关于C语言求平均数的问题，求C语言高手指点

carvenl

因为ADC采样的数据是有抖动的，我用求平均数来滤波以得到一个稳定的值，将ADC读到的值的放在数组中，然后对数组求平均值。


常规的求平均数的方法是 (a+b+c)/3，比如采集到的数是4，5，6，那么均值就是（4+5+6）/3=5，


现在问题来了，因为传感器的原因，假如真实值是0，那么采样到的值就有可能在0左右波动， 有可能是1，2，也有可能是补码0xff，0xfe，

那么这时求得的平均数就有可能是 (1+0xfe+2)=85，得出的结果就有问题了。

虽然这问题比较简单，不过想了好久也没想到一个高效方法，不知道有没有C语言高手能提供一下思路。

carvenl

其实是一个角度传感器，如果是用12位的ADC来读取，在0°的时候值就可能是1，2，3，也有可能是0xfff,0xffe

jermy_z

既然你知道有正负，还当ff fe处理？

carvenl

jermy_z 发表于 2018-4-1 18:46
既然你知道有正负，还当ff fe处理？

采集到的值是无符号的，我想过转换成有符号的整型，但是在正负交界的地方依旧存在这个问题，比如传感器180°的时候，-127和127的均值就是0了

jermy_z

carvenl 发表于 2018-4-1 19:23
采集到的值是无符号的，我想过转换成有符号的整型，但是在正负交界的地方依旧存在这个问题，比如传感器18 ...

不知道你的什么传感器，如果结果有正负，传出的却只有正，那你的传感器及测量方法比较扯淡

mack13013

我就问你一个问题：你如何定义一个8位的负数？

月无缺

先判断数的±嘛，如果数大于等于0x80，则判断为负数，然后进行处理，这样应该能解决你的问题 吧

d1z1y2

ADC 的值为0时对应电压为0V，4095时是3.3V(假设参考电压是3.3V)，那楼主的意思是说传感器输出的电压一会儿0V，一会儿3.3V?


楼主，ADC的值表示的是其Pin脚上的电压值的数字量，电压值……

carvenl

d1z1y2 发表于 2018-4-1 23:16
ADC 的值为0时对应电压为0V，4095时是3.3V(假设参考电压是3.3V)，那楼主的意思是说传感器输出的电压一会儿0 ...

是这样的，就像角度，359°和1°，按照常规求平均数的话，结果就是(359+1)/2=180°了

carvenl

mack13013 发表于 2018-4-1 20:09
我就问你一个问题：你如何定义一个8位的负数？

是无符号的整型，可以用强制转换（int）的方法转成带符号的整型

carvenl

jermy_z 发表于 2018-4-1 19:37
不知道你的什么传感器，如果结果有正负，传出的却只有正，那你的传感器及测量方法比较扯淡

就是角度的传感器，采样的时候是无符号整型，比如359°和1°，按照常规求平均数的话，结果就是(359+1)/2=180°了

mack13013

carvenl 发表于 2018-4-2 00:25
就是角度的传感器，采样的时候是无符号整型，比如359°和1°，按照常规求平均数的话，结果就是(359+1)/2= ...

我说一个最笨的办法：制作一个表，每个角度对应一个无符号数，或者每一个无符号数对应一个角度（float），
求平均值之前，先把采集的无符号数转换成角度（float），然后对角度求平均。

实际上我用过模拟的角度仪，采集区间对应±46度（超过此区间，角度仪线性不好），输出模拟量，使用12位AD采集，采集结果是无符号的0-4096，对应-46~46度。不管是直接对无符号求均值，还是对转换了的角度求均值，都是没问题的。

xianshasaman

你们是自己做的传感器还是外边买的？
正常的模拟接口的角度传感器，正转和反转的输出电压绝对不一样，线性的纯模拟电路，当输入量只是微小变动时，输出电压是没办法跳变的。模拟电路只会饱和，不会溢出归零。所以挺好奇这个传感器从哪来的。

你要是量程用满360°，还不如换成绝对编码器，数字接口的。既然你之前用了12位ADC，看起来精度需求也不是很大，也选12位的编码器就够，不是很贵。担心有0点溢出的问题可以选多圈编码器，截取中间的360°使用。

carvenl

xianshasaman 发表于 2018-4-2 09:52
你们是自己做的传感器还是外边买的？
正常的模拟接口的角度传感器，正转和反转的输出电压绝对不一样，线性 ...

