监测系统中智能信息处理技术-数据滤波处理

剔点处理步骤完成后，还需要滤除信号中包含的高频噪声分量，由于系统实时性的要求，不适合选用过于复杂的滤波算法。下面主要介绍经典滤波方法中的中值滤波、平均滤波、复合滤波^[5]。

1.中值滤波

中值滤波为非线性的滤波方法，常用于有高频干扰的随机信号，对于有随机脉冲或噪声叠加的信号尤为有效。其具体实现过程如下：

建立一个长度为N的滑动窗口，在线监测获得的数据可看成一个按时间排列的数据序列f（x_i），经滑动窗处理后得到长度为N的序列g（x_i），再对g（x_i）按升序（或降序）排序，取出排序后的中值组成序列h（x_i），h（x_i）就是经过中值滤波处理后的数据序列。

理论上中值滤波算法中N越大，滤波的效果越显著；但N较大时，单独计算一个参数时计算量都非常大，若同时处理几个参数，就可能因数据处理计算量过大而难以实时监测设备和实时诊断故障。参考文献^[7]提出的二分法排序的快速滤波算法是先把无序数据序列转变成有序数据序列，对其进行二分法排序，避免了对无序数据序列的反复排序，实现了快速排序和中值滤波的功能。

2.平均滤波(www.xing528.com)

建立一个长度为N的滑动窗口，对在线监测数据序列滑动处理后可得到一个长度为N的序列，将窗内的数据求算术平均值作为处理结果。该方法简单实用，对于服从正态分布的随机干扰，算术平均值是最佳估算值。

3.复合滤波

在实际系统中，随机干扰可能不是单一的，这时可将以上的两种方法结合使用。先将N个数据排序形成：x₁＜x₂＜…x_N，用下式作为处理结果：x=（x₂+x₃+…x_N-1）/（N-2）。

该方法对于快变或慢变信号，效果均可。可见开窗处理的效果与N的取值有关，N越大效果越好，但也随之带来计算量大的问题^[8]。