STM32 传感器三种滤波算法精讲｜滑动均值、中值滤波、一阶低通 RC 滤波深度解析
一、前言（项目真实干扰痛点）承接专栏温湿度采集、电机 PID 调速、ADC 电压检测整套工程，实际调试中遇到三类典型数据异常：1、随机尖峰干扰：电机启停、继电器吸合瞬间，温湿度、转速突然出现超大跳变值；2、高频小幅抖动：ADC 分压、长线 IIC 通讯，数值上下小幅频繁跳动，OLED 显示闪烁；3、杂波持续扰动：开关电源纹波带来连续微小噪声，导致 PID 频繁微调、电机抖动。常用处理方式缺陷：1、单纯延时采样：牺牲响应速度，控制闭环滞后严重；2、单次取平均：无法过滤突发尖峰异常值；3、网上滤波代码写死数组长度、绑定硬件，更换传感器需要大面积重构。本文核心目标：1、通俗讲清三种滤波适用场景，遇到干扰快速选对应算法；2、结构体模块化封装均值、中值、一阶低通，上层调用统一接口；3、极简无冗余代码，支持 float 浮点、uint16_t 整型两种数据；4、无硬件依赖，任意传感器、任意采集通道直接移植。二、三种滤波底层原理深度解析2.1 滑动均值滤波（算术平均滤波）原理建立固定长度缓存数组，每次采集新数据压入队列，剔除最旧数据，取队列全部数据平均值作为输出。优缺点优点：平滑高频小幅抖动，实现简单，无相位滞后；缺点：对突发尖峰异常值抑制能力弱，尖峰会拉偏均值；适配场景：ADC 电压、温湿度小幅噪声平滑。2.2 中值滤波原理缓存 N 组采样数据，从小到大排序，舍弃最大值最小值，取中间值作为有效输出。优缺点优点：完美过滤单次脉冲尖峰、突发跳变异常值；缺点：对连续小幅杂波平滑效果差，存在轻微滞后；适配场景：电机转速、继电器干扰下的传感器采集。2.3 一阶低通滤波（数字 RC 滤波）原理模拟硬件 RC 低通电路，引入滤波系数 α（0~1），新输出由上次输出与本次采样加权计算：优缺点优点：占用内存极小（仅保存上一次输出），抑制连续高频杂波；缺点：存在明显相位滞后，无法滤除超大尖峰；适配场景：连续缓慢变化量，恒温、恒速闭环控制配套滤波。2.4 三种滤波选型对照表三、项目硬件业务架构1、采集通道
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