现在就是用的绝对值编码器，0~360°模拟输出，我是用adc来采集的，问题就是在0°左右求平均值，得出的结果是180°左右的

jinfeihan57

这个问题的本质是，角度是一个圆形每圈都会复位的变量，而ADC的值是一个线性增长的变量。你可以把多圈信息也记录一下，这样就是359,360,361，平均的结果，再除以360取余数就可以了。等过了0度比如超过了60度，就可以把多圈信息清零，重新记录，以免多圈信息溢出。

jinfeihan57

jinfeihan57 发表于 2018-4-2 18:06
这个问题的本质是，角度是一个圆形每圈都会复位的变量，而ADC的值是一个线性增长的变量。你可以把多圈信息 ...

采样得数据做一个微分，就是后一个减前一个绝对值，如果大于你的最大采样时间乘以角速度的值的1.5倍，就做过零点的判断。

bootblack

参数解决办法如下：
x = (int)(((a+b+c)%256) - 256)

<1> == 0  正好 <2> == -x 左偏
<3> == +x  右偏

xianshasaman

carvenl 发表于 2018-4-2 17:46
现在就是用的绝对值编码器，0~360°模拟输出，我是用adc来采集的，问题就是在0°左右求平均值，得出的结 ...

这个编码器是你自己选的吗？不太理解为什么要用模拟接口的。码盘采集来的信号已经是数字信号了，何必还要加个DA转换成模拟信号输出呢？数字接口传过来就能直接读数据，比ADC快，抗干扰性还好，有的编码器还自带奇偶校验。

非要用模拟接口的，可以 选个多圈的，比如2圈（-360~+360），把其中-180~+180作为有效量程，能避开溢出归零的问题。

如果你不是用满整个360°，而是只使用一部分，比如0~180°，可以把角度从0~360映射到-90~270（就是说假如a>=270,a=a-360）,也可以避开溢出归零。

如果你要用满360°，不换器件肯定不行。

candylife9

你是说如果采集到0xfe,那就有可能变得很大吗？你没有理解数据类型的意义呀。你的1+0xfe,如果这个采集变量是定义成有符号数，那结果也是负的呀(-1)，而不是无符号的255,如果1+0xfe+2，那就等于1了。

candylife9

所以，关键的地方就是，如果你确定采集到的AD值会出现负的，那就吧变量定义成有符号的，这样不管加减乘除，算出来也是有符号的。

carvenl

可能我的问题表达不是很清楚，我科学上网在google终于找到了一篇专利文档，可以很好的说明了这个问题。不过是国内的专利，不知为啥国内搜不到，出口转内销了

carvenl

还有两篇日文的日志，也对这一问题提出了方法。
一种是通过三角函数转变成空间矢量
https://qiita.com/koyo-miyamura/items/37d555ae150047ebefde

一种是对数据进行处理后计算平均值
http://d.hatena.ne.jp/ootanAW/20111030/1319981509

林光华ing

楼主的问题跟角度平均值不是同样的问题。
关于温度补码，要先求出实际温度，在做四则运算求平均值。
但是角度问题，是有预置条件的。比如说，0和180度的平均值，是多少？90还是270？必须要定好这些模糊不清的边界。

hzxjm

多采样几个，排序回把最大、最小的去掉，再平均

JUSTNIUB

是一直采样还是偶尔采一次样？
是前者的话可以判断方向，然后再预测下下次的数据大小，在进行滤波时做一个动态的处理就可以。
如果是偶尔采样，那采用算法的意义就不大了，到了0度附近你就无法判断究竟是355度还是1度了，因为没有方向，无法判断。