[STM32F1] 5种滤波算法

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 楼主| linfelix 发表于 2023-5-30 14:00 | 显示全部楼层 |阅读模式


  1. u16 ftable[255] = {
  2.         2048, 2098, 2148, 2198, 2248, 2298, 2348, 2398, 2447, 2496,
  3. 2545, 2594, 2642, 2690, 2737, 2785, 2831, 2877, 2923, 2968,
  4. 3013, 3057, 3100, 3143, 3185, 3227, 3267, 3307, 3347, 3385,
  5. 3423, 3460, 3496, 3531, 3565, 3598, 3631, 3662, 3692, 3722,
  6. 3750, 3778, 3804, 3829, 3854, 3877, 3899, 3920, 3940, 3958,
  7. 3976, 3992, 4007, 4021, 4034, 4046, 4056, 4065, 4073, 4080,
  8. 4086, 4090, 4093, 4095, 4095, 4095, 4093, 4090, 4086, 4080,
  9. 4073, 4065, 4056, 4046, 4034, 4021, 4007, 3992, 3976, 3958,
  10. 3940, 3920, 3899, 3877, 3854, 3829, 3804, 3778, 3750, 3722,
  11. 3692, 3662, 3631, 3598, 3565, 3531, 3496, 3460, 3423, 3385,
  12. 3347, 3307, 3267, 3227, 3185, 3143, 3100, 3057, 3013, 2968,
  13. 2923, 2877, 2831, 2785, 2737, 2690, 2642, 2594, 2545, 2496,
  14. 2447, 2398, 2348, 2298, 2248, 2198, 2148, 2098, 2047, 1997,
  15. 1947, 1897, 1847, 1797, 1747, 1697, 1648, 1599, 1550, 1501,
  16. 1453, 1405, 1358, 1310, 1264, 1218, 1172, 1127, 1082, 1038,
  17. 995, 952, 910, 868, 828, 788, 748, 710, 672, 635,
  18. 599, 564, 530, 497, 464, 433, 403, 373, 345, 317,
  19. 291, 266, 241, 218, 196, 175, 155, 137, 119, 103,
  20. 88, 74, 61, 49, 39, 30, 22, 15, 9, 5,
  21. 2, 0, 0, 0, 2, 5, 9, 15, 22, 30,
  22. 39, 49, 61, 74, 88, 103, 119, 137, 155, 175,
  23. 196, 218, 241, 266, 291, 317, 345, 373, 403, 433,
  24. 464, 497, 530, 564, 599, 635, 672, 710, 748, 788,
  25. 828, 868, 910, 952, 995, 1038, 1082, 1127, 1172, 1218,
  26. 1264, 1310, 1358, 1405, 1453, 1501, 1550, 1599, 1648, 1697,
  27. 1747, 1797, 1847, 1897, 1947
  28. };

  29. int a=0;
  30. int b=1;
  31. /*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  32. 方法一:限幅滤波法
  33. 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:
  34.       如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效,
  35.       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。
  36. 优点:能克服偶然因素引起的脉冲干扰
  37. 缺点:无法抑制周期性的干扰,平滑度差
  38. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/

  39. #define  A 51
  40. u16 Value1;

  41. u16 filter1()
  42. {
  43.   u16 NewValue;
  44.         Value1 = ftable[b-1];
  45.   NewValue = ftable[b];
  46.         b++;
  47.         a++;
  48.         if(a==255) a=0;
  49.         if(b==255) b=1;
  50.   if(((NewValue - Value1) > A) || ((Value1 - NewValue) > A))
  51.         {
  52.                 print_host(ftable[a],NewValue);
  53.     return NewValue;
  54.         }
  55.   else
  56.         {
  57.                  print_host(ftable[a],Value1);
  58.      return Value1;
  59.         }
  60. }

  61. /*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  62. 方法二:中位值滤波法
  63. 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。
  64. 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)
  65. 缺点:对流量、速度等快速变化的参数不宜
  66. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/
  67. #define N 3

