阅读说明：本技术 一种基于α-β滤波器的滤波方法 (Filtering method based on α - β filter ) 是由 张遂征 冯艳伟 芦毅 于 2019-11-03 设计创作，主要内容包括：本公开涉及一种基于α?β滤波器的滤波方法，包括：根据前后两测量时刻间隔，输出滤波参数，其中所述滤波参数包括α参数和β参数；根据所述滤波参数、上一时刻对应的滤波输出值以及当前时刻测量值，通过α?β滤波器单元进行测量增量值滤波和测量值滤波，输出测量增量滤波值和测量滤波值；根据所述测量增量滤波值、测量滤波值和前后两测量时刻间隔，输出当前时刻对应的滤波输出值。本公开解决传统α?β滤波器只能等时间测量间隔的问题，提高滤波器的通用性。α?β滤波延迟校正单元能够对滤波造成的延迟校正，提高滤波器的实时性。(The disclosure relates to a filtering method based on a α - β filter, which comprises the steps of outputting filtering parameters according to an interval between two previous and next measuring moments, wherein the filtering parameters comprise an α parameter and a β parameter, filtering a measuring increment value and filtering a measured value through an α - β filter unit according to the filtering parameters, a filtering output value corresponding to the previous moment and a measured value at the current moment, outputting a measuring increment filtering value and a measuring filtering value, and outputting a filtering output value corresponding to the current moment according to the measuring increment filtering value, the measuring filtering value and the interval between the two previous and next measuring moments.)

一种基于α-β滤波器的滤波方法

技术领域

本公开涉及滤波方法，具体涉及无线室内外定位领域中对信号测量数据滤波方法。

背景技术

在无线室内定位领域中，α-β滤波器可以起到缓冲信号测量值出现波动较大的情况，使得信号测量值更加的平滑。但是由于传统的α-β滤波器只能适用于等时间间隔的测量值滤波，对于非等时间间隔的测量值会造成较大误差。如图1a、图1b所示，使用同一滤波系数，对于等时间和非等时间间隔测量值滤波的结果，可以看出传统α-β滤波器对于非等时间间隔测量值滤波效果较差。

传统α-β滤波器还会造成测量值延迟问题，即滤波之后的输出值和实际测量值会有一段时间的延迟，如图1a，对于信号测量实时性要求较高的情况，经滤波器平滑后，明显的对输入信号的响应延迟现象。

公开内容

本公开的目的是提供一种基于α-β滤波器的滤波方法，包括：根据前后两测量时刻间隔，输出滤波参数，其中所述滤波参数包括α参数和β参数；根据所述滤波参数、上一时刻对应的滤波输出值以及当前时刻测量值，通过α-β滤波器单元进行测量增量值滤波和测量值滤波，输出测量增量滤波值和测量滤波值；根据所述测量增量滤波值、测量滤波值和前后两测量时刻间隔，输出当前时刻对应的滤波输出值。

优选的，所述滤波参数通过如下公式表示：

其中，T_s为前后两测量时刻间隔，a为预设滤波系数。

优选的，当前时刻对应的滤波输出值通过如下公式表示：

为当前时刻对应的滤波输出值，

为测量滤波值，

为测量增量滤波值，T_s为前后两测量时刻间隔。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供一种α-β滤波器，包括：滤波参数生成单元，所述滤波参数生成单元根据前后两测量时刻间隔，输出滤波参数，其中所述滤波参数包括α参数和β参数；α-β滤波器单元，所述α-β滤波器单元根据所述滤波参数、上一时刻对应的滤波输出值以及当前时刻测量值，通过α-β滤波器单元进行测量增量值滤波和测量值滤波，输出测量增量滤波值和测量滤波值；滤波延迟校正单元，所述滤波延迟校正单元根据所述测量增量滤波值、测量滤波值和前后两测量时刻间隔，输出当前时刻对应的滤波输出值。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序用于执行上述滤波方法。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种电子设备，电子设备包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；处理器，用于从存储器中读取可执行指令，并执行指令以实现上述滤波方法。

本公开与现有技术相比的有益效果为:解决传统α-β滤波器只能等时间测量间隔的问题，提高滤波器的通用性。α-β滤波延迟校正单元能够对滤波造成的延迟校正，提高滤波器的实时性。

