如何实现低通滤波器？

Posted 2023-02-27

【中文标题】如何实现低通滤波器？

【英文标题】：How to implement a LowPass Filter?

【发布时间】：2010-11-24 22:16:08

【问题描述】：

我正在对陀螺仪和加速度计数据进行一些数学运算，我想对结果数据进行低通滤波。那么有人可以发布一些低通滤波器的通用代码吗？

【问题讨论】：

您希望代码生成系数还是只执行过滤？应该是 IIR 还是 FIR 滤波器？

好吧，我想要一个类似于 Apple 用于过滤加速度计数据的过滤器。只有他们的代码对我不起作用。

在什么情况下不起作用？

好吧，看来我需要传入 UIAccelerometer 结构（我没有使用），除非那只是一个保存当前加速度计值的结构？

UIAcceleration 只是一个包含加速度计每个轴的当前值的结构。

【参考方案1】：

一阶 IIR 低通滤波器可以是以下形式：

output_value = rate * input_value + (1.0 - rate) * previous_output_value;

这几乎就是 Apple 的 AccelerometerGraph 示例中的内容。您可以根据想要滚降或开始衰减以获得更平滑的结果输出的频率（非常非常粗略地每秒抖动）以及输入数据的采样率来选择速率参数。

【参考方案2】：

低通滤波器只是对结果进行平滑处理以去除高频。最简单的低通滤波器是箱式滤波器，它通过对 n 个样本进行平均来完成。

为了将 2 个样本平均在一起，这很简单：

sample[n] (sample[n] + sample[n + 1]) / 2;

【参考方案3】：

如果 Apple 的 AccelerometerGraph 示例太复杂，您无法理解，我为我的课程创建了一个更简单的加速度计示例，您可以下载 here。这为原始加速度计值实现了一个简单的低通和高通滤波器，然后将结果记录到屏幕上。

正如 hotpaw2 和 Goz 所描述的，这使用了一个非常简单的加权滚动平均值来进行过滤器计算：

UIAccelerationValue lowPassFilteredXAcceleration = (currentXAcceleration * kLowPassFilteringFactor) + (previousLowPassFilteredXAcceleration * (1.0 - kLowPassFilteringFactor));