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[STM32F1]

5种滤波算法

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linfelix|  楼主 | 2023-5-30 14:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式


u16 ftable[255] = {
        2048, 2098, 2148, 2198, 2248, 2298, 2348, 2398, 2447, 2496,
2545, 2594, 2642, 2690, 2737, 2785, 2831, 2877, 2923, 2968,
3013, 3057, 3100, 3143, 3185, 3227, 3267, 3307, 3347, 3385,
3423, 3460, 3496, 3531, 3565, 3598, 3631, 3662, 3692, 3722,
3750, 3778, 3804, 3829, 3854, 3877, 3899, 3920, 3940, 3958,
3976, 3992, 4007, 4021, 4034, 4046, 4056, 4065, 4073, 4080,
4086, 4090, 4093, 4095, 4095, 4095, 4093, 4090, 4086, 4080,
4073, 4065, 4056, 4046, 4034, 4021, 4007, 3992, 3976, 3958,
3940, 3920, 3899, 3877, 3854, 3829, 3804, 3778, 3750, 3722,
3692, 3662, 3631, 3598, 3565, 3531, 3496, 3460, 3423, 3385,
3347, 3307, 3267, 3227, 3185, 3143, 3100, 3057, 3013, 2968,
2923, 2877, 2831, 2785, 2737, 2690, 2642, 2594, 2545, 2496,
2447, 2398, 2348, 2298, 2248, 2198, 2148, 2098, 2047, 1997,
1947, 1897, 1847, 1797, 1747, 1697, 1648, 1599, 1550, 1501,
1453, 1405, 1358, 1310, 1264, 1218, 1172, 1127, 1082, 1038,
995, 952, 910, 868, 828, 788, 748, 710, 672, 635,
599, 564, 530, 497, 464, 433, 403, 373, 345, 317,
291, 266, 241, 218, 196, 175, 155, 137, 119, 103,
88, 74, 61, 49, 39, 30, 22, 15, 9, 5,
2, 0, 0, 0, 2, 5, 9, 15, 22, 30,
39, 49, 61, 74, 88, 103, 119, 137, 155, 175,
196, 218, 241, 266, 291, 317, 345, 373, 403, 433,
464, 497, 530, 564, 599, 635, 672, 710, 748, 788,
828, 868, 910, 952, 995, 1038, 1082, 1127, 1172, 1218,
1264, 1310, 1358, 1405, 1453, 1501, 1550, 1599, 1648, 1697,
1747, 1797, 1847, 1897, 1947
};

int a=0;
int b=1;
/*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
方法一: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。
优点:能克服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
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/

#define  A 51
u16 Value1;

u16 filter1()
{
  u16 NewValue;
        Value1 = ftable[b-1];
  NewValue = ftable[b];
        b++;
        a++;
        if(a==255) a=0;
        if(b==255) b=1;
  if(((NewValue - Value1) > A) || ((Value1 - NewValue) > A))
        {
                print_host(ftable[a],NewValue);
    return NewValue;
        }
  else
        {
                 print_host(ftable[a],Value1);
     return Value1;
        }
}

/*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
方法二: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。
优点:克服偶然因素(对温度、液位的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
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/
#define N 3

u16 value_buf[N];
u16 filter2()
{  
  u16 count,i,j,temp;
  for(count=0;count<N;count++)
  {
    value_buf[count] =  ftable[a];
          a++;
          if(a==255) a=0;
  }
        for (j=0;j<N-1;j++)
        {
                 for (i=0;i<N-j;i++)
                 {
                        if ( value_buf[i] >  value_buf[i+1] )
                        {
                         temp = value_buf[i];
                         value_buf [i]= value_buf[i+1];
                         value_buf[i+1] = temp;
                        }
                 }
        }
//        printf("%d\n",value_buf[(N-1)/2]);
        return value_buf[(N-1)/2];
}
void pros2()
{
   print_host(4,filter2());
}
/*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
方法三: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值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4。)
      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;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
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。
////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/

#define N 5
u16 filter3()
{
        u16 sum = 0,count;
        for ( count=0;count<N;count++)
        {
                sum = sum+ ftable[a];
                a++;
                if(a==255) a=0;
        }
        print_host(4,sum/N);
//        printf("%d\n",sum/N);
        return (sum/N);
}

/*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
方法四:递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
方法: 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,
       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,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。
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。
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。
////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/

#define FILTER4_N 3
u16 filter_buf[FILTER4_N + 1];
u16 filter4()
{
  int i;
  int filter_sum = 0;
  filter_buf[FILTER4_N] = ftable[a];               
        a++;
        if(a==255) a=0;
  for(i = 0; i < FILTER4_N; i++)
        {
    filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移,低位仍掉
    filter_sum += filter_buf[i];
  }
//        printf("%d\n",filter_sum / FILTER4_N);
  return (int)(filter_sum / FILTER4_N);
}


void pros4(void)
{
        u16 i=0;
  print_host(4,filter4());
}
/*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
方法五:中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
方法: 采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值,     (N值的选取:3-14)。
      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。   
优点: 融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。
       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。
       对周期干扰有良好的抑制作用。
       平滑度高,适于高频振荡的系统。
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。
////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/

#define N 3
int filter5()
{
  int i, j;
  int filter_temp, filter_sum = 0;
  int filter_buf[N];
  for(i = 0; i < N; i++)
        {
    filter_buf[i] = ftable[a];
                a++;
                if(a==255)   a=0;
    delay_us(10);
  }
  // 采样值从小到大排列(冒泡法)
  for(j = 0; j < N - 1; j++)
        {
    for(i = 0; i < N - 1 - j; i++)
                {
      if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1])
                        {
        filter_temp = filter_buf[i];
        filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
        filter_buf[i + 1] = filter_temp;
      }
    }
  }
  // 去除最大最小极值后求平均
  for(i = 1; i < N - 1; i++) filter_sum += filter_buf[i];
//        printf("%d\n",filter_sum / ( N - 2));
  return filter_sum / (N - 2);
}

void pros5(void)
{
        u16 i=0;
        for(i=0;i<255;i++)
        {
     print_host(ftable[i],filter5());
        }
}




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