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10种AD采样的软件滤波方法

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出0入0汤圆

发表于 2006-9-30 11:56:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
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

阿莫论坛20周年了!感谢大家的支持与爱护!!

知道什么是神吗?其实神本来也是人,只不过神做了人做不到的事情 所以才成了神。 (头文字D, 杜汶泽)

出0入0汤圆

发表于 2006-9-30 13:03:11 | 显示全部楼层
好。

出0入0汤圆

发表于 2006-9-30 13:03:59 | 显示全部楼层
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





还不如除 8 除 16  效率要高些

出0入0汤圆

发表于 2006-9-30 13:04:22 | 显示全部楼层
good!好东西,谢谢楼主

出0入0汤圆

发表于 2006-9-30 16:00:17 | 显示全部楼层
谢谢

出0入0汤圆

发表于 2008-1-25 19:16:35 | 显示全部楼层
阿莫来裤子

出0入296汤圆

发表于 2008-1-26 02:15:31 | 显示全部楼层
古墓派帖子……

出0入0汤圆

发表于 2008-1-26 10:19:55 | 显示全部楼层
记号

出0入0汤圆

发表于 2008-1-26 11:52:26 | 显示全部楼层
好东西!!!!

出0入0汤圆

发表于 2008-1-29 09:14:03 | 显示全部楼层
学习了

出0入0汤圆

发表于 2008-1-29 10:53:14 | 显示全部楼层
来一个中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
   (ICCAVR6.31)
/*   采样通道选择并采样函数(中位值平均滤波) */                         
void ADC_SET(unsigned int Z)  
{    char count,i,j;
         int value_buf[45],temp;                     
         signed int sum=0;                          
         ADMUX=0xc0|Z;                           
         ADCSRA=0xc6;                                //64分频
         for(count=0;count<40;count++)
           {
            ADCSRA|=(1<<ADSC);
            delay_us(100);                           
            value_buf[count]=ADC;
            delay_us(100);
           }
         for(i=0;i<(40-1);i++)                       //数据排序,低在前,高在后。
           { for(j=0;j<(40-i-1);j++)
               {if(value_buf[j]>value_buf[j+1])
                      {temp=value_buf[j];
                           value_buf[j]=value_buf[j+1];
                           value_buf[j+1]=temp;
                          }
                   }
           }
         for(count=4;count<(40-4);count++)            //扔掉前后各四个
           {sum+=value_buf[count];                    
           }
         ADC_DATE=sum/(40-8);                         //剩下的32个计算平均值
}

出0入0汤圆

发表于 2008-2-6 17:58:58 | 显示全部楼层
学习中.............

出0入0汤圆

发表于 2008-2-6 22:16:54 | 显示全部楼层
学习

出0入0汤圆

发表于 2008-2-12 16:46:27 | 显示全部楼层
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
每种方法都有其特定的应用场合,有时多种方法混合使用会有更好的效果,这种我在实际应用中的体会,虽然书本个给出像上述所说的多种方法,但要体会应用场合,免得适得其反的效果!

出0入0汤圆

发表于 2008-2-13 10:48:34 | 显示全部楼层
好东西呀

出0入0汤圆

发表于 2008-2-13 10:56:32 | 显示全部楼层
有卡尔曼滤波算法么?

出0入0汤圆

发表于 2008-2-17 21:00:50 | 显示全部楼层
再给锦上添花一朵:

比如做一个电阻AD转换的键盘,要避免误判

比如采样值是8位的。N属于0~255。其中在0~255之间划分了一些段落代表采样得到不同的值,比如0~30是个段落人r1,31~80是个段落r2……
按键引起中断,开始采样s次。做一个数据分敛池,计数s次采样的值分别在范围r1、 r2……中的数值。
最后判断那一个段落所累计的数值大于了(1+s/2)次,则本次连续采样可准确判断是哪个按键引起的。(把硬件滤波电路要相应的调整好)

出0入46汤圆

发表于 2008-3-20 08:36:34 | 显示全部楼层
学习!

出0入0汤圆

发表于 2008-3-20 09:11:53 | 显示全部楼层
学习

出0入0汤圆

发表于 2008-3-20 09:19:50 | 显示全部楼层
俺一般喜欢用去极值平均滤波法,就跟体操跳水比赛那种评分方式一样!

出0入0汤圆

发表于 2009-4-19 14:01:20 | 显示全部楼层
正需要

出0入0汤圆

发表于 2009-4-19 16:47:22 | 显示全部楼层
有用,收藏了

出0入0汤圆

发表于 2009-4-20 21:40:08 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2009-4-21 13:08:26 | 显示全部楼层
好东西

出0入0汤圆

发表于 2009-4-21 13:33:18 | 显示全部楼层
好东东,先记下,一会再看

出0入0汤圆

发表于 2009-4-21 14:19:44 | 显示全部楼层
这个10种软件滤波法在匠人的《匠人手记》里有讲解,前几天在书上看到的!

出0入0汤圆

发表于 2009-4-21 17:02:35 | 显示全部楼层
不错

出0入0汤圆

发表于 2009-5-22 14:11:29 | 显示全部楼层
M你一ark

出0入0汤圆

发表于 2009-5-22 15:16:56 | 显示全部楼层
thanks!!mark

出0入0汤圆

发表于 2009-5-23 18:27:16 | 显示全部楼层
有用,收藏了

出0入0汤圆

发表于 2009-5-23 20:31:55 | 显示全部楼层
mark一个,看帖回帖是美德~

出0入0汤圆

发表于 2009-5-23 21:58:17 | 显示全部楼层
谢谢!

