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10种软件滤波实现方法及性能分析!

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日期:2006-8-8 22:22:32     来源:   作者: 点击:
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   10种软件滤波方法
  
  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

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