十大滤波算法.docx
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十大滤波算法
十大滤波算法程序大全
1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称:
限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
3.B、方法:
4. 根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A),
5. 每次检测到新值时判断:
6. 如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效,
7. 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。
8.C、优点:
9. 能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
10.D、缺点:
11. 无法抑制那种周期性的干扰。
12. 平滑度差。
13.E、整理:
shenhaiyu2013-11-01
14.*/
15.
16.intFilter_Value;
17.intValue;
18.
19.voidsetup(){
20. Serial.begin(9600); //初始化串口通信
21. randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子
22. Value=300;
23.}
24.
25.voidloop(){
26. Filter_Value=Filter(); //获得滤波器输出值
27. Value=Filter_Value; //最近一次有效采样的值,该变量为全局变量
28. Serial.println(Filter_Value);//串口输出
29. delay(50);
30.}
31.
32.//用于随机产生一个300左右的当前值
33.intGet_AD(){
34. returnrandom(295,305);
35.}
36.
37.//限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
38.#defineFILTER_A1
39.intFilter(){
40. intNewValue;
41. NewValue=Get_AD();
42. if(((NewValue-Value)>FILTER_A)||((Value-NewValue)>FILTER_A))
43. returnValue;
44. else
45. returnNewValue;
46.}
2、中位值滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称:
中位值滤波法
3.B、方法:
4. 连续采样N次(N取奇数),把N次采样值按大小排列,
5. 取中间值为本次有效值。
6.C、优点:
7. 能有效克服因偶然因素引起的波动干扰;
8. 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。
9.D、缺点:
10. 对流量、速度等快速变化的参数不宜。
11.E、整理:
shenhaiyu2013-11-01
12.*/
13.
14.intFilter_Value;
15.
16.voidsetup(){
17. Serial.begin(9600); //初始化串口通信
18. randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子
19.}
20.
21.voidloop(){
22. Filter_Value=Filter(); //获得滤波器输出值
23. Serial.println(Filter_Value);//串口输出
24. delay(50);
25.}
26.
27.//用于随机产生一个300左右的当前值
28.intGet_AD(){
29. returnrandom(295,305);
30.}
31.
32.//中位值滤波法
33.#defineFILTER_N101
34.intFilter(){
35. intfilter_buf[FILTER_N];
36. inti,j;
37. intfilter_temp;
38. for(i=0;i39. filter_buf[i]=Get_AD();
40. delay
(1);
41. }
42. //采样值从小到大排列(冒泡法)
43. for(j=0;j44. for(i=0;i45. if(filter_buf[i]>filter_buf[i+1]){
46. filter_temp=filter_buf[i];
47. filter_buf[i]=filter_buf[i+1];
48. filter_buf[i+1]=filter_temp;
49. }
50. }
51. }
52. returnfilter_buf[(FILTER_N-1)/2];
53.}
3、算术平均滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称:
算术平均滤波法
3.B、方法:
4. 连续取N个采样值进行算术平均运算:
5. N值较大时:
信号平滑度较高,但灵敏度较低;
6. N值较小时:
信号平滑度较低,但灵敏度较高;
7. N值的选取:
一般流量,N=12;压力:
N=4。
8.C、优点:
9. 适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波;
10. 这种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。
11.D、缺点:
12. 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;
13. 比较浪费RAM。
14.E、整理:
shenhaiyu2013-11-01
15.*/
16.
17.intFilter_Value;
18.
19.voidsetup(){
20. Serial.begin(9600); //初始化串口通信
21. randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子
22.}
23.
24.voidloop(){
25. Filter_Value=Filter(); //获得滤波器输出值
26. Serial.println(Filter_Value);//串口输出
27. delay(50);
28.}
29.
30.//用于随机产生一个300左右的当前值
31.intGet_AD(){
32. returnrandom(295,305);
33.}
34.
