Kreisförmiger Durchschnitt

Eine der Hauptanwendungen für das Arduino-Board ist das Lesen und Protokollieren von Sensordaten. Zum Beispiel überwacht man den Druck jede Sekunde des Tages. Da hohe Abtastraten oft Spikes in den Graphen erzeugen, möchte man auch einen Mittelwert der Messungen haben. Da die Messungen nicht statisch in der Zeit sind, was wir oft brauchen, ist ein laufender Durchschnitt. Dies ist der Durchschnitt einer bestimmten Periode und sehr wertvoll bei der Trendanalyse. Die einfachste Form eines laufenden Durchmessers kann durch einen Code ausgeführt werden, der auf dem vorherigen laufenden Durchschnitt basiert: Wenn man keine Gleitkomma-Mathematik verwenden möchte - da dies Speicherplatz einnimmt und Geschwindigkeit verringert - kann man dies in der Integer-Domäne vollständig durchführen. Die Teilung durch 256 in dem Beispielcode ist ein Schiebe-Recht 8, das schneller ist als eine Teilung durch z. B. 100. Dies gilt für jede Potenz von 2 als Teiler und man muss nur darauf achten, dass die Summe der Gewichte gleich der Potenz von 2 ist. Und natürlich sollte man darauf achten, dass es keinen Zwischenüberlauf gibt (erwägen Sie unsigned long) Eine genauere laufende Durchschnitt, in concreto aus den letzten 10 Messungen, benötigen Sie ein Array (oder verkettete Liste), um sie zu halten. Diese Anordnung wirkt wie ein kreisförmiger Puffer und bei jeder neuen Messung wird die älteste entfernt. Der laufende Durchschnitt wird als die Summe aller Elemente geteilt durch die Anzahl der Elemente in dem Array berechnet. Der Code für den laufenden Durchschnitt wird etwa so aussehen: Nachteil dieses Codes ist, dass das Array, um alle Werte zu halten, ziemlich groß werden kann. Wenn Sie eine Messung pro Sekunde haben und Sie wollen einen laufenden Durchschnitt pro Minute benötigen Sie ein Array von 60 ein durchschnittliches pro Stunde würde ein Array von 3600 benötigen. Das könnte nicht auf diese Weise auf einem Arduino getan werden, da es nur 2K RAM hat. Allerdings kann durch den Bau eines 2-stufigen Durchschnitts kann es ganz gut angegangen werden (Disclaimer: nicht für alle Messungen). Im psuedo-Code: Da für jede runningAverage-Funktion ein neues internes statisches Array benötigt wird, wird dieses als Klasse implementiert. RunningAverage-Bibliothek Die RunningAverage-Bibliothek bildet eine Klasse der oben genannten Funktion, so dass sie mehrfach in einer Skizze verwendet werden kann. Es entkoppelt die add () - und die avg () - Funktion, um ein wenig flexibler zu sein, z. B. Kann man den Durchschnitt mehrmals nennen, ohne eine Sache hinzuzufügen. Beachten Sie, dass jede Instanz der Klasse ein eigenes Array hinzufügt, um Messungen zu halten, und dass dies die Speicherauslastung addiert. Die Schnittstelle der Klasse wird so klein wie möglich gehalten. Anmerkung: Bei Version 0.2 werden die Namen der Methoden beschreibender. Eine kleine Skizze zeigt, wie sie verwendet werden kann. Ein Zufallsgenerator wird verwendet, um einen Sensor nachzuahmen. In setup () wird der myRA gelöscht, so dass wir mit dem Hinzufügen neuer Daten beginnen können. In loop () wird zuerst eine Zufallszahl erzeugt und in einen float umgerechnet, der myRA hinzugefügt wird. Dann wird das runningAverage auf den seriellen Port gedruckt. Man könnte es auch auf einem LCD-Display oder über ethernet etc. Wenn 300 Elemente hinzugefügt myRA ist gelöscht, um neu zu beginnen. Um die Bibliothek zu verwenden, machen Sie einen Ordner in Ihrem SKETCHBOOKPATHlibaries mit dem Namen RunningAverage und legen Sie die. h und. cpp dort. Fügen Sie optional ein Beispielunterverzeichnis hinzu, um die Beispielanwendung zu platzieren. 2011-01-30: Anfangsversion 2011-02-28: fester fehlender Zerstörer in der. h Akte 2011-02-28: entfernter Standardkonstruktor 2012--. TrimValue () Yuval Naveh hinzugefügt trimValue (gefunden im Web) 2012-11-21: refactored 2012-12-30: hinzugefügt fillValue () refactored für die Veröffentlichung 2014-07-03: hinzugefügt Speicherschutz-Code - wenn internen Array nicht zugeordnet werden kann Größe Wird 0. Dies ist, um das hier beschriebene Problem zu lösen - forum. arduino. ccindex. phptopic50473.msg1790086msg1790086 - Test ausführlich. Template-Klasse RunningAverage. h RunningAverage. cppDer Wissenschaftler und Ingenieure Leitfaden für digitale Signalverarbeitung Von Steven W. Smith, Ph. D. Wie der Name andeutet, arbeitet das gleitende Mittelfilter durch Mittelung einer Anzahl von Punkten von dem Eingangssignal, um jeden Punkt im Ausgangssignal zu erzeugen. In Gleichung ist dies geschrieben: Wo ist das Eingangssignal, ist das Ausgangssignal und M ist die Anzahl der Punkte im Mittelwert. Beispielsweise ist bei einem 5-Punkt-Gleitmittelfilter Punkt 80 im Ausgangssignal gegeben durch: Alternativ kann die Gruppe von Punkten aus dem Eingangssignal symmetrisch um den Ausgangspunkt