一种滤波方法、装置及存储介质制造方法及图纸

技术编号:19056757 阅读:9 留言:0更新日期:2018-09-29 12:09
本发明专利技术提供了一种滤波方法、装置及存储介质,涉及慢速信号滤波技术领域。所述滤波方法首先获取第i‑m时刻至第i‑m+n时刻的采集信号值,获取第i‑m‑1时刻的原始信号值,基于第i‑m时刻至第i‑m+n时刻的采集信号值和第i‑1时刻的原始信号值,获取原始信号在第i‑m时刻至第i‑m+n时刻内呈上升趋势、下降趋势或保持不变状态的判断结果,再基于与所述上升趋势、所述下降趋势和所述持不变状态对应的变化估计方程对第i时刻的采集信号值进行修正,从而获得滤波后的第i时刻的原始信号值。所述滤波方法通过简单的数值比较和加减运算实现对慢速信号的估算,运算速度更快、占用资源更少,能够快速稳定地从受干扰信号中提取出原始慢速信号。

【技术实现步骤摘要】
一种滤波方法、装置及存储介质
本专利技术涉及慢速信号滤波
,具体而言,涉及一种滤波方法、装置及存储介质。
技术介绍
在单片机的应用中经常会遇到信号采集与处理的问题,特别是工业现场的模拟信号采集,由于容易受干扰且干扰源复杂,因此该问题常常都是困扰开发者的难点。虽然单片机在这方面的应用越来越广,但是现有的基于单片机的滤波算法几乎都是一成不变的那么几种,而其中的大多数滤波算法那,例如中位值滤波、算术平均滤波、加权平均滤波、滑动平均滤波等。但是上述滤波算法均存在受环境和附近设备中的变频器、变压器等干扰严重,由于涉及到较多的乘除法运算(如加权平均滤波等),甚至是数组排序(如中位值滤波),因此需要更多的RAM和计算时间,对单片机的运算速度要求较高,并且还需要较长的采样周期来填充滤波数组,因此具有运算需求大、采样周期长、反应不灵敏的缺点。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术实施例的目的在于提供一种滤波方法、装置及存储介质,以解决上述问题。第一方面,本专利技术实施例提供了一种滤波方法,所述滤波方法首先获取第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值,获取第i-1时刻的原始信号值,基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值和第i-1时刻的原始信号值,获取原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈上升趋势、下降趋势或保持不变状态的判断结果,再基于与所述上升趋势、所述下降趋势和所述持不变状态对应的变化估计方程对第i时刻的采集信号值进行修正,从而获得滤波后的第i时刻的原始信号值。综合第一方面,所述获取第i-1时刻的原始信号值,包括:判断第i-1时刻是否为起始时刻;在为是时,获取第i-1时刻的采集信号值作为第i-1时刻的原始信号值;在为否时,以第p个采集信号值作为初始化默认值对前i-1个信号进行初始化,获取所述第i-1时刻的初始化原始信号值作为第i-1时刻的原始信号值。综合第一方面,所述基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值和第i-1时刻的原始信号值,获取原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈上升趋势、下降趋势或保持不变状态的判断结果,包括:基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值和第i-1时刻的原始信号值,分别判断第i-m时刻至第i-m+n时刻的每个采集信号值与第i-1时刻的原始信号值的大小关系;在第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值大于第i-1时刻的原始信号值的概率大于预设概率阈值时,确定原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈上升趋势;在第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值小于第i-1时刻的原始信号值的概率大于预设概率阈值时,确定原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈下降趋势;在第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值与第i-1时刻的原始信号值的大小关系为其他情况时,确定原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈保持不变状态。综合第一方面,所述基于与所述上升趋势、所述下降趋势和所述持不变状态对应的变化估计方程对第i时刻的采集信号值进行修正,包括:基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的所述采集信号值,根据原始信号估算方程对第i时刻的采集信号值进行修正;其中,N=2*n,x[i]为第i时刻的采集信号值,y[i]为第i时刻的估算原始信号值,y[i-1]为第i-1时刻的原始信号值,P(x[i]>y[i-1])N≥Pmax表示在第i-m时刻至第i-m+n时刻内采集信号值比第i-1时刻的原始信号值大的概率,P(x[i]<y[i-1])N≥Pmax表示在第i-m时刻至第i-m+n时刻内采集信号值比第i-1时刻的原始信号值小的概率,Pmax为预设概率阈值。综合第一方面,在所述获取第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值之前,所述滤波方法还包括:基于精确度需求,设置窗口大小N(N=2*n)以及预设概率阈值Pmax的数值。第二方面,本专利技术实施例提供了一种滤波装置,所述滤波装置包括采集信号值获取模块、原始信号值获取模块、趋势判断模块和修正模块。所述采集信号值获取模块用于获取第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值。所述原始信号值获取模块用于获取第i-m-1时刻的原始信号值。所述趋势判断模块用于基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值和第i-1时刻的原始信号值,获取原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈上升趋势、下降趋势或保持不变状态的判断结果。所述修正模块用于基于与所述上升趋势、所述下降趋势和所述持不变状态对应的变化估计方程对第i时刻的采集信号值进行修正,从而获得滤波后的第i时刻的原始信号值。综合第二方面,所述原始信号值获取模块包括起始判断单元和原始信号值确定单元。所述起始判断单元用于判断第i-1时刻是否为起始时刻。所述原始信号值确定单元用于在第i-1时刻是起始时刻时,获取第i-1时刻的采集信号值作为第i-1时刻的原始信号值;还用于在第i-1时刻不是起始时刻时,以第p个采集信号值作为初始化默认值对前i-1个信号进行初始化,获取所述第i-1时刻的初始化原始信号值作为第i-1时刻的原始信号值。综合第二方面,所述趋势判断模块包括比较单元和趋势确定单元,所述比较单元用于基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值和第i-1时刻的原始信号值,分别判断第i-m时刻至第i-m+n时刻的每个采集信号值与第i-1时刻的原始信号值的大小关系。所述趋势确定单元用于在第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值大于第i-1时刻的原始信号值的概率大于预设概率阈值时,确定原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈上升趋势;在第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值小于第i-1时刻的原始信号值的概率大于预设概率阈值时,确定原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈下降趋势;在第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值与第i-1时刻的原始信号值的大小关系为其他情况时,确定原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈保持不变状态。综合第二方面,所述修正模块包括原始信号估算单元,所述原始信号估算单元用于基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的所述采集信号值,根据原始信号估算方程对第i时刻的采集信号值进行修正;其中,N=2*n,x[i]为第i时刻的采集信号值,y[i]为第i时刻的估算原始信号值,y[i-1]为第i-1时刻的原始信号值,P(x[i]>y[i-1])N≥Pmax表示在第i-m时刻至第i-m+n时刻内采集信号值比第i-1时刻的原始信号值大的概率,P(x[i]<y[i-1])N≥Pmax表示在第i-m时刻至第i-m+n时刻内采集信号值比第i-1时刻的原始信号值小的概率,Pmax为预设概率阈值。第三方面,本专利技术实施例还提供了一种存储介质,所述计算机可读取存储介质中存储有计算机程序指令,所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时,执行所述方法中的步骤。本专利技术提供的有益效果是:本专利技术提供了一种滤波方法、装置及存储介质,所述滤波方法基于分析原始信号对干扰信号的影响的角度,通过比较采集信号值和前一时间的原始信号值的大小关系判断当前区间内原始信号的变化趋势,然后利用比较和简单加减运算获得当前时间原始信号值,使整个滤波过程中运算速度更快、占用运算资源更少。可选地,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滤波方法,其特征在于,所述滤波方法包括:获取第i‑m时刻至第i‑m+n时刻的采集信号值;获取第i‑1时刻的原始信号值;基于第i‑m时刻至第i‑m+n时刻的采集信号值和第i‑1时刻的原始信号值,获取原始信号在第i‑m时刻至第i‑m+n时刻内呈上升趋势、下降趋势或保持不变状态的判断结果;基于与所述上升趋势、所述下降趋势和所述持不变状态对应的变化估计方程对第i时刻的采集信号值进行修正,从而获得滤波后的第i时刻的原始信号值。