35.//算术平均滤波法
36.#defineFILTER_N12
37.intFilter(){
38. inti;
39. intfilter_sum=0;
40. for(i=0;i41. filter_sum+=Get_AD();
42. delay
(1);
43. }
44. return(int)(filter_sum/FILTER_N);
45.}
4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称:
递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
3.B、方法:
4. 把连续取得的N个采样值看成一个队列,队列的长度固定为N,
5. 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),
6. 把队列中的N个数据进行算术平均运算,获得新的滤波结果。
7. N值的选取:
流量,N=12;压力,N=4;液面,N=4-12;温度,N=1-4。
8.C、优点:
9. 对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高;
10. 适用于高频振荡的系统。
11.D、缺点:
12. 灵敏度低,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差;
13. 不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差;
14. 不适用于脉冲干扰比较严重的场合;
15. 比较浪费RAM。
16.E、整理:
shenhaiyu2013-11-01
17.*/
18.
19.intFilter_Value;
20.
21.voidsetup(){
22. Serial.begin(9600); //初始化串口通信
23. randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子
24.}
25.
26.voidloop(){
27. Filter_Value=Filter(); //获得滤波器输出值
28. Serial.println(Filter_Value);//串口输出
29. delay(50);
30.}
31.
32.//用于随机产生一个300左右的当前值
33.intGet_AD(){
34. returnrandom(295,305);
35.}
36.
37.//递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
38.#defineFILTER_N12
39.intfilter_buf[FILTER_N+1];
40.intFilter(){
41. inti;
42. intfilter_sum=0;
43. filter_buf[FILTER_N]=Get_AD();
44. for(i=0;i45. filter_buf[i]=filter_buf[i+1];//所有数据左移,低位仍掉
46. filter_sum+=filter_buf[i];
47. }
48. return(int)(filter_sum/FILTER_N);
49.}
5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称:
中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
3.B、方法:
4. 采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值,
5. 相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。
6. 连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值,
7. 然后计算N-2个数据的算术平均值。
8. N值的选取:
3-14。
9.C、优点:
10. 融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。
11. 对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由其所引起的采样值偏差。
12. 对周期干扰有良好的抑制作用。
13. 平滑度高,适于高频振荡的系统。
14.D、缺点:
15. 计算速度较慢,和算术平均滤波法一样。
16. 比较浪费RAM。
17.E、整理:
shenhaiyu2013-11-01
18.*/
19.
20.intFilter_Value;
21.
22.voidsetup(){
23. Serial.begin(9600); //初始化串口通信
24. randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子
25.}
26.
27.voidloop(){
28. Filter_Value=Filter(); //获得滤波器输出值
29. Serial.println(Filter_Value);//串口输出
30. delay(50);
31.}
32.
33.//用于随机产生一个300左右的当前值
34.intGet_AD(){
35. returnrandom(295,305);
36.}
37.
38.//中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)(算法1)
39.#defineFILTER_N100
40.intFilter(){
41. inti,j;
42. intfilter_temp,filter_sum=0;
43. intfilter_buf[FILTER_N];
44. for(i=0;i45. filter_buf[i]=Get_AD();
46. delay
(1);
47. }
48. //采样值从小到大排列(冒泡法)
49. for(j=0;j50. for(i=0;i51. if(filter_buf[i]>filter_buf[i+1]){
52. filter_temp=filter_buf[i];
53. filter_buf[i]=filter_buf[i+1];
54. filter_buf[i+1]=filter_temp;
55. }
56. }
57. }
58. //去除最大最小极值后求平均
59. for(i=1;i60. returnfilter_sum/(FILTER_N-2);
61.}
62.
63.
