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1、几种软件滤波算法的原理和比较（带源码） 第 1 种方法：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
2、化的参数不宜。第 3 种方法：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 。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
3、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=412；温度， N=14。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
4、 值的选取：314。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。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。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 。第 7 种方法：一阶滞后滤波法A 方法： 取 a=01，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
5、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
6、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。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。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
7、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。第 11 种方法：IIR 数字滤波器A 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。部分程序：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 10char valu
8、e;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 11char filter()char value_bufN;char count,i,j,temp;for ( count=0;countvalue_bufi+1 )temp = value_buf;value_buf = value_bufi+1; value_bufi+1 = temp;return value_buf(N-1)/2;3、算术平均滤波法/*/#define N 12char filter()int sum = 0;for ( count=0;countvalue_bufi+1 )temp = value_buf;value_buf = value_bufi+1; value_bufi+1 = temp;for(count=1;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
