DSP开发中常用的滤波算法

nuiga

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8 N5 L4 v% I5 b: k第1种方法 限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
6 ~1 e  E, H% y4 z" T* z; dA 方法：
+ V8 }: {; l) Z: o. S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：
- }" j( u: t9 J, `) G' r+ Y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；
第2种方法 中位值滤波法
8 E& i$ W4 S& j) o7 iA 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；
' [+ I3 O" C" eB 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；
5 L+ L' B$ w" J1 O第3种方法 算术平均滤波法
A 方法：
; {% ~0 C0 y9 f, q, U8 W3 g7 j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；
4 G9 n' B6 w9 W- W) F# k3 ^" c, AB 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；
第4种方法 递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
A 方法：
: ^  e* m+ K6 p" r% E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；
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 然后计算N-2个数据的算术平均值 N值的选取：3~14；
* u3 o) j( Y& \! Y: Y+ X# QB 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；
# |' E) H! \% _( s7 J, ?第6种方法 限幅平均滤波法
2 Q  Y, o' o3 ?" yA 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；
* F  P0 L( I9 e  r) i& t  N第7种方法 一阶滞后滤波法
3 y( |6 V1 A" t0 j9 b# F# z' P% }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；
/ E6 b6 w& R/ R1 ], z: \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；
第8种方法 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，越接近现时刻的资料，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；
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： 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；
& o) L; v, I+ D* C0 t3 iB 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；
3 {# H7 Q" p, z8 R* P5 J. X3 @第10种方法 限幅消抖滤波法
- M+ Q7 z7 c  L! o& o% h$ K0 ZA 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；
2 p3 J2 R# `$ K& d) zC 缺点：对于快速变化的参数不宜；
第11种方法 IIR 数字滤波器
% e7 R" F* |5 q  JA 方法：确定信号带宽， 滤之。
4 p3 \9 O" P0 `4 D" y) B' G5 ~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matlab）
C 缺点：运算量大；


. s2 q7 r! N; P2 S. g- a; B; ]

damengshu

中位值滤波法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

kiygb

加权递推平均滤波法不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差

jspij1

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

xiaoming11

算术平均滤波法信号平滑度较高，但灵敏度较低