10種經(jīng)典的軟件濾波方法介紹

前言介紹：

隨著信息科技的發(fā)展，信號處理得到了大幅推動，已被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、自動化、航空航天等領(lǐng)域。在信號處理系統(tǒng)中，輸入信號通常含有各種噪聲和干擾。為對信號進(jìn)行準(zhǔn)確的測量和控制，必須削弱或濾除被測信號中的噪聲和干擾。一般在系統(tǒng)中可選用硬件濾波和 軟件濾波 。

硬件濾波介紹：

硬件濾波又分為無源濾波和有源濾波，無源濾波是通過 RC 濾波器或 LC 濾波器等模擬濾波器進(jìn)行濾波。硬件濾波的優(yōu)勢是不需要進(jìn)行復(fù)雜的程序處理，反應(yīng)靈敏。

軟件濾波介紹：

軟件濾波有時候也稱數(shù)字濾波是通過一定的算法削弱噪聲的影響軟件濾波的優(yōu)勢是不需要硬件的投入，僅僅靠代碼就可以完成，而且可靠穩(wěn)定。

10種經(jīng)典的軟件濾波方法包括：

• 限幅濾波法

2. 中位值濾波法
3. 算術(shù)平均濾波法
4. 遞推平均濾波法
5. 中位值平均濾波法
6. 限幅平均濾波法
7. 一階滯后濾波法
8. 加權(quán)遞推平均濾波法
9. 消抖濾波法
10. 限幅消抖濾波法

限幅濾波介紹：

限幅濾波基本思路是根據(jù)被測對象確定相鄰兩次采樣所允許的最大差值△Y， 然后在每次采樣后和上次有效采樣值進(jìn)行比較， 如果變化幅度不超過△Y，則本次采樣有效；否則，則這次采樣值被視為干擾而放棄，而以上次采樣值為準(zhǔn)。

其原理可用如下公式表示：

|yn-yn-1|≤△Y :yn 有效 如果本次值與上次值之差<=DEVIATION_MAX,則本次值有效；

|yn-yn-1|>△Y :yn-1 有效 如果本次值與上次值之差>DEVIATION_MAX,則本次值無效，放棄本次值，用上次值代替本次值。

yn 為第 n 次采樣值， yn-1 為第(n-1)次采樣值

△Y一般根據(jù)經(jīng)驗來設(shè)定，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為DEVIATION_MAX）；

C語言示例代碼：

/* DEVIATION_MAX，根據(jù)實際情況調(diào)整。value為有效值，new_value為當(dāng)前采樣值；
濾波程序返回有效的實際值 */
注：本文假定從16位AD中讀取數(shù)據(jù)（若采用更高位的AD可定義數(shù)據(jù)類型為int)；子程序為get_ad()，用于獲取AD采樣數(shù)值;
#define DEVIATION_MAX 10
int16_t value;
int16_t filter(void)
{
	int16_t new_value;
	new_value = get_ad();
	if ((new_value - value > DEVIATION_MAX) || (value - new_value > DEVIATION_MAX))
	{
		return value;
	}
	else
	{
		return new_value;
	}
}

限幅濾波優(yōu)/缺點：

優(yōu)點：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾；缺點：無法抑制那種周期性的干擾、平滑度差；