CN111181526B - 一种用于信号处理的滤波方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于信号处理的滤波方法，通过将模拟信号转换为数字信号后得到原始数据组，根据原始数据组形成差值数组，将差值数组按计算规则进行多次迭代计算，对数据进行滤波处理。本申请的滤波方法能去除各种干扰造成的波动，使滤波后的数据得到较好的平滑度，并且数据不失真，仍在前后时刻的变化范围内，最大限度接近实际值，而且本申请的方法运算量小，适合大部分实时性要求较高的场合。

Description

一种用于信号处理的滤波方法

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种用于信号处理的滤波方法。

背景技术

随着电子技术与数字技术的飞速发展，信号的传递速度与CPU的处理速度越来越快，因此对数据采集和处理的要求也越来越高。模拟量是指变量在一定范围内连续变化的量，分为电流型和电压型，经常用于单片机或PLC中。由于在单片机主程序结束一个扫描周期时才更新对模拟量的采集，因此会出现采集数据异常突变的现象。而且电压型和电流型模拟量数据都容易受到外部电路的干扰，因此需要对采集的模拟量进行一定的滤波处理。现有技术中对采集到的模拟量数据进行处理使用的软件滤波方法主要分为两种，第一种为除极限值法，主要思想为通过比较计算把最大值和最小值舍去，把剩余值作为有效采集值进行处理；第二种为平均值法，主要思想为对一定时间内所有采集到的数据进行求平均值，以达到滤波效果。其它方法都是这两种基本方法的衍生方法。

在以上方法中，除极限值法能够有效克服偶然因素引起的波动，但是无法抑制周期性的干扰，而且平滑度差。平均值法不适用于检测速度慢或者实时性要求高的场合。在自然界中，有些变量实际上的确是在突变的，而且没有规律，一旦除去极限值或求平均值，可能会使处理后的数据远离模拟量的真实范围，出现人为造成的失真。因此提供一种能去除各种干扰造成的波动而且数据不会失真的用于信号处理的滤波方法尤为重要。

发明内容

基于此，本发明旨在提供一种用于信号处理的滤波方法，通过对原始数组的差值数组按计算规则进行多次迭代计算，实现对数据进行滤波处理。用于解决现有技术存在的问题，通过本发明的滤波方法去除各种干扰造成的波动，得到较好的平滑度，而且数据不失真，仍在前后时刻的变化范围内，最大限度接近实际值，而且本发明的方法运算量小，适合大部分实时性要求较高的场合。

本发明提供一种用于信号处理的滤波方法，包括：

步骤1、将采集的模拟量信号转换为数字量信号；

步骤2、获得原始数据数组A＝[a_i]，其中，a_i为原始数据组中的第i个元素，i＝0，1，2，......，k，k为原始数据组中元素的个数；

步骤3、根据原始数组计算差值数组

j为迭代次数，

为第j次迭代时差值数组中的第i个元素，设目标迭代次数为d，其中，

步骤4、进行迭代计算，当j为奇数时，

当j为偶数时，

当迭代计算次数达到d次时，退出迭代计算；

步骤5、形成处理后数据组C＝[c_i]，i＝0，1，2，......，k，c_i为处理后数据组中的第i个元素，

步骤6、将处理后数据组的数字量转换为模拟量并输出显示波形图；

进行迭代计算的目的是通过迭代计算弱化数据量之间的差值，对波动进行缓冲；奇数次迭代与偶数次迭代使用不同的计算方法的目的是防止处理后数组超前或滞后，使数据不失真，若统一将当前数值与前一项数值求平均值会造成处理后数组超前，若统一将当前数值与后一项数值求平均值会造成处理后数组滞后，而奇数次迭代将当前数值与后一项数值求平均值，偶数次迭代将当前数值与前一项数值求平均值，可以解决此问题。

优选地，所述目标迭代次数为偶数；目的是当奇数次迭代使数组向前偏移一次后，通过偶数次迭代使数组向后偏移一位，保持数组不超前也不滞后。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种用于信号处理的滤波方法，通过将采集得到的模拟信号转换为数字信号后得到原始数据组，根据原始数据组形成差值数组，将差值数组按计算规则进行多次迭代计算，对数据进行滤波处理。本发明的滤波方法能去除各种干扰造成的波动，使滤波后的数据得到较好的平滑度，并且数据不失真，仍在前后时刻的变化范围内，最大限度接近实际值，而且本发明的方法运算量小，适合大部分实时性要求较高的场合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1本发明一种用于信号处理的滤波方法的实施流程图；

图2本发明一个实施例中一种用于信号处理的滤波方法滤波前信号原始波形图；

图3本发明一个实施例中一种用于信号处理的滤波方法滤波后信号效果波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种用于信号处理的滤波方法，应用于智能断路器中对电流数据采集后进行滤波处理，实施流程如下：

将智能断路器采集的电流信号模拟量转换成数字量，并保存为原始数据组A＝[a_i]，i＝0，1，2，......，2000，原始数据组元素包括从0至2000共2001个数据值；

设置迭代次数d＝10。并形成差值数组

其中，

开始第1次迭代：得到差值数组

开始第2次迭代：得到差值数组

开始第3次迭代：得到差值数组

开始第4次迭代：得到差值数组

开始第5次迭代：得到差值数组

开始第6次迭代：得到差值数组

开始第7次迭代：得到差值数组

开始第8次迭代：得到差值数组

开始第9次迭代：得到差值数组

开始第10次迭代：得到差值数组

形成处理后数据组C＝[c_i]，i＝0，1，2，......，2000，

滤波处理结束。

将处理后数据组中的数字量数据转换成模拟量信号并输出显示波形图。

图2为采集的模拟量信号在滤波前的信号原始波形图，图3为通过本实施例的方法进行滤波后输出的模拟量信号效果波形图。可以看出本发明提供的一种用于信号处理的滤波方法的滤波效果显著，处理后的数据波纹明显减少。本方法能够有效克服偶然因素引起的波动，平滑度较好，而且本方法的运算量小，可以适合大部分实时性要求较强的场合。

本发明也可以用于对智能断路器中采集电压的模拟量信号进行滤波处理，还可用于对电子凸轮示教采集的模拟量数据进行滤波处理。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种用于信号处理的滤波方法，其特征在于，包括：

步骤1、将采集的模拟量信号转换为数字量信号；

步骤2、获得原始数据数组A＝[a_i]，其中，a_i为原始数据组中的第i个元素，i＝0,1,2,......,k，k为原始数据组中元素的个数；

步骤3、根据原始数据组计算差值数组

j为迭代次数，

为第j次迭代时差值数组中的第i个元素，设目标迭代次数为d，其中，

步骤4、进行迭代计算，当j为奇数时，

当j为偶数时，

当迭代计算次数达到d次时，退出迭代计算；

步骤5、形成处理后数据组C＝[c_i]，i＝0,1,2,......,k，c_i为处理后数据组中的第i个元素，

步骤6、将处理后数据组的数字量转换为模拟量并输出显示波形图。

2.根据权利要求1所述的一种用于信号处理的滤波方法，其特征在于，所述目标迭代次数d为偶数。

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