10种简单的数字滤波算法(C语言源程序)

1楼-- · 2020-01-14 19:22

抄来的

单片机利用软件抗干扰的几种滤波方法：

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=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

xue_pic

2楼-- · 2020-01-15 01:11

这种基础知识好啊。

xuanke

3楼-- · 2020-01-15 03:07

楼主的滑动滤波法不对，应该是：
#define N 12
char value_buf[N];
char i=0;
int sum=0;
char filter()
{
  char Temp_Value;

  Temp_Value = get_ad();
  sum += value_buf[i] - Temp_Value;
  value_buf[i++] = Temp_Value;
  if ( i == N ) i = 0;
  return (char)(sum/N);
}//注意 value_buf全部初始化为第一次采集的值！！