十大滤波算法程序大全（Arduino精编无错版）
在极客工坊看到这篇帖子，觉得非常不错，转载之留存。 原文链接：http://www.geek-workshop.com/thread-7694-1-1.html
作者：shenhaiyu 2013-11-01
最近用Arduino做电子秤，为了解决数据的跳变研究了不少滤波算法。网上能找到大把的十大滤波算法帖子，每一篇都不太一样，都号称精编啊，除错啊什么的，可是放到板子里却没一个能正常跑起来的。于是决定自己整理一下这些程序，完美移植到Arduino中。
所以大家看到这个帖子的时候，不要怀疑我重复发帖。我的代码都是经过反复试验，复制到Arduino中就能开跑的成品代码，移植到自己的程序中非常方便。而且都仔细研究了各个算法，把错误都修正了的（别的程序连冒泡算法都是溢出的，不信自己找来细看看），所以也算个小原创吧，在别人基础上的原创。
1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
2、中位值滤波法
3、算术平均滤波法
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
6、限幅平均滤波法
7、一阶滞后滤波法
8、加权递推平均滤波法
9、消抖滤波法
10、限幅消抖滤波法
11、新增加 卡尔曼滤波（非扩展卡尔曼），代码在17楼（点击这里）感谢zhangzhe0617分享
程序默认对int类型数据进行滤波，如需要对其他类型进行滤波，只需要把程序中所有int替换成long、float或者double即可。
1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
/A、名称：限幅滤波法（又称程序判断滤波法）B、方法： 根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）， 每次检测到新值时判断： 如果本次值与上次值之差<=A，则本次值有效， 如果本次值与上次值之差>A，则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值。C、优点： 能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。D、缺点： 无法抑制那种周期性的干扰。 平滑度差。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ int Filter_Value;int Value; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子Value = 300;} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Value = Filter_Value; // 最近一次有效采样的值，该变量为全局变量Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 限幅滤波法（又称程序判断滤波法）#define FILTER_A 1int Filter() {int NewValue;NewValue = Get_AD();if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A)) return Value;else return NewValue;}复制代码
2、中位值滤波法/A、名称：中位值滤波法B、方法： 连续采样N次（N取奇数），把N次采样值按大小排列， 取中间值为本次有效值。C、优点： 能有效克服因偶然因素引起的波动干扰； 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。D、缺点： 对流量、速度等快速变化的参数不宜。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ int Filter_Value; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 中位值滤波法#define FILTER_N 101int Filter() {int filter_buf[FILTER_N];int i, j;int filter_temp;for(i = 0; i < FILTER_N; i++) { filter_buf[i] = Get_AD(); delay(1);}// 采样值从小到大排列（冒泡法）for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++) { for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++) { if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) { filter_temp = filter_buf[i]; filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; filter_buf[i + 1] = filter_temp; } }}return filter_buf[(FILTER_N - 1) / 2];}复制代码
3、算术平均滤波法
/A、名称：算术平均滤波法B、方法： 连续取N个采样值进行算术平均运算： N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低； N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高； N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4。C、优点： 适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波； 这种信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。D、缺点： 对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用； 比较浪费RAM。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ int Filter_Value; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 算术平均滤波法#define FILTER_N 12int Filter() {int i;int filter_sum = 0;for(i = 0; i < FILTER_N; i++) { filter_sum += Get_AD(); delay(1);}return (int)(filter_sum / FILTER_N);}复制代码
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
/A、名称：递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）B、方法： 把连续取得的N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N， 每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据（先进先出原则）， 把队列中的N个数据进行算术平均运算，获得新的滤波结果。 N值的选取：流量，N=12；压力，N=4；液面，N=4-12；温度，N=1-4。C、优点： 对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高； 适用于高频振荡的系统。D、缺点： 灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差； 不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差； 不适用于脉冲干扰比较严重的场合； 比较浪费RAM。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ int Filter_Value; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）#define FILTER_N 12int filter_buf[FILTER_N + 1];int Filter() {int i;int filter_sum = 0;filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();for(i = 0; i < FILTER_N; i++) { filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移，低位仍掉 filter_sum += filter_buf[i];}return (int)(filter_sum / FILTER_N);}复制代码
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
/A、名称：中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）B、方法： 采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值， 相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。 连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值， 然后计算N-2个数据的算术平均值。 N值的选取：3-14。C、优点： 融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。 对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由其所引起的采样值偏差。 对周期干扰有良好的抑制作用。 平滑度高，适于高频振荡的系统。D、缺点： 计算速度较慢，和算术平均滤波法一样。 比较浪费RAM。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ int Filter_Value; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）（算法1）#define FILTER_N 100int Filter() {int i, j;int filter_temp, filter_sum = 0;int filter_buf[FILTER_N];for(i = 0; i < FILTER_N; i++) { filter_buf[i] = Get_AD(); delay(1);}// 采样值从小到大排列（冒泡法）for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++) { for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++) { if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) { filter_temp = filter_buf[i]; filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; filter_buf[i + 1] = filter_temp; } }}// 去除最大最小极值后求平均for(i = 1; i < FILTER_N - 1; i++) filter_sum += filter_buf[i];return filter_sum / (FILTER_N - 2);} //中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）（算法2）/*#define FILTER_N 100int Filter() {int i;int filter_sum = 0;int filter_max, filter_min;int filter_buf[FILTER_N];for(i = 0; i < FILTER_N; i++) { filter_buf[i] = Get_AD(); delay(1);}filter_max = filter_buf[];filter_min = filter_buf[