具体实施方式

使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。

步骤101：根据前后两测量时刻间隔，输出滤波参数，其中所述滤波参数包括α参数和β参数。

在本实施例中，前后两测量时刻间隔指的是连续两次对信号测量之间的间隔时间长度；滤波参数为在α-β滤波器中的α参数和β参数。α-β滤波器是一种可用于状态估计、数据平滑的滤波器，α参数和β参数是指滤波器中两个可以调整的参数，α参数和β参数越大，滤波具有更快的动态性能，但是噪声也会加大。α参数和β参数越小，噪声越小，滤波后的值更平滑，但是动态性能差。因此需要在动态性能和滤波噪声之间做好平衡，计算出最佳α参数和β参数。

本实施例中的滤波参数通过如下公式表示：

其中，T_s为前后两测量时刻间隔，a为预设滤波系数。

从上述公式可以看出，前后滤波时间间隔越长，相应的α的权重加大，则当前测量值的权重也越高。可以明显看出，本公开可以对于不同的测量时刻间隔，即对非等间隔的测量时刻间隔，生成不同的α-β滤波参数。计算得到的滤波参数将输入到α-β滤波器单元中。

步骤102：根据所述滤波参数、上一时刻对应的滤波输出值以及当前时刻测量值，通过α-β滤波器单元进行测量增量值滤波和测量值滤波，输出测量增量滤波值和测量滤波值。

在本实施例中，将步骤101计算得出的α参数和β参数输入到α-β滤波器单元中，α-β滤波器单元将根据步骤101计算得出的α参数和β参数来对上一时刻对应的滤波输出值以及当前时刻测量值进行滤波，输出测量增量滤波值和测量滤波值，其中，测量滤波值是对当前时刻测量值与上一时刻对应的滤波输出值进行滤波后得到的测量值，测量增量滤波值是对当前时刻测量值与上一时刻对应的滤波输出值之间的增量值进行滤波得到的测量值。

步骤103：根据所述测量增量滤波值、测量滤波值和前后两测量时刻间隔，输出当前时刻对应的滤波输出值。

在本实施例中，由于滤波器存在延迟问题，本公开设计了延迟校正步骤，根据测量增量滤波值、测量滤波值和前后两测量时刻间隔，按照滤波延迟校正公式，弥补由于滤波造成的延迟，提高滤波器的实时性。延迟校正公式如下：

为当前时刻对应的滤波输出值，

为测量滤波值，为测量增量滤波值，T_s为为前后两测量时刻间隔。

图2是本公开一示例性实施例提供的α-β滤波器的结构示意图。本实施例可应用在电子设备上，如图2所示，α-β滤波器包括：滤波参数生成单元，所述滤波参数生成单元根据前后两测量时刻间隔，输出滤波参数，其中所述滤波参数包括α参数和β参数；α-β滤波器单元，所述α-β滤波器单元根据所述滤波参数、上一时刻对应的滤波输出值以及当前时刻测量值，通过α-β滤波器单元进行测量增量值滤波和测量值滤波，输出测量增量滤波值和测量滤波值；滤波延迟校正单元，所述滤波延迟校正单元根据所述测量增量滤波值、测量滤波值和前后两测量时刻间隔，输出当前时刻对应的滤波输出值。

图3所示为采用本公开所述改进型滤波器的滤波效果，从图中可以看出在非等间隔时间情况下，有很好的滤波平滑效果，并且没有滤波延迟的现象，提高了滤波输出值的动态实时性。

本公开所述的改进型的α-β滤波器，通过α-β滤波参数生成单元，生成非等时间测量间隔的滤波参数，解决传统α-β滤波器只能等时间测量间隔的问题，提高滤波器的通用性。α-β滤波延迟校正单元能够对滤波造成的延迟校正，提高滤波器的实时性。

本公开实施例的电子设备包括一个或多个处理器和存储器。处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器可以运行程序指令，以实现上文的本公开的各个实施例的滤波方法以及/或者其他期望的功能。在计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。

除了上述方法和设备以外，本公开的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的滤波方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本公开的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的滤波方法中的步骤。

还需要指出的是，在本公开的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。