64.// 中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)(算法2)
65./*
66.#defineFILTER_N100
67.intFilter(){
68. inti;
69. intfilter_sum=0;
70. intfilter_max,filter_min;
71. intfilter_buf[FILTER_N];
72. for(i=0;i73. filter_buf[i]=Get_AD();
74. delay
(1);
75. }
76. filter_max=filter_buf[0];
77. filter_min=filter_buf[0];
78. filter_sum=filter_buf[0];
79. for(i=FILTER_N-1;i>0;i--){
80. if(filter_buf[i]>filter_max)
81. filter_max=filter_buf[i];
82. elseif(filter_buf[i]83. filter_min=filter_buf[i];
84. filter_sum=filter_sum+filter_buf[i];
85. filter_buf[i]=filter_buf[i-1];
86. }
87. i=FILTER_N-2;
88. filter_sum=filter_sum-filter_max-filter_min+i/2;//+i/2的目的是为了四舍五入
89. filter_sum=filter_sum/i;
90. returnfilter_sum;
91.}*/
6、限幅平均滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称:
限幅平均滤波法
3.B、方法:
4. 相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”;
5. 每次采样到的新数据先进行限幅处理,
6. 再送入队列进行递推平均滤波处理。
7.C、优点:
8. 融合了两种滤波法的优点;
9. 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。
10.D、缺点:
11. 比较浪费RAM。
12.E、整理:
shenhaiyu2013-11-01
13.*/
14.
15.#defineFILTER_N12
16.intFilter_Value;
17.intfilter_buf[FILTER_N];
18.
19.voidsetup(){
20. Serial.begin(9600); //初始化串口通信
21. randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子
22. filter_buf[FILTER_N-2]=300;
23.}
24.
25.voidloop(){
26. Filter_Value=Filter(); //获得滤波器输出值
27. Serial.println(Filter_Value);//串口输出
28. delay(50);
29.}
30.
31.//用于随机产生一个300左右的当前值
32.intGet_AD(){
33. returnrandom(295,305);
34.}
35.
36.//限幅平均滤波法
37.#defineFILTER_A1
38.intFilter(){
39. inti;
40. intfilter_sum=0;
41. filter_buf[FILTER_N-1]=Get_AD();
42. if(((filter_buf[FILTER_N-1]-filter_buf[FILTER_N-2])>FILTER_A)||((filter_buf[FILTER_N-2]-filter_buf[FILTER_N-1])>FILTER_A))
43. filter_buf[FILTER_N-1]=filter_buf[FILTER_N-2];
44. for(i=0;i45. filter_buf[i]=filter_buf[i+1];
46. filter_sum+=filter_buf[i];
47. }
48. return(int)filter_sum/(FILTER_N-1);
49.}
7、一阶滞后滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称:
一阶滞后滤波法
3.B、方法:
4. 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.C、优点:
6. 对周期性干扰具有良好的抑制作用;
7. 适用于波动频率较高的场合。
8.D、缺点:
9. 相位滞后,灵敏度低;
10. 滞后程度取决于a值大小;
11. 不能消除滤波频率高于采样频率1/2的干扰信号。
12.E、整理:
shenhaiyu2013-11-01
13.*/
14.
15.intFilter_Value;
16.intValue;
17.
18.voidsetup(){
19. Serial.begin(9600); //初始化串口通信
20. randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子
21. Value=300;
22.}
23.
24.voidloop(){
25. Filter_Value=Filter(); //获得滤波器输出值
26. Serial.println(Filter_Value);//串口输出
27. delay(50);
28.}
29.
30.//用于随机产生一个300左右的当前值
31.intGet_AD(){
32. returnrandom(295,305);
33.}
34.
35.//一阶滞后滤波法
36.#defineFILTER_A0.01
37.intFilter(){
38. intNewValue;
39. NewValue=Get_AD();
40. Value=(int)((float)NewValue*FILTER_A+(1.0-FILTER_A)*(float)Value);
41. returnValue;
42.}
8、加权递推平均滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称:
加权递推平均滤波法
3.B、方法:
4. 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;
5. 通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。
6. 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。
7.C、优点:
8. 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。
9.D、缺点:
10. 对于纯滞后时间常数较小、采样周期较长、变化缓慢的信号;
11. 不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差。
12.E、整理:
shenhaiyu2013-11-01
13.*/
14.
15.intFilter_Value;
16.
17.voidsetup(){
18. Serial.begin(9600); //初始化串口通信
19. randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子
20.}
21.
22.voidloop(){
23. Filter_Value=Filter(); //获得滤波器输出值
24