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标题: [原创]软件滤波 [打印本页]

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作者: xjq2005    时间: 2005-4-4 12:08
标题: [原创]软件滤波
软件滤波方法

: d, C* F! P, a1 [第1种方法、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
A、方法：
4 @$ p! B$ Z! U! F  N" d+ {" N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
$ R5 m" M& n4 S$ V! F. A: C无法抑制那种周期性的干扰
  O/ K, ?2 d+ I# }# X. c平滑度差

第2种方法、中位值滤波法
A、方法：
连续采样N次（N取奇数）
; \* T- R0 J4 p1 _- P. @- u. c& @2 u把N次采样值按大小排列
% @# t1 D7 K$ a" u, M1 B取中间值为本次有效值
B、优点：
; X+ z( g; W0 r1 A能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
) Q1 T; v. k* g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
& G& n& N' t, N8 k  N! C/ I" J9 H
第3种方法、算术平均滤波法
8 u" r3 D$ Y" u' mA、方法：
* K% Q" O; v0 M+ u9 g, ^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
1 d1 E; M! l1 \& ]2 V7 ^7 V) n3 CB、优点：
适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波
+ @7 t6 Q+ S* f7 h7 x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
2 y# P! `( j( C* NC、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
# ?# _- }0 O: z  Y% q5 o' q比较浪费RAM
" N2 L* h% x$ x; s( e
第4种方法、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
3 n5 R! Z5 r  W. @1 kA、方法：
把连续取N个采样值看成一个队列
  I" y  B% M, g2 g7 a: }# b9 v- v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)
* F1 y9 d' m/ [/ d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
) t) N8 A0 ]* n* }9 v  BN值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
+ r% d6 a0 M/ t  OB、优点：
对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
# W1 |$ R" C1 K# o- a8 V适用于高频振荡的系统
C、缺点：
灵敏度低
2 U; \8 q# J9 u3 p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
4 T' j( S+ |+ U- D( w) {& j比较浪费RAM

第5种方法、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
. z  d0 Y5 `5 F. X* Z! n; J0 N然后计算N-2个数据的算术平均值
N值的选取：3~14
) w% Z; W- ]( b4 f& kB、优点：
融合了两种滤波法的优点
; L" c9 a6 P" J# v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
( ^" ^3 @3 ~# rC、缺点：
( L2 L8 e: u8 e* B4 `9 W测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
比较浪费RAM

% p- A, n& r, t9 U6 n, P
第6种方法、限幅平均滤波法
A、方法：
' N& q$ |5 V1 i相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
5 |3 h2 h2 b" q每次采样到的新数据先进行限幅处理，
1 ^$ I0 a( D& A再送入队列进行递推平均滤波处理
; E0 X- P, }, D, Z, j5 D' SB、优点：
2 W" |% d+ P6 H; f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
% v% n  p+ |2 W/ f; a" ^" vC、缺点：
) R5 k2 S4 N% x! @4 J* t比较浪费RAM
0 Y  B1 q1 Y. L
第7种方法、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
. s* ^: N7 n  Q1 ]) rB、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
: f. o6 Z+ u3 c/ g" ]C、缺点：
相位滞后，灵敏度低
, D% {  z/ e2 i* S# k% B# R, N0 b滞后程度取决于a值大小
2 g  k+ z8 s$ Q- V" G2 G不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号

第8种方法、加权递推平均滤波法
; E7 K' g2 h$ j! O! X/ iA、方法：
2 B) r  ~3 a; F( `! M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。
8 P, ?( ^6 ?1 \/ ~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：
( S, `" I5 h: H5 j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
6 B+ @3 S' O8 s" _8 @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

* P3 n, ?1 j3 {; W- W. N第9种方法、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：
: \2 I( t- ]2 X. B( g* b% v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)
( s, T% O+ U' |; x如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器
$ w. h: M7 S' u7 z+ ]( JB、优点：
对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,
* k% a6 F: u/ I: V  t$ }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
( ]1 D! a. i. k9 _8 ?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

, P3 u: w: D  [; y$ A1 |第10种方法、限幅消抖滤波法
' C1 l$ o" g% I0 FA、方法：
相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
先限幅,后消抖
B、优点：
( {# T9 x1 ]# B, x* U/ O+ I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
! v) e# w: G6 q+ B: M( W( l" gC、缺点：
( y# j2 ~$ C0 o/ l, O对于快速变化的参数不宜

- i: R3 q7 E3 o3 E% L( u, r+ g
2 |% J6 [7 T, }# |+ P4 M第11种方法：IIR 数字滤波器

5 M! }5 B3 m, z! R! Q1 \% T9 tA. 方法：
% J) q# x# `* N* f; o9 a1 X6 N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)
: W- @. T* G3 v5 R. h
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。

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作者: jin_geda    时间: 2013-9-29 16:15

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