Чи є бібліотеки згладжування сигналу для Arduino?

Я працюю над мобільним роботом, керованим по бездротовому каналу 2,4 ГГц. Приймач підключений до Arduino Uno, який служить на борту головним контролером. Найбільш критичний (і основний) вхідний канал, що надходить від приймача, видає дуже галасливий сигнал, що призводить до безлічі незначних змін на виході виконавчих механізмів, навіть якщо вони не потрібні.

                    Графік введення Arduino через інтервал 30 секунд.

Я шукаю бібліотеки, які можуть виконувати ефективне згладжування. Чи існують бібліотеки згладжування сигналу для Arduino (Uno)?

Microsmooth - це бібліотека згладжування сигналів легкої ваги, яка зараз розробляється мною.

Над цим ще працюють, і мета - зробити його легким з точки зору пам’яті та швидкості. Бібліотека пропонує кілька фільтрів для згладжування:

• Просте ковзаюче середнє
• Експоненціальна ковзаюча середня
• Сукупна середня ковзна середня
• Фільтр Савіцького Голая
• Алгоритм Рамера Дугласа Пекера
• Фільтр Калмогорова Зурбенко

Щоб користуватися бібліотекою, завантажте та додайте її до вихідного каталогу. Також додайте наступний рядок у вихідний файл:

#include "microsmooth.h"

Я думаю, що у вашому галасливому сигналі я бачу багато одноразових шумових вискоків.

Середній фільтр краще допомагає позбутися одноразових шумових шипів, ніж будь-який лінійний фільтр. (Це краще, ніж будь-який фільтр низьких частот, ковзний середній показник, середньозважена ковзаюча середня величина тощо з точки зору часу його реакції та здатності ігнорувати подібні вибірки шумових вибірок на одному зразку).

Насправді існує багато бібліотек згладжування сигналів для Arduino, багато з яких містять середній фільтр.

бібліотеки згладжування сигналів на arduino.cc:

• Пол Badger: плавний цифровий фільтр низьких частот
• Пол Badger: цифровий фільтр низьких частот DigitalSmooth з відхиленням зовнішньої форми
• Девід А. Мелліс і Том Ігу: Підручник з розгладження
• Majenki: Середня бібліотека

бібліотеки згладжування сигналу в github:

• AsheeshR / Microsmooth
• jeroendoggen: Бібліотека Arduino-сигнал-фільтрація
• karlward: Бібліотека фільтрування даних Arduino
• sebnil: FIR-filter-Arduino-Library
• daPhoosa: MedianFilter
• arc12: Колекція фільтрів цифрового сигналу (призначена для використання з Arduino)
• sebnil: Робота з самоврівноваженням в Arduino. Реалізується з PID-контролерами, фільтрами FIR, додатковим фільтром.

Чи щось подібне працює у вашого робота? (Середній показник 3 вимагає дуже малої потужності процесора, а значить, і швидкої):

/*
median_filter.ino
2014-03-25: started by David Cary
*/

int median_of_3( int a, int b, int c ){
    int the_max = max( max( a, b ), c );
    int the_min = min( min( a, b ), c );
    // unnecessarily clever code
    int the_median = the_max ^ the_min ^ a ^ b ^ c;
    return( the_median );
}

int newest = 0;
int recent = 0;
int oldest = 0;

void setup()
{
    Serial.begin(9600);
    // read first value, initialize with it.
    oldest = random(200);
    recent = oldest;
    newest = recent;
    Serial.println("median filter example: ");
}

void loop()
{
    // drop oldest value and shift in latest value
    oldest = recent;
    recent = newest;
    newest = random(200);

    Serial.print("new value: ");
    Serial.print(newest, DEC);

    int median = median_of_3( oldest, recent, newest );

    Serial.print("smoothed value: ");
    Serial.print(median, DEC);
    Serial.println("");

    delay(5000);
}

Ви спробували фільтр низьких частот? Я знайшов приклад тут ще один тут .

Обидві ці бібліотеки мають перелік даних, що зчитуються з аналогового датчика на ваш вибір, який є усередненим. Кожне нове значення датчика додається до списку, а останнє викидається таким чином:

List: 3 4 3 3 4 3 5 3 2 3 4 3 
new reading added. old one thrown out
      /--                     /--
List: 5 3 4 3 3 4 3 5 3 2 3 4
list averaged

Ви можете фільтрувати цей цифровий фільтр, використовуючи фільтр низьких частот:

int valueFilt = (1-0.99)*value + 0.99*valueFilt;

Змініть 0,99, щоб змінити частоту відсічення (ближче до 1,0 - нижча частота). Фактичним виразом для цього значення є exp (-2 * pi * f / fs), де f - потрібна частота відсічення, а fs - частота, на яку відбираються дані.

Інший тип "цифрового фільтра" - це фільтр подій. Він добре працює на даних, які мають пережиті люди; наприклад 9,9,8,10,9,25,9. Фільтр подій повертає найчастіше значення. Статистично це режим.

Статистичні середні показники, такі як середнє значення, режим тощо., Можуть бути обчислені за допомогою середньої бібліотеки Arduino .

Приклад, взятий зі сторінки бібліотеки Arduino, посилався на:

#include <Average.h>
#define CNT 600
int d[CNT];

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  int i;

  for(i=0; i<CNT; i++)
  {
    d[i] = random(500);
  }  

  Serial.print("Mean: ");
  Serial.print(mean(d,CNT),DEC);
  Serial.print(" Mode: ");
  Serial.print(mode(d,CNT),DEC);
  Serial.print(" Max: ");
  Serial.print(maximum(d,CNT),DEC);
  Serial.print(" Min: ");
  Serial.print(minimum(d,CNT),DEC);
  Serial.print(" Standard deviation: ");
  Serial.print(stddev(d,CNT),4);
  Serial.println("");
  Serial.println("");

  delay(5000);
}