10种滤波算法 及 例子c代码

常常有朋友们提起传感器采样的时候数据会抖动,会跳动, 这时候须要一些滤波算法;

一、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） 二、中位值滤波法 三、算术平均滤波法 四、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） 五、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法) 六、限幅平均滤波法 七、一阶滞后滤波法 八、加权递推平均滤波法 九、消抖滤波法 十、限幅消抖滤波法 十一、IIR滤波？？？

假定从8位AD中读取数据（若是是更高位的AD可定义数据类型为int),子程序为get_ad();

一、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） A、方法： 根据经验判断，肯定两次采样容许的最大误差值（设为A） 每次检测到新值时判断： 若是本次值与上次值之差<=A,则本次值有效 若是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、优势： 能有效克服因偶然因素引发的脉冲干扰 C、缺点 没法抑制那种周期性的干扰 平滑度差 eg. #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;
}

二、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、优势： 能有效克服因偶然因素引发的波动干扰 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

eg. /* N值可根据实际状况调整 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;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]; }

三、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：通常流量，N=12；压力：N=4 B、优势： 适用于对通常具备随机干扰的信号进行滤波 这样信号的特色是有一个平均值，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 eg. #define N 12

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

四、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） A、方法： 把连续取N个采样值当作一个队列 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,就可得到新的滤波结果 N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4 B、优势： 对周期性干扰有良好的抑制做用，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做用较差 不易消除因为脉冲干扰所引发的采样值误差 不适用于脉冲干扰比较严重的场合 比较浪费RAM

#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); }

五、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法） A、方法： 至关于“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 而后计算N-2个数据的算术平均值 N值的选取：3~14 B、优势： 融合了两种滤波法的优势 对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除因为脉冲干扰所引发的采样值误差 C、缺点： 测量速度较慢，和算术平均滤波法同样 比较浪费RAM

eg. #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;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));

}

六、限幅平均滤波法 A、方法： 至关于“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、优势： 融合了两种滤波法的优势 对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除因为脉冲干扰所引发的采样值误差 C、缺点： 比较浪费RAM

七、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、优势： 对周期性干扰具备良好的抑制做用 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

eg. /* 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 + anew_value; }

八、加权递推平均滤波法 A、方法： 是对递推平均滤波法的改进，即不一样时刻的数据加以不一样的权 一般是，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、优势： 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

eg. /* 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); }

九、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： 若是采样值＝当前有效值，则计数器清零 若是采样值<>当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否>=上限N(溢出) 若是计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器 B、优势： 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 若是在计数器溢出的那一次采样到的值刚好是干扰值,则会将干扰值看成有效值导入系统

eg. #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; }

十、限幅消抖滤波法 A、方法： 至关于“限幅滤波法”+“消抖滤波法” 先限幅,后消抖 B、优势： 继承了“限幅”和“消抖”的优势 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

十一、IIR滤波？？？ A. 方法： 肯定信号带宽， 滤之。 Y(n) = a1Y(n-1) + a2Y(n-2) + ... + akY(n-k) + b0X(n) + b1X(n-1) + b2X(n-2) + ... + bk*X(n-k) B. 优势： 高通，低通，带通，带阻任意。设计简单(用matlab） C. 缺点： 运算量大。

eg. int BandpassFilter4(int InputAD4) { int ReturnValue; int ii; RESLO=0; RESHI=0; MACS=PdelIn; OP2=1068; //FilterCoeff4[4]; MACS=(PdelIn+1); OP2=8; //FilterCoeff4[3]; MACS=(PdelIn+2); OP2=-2001;//FilterCoeff4[2]; MACS=(PdelIn+3); OP2=8; //FilterCoeff4[1]; MACS=InputAD4; OP2=1068; //FilterCoeff4[0]; MACS=PdelOu; OP2=-7190;//FilterCoeff4[8]; MACS=(PdelOu+1); OP2=-1973; //FilterCoeff4[7]; MACS=(PdelOu+2); OP2=-19578;//FilterCoeff4[6]; MACS=(PdelOu+3); OP2=-3047; //FilterCoeff4[5]; *p=RESLO; (p+1)=RESHI; mytestmul<<=2; ReturnValue=(p+1); for (ii=0;ii<3;ii++) { DelayInput[ii]=DelayInput[ii+1]; DelayOutput[ii]=DelayOutput[ii+1]; } DelayInput[3]=InputAD4; DelayOutput[3]=ReturnValue;

// if (ReturnValue<0) // { // ReturnValue=-ReturnValue; // } return ReturnValue; }