  68. u16 value_buf[N];
  69. u16 filter2()
  70. {  
  71.   u16 count,i,j,temp;
  72.   for(count=0;count<N;count++)
  73.   {
  74.     value_buf[count] =  ftable[a];
  75.           a++;
  76.           if(a==255) a=0;
  77.   }
  78.         for (j=0;j<N-1;j++)
  79.         {
  80.                  for (i=0;i<N-j;i++)
  81.                  {
  82.                         if ( value_buf[i] >  value_buf[i+1] )
  83.                         {
  84.                          temp = value_buf[i];
  85.                          value_buf [i]= value_buf[i+1];
  86.                          value_buf[i+1] = temp;
  87.                         }
  88.                  }
  89.         }
  90. //        printf("%d\n",value_buf[(N-1)/2]);
  91.         return value_buf[(N-1)/2];
  92. }
  93. void pros2()
  94. {
  95.    print_host(4,filter2());
  96. }
  97. /*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  98. 方法三:算术平均滤波法
  99. 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。)
  100.       N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低;
  101.       N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高;     
  102. 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
  103. 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。
  104. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/

  105. #define N 5
  106. u16 filter3()
  107. {
  108.         u16 sum = 0,count;
  109.         for ( count=0;count<N;count++)
  110.         {
  111.                 sum = sum+ ftable[a];
  112.                 a++;
  113.                 if(a==255) a=0;
  114.         }
  115.         print_host(4,sum/N);
  116. //        printf("%d\n",sum/N);
  117.         return (sum/N);
  118. }

  119. /*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  120. 方法四:递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
  121. 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,
  122.        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),
  123.        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。
  124.        N值的选取:流量,N=12;压力,N=4;液面,N=4-12;温度,N=1-4。
  125. 优点:对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高;
  126.       适用于高频振荡的系统。
  127. 缺点:灵敏度低,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差;
  128.       不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差;
  129.       不适用于脉冲干扰比较严重的场合;
  130.       比较浪费RAM。
  131. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/

  132. #define FILTER4_N 3
  133. u16 filter_buf[FILTER4_N + 1];
  134. u16 filter4()
  135. {
  136.   int i;
  137.   int filter_sum = 0;
  138.   filter_buf[FILTER4_N] = ftable[a];               
  139.         a++;
  140.         if(a==255) a=0;
  141.   for(i = 0; i < FILTER4_N; i++)
  142.         {
  143.     filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移,低位仍掉
  144.     filter_sum += filter_buf[i];
  145.   }
  146. //        printf("%d\n",filter_sum / FILTER4_N);
  147.   return (int)(filter_sum / FILTER4_N);
  148. }


  149. void pros4(void)
  150. {
  151.         u16 i=0;
  152.   print_host(4,filter4());
  153. }
  154. /*//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  155. 方法五:中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
  156. 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)。
  157.       相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。
  158.       连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值,
  159.       然后计算N-2个数据的算术平均值。   
  160. 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。
  161.        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。
  162.        对周期干扰有良好的抑制作用。
  163.        平滑度高,适于高频振荡的系统。
  164. 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。
  165. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/

  166. #define N 3
  167. int filter5()
  168. {
  169.   int i, j;
  170.   int filter_temp, filter_sum = 0;
  171.   int filter_buf[N];
  172.   for(i = 0; i < N; i++)
  173.         {
  174.     filter_buf[i] = ftable[a];
  175.                 a++;
  176.                 if(a==255)   a=0;
  177.     delay_us(10);
  178.   }
  179.   // 采样值从小到大排列(冒泡法)
  180.   for(j = 0; j < N - 1; j++)
  181.         {
  182.     for(i = 0; i < N - 1 - j; i++)
  183.                 {
  184.       if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1])
  185.                         {
  186.         filter_temp = filter_buf[i];
  187.         filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
  188.         filter_buf[i + 1] = filter_temp;
  189.       }
  190.     }
  191.   }
  192.   // 去除最大最小极值后求平均
  193.   for(i = 1; i < N - 1; i++) filter_sum += filter_buf[i];
  194. //        printf("%d\n",filter_sum / ( N - 2));
  195.   return filter_sum / (N - 2);
  196. }

  197. void pros5(void)
  198. {
  199.         u16 i=0;
  200.         for(i=0;i<255;i++)
  201.         {
  202.      print_host(ftable[i],filter5());
  203.         }
  204. }




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