DSP开发中常用的滤波算法

nuiga

第1种方法 限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
; Z- A1 [; i+ A, B) ?) [* oA 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：
' N$ T& c5 W% G0 m% X8 w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；
* {! U. X& U# c# z: d/ S第2种方法 中位值滤波法
& [1 _& y0 h  z0 P$ T6 t7 ?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；
# k1 t9 [4 F  s. FB 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；
: g" n) Q. I& [% K第3种方法 算术平均滤波法
! v1 p9 u0 c2 d7 a$ kA 方法：
0 Y' u! D7 l# M7 g: ?2 ]3 }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；
5 a. J. U! @4 l( o$ sB 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；
2 ?, g- o% ]& N2 |5 {' \* r; y. ~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：
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）
% _7 s) k* \+ L, H7 sA 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；
/ e: D! W0 o0 `6 r: a/ }( XB 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；
第6种方法 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；
2 c0 O& S/ Z  J! ?3 k' |* cB 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；
  [- [+ f2 y' s1 d* L& [C 缺点：比较浪费RAM；
5 L4 C( [; H; [7 W/ B2 h; m! u第7种方法 一阶滞后滤波法
* m4 D! K! u/ gA 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；
3 t7 ^0 Q- ~' d1 L6 n% l) O& f2 e) qC 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
: _( M; j2 g. ]& |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；
8 g+ A4 B. {+ c1 U+ l" q$ H( w* |第9种方法 消抖滤波法
! u. n! Q7 X' T4 pA 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；
9 F7 q% j& z- wB 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；
第10种方法 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；
9 A8 T# Z7 ]$ `0 V2 X. @( c6 qB 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；
+ h* U' w+ s+ p$ W0 K4 p% z( a! 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
" e* [) R. G  x1 X! UA 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matlab）
C 缺点：运算量大；

/ W5 Z8 L9 l+ z3 u  C9 ?" k

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