Question

我正在从弧度传感器接收角度更新，我想通过低通滤波功能将它们传递给它，以便因噪声而略微平滑它们。

我的低通滤波器功能如下所示

protected void lowPass(float alpha, double[] input, double[] output) {
    for (int i = 0; i < input.length; i++) {
        output[i] = alpha * output[i] + (1 - alpha) * input[i];
    }
}

它适用于大多数部件。

问题在于有时角度“走圆圈”，例如从2π到0,0到-2π等。当然这导致“不正确”的输出，因为滤波器函数将2π和0简单地视为6.28和0.0。

如何实现能够正确处理这些角度的滤镜功能？

Answer 1

angle averaging使用了一种有趣的方法。

得到角度α的余弦和正弦值（作为该角度的矢量分量）并使用它们进行单独滤波，然后获得结果矢量的角度

 cosa = alpha * cos(output) + (1 - alpha) * cos(input);
 sina = alpha * sin(output) + (1 - alpha) * sin(input);
 output = atan2(sina, cosa)

Answer 2

对于像这样的指数平滑，最简单的方法是从每个输入中加上或减去2 * pi，使其尽可能接近上一个平滑值。或者，等效地，在平滑到输入之前，从先前输出中加上或减去2 * pi。在任何一种情况下，您的输出都可以暂时超出[0,2 * pi]范围，因此如果需要，请务必回到该范围内。

顺便提一下，您的代码有一个错误，因为它从错误的输出索引读取，并且无法正常使用第一个时间值。

Answer 3

您需要执行相位展开，即恢复周期性发生的2π跳跃。为此，您可以检测到异常，例如接近2π的值，紧接着是接近0的值，反之，并进行补偿。

请注意，如果值以较大的增量（例如大于π）变化，则跳跃是不可恢复的。

请参阅phase unwrap issue (the unwrapping of the phases is not correcly)?。

如何低通过滤角度值

3 个答案: