一些软件滤波算法地原理和程序源代码.doc
word1、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,如此本次值有效 如果本次值与上次值之差>A,如此本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值 B、优点： 能有效克制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cpp view plain copy 1. / eg. 2. #define A 10 3. 4. char value; 5. 6. char filter() 7. 8. char new_value; 9. new_value = get_ad(); 10. if (new_value - value > A) | (value - new_value > A) 11. return value; 12. return new_value; 13. 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： 能有效克制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cpp view plain copy 1. / eg. 2. /* N值可根据实际情况调整 3. 排序采用冒泡法*/ 4. #define N 11 5. 6. char filter() 7. 8. char value_bufN; 9. char count,i,j,temp; 10. for (count=0;count<N;count+) 11. value_bufcount = get_ad(); 12. delay(); 13. 14. for (j=0;j<=N;j+) 15. for (i=0;i<=N-j;i+) 16. if (value_buf > value_bufi+1) 17. 18. temp = value_buf; 19. value_buf = value_bufi+1; 20. value_bufi+1 = temp; 21. 22. 23. 24. return value_buf(N-1)/2; 25. 3、算术平均滤波法 A、方法： 连续取N个采样值进展算术平均运算 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展滤波 这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值围附近上下波动 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 比拟浪费RAMcpp view plain copy 1. / eg. 2. #define N 12 3. 4. char filter() 5. 6. int sum = 0; 7. for(count=0;count<N;count+) 8. sum + = get_ad(); 9. delay(); 10. 11. return (char)(sum/N); 12. 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.(先进先出原如此) 把队列中的N个数据进展算术平均运算,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=14 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拟严重的场合 比拟浪费RAMcpp view plain copy 1. #define N 12 2. 3. char value_bufN; 4. char i=0; 5. 6. char filter() 7. 8. char count; 9. int sum=0; 10. value_bufi+ = get_ad(); 11. if (i = N) 12. i = 0; 13. for (count=0;count<N;count+) 14. sum += value_bufcount; 15. return (char)(sum/N); 16. 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：314 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 比拟浪费RAMcpp view plain copy 1. / eg. 2. #define N 12 3. 4. char filter() 5. 6. char count,i,j; 7. char value_bufN; 8. int sum=0; 9. for(count=0;count<N;count+) 10. value_bufcount = get_ad(); 11. delay(); 12. 13. 14. for (j=0;j<=N;j+) 15. for (i=0;i<=N-j;i+) 16. if (value_buf > value_bufi+1) 17. 18. temp = value_buf; 19. value_buf = value_bufi+1; 20. value_bufi+1 = temp; 21. 22. 23. 24. 25. for(count=1;count<N-1;count+) 26. sum += valuecount; 27. return (char)(sum/(N-2); 28. 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展限幅处理， 再送入队列进展递推平均滤波处理 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： 比拟浪费RAM 7、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cpp view plain copy 1. / eg. 2. /* 为加快程序处理速度假定基数为100，a=0100 */ 3. 4. #define a 50 5. 6. char value; 7. 8. char filter() 9. 10. char new_value; 11. new_value = get_ad(); 12. return (100-a)*value + a*new_value; 13. 8、加权递推平均滤波法 A、方法： 是对递推平均滤波法的改良，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，如此灵敏度越高，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 不能迅速反响系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差cpp view plain copy 1. / eg. 2. /* coe数组为加权系数表，存在程序存储区。*/ 3. 4. #define N 12 5. 6. char code coeN = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12; 7. char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12; 8. 9. char filter() 10. 11. char count; 12. char value_bufN; 13. int sum=0; 14. for (count=0,count<N;count+) 15. value_bufcount = get_ad(); 16. delay(); 17. 18. for(count=0,count<N;count+) 19. sum += value_bufcount*coecount; 20. return (char)(sum/sum_coe); 21. 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拟： 如果采样值当前有效值，如此计数器清零 如果采样值<>当前有效值，如此计数器+1，并判断计数器是否>=上限N(溢出) 如果计数器溢出,如此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, 可防止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,如此会将干扰值当作有效值导入系统cpp view plain copy 1. / eg. 2. #define N 12 3. 4. char filter() 5. 6. char count=0; 7. char new_value; 8. new_value = get_ad(); 9. while (value !=new_value); 10. 11. count+; 12. if (count>=N) return new_value; 13. delay(); 14. new_value = get_ad(); 15. 16. return value; 17. 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 改良了“消抖滤波法中的某些缺陷,防止将干扰值导入系统 C、缺点： 对于快速变化的参数不宜 11、IIR滤波？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matlabC. 缺点： 运算量大。cpp view plain copy 1. / eg. 2. int BandpassFilter4(int InputAD4) 3. 4. int ReturnValue; 5. int ii; 6. RESLO=0; 7. RESHI=0; 8. MACS=*PdelIn; 9. OP2=1068; /FilterCoeff44; 10. MACS=*(PdelIn+1); 11. OP2=8; /FilterCoeff43; 12. MACS=*(PdelIn+2); 13. OP2=-2001;/FilterCoeff42; 14. MACS=*(PdelIn+3); 15. OP2=8; /FilterCoeff41; 16. MACS=InputAD4; 17. OP2=1068; /FilterCoeff40; 18. MACS=*PdelOu; 19. OP2=-7190;/FilterCoeff48; 20. MACS=*(PdelOu+1); 21. OP2=-1973; /FilterCoeff47; 22. MACS=*(PdelOu+2); 23. OP2=-19578;/FilterCoeff46; 24. MACS=*(PdelOu+3); 25. OP2=-3047; /FilterCoeff45; 26. *p=RESLO; 27. *(p+1)=RESHI; 28. mytestmul<<=2; 29. ReturnValue=*(p+1); 30. for (ii=0;ii<3;ii+) 31. 32. DelayInputii=DelayInputii+1; 33. DelayOutputii=DelayOutputii+1; 34. 35. DelayInput3=InputAD4; 36. DelayOutput3=ReturnValue; 37. 38. / if (ReturnValue<0) 39. / 40. / ReturnValue=-ReturnValue; 41. / 42. return ReturnValue; 43. 12 / 12
