+)for (i=0;ivalue_bufi+1 )temp = value_buf;value_buf = value_bufi+1; value_bufi+1 = temp; for(count=1;countN-1;count+) sum += valuecount;return (char)(sum/(N-2);6、限幅平均滤波法/*/略 参考子程序 1 、 37、一阶滞后滤波法/* 为加快程序处理速度假定基数为 100，a=0100 */ #define a 50char 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/* coe 数组为加权系数表，存在程序存储区。*/#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,countN;count+)value_bufcount = get_ad();delay();for (count=0,count=N) return new_value; delay();new_value = get_ad();return value;10、限幅消抖滤波法/*/略 参考子程序 1 、 911、IIR 滤波例子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);OP2=-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;ReturnValue=*(p+1);for (ii=0;ii3;ii+)DelayInputii=DelayInputii+1;DelayOutputii=DelayOutputii+1;DelayInput3=InputAD4;DelayOutput3=ReturnValue;/ if (ReturnValue0)/ / ReturnValue=-ReturnValue;/ return ReturnValue;/