几种软件滤波算法的原理和比较

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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。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

2、果。　　C缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。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

3、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。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

4、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。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=0~1，本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果。　　

5、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。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

6、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。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

7、“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。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_valu