滞后回合解决由于噪声引起的“闪烁”值答案

【问题标题】：Hysteresis Round to solve "flickering" values due to noise滞后回合解决由于噪声引起的“闪烁”值
【发布时间】：2012-05-01 21:32:28
【问题描述】：

背景： 我们有一个嵌入式系统，它使用 10 位模数转换器将线性位置（0 mm - 40 mm）从电位计电压转换为其数字值。

    ------------------------
0mm |                      | 40 mm
    ------------------------

我们以 1 毫米的增量向用户显示线性位置。前任。 1mm、2mm、3mm等

问题： 我们的系统可用于电磁噪声环境，由于噪声进入 ADC，会导致线性位置“闪烁”。例如，当电位器位于 39 mm 时，我们将看到如下值：39,40,39,40,39,38,40 等。

由于我们每 1 毫米四舍五入，因此如果值在 1.4 和 1.6 毫米之间切换，我们将看到 1 和 2 之间的闪烁。

建议的软件解决方案： 假设我们不能更改硬件，我想为值的舍入添加一些滞后以避免这种闪烁。这样：

如果该值当前为 1mm，则仅当原始值为 1.8 或更高时，它才能达到 2mm。同样，如果当前值为 1mm，则只有当原始值为 0.2 或更低时，它才能变为 0mm。

我编写了以下简单的应用程序来测试我的解决方案。如果我走在正确的轨道上，或者您有什么建议，请告诉我。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace PDFSHysteresis
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            double test = 0;
            int curr = 0;
            Random random = new Random();

            for (double i = 0; i < 100; i++)
            {
                test = test + random.Next(-1, 2) + Math.Round((random.NextDouble()), 3);
                curr = HystRound(test, curr, 0.2);

                Console.WriteLine("{0:00.000} - {1}", test, curr);
            }

            Console.ReadLine();
        }

        static int HystRound(double test, int curr, double margin)
        {

            if (test > curr + 1 - margin && test < curr + 2 - margin)
            {
                return curr + 1;
            }
            else if (test < curr - 1 + margin && test > curr - 2 + margin)
            {
                return curr - 1;
            }
            else if (test >= curr - 1 + margin && test <= curr + 1 - margin)
            {
                return curr;
            }
            else
            {
                return HystRound(test, (int)Math.Floor(test), margin);
            }
        }
    }
}

样本输出：

Raw      HystRound
======   =========
00.847   1
00.406   1
01.865   2
01.521   2
02.802   3
02.909   3
02.720   3
04.505   4
06.373   6
06.672   6
08.444   8
09.129   9
10.870   11
10.539   11
12.125   12
13.622   13
13.598   13
14.141   14
16.023   16
16.613   16

【问题讨论】：

我认为简单的时域平均会是减少噪声影响的更好方法。
问题：这是解决噪音问题的好方法吗？
没有你想要的那种。信号实际上很嘈杂，你不能把它粘在垫子下面。如果它在 1.49 和 1.51 之间反弹，那么任何过滤都无法阻止它在 1 和 2 之间来回翻转。你只能放慢它的速度。并显示一个额外的数字，以便您的用户了解原因。

标签： c# math rounding

【解决方案1】：

如何使用最后 N 秒的读数平均值，其中 N 可能相当小/亚秒，具体取决于您的采样率？

您可以根据需要使用简单的线性平均值或更复杂的方法。维基百科上详细介绍了几种移动平均算法：

http://en.wikipedia.org/wiki/Moving_average

根据您的灵敏度/响应能力需求，如果新读数超过运行平均值 X%，您可以重置平均值。

【讨论】：

你的意思是像移动平均线吗？你能用代码详细说明一下吗？
是的，移动平均线。维基百科上有一堆移动平均算法en.wikipedia.org/wiki/Moving_average
我忘了说性能很重要。我们尝试了一个简单的移动平均线，但发现它阻碍了性能。你能解释一下你关于敏感性/响应能力的最后一行吗？

【解决方案2】：

前一段时间我不得不处理类似的事情，我必须读取电路的电压输出并在计算机屏幕上显示图表。最重要的是，这实际上取决于您的系统要求。如果要求是“1mm”精度，那么你真的无能为力。否则，如上所述，您可以使用几种方法来帮助您减少闪烁。你可以：

计算这些值在用户可以配置的特定时间段内的平均值。
允许用户设置“灵敏度阈值”。此阈值可用于决定天气以将新值视为有效或无效。在您的示例中，阈值可以设置为 2mm，在这种情况下，39, 40, 39, 38 等值将读取为39mm
另外，您是否考虑过在您的应用程序和硬件本身之间放置一个外部稳定器？

【讨论】：

感谢您的洞察力。你能详细说明一下这个外部稳定器吗？

【解决方案3】：

我认为 Gareth Rees 对一个非常相似的问题给出了很好的回答： how to prevent series of integers to have the same value to often

【讨论】：