几种滤波的简单总结

根据网上的相关材料,简单的对几种滤波方法进行总结如下。


1. 限幅滤波(程序判断滤波法)

A.. 方法:
1)根据经验判断, 确定两次采样允许的最大偏差值(设为A)
2)每次检测到新值时判断:
如果本次值与上次值之差小于等于A, 则本次值有效
如果本次值与上次值之差大于A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值。

B.有点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰

D.缺点:无法抑制那种周期性的干扰,平滑度差 

例子:若用到无线信号中,可以用来过滤室内收集到的信号数据(针对静态环境下的数据),一般基准数据可以的。


2.中位值滤波法

A. 方法:
1)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(利用冒泡排序可以获取有效的排序序列)

C.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

D.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,但是灵敏度较低。
                      N值较小时,信号平滑度较低,但是灵敏度较高。
                      N值的选取,一般流量,N=12,压力,N=4.

B.适用于一般具有随机干扰的信号进行滤波,这种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.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,比较浪费内存。
(采样越多,是否过滤的精度会更好)

4. 递推平均滤波法(滑动平均滤波法)

A.方法: 把连续取得的N个采样值看成一个队列,队列长度固定为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,获得新的滤波结果。

N值选取: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;
适用于高频震荡的系统。

C.缺点: 灵敏度低,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用交差,不宜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。



5. 中位值平均滤波法(防脉冲干扰平均滤波法)
A.方法: 采一组队列去掉最大值和最小值去平均值,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值选择:3-14.

B.优点: 对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由其所引起的采样值偏差。对周期干扰优良好的抑制作用,平滑度高,适用于高频震荡系统。

C.缺点:计算速度较慢,和算术平均滤波法一样


6.限幅平均滤波法

A. 方法: 每次采样到新的数据先进行限幅处理,然后在送入队列进行平均滤波处理。
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
、名称:一阶滞后滤波法
B
、方法:
    a=0-1,本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果。
C
、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。
D
、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1/2的干扰信号。

8、加权递推平均滤波法
[pre lang="arduino" line="1"]/*
A
、名称:加权递推平均滤波法
B
、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。
C
、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。
D
、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
[pre lang="arduino" line="1"]/*
A
、名称:消抖滤波法
B
、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。
C
、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。
D
、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
[pre lang="arduino" line="1"]/*
A
、名称:限幅消抖滤波法
B
、方法:
    相当于限幅滤波法”+“消抖滤波法
    先限幅,后消抖。
C
、优点:
    继承了限幅消抖的优点;
    改进了消抖滤波法中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统。
D
、缺点:
    对于快速变化的参数不宜。

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