常用數字濾波算法

第1種方法：限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）

　　A方法： 根據經驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設為A），每次檢測到新值時判斷： 如果本次值與上次值之差<=A，則本次值有效，如果本次值與上次值之差>A，則本次值無效，放棄本次值，用上次值代替本次值。

　　B優點： 能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾。

　　C缺點： 無法抑制那種周期性的干擾，平滑度差。

第2種方法：中位值濾波法

　　A方法： 連續采樣N次（N取奇數），把N次采樣值按大小排列，取中間值為本次有效值。

　　B優點： 能有效克服因偶然因素引起的波動干擾，對溫度、液位的變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果。

　　C缺點： 對流量、速度等快速變化的參數不宜。

第3種方法：算術平均濾波法

　　A方法： 連續取N個采樣值進行算術平均運算，N值較大時：信號平滑度較高，但靈敏度較低；N值較小時：信號平滑度較低，但靈敏度較高。N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4。

　　B優點： 適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波，這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數值范圍附近上下波動。

　　C缺點： 對于測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制不適用，比較浪費RAM 。

第4種方法：遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）

　　A方法： 把連續取N個采樣值看成一個隊列，隊列的長度固定為N，每次采樣到一個新數據放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數據(先進先出原則) 。把隊列中的N個數據進行算術平均運算，就可獲得新的濾波結果。N值的選取：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4。

　　B優點： 對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高，適用于高頻振蕩的系統。

　　C缺點： 靈敏度低，對偶然出現的脈沖性干擾的抑制作用較差，不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差，不適用于脈沖干擾比較嚴重的場合，比較浪費RAM。

第5種方法：中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）

　　A方法： 相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”，連續采樣N個數據，去掉一個最大值和一個最小值，然后計算N-2個數據的算術平均值。N值的選取：3~14。

　　B優點： 融合了兩種濾波法的優點，對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差。

　　C缺點： 測量速度較慢，和算術平均濾波法一樣，比較浪費RAM。

第6種方法：限幅平均濾波法

　　A方法： 相當于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”，每次采樣到的新數據先進行限幅處理，再送入隊列進行遞推平均濾波處理。

　　B優點： 融合了兩種濾波法的優點，對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差。

　　C缺點： 比較浪費RAM 。

第7種方法：一階滯后濾波法

　　A方法： 取a=0~1，本次濾波結果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結果。

　　B優點： 對周期性干擾具有良好的抑制作用，適用于波動頻率較高的場合。

　　C缺點：相位滯后，靈敏度低，滯后程度取決于a值大小，不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號。

第8種方法：加權遞推平均濾波法

　　A方法： 是對遞推平均濾波法的改進，即不同時刻的數據加以不同的權，通常是，越接近現時刻的資料，權取得越大，給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低。

　　B優點： 適用于有較大純滯后時間常數的對象和采樣周期較短的系統。

　　C缺點： 對于純滯后時間常數較小，采樣周期較長，變化緩慢的信號，不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度，濾波效果差。

第9種方法：消抖濾波法

　　A方法： 設置一個濾波計數器，將每次采樣值與當前有效值比較： 如果采樣值＝當前有效值，則計數器清零。如果采樣值<>當前有效值，則計數器+1，并判斷計數器是否>=上限N(溢出)，如果計數器溢出，則將本次值替換當前有效值，并清計數器。

　　B優點： 對于變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果，可避免在臨界值附近控制器的反復開/關跳動或顯示器上數值抖動。

　　C缺點： 對于快速變化的參數不宜，如果在計數器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值，則會將干擾值當作有效值導入系統。

第10種方法：限幅消抖濾波法

　　A方法： 相當于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”，先限幅后消抖。

　　B優點： 繼承了“限幅”和“消抖”的優點，改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導入系統。

　　C缺點： 對于快速變化的參數不宜。

第11種方法：IIR 數字濾波器

　　A方法： 確定信號帶寬， 濾之。 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優點： 高通，低通，帶通，帶阻任意。設計簡單(用matlab）。

　　C缺點： 運算量大。

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還有比較簡單的博文：

http://blog.csdn.net/dageda1111/article/details/39232963

http://blog.csdn.net/wangweijjj/article/details/51721191

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?

軟件濾波的C程序樣例

10種軟件濾波方法的示例程序

假定從8位AD中讀取數據（如果是更高位的AD可定義數據類型為int),子程序為get_ad();

1、限副濾波
/*??A值可根據實際情況調整
? ? value為有效值，new_value為當前采樣值??
? ? 濾波程序返回有效的實際值??*/
#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;
? ?? ?? ?
}

2、中位值濾波法
/*??N值可根據實際情況調整
? ? 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-1;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];
}? ???

3、算術平均濾波法
/*
*/

#define N 12

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

4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
/*
*/
#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);
}

5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
/*
*/
#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-1;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));
}

6、限幅平均濾波法
/*
*/??
略 參考子程序1、3

7、一階滯后濾波法
/* 為加快程序處理速度假定基數為100，a=0~100 */

#define a 50

char value;

char filter()
{
? ?char??new_value;
? ?new_value = get_ad();
? ?return (100-a)*value + a*new_value;
}

8、加權遞推平均濾波法
/* coe數組為加權系數表，存在程序存儲區。*/

#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);
}

9、消抖濾波法

#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;? ?
}

10、限幅消抖濾波法
/*
*/
略 參考子程序1、9

11、IIR濾波例子

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;??
}

轉載于:https://www.cnblogs.com/mikawong/p/7676221.html

創作挑戰賽新人創作獎勵來咯，堅持創作打卡瓜分現金大獎

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数字滤波常用方法（转）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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