单片机实现软件滤波

cyxs

1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
7 s% i0 V; M5 d3 H0 h    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）
- Z+ P2 U3 U5 D! i& F/ w$ l2 `$ ?9 h/ D        每次检测到新值时判断：
6 U- V$ ?4 a$ S7 ^        如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效
5 Q* S9 r+ K! e$ J7 p$ c: N8 }        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
+ U- P6 d" j; u3 z0 b" Z% O    B、优点：
& U, ~+ X  s8 |, g1 e8 W) w        能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
    C、缺点
6 o- v  _, Q7 O+ p; k" S5 Q5 w        无法抑制那种周期性的干扰
( L% h/ a" g  @; S" \  H: h        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
, c9 s2 {' s* K' N8 R        取中间值为本次有效值
9 V. l5 e0 z) J. ~    B、优点：
4 V' c% l0 P* j; w5 [7 {% @        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
# o* _! _! g. S+ V  i        对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
! R( Y6 R. i# t6 n) a7 X. V7 y    C、缺点：
        对流量、速度等快速变化的参数不宜
+ Q. M5 L/ p7 j0 ~- s$ x
3 h1 i5 @$ F8 d& v0 o) Q3、算术平均滤波法
, w+ B* _3 f7 F: |+ Q+ c    A、方法：
        连续取N个采样值进行算术平均运算
* R  Q- @' t+ t" X3 V        N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低
* D* u; f! i- P3 w        N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高
9 p/ V* F% N8 Y, A        N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
    B、优点：
0 G* I; @# L9 R9 P( {/ n! u6 s        适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波
7 G* R6 I) i) P3 ~- ~: q        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
3 d9 h9 H' K! R3 M- V7 v# ?    C、缺点：
0 M9 l. }$ X8 S  H2 G4 H        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
) z0 O, e) n6 F+ ]2 a7 q        
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
$ G6 y& d$ H' }" f4 h5 q7 Q    A、方法：
/ P! _% _8 ^$ i  Z8 a1 B# T        把连续取N个采样值看成一个队列
. R4 R! [+ Z0 m  Y' R  }8 w7 v' q        队列的长度固定为N
% h% B5 o6 {; ?3 L8 x! R        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)
, Q+ Z$ d) f, M& R% b7 e+ ]3 V        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- \/ C  k# |4 Y: L    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：
* ]' {& H4 l7 ?1 Q' e/ Z4 |- z        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
7 F( o% n3 Z5 [6 F0 i        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：
/ \2 c5 `0 W( N3 Q+ J8 k        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
4 C2 S4 H, }9 T5 a6 Q    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
9 u1 L: K7 A$ K2 M* M, N' T    C、缺点：
. r' `  ~  u, M' p3 M+ J6 j        测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
, L- D6 }; ^+ O8 s4 R        比较浪费RAM
" B/ x: D' \3 H) y9 @5 L# ]
6 B- L: Z1 O  @+ |2 O0 o
, y2 S: _- K$ u( z) j4 Z& [6、限幅平均滤波法
; {2 D# D6 V: M3 d: @6 G: q    A、方法：
& u, U! v' F: l( P# k5 y1 O        相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
+ _9 N, u% }- _        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
' X' i5 p" ?) i/ _% H) J7 q    B、优点：
" B$ O' [) z9 \. T! P0 u( N        融合了两种滤波法的优点
% z6 M" N) C6 d( s# n9 ]9 m        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
' p& d2 x4 Y! C& P3 X- ^8 C$ o- f( @    C、缺点：
! ]& l* |% R* y, h# I        比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法
    A、方法：
        取a=0~1
( M; }& N) j4 y- u        本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
6 [" W  [, ~, C6 r    B、优点：
& [& b8 h. y: z, N  z; X# m1 \        对周期性干扰具有良好的抑制作用
$ R, u: M/ k0 F% U- ^5 t7 l! |/ x5 `        适用于波动频率较高的场合
    C、缺点：
        相位滞后，灵敏度低
' m) e6 c& j3 U) A0 R8 g' e/ ], Q        滞后程度取决于a值大小
" p/ e1 V5 B* }& h6 O  v. l        不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号
0 ^* I% K! K# e$ p9 C        
8、加权递推平均滤波法
    A、方法：
, P7 F3 @7 C4 r, n5 D8 z! l        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
8 {, M* g1 w5 s        通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。
& n  q5 {5 V* K7 j        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：
% D( k* ]8 [" P3 w0 \        适用于有较大纯滞后时间常数的对象
0 m, n! x% W5 [6 l' _& X% K        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

. @3 p  C0 |! g9 ^0 ], \6 S4 \( B9、消抖滤波法
0 |& R% k* X8 T, |9 k0 r    A、方法：
  d5 z( @- m; ]! R        设置一个滤波计数器
% u; Y0 d' L$ R" l        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
  j2 h+ y( n* |9 D, X' e6 H        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
2 F8 M/ M( ^/ O$ t9 w* r# [    C、缺点：
        对于快速变化的参数不宜
2 d7 v( E: Q8 t        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
" w3 l& B8 x7 X    A、方法：
" X! }; ^* L6 d" H        相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
        先限幅,后消抖
    B、优点：
8 C8 R! V6 f. H! Y( M! `        继承了“限幅”和“消抖”的优点
) n: L% Z2 [9 ?, ?. q0 r* R  G        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：
5 w3 V' c( `4 q4 t6 i1 g        对于快速变化的参数不宜

Abricy

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