10种软件滤波算法比较

明窗饰梦

10种软件滤波算法比较 [复制链接]

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

文章来源：www.eTuni.com 电子爱好者网