[轉(zhuǎn)] 幾種經(jīng)典的濾波算法

2014-11-25 10:44 來源： 量投網(wǎng) 瀏覽：884 評論：(0) 作者：hjh1350

1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
A、方法：
根據(jù)經(jīng)驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)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(yōu)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

2、中位值濾波法
A、方法：
連續(xù)采樣N次（N取奇數(shù)）
把N次采樣值按大小排列
取中間值為本次有效值
B、優(yōu)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(shù)有良好的濾波效果
C、缺點：
對流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜

3、算術(shù)平均濾波法
A、方法：
連續(xù)取N個采樣值進(jìn)行算術(shù)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(yōu)點：
適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波
這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動
C、缺點：
對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計算速度較快的實時控制不適用
比較浪費RAM

4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
A、方法：
把連續(xù)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(shù)據(jù)放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù).(先進(jìn)先出原則)
把隊列中的N個數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運算，就可獲得新的濾波結(jié)果
N值的選?。毫髁?，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4
B、優(yōu)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(tǒng) 
C、缺點：
靈敏度低
對偶然出現(xiàn)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(yán)重的場合
比較浪費RAM

5、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(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”
連續(xù)采樣N個數(shù)據(jù)，去掉一個最大值和一個最小值
然后計算N-2個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值
N值的選取：3~14
B、優(yōu)點：
融合了兩種濾波法的優(yōu)點
對于偶然出現(xiàn)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(shù)平均濾波法一樣
比較浪費RAM


6、限幅平均濾波法
A、方法：
相當(dāng)于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”
每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理，
再送入隊列進(jìn)行遞推平均濾波處理
B、優(yōu)點：
融合了兩種濾波法的優(yōu)點
對于偶然出現(xiàn)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

7、一階滯后濾波法
A、方法：
取a=0~1
本次濾波結(jié)果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果
B、優(yōu)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

8、加權(quán)遞推平均濾波法
A、方法：
是對遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)
通常是，越接近現(xiàn)時刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。
給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低
B、優(yōu)點：
適用于有較大純滯后時間常數(shù)的對象
和采樣周期較短的系統(tǒng)
C、缺點：
對于純滯后時間常數(shù)較小，采樣周期較長，變化緩慢的信號
不能迅速反應(yīng)交易系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差

9、消抖濾波法
A、方法：
設(shè)置一個濾波計數(shù)器
將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較：
如果采樣值＝當(dāng)前有效值，則計數(shù)器清零
如果采樣值<>當(dāng)前有效值，則計數(shù)器+1，并判斷計數(shù)器是否>=上限N(溢出)
如果計數(shù)器溢出，則將本次值替換當(dāng)前有效值，并清計數(shù)器
B、優(yōu)點：
對于變化緩慢的被測參數(shù)有較好的濾波效果，
可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開/關(guān)跳動或顯示器上數(shù)值抖動
C、缺點：
對于快速變化的參數(shù)不宜
如果在計數(shù)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(dāng)作有效值導(dǎo)入交易系統(tǒng)

10、限幅消抖濾波法
A、方法：
相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”
先限幅，后消抖
B、優(yōu)點：
繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點
改進(jìn)了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng)
C、缺點：
對于快速變化的參數(shù)不宜

11、IR 數(shù)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(yōu)點：高通，低通，帶通，帶阻任意。設(shè)計簡單(用matlab）
C. 缺點：運算量大。
　
總之，根據(jù)自身需求，合理選擇以上濾波算法，并做好相關(guān)的測試，你的交易系統(tǒng)效率一定會更高。

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