CN106549651A - 一种快速建立的高精度滤波方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速建立的高精度滤波方法，该方法采用一个高阶数低通滤波器，一个快速建立判断，一个稳定范围限制有效值输出来实现，采样数据经高阶数低通滤波器后进入快速建立判断，形成快速建立变化数据，然后再经阀值判断进行稳定范围限制有效值输出。可以将噪声信号有效的滤除，提高数据精度，并可以将有效信号快速建立输出，通过有效值判断进一步提升精度范围，并且所占用的软件资源非常少，解决普通滤波器在滤波过程中存在的高精度、高阶数滤波与数据响应滞后的矛盾现象。

Description

一种快速建立的高精度滤波方法
技术领域
本发明属于滤波器技术领域，特别涉及一种滤波方法。
背景技术
随着电子产品的日益发展，数据精度要求越来越高，因此需要高精度数据采样和滤波器来实现，传统提高精度的方式是硬件和软件两部分，硬件上一是设计高精度的采样电路或外部再增加相应的滤波电路来实现，但这种方式成本高，技术难度相对比较大。而且使用外部滤波电路时如果滤波阶数低滤波效果不明显，滤波阶数高又会造成数据响应滞后严重。软件措施部分可以增加软件滤波器，但同样如果滤波阶数低滤波效果不明显，滤波阶数高又会造成数据响应滞后严重，对于需要快速相应的环境下无法适用。
如专利申请201410717610.3提供了一种结合局部频率估计的小波域InSAR干涉相位滤波方法。该小波域InSAR干涉相位滤波方法利用局部频率估计实现了对复干涉相位的小波系数中有用信息子带和噪声子带的区分，利用通用阈值收缩和邻域阈值收缩两种方法分别具有去噪效果好和细节保持能力强的特点，对有用信息所在子带的小波系数进行邻域阈值收缩，而对其它子带的小波系数则进行通用阈值收缩，从而尽可能的滤除噪声，同时保持干涉条纹的细节信息不被破坏，实现高精度的干涉相位滤波，为高精度的干涉测量提供了条件。但是该方法滤波阶数低时滤波效果不明显，滤波阶数高时又会造成数据响应滞后的现象。
这就需要一种能有较高滤波阶数来增加滤波效果以提高精度，又可以快速建立信号以响应有效信号变化的滤波器算法，并且尽可能的减少所使用的资源。
发明内容
基于此，因此本发明的首要目地是提供一种快速建立的高精度滤波方法，该方法解决数字滤波过程中在高精度、高阶数滤波与数据响应滞后的矛盾现象。
本发明的另一个目地在于提供一种快速建立的高精度滤波方法，该方法设置较高的滤波阶数来提高精度的同时，又能快速相应有效的数据变化，提高数据输出的建立时间，且不增加硬件成本，不影响测量有效数据的响应速度，所占用的资源非常少。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种快速建立的高精度滤波方法，其特征在于该方法采用一个高阶数低通滤波器，一个快速建立判断，一个稳定范围限制有效值输出来实现，其中
一个高阶数低通滤波器，提供很有效的滤波效果；
一个快速建立判断，将噪声无效信号与有效信号进行分离，使得有效数据可以快速建立；
一个稳定范围限制有效值输出，将数据精度进一步提升；
采样数据经高阶数低通滤波器后进入快速建立判断，形成快速建立变化数据，然后再经阀值判断进行稳定范围限制有效值输出。
具体地说，采样数据先经过高阶数低通滤波器进行滤波处理，判断本次滤波值与上次滤波值变化量是否大于阈值一，如果小于阈值一将本次滤波值赋给上次滤波值，如果大于阈值一进入快速建立将本次采样值赋给上次滤波值；然后再判断本次滤波值与有效值的变化量是否大于阈值二，如果大于阈值二说明有效值发生变化，输出变化后的有效值，如果小于阀值二，则说明有效值没有发生变化，直接输出有效值。
该方法通过高阶数低通滤波器可以将噪声信号有效的滤除，提高数据精度，并通过快速建立判断及输出可以将有效信号快速建立输出，通过有效值判断进一步提升精度范围，并且所占用的软件资源非常少。
该方法的具体实现步骤为：
S01:读入新的一笔采样数据，将新读入采样数据进行高阶低通滤波；
S02：判断本次滤波值与上次滤波值变化量是否大于阈值一；如果大于阈值一说明有效数据发生快速变化，否则认为有效数据没有快速变化；
步骤S03:数据有变化，将本次采样值赋给上次采样值和上次滤波值以及本次滤波值，以快速建立变化数据，提高相应速度。
步骤S04:数据稳定，将本次采样值赋给上次采样值，本次滤波值赋给上次滤波值。
步骤S05:判断本次滤波值与有效值的变化量是否大于阈值二，如果大于阈值二说明有效值发生变化，进入S06；如果小于阀值二，则说明有效值没有发生变化，直接输出有效值。
步骤S06:本次滤波值如果大于有效值，那么有效值就为本次滤波值-阈值2；本次滤波值如果小于有效值，那么有效值就为本次滤波值+阈值二，将最终有效值输出。