【技术特征摘要】
1.一种滤波方法,其特征在于,所述滤波方法包括:获取第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值;获取第i-1时刻的原始信号值;基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值和第i-1时刻的原始信号值,获取原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈上升趋势、下降趋势或保持不变状态的判断结果;基于与所述上升趋势、所述下降趋势和所述持不变状态对应的变化估计方程对第i时刻的采集信号值进行修正,从而获得滤波后的第i时刻的原始信号值。2.根据权利要求1所述的滤波方法,其特征在于,所述获取第i-1时刻的原始信号值,包括:判断第i-1时刻是否为起始时刻;在为是时,获取第i-1时刻的采集信号值作为第i-1时刻的原始信号值;在为否时,以第p个采集信号值作为初始化默认值对前i-1个信号进行初始化,获取所述第i-1时刻的初始化原始信号值作为第i-1时刻的原始信号值。3.根据权利要求1所述的滤波方法,其特征在于,所述基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值和第i-1时刻的原始信号值,获取原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈上升趋势、下降趋势或保持不变状态的判断结果,包括:基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值和第i-1时刻的原始信号值,分别判断第i-m时刻至第i-m+n时刻的每个采集信号值与第i-1时刻的原始信号值的大小关系;在第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值大于第i-1时刻的原始信号值的概率大于预设概率阈值时,确定原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈上升趋势;在第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值小于第i-1时刻的原始信号值的概率大于预设概率阈值时,确定原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈下降趋势;在第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值与第i-1时刻的原始信号值的大小关系为其他情况时,确定原始信号在第i-m时刻至第i-m+n时刻内呈保持不变状态。4.根据权利要求1或3所述的滤波方法,其特征在于,所述基于与所述上升趋势、所述下降趋势和所述持不变状态对应的变化估计方程对第i时刻的采集信号值进行修正,包括:基于第i-m时刻至第i-m+n时刻的所述采集信号值,根据原始信号估算方程对第i时刻的采集信号值进行修正;其中,N=2*n,x[i]为第i时刻的采集信号值,y[i]为第i时刻的估算原始信号值,y[i-1]为第i-1时刻的原始信号值,P(x[i]>y[i-1])N≥Pmax表示在第i-m时刻至第i-m+n时刻内采集信号值比第i-1时刻的原始信号值大的概率,P(x[i]<y[i-1])N≥Pmax表示在第i-m时刻至第i-m+n时刻内采集信号值比第i-1时刻的原始信号值小的概率,Pmax为预设概率阈值。5.根据权利要求1所述的滤波方法,其特征在于,在所述获取第i-m时刻至第i-m+n时刻的采集信号值之前,所述滤波方法还包括:基于精确度需求,设置窗口大小N(N=2*n)以...

【专利技术属性】
技术研发人员:张慧洁王启宇周权谢暄赖玲庆
申请(专利权)人:成都工业学院
类型:发明
国别省市:四川,51

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