出0入0汤圆

发表于 2009-5-23 23:25:31 | 显示全部楼层
强悍!!!

出0入0汤圆

发表于 2009-5-24 00:13:45 | 显示全部楼层
记号

出0入0汤圆

发表于 2009-6-24 23:43:39 | 显示全部楼层
好实用,帮顶

出0入0汤圆

发表于 2009-6-25 09:15:28 | 显示全部楼层
谢谢分享

出0入0汤圆

发表于 2009-6-25 09:36:01 | 显示全部楼层
记个号

出0入0汤圆

发表于 2009-9-5 10:34:32 | 显示全部楼层
匠人注:<10种软件滤波方法>一文由匠人原创,并曾经发表在21ICBSS的[侃单片机]栏目,后被多方转载,但大多数没有注明原作者,郁闷啊~~~~~~~~,以下这程序是他人根据匠人文中汇总的方法用C语言实现的程序范例:



10种软件滤波方法的示例程序
OurWay 发表于 2005-9-2 22:24:00

10种软件滤波方法的示例程序(JKRL)
假定从8位AD中读取数据(如果是更高位的AD可定义数据类型为int),子程序为get_ad();

1、限副滤波
/*  A值可根据实际情况调整
    value为有效值,new_value为当前采样值  
    滤波程序返回有效的实际值  */
#define A 10

char value;

char filter()
{
   char  new_value;
   new_value = get_ad();
   if ( ( new_value - value > A ) || ( value - new_value > A )
      return value;
   return new_value;
         
}

2、中位值滤波法
/*  N值可根据实际情况调整
    排序采用冒泡法*/
#define N  11

char filter()
{
   char value_buf[N];
   char count,i,j,temp;
   for ( count=0;count<N;count++)
   {
      value_buf[count] = get_ad();
      delay();
   }
   for (j=0;j<N-1;j++)
   {
      for (i=0;i<N-j;i++)
      {
         if ( value_buf>value_buf[i+1] )
         {
            temp = value_buf;
            value_buf = value_buf[i+1];
             value_buf[i+1] = temp;
         }
      }
   }
   return value_buf[(N-1)/2];
}     

3、算术平均滤波法

#define N 12

char filter()
{
   int  sum = 0;
   for ( count=0;count<N;count++)
   {
      sum + = get_ad();
      delay();
   }
   return (char)(sum/N);
}

4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
#define N 12

char value_buf[N];
char i=0;

char filter()
{
   char count;
   int  sum=0;
   value_buf[i++] = get_ad();
   if ( i == N )   i = 0;
   for ( count=0;count<N,count++)
      sum = value_buf[count];
   return (char)(sum/N);
}

5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
#define N 12

char filter()
{
   char count,i,j;
   char value_buf[N];
   int  sum=0;
   for  (count=0;count<N;count++)
   {
      value_buf[count] = get_ad();
      delay();
   }
   for (j=0;j<N-1;j++)
   {
      for (i=0;i<N-j;i++)
      {
         if ( value_buf>value_buf[i+1] )
         {
            temp = value_buf;
            value_buf = value_buf[i+1];
             value_buf[i+1] = temp;
         }
      }
   }
   for(count=1;count<N-1;count++)
      sum += value[count];
   return (char)(sum/(N-2));
}

6、限幅平均滤波法
/*
*/  
略 参考子程序1、3

7、一阶滞后滤波法
/* 为加快程序处理速度假定基数为100,a=0~100 */

#define a 50

char value;

char filter()
{
   char  new_value;
   new_value = get_ad();
   return (100-a)*value + a*new_value;
}

8、加权递推平均滤波法
/* coe数组为加权系数表,存在程序存储区。*/

#define N 12

char code coe[N] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;

char filter()
{
   char count;
   char value_buf[N];
   int  sum=0;
   for (count=0,count<N;count++)
   {
      value_buf[count] = get_ad();
      delay();
   }
   for (count=0,count<N;count++)
      sum += value_buf[count]*coe[count];
   return (char)(sum/sum_coe);
}

9、消抖滤波法

#define N 12

char filter()
{
   char count=0;
   char new_value;
   new_value = get_ad();
   while (value !=new_value);
   {
      count++;
      if (count>=N)   return new_value;
       delay();
      new_value = get_ad();
   }
   return value;   
}

10、限幅消抖滤波法
/*
*/
略 参考子程序1、9

出0入0汤圆

发表于 2009-10-2 18:51:20 | 显示全部楼层
这里第四种好像有点问题,应该第一次至少采样N个后再开始滑动啊~

出0入0汤圆

发表于 2014-9-16 22:41:28 来自手机 | 显示全部楼层
mark学习学习

出0入0汤圆

发表于 2014-9-16 23:42:13 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2014-9-17 00:41:17 | 显示全部楼层
记个号~~~

出0入0汤圆

发表于 2014-9-17 01:14:59 | 显示全部楼层
标记一下, 留着用

出0入0汤圆

发表于 2014-10-14 15:49:31 | 显示全部楼层
经典,必须顶

出0入0汤圆

发表于 2014-10-14 19:33:35 | 显示全部楼层
嘻嘻,其实再把代码简单贴一下更好

出30入54汤圆

发表于 2014-10-14 20:08:08 | 显示全部楼层
好东西 马克

出0入0汤圆

发表于 2014-10-16 18:01:01 | 显示全部楼层
mark,AD采样值滤波算法

出0入0汤圆

发表于 2014-11-3 19:13:50 | 显示全部楼层
最近用到了,特此借鉴学习一下,多谢LZ
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