标题:
DSP中几种软件滤波算法的比较
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作者:
苹果也疯狂
时间:
2014-1-12 20:49
标题:
DSP中几种软件滤波算法的比较
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
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
“
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
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