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如何实现软件滤波算法

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实现软件滤波算法的方法有多种,以下是一些常见的软件滤波算法及其实现步骤:

限幅滤波法

方法:根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为DEVIATION_MAX)。每次检测到新值时,判断本次值与上次值之差是否超过DEVIATION_MAX,如果超过则返回上次值,否则返回新值。

优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。

缺点:无法抑制周期性的干扰,平滑度差。

中位值滤波法

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。将每次采样值与当前有效值比较,如果采样值等于当前有效值,则计数器清零。

优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰,对温度、液位等变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。

缺点:对流量、速度等快速变化的参数不宜。

一阶滞后滤波法

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。

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。

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。

加权递推平均滤波法

方法:对递推平均滤波法进行改进,即不同时刻的数据加以不同的权。

优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。

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。

限幅消抖滤波法

方法:先限幅,后消抖。即先通过限幅滤波法去除脉冲干扰,再通过消抖滤波法去除噪声。

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。

缺点:对于快速变化的参数不宜。

算术平均滤波法

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。

优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。

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。

递推平均滤波法(滑动平均滤波法)

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。

优点:信号平滑度较高,适用于实时控制等场合。

缺点:对于快速变化的参数不宜。

这些滤波算法各有优缺点,选择合适的滤波算法需要根据实际应用场景和需求来决定。例如,对于快速变化的参数,中位值滤波法和算术平均滤波法可能更合适;而对于周期性干扰较多的场合,一阶滞后滤波法和限幅消抖滤波法则更为有效。