原创 10种软件滤波方法的示例程序[转帖]

2008-10-20 17:50 3346 7 7 分类: MCU/ 嵌入式
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 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 

/* N值可根据实际情况调整 

排序采用冒泡法*/ 

#define N 11 



char filter() 



char value_buf[N]; 

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-j;i++) 



if ( value_buf>value_buf[i+1] ) 



temp = value_buf

value_buf = value_buf[i+1]; 

value_buf[i+1] = temp; 







return value_buf[(N-1)/2]; 





3、算术平均滤波法 

/* 

*/ 



#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(又称滑动平均滤波法) 

/* 

*/ 

#define N 12 



char value_buf[N]; 

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) 

/* 

*/ 

#define N 12 



char filter() 



char count,i,j; 

char value_buf[N]; 

int sum=0; 

for (count=0;count<N;count++) 



value_buf[count] = get_ad(); 

delay(); 



for (j=0;j<N-1;j++) 



for (i=0;i<N-j;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[count]; 

return (char)(sum/(N-2)); 





6、限幅平均滤波法 

/* 

*/ 

略 参考子程序1、3 



7、一阶滞后滤波法 

/* 为加快程序处理速度假定基数为100,a=0~100 */ 



#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 

/* coe数组为加权系数表,存在程序存储区。*/ 



#define N 12 



char code coe[N] = {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[N]; 

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 



#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 

/* 

*/ 

略 参考子程序1、9 







 

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=4 

B、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RAM 



4、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=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RAM 



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:3~14 

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: 

测量速度较慢,和算术平均滤波法一样 

比较浪费RAM 





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,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差 

C、缺点: 

比较浪费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 

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