6、限幅平均滤波法
/A、名称：限幅平均滤波法B、方法： 相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”； 每次采样到的新数据先进行限幅处理， 再送入队列进行递推平均滤波处理。C、优点： 融合了两种滤波法的优点； 对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。D、缺点： 比较浪费RAM。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ #define FILTER_N 12int Filter_Value;int filter_buf[FILTER_N]; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子filter_buf[FILTER_N - 2] = 300;} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 限幅平均滤波法#define FILTER_A 1int Filter() {int i;int filter_sum = 0;filter_buf[FILTER_N - 1] = Get_AD();if(((filter_buf[FILTER_N - 1] - filter_buf[FILTER_N - 2]) > FILTER_A) || ((filter_buf[FILTER_N - 2] - filter_buf[FILTER_N - 1]) > FILTER_A)) filter_buf[FILTER_N - 1] = filter_buf[FILTER_N - 2];for(i = 0; i < FILTER_N - 1; i++) { filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; filter_sum += filter_buf[i];}return (int)filter_sum / (FILTER_N - 1);}复制代码
7、一阶滞后滤波法
/A、名称：一阶滞后滤波法B、方法： 取a=0-1，本次滤波结果=(1-a)本次采样值+a上次滤波结果。C、优点： 对周期性干扰具有良好的抑制作用； 适用于波动频率较高的场合。D、缺点： 相位滞后，灵敏度低； 滞后程度取决于a值大小； 不能消除滤波频率高于采样频率1/2的干扰信号。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ int Filter_Value;int Value; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子Value = 300;} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 一阶滞后滤波法#define FILTER_A 0.01int Filter() {int NewValue;NewValue = Get_AD();Value = (int)((float)NewValue * FILTER_A + (1.0 - FILTER_A) * (float)Value);return Value;}复制代码
8、加权递推平均滤波法
/A、名称：加权递推平均滤波法B、方法： 是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权； 通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。 给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低。C、优点： 适用于有较大纯滞后时间常数的对象，和采样周期较短的系统。D、缺点： 对于纯滞后时间常数较小、采样周期较长、变化缓慢的信号； 不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ int Filter_Value; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 加权递推平均滤波法#define FILTER_N 12int coe[FILTER_N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; // 加权系数表int sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12; // 加权系数和int filter_buf[FILTER_N + 1];int Filter() {int i;int filter_sum = 0;filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();for(i = 0; i < FILTER_N; i++) { filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移，低位仍掉 filter_sum += filter_buf[i] * coe[i];}filter_sum /= sum_coe;return filter_sum;}复制代码
9、消抖滤波法
/A、名称：消抖滤波法B、方法： 设置一个滤波计数器，将每次采样值与当前有效值比较： 如果采样值=当前有效值，则计数器清零； 如果采样值<>当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否>=上限N（溢出）； 如果计数器溢出，则将本次值替换当前有效值，并清计数器。C、优点： 对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果； 可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。D、缺点： 对于快速变化的参数不宜； 如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ int Filter_Value;int Value; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子Value = 300;} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 消抖滤波法#define FILTER_N 12int i = 0;int Filter() {int new_value;new_value = Get_AD();if(Value != new_value) { i++; if(i > FILTER_N) { i = 0; Value = new_value; }}else i = 0;return Value;}复制代码
10、限幅消抖滤波法/A、名称：限幅消抖滤波法B、方法： 相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”； 先限幅，后消抖。C、优点： 继承了“限幅”和“消抖”的优点； 改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷，避免将干扰值导入系统。D、缺点： 对于快速变化的参数不宜。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01/ int Filter_Value;int Value; void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子Value = 300;} void loop() {Filter_Value = Filter(); // 获得滤波器输出值Serial.println(Filter_Value); // 串口输出delay(50);} // 用于随机产生一个300左右的当前值int Get_AD() {return random(295, 305);} // 限幅消抖滤波法#define FILTER_A 1#define FILTER_N 5int i = 0;int Filter() {int NewValue;int new_value;NewValue = Get_AD();if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A)) new_value = Value;else new_value = NewValue;if(Value != new_value) { i++; if(i > FILTER_N) { i = 0; Value = new_value; }}else i = 0;return Value;}复制代码
11. 卡尔曼滤波（非扩展卡尔曼）
<font size="3">#include <Wire.h> // I2C library, gyroscope// Accelerometer ADXL345#define ACC (0x53) //ADXL345 ACC address#define A_TO_READ (6) //num of bytes we are going to read each time (two bytes for each axis)// Gyroscope ITG3200 #define GYRO 0x68 // gyro address, binary = 11101000 when AD0 is connected to Vcc (see schematics of your breakout board)#define G_SMPLRT_DIV 0x15 #define G_DLPF_FS 0x16 #define G_INT_CFG 0x17#define G_PWR_MGM 0x3E#define G_TO_READ 8 // 2 bytes for each axis x, y, z// offsets are chip specific. int a_offx = 0;int a_offy = 0;int a_offz = 0;int g_offx = 0;int g_offy = 0;int g_offz = 0;////////////////////////////////////////////////char str[512]; void initAcc() {//Turning on the ADXL345writeTo(ACC, 0x2D, 0); writeTo(ACC, 0x2D, 16);writeTo(ACC, 0x2D, 8);//by default the device is in +-2g range reading}void getAccelerometerData(int* result) {int regAddress = 0x32; //first axis-acceleration-data register on the ADXL345byte buff[A_TO_READ];readFrom(ACC, regAddress, A_TO_READ, buff); //read the acceleration data from the ADXL345//each axis reading comes in 10 bit resolution, ie 2 bytes.Least Significat Byte first!!//thus we are converting both bytes in to one intresult[