所述步骤S01中，滤波算法为本次滤波值＝(本次采样值+上次采样值+上次滤波值*2n-2)/2n，其中N为滤波阶数。
本发明可以将噪声信号有效的滤除，提高数据精度，并可以将有效信号快速建立输出，通过有效值判断进一步提升精度范围，并且所占用的软件资源非常少，解决普通滤波器在滤波过程中存在的高精度、高阶数滤波与数据响应滞后的矛盾现象。
附图说明
图1是本发明所实施的控制流程图。
图2是本发明所实施的有效数据无变化下原始数据示意图。
图3是本发明所实施的有效数据无变化下原始数据滤波后示意图。
图4是本发明所实施的有效数据有变化下原始数据示意图。
图5是本发明所实施的有效数据有变化下原始数据滤波后示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示，为本发明所实现的控制流程图。图中所示，本发明实现的具体流程为：
步骤S01:读入新的一笔采样数据，30Hz采样AD值数据，将新读入采样数据进行高阶低通滤波，阶数可根据实际情况设置。
滤波算法为本次滤波值＝(本次采样值+上次采样值+上次滤波值*2n-2)/2n，其中N为滤波阶数。
步骤S02：本次滤波值与上次滤波值变化量是否大于阈值。如果大于阈值说明有效数据发生快速变化，否则认为有效数据没有快速变化。
步骤S03:数据有变化，将本次采样值赋给上次采样值和上次滤波值以及本次滤波值，以快速建立变化数据，提高相应速度。
步骤S04:数据稳定，将本次采样值赋给上次采样值，本次滤波值赋给上次滤波值。
步骤S05:本次滤波值与有效值的变化量是否大于有效阈值，如果大于有效阈值说明有效值发生变化，进入S06。否则说明有效值没有发生变化，直接输出有效值。
步骤S06:本次滤波值如果大于有效值，那么有效值就为本次滤波值-阈值2。本次滤波值如果小于有效值，那么有效值就为本次滤波值+阈值2，将最终有效值输出。
结合图2-图5所示，图2为有效数据无变化下原始数据的图形，经本发明滤波处理后图形如图3所示，图形曲线明晰；图4为有效数据有变化下原始数据的图形，经本发明滤波处理后图形如图5所示，有效数据清晰明了。
通过上述方法，可以将噪声信号有效的滤除，提高数据精度，并可以将有效信号快速建立输出，通过有效值判断进一步提升精度范围，并且所占用的软件资源非常少，解解决普通滤波器在滤波过程中存在的高精度、高阶数滤波与数据响应滞后的矛盾现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种快速建立的高精度滤波方法，其特征在于该方法采用一个高阶数低通滤波器，一个快速建立判断，一个稳定范围限制有效值输出来实现，其中
一个高阶数低通滤波器，提供很有效的滤波效果；
一个快速建立判断，将噪声无效信号与有效信号进行分离，使得有效数据可以快速建立；
一个稳定范围限制有效值输出，将数据精度进一步提升；
采样数据经高阶数低通滤波器后进入快速建立判断，形成快速建立变化数据，然后再经阀值判断进行稳定范围限制有效值输出。
2.如权利要求1所述的快速建立的高精度滤波方法，其特征在于采样数据先经过高阶数低通滤波器进行滤波处理，判断本次滤波值与上次滤波值变化量是否大于阈值一，如果小于阈值一将本次滤波值赋给上次滤波值，如果大于阈值一进入快速建立将本次采样值赋给上次滤波值；然后再判断本次滤波值与有效值的变化量是否大于阈值二，如果大于阈值二说明有效值发生变化，输出变化后的有效值，如果小于阀值二，则说明有效值没有发生变化，直接输出有效值。
3.如权利要求1所述的快速建立的高精度滤波方法，其特征在于该方法的具体实现步骤为：
S01:读入新的一笔采样数据，将新读入采样数据进行高阶低通滤波；
S02：判断本次滤波值与上次滤波值变化量是否大于阈值一；如果大于阈值一说明有效数据发生快速变化，否则认为有效数据没有快速变化；
步骤S03:数据有变化，将本次采样值赋给上次采样值和上次滤波值以及本次滤波值，以快速建立变化数据，提高相应速度；
步骤S04:数据稳定，将本次采样值赋给上次采样值，本次滤波值赋给上次滤波值；
步骤S05:判断本次滤波值与有效值的变化量是否大于阈值二，如果大于阈值二说明有效值发生变化，进入S06；如果小于阀值二，则说明有效值没有发生变化，直接输出有效值；
步骤S06:本次滤波值如果大于有效值，那么有效值就为本次滤波值-阈值2；本次滤波值如果小于有效值，那么有效值就为本次滤波值+阈值二，将最终有效值输出。
4.如权利要求3所述的快速建立的高精度滤波方法，其特征在于所述步骤S01中，滤波算法为本次滤波值＝(本次采样值+上次采样值+上次滤波值*2n-2)/2n，其中N为滤波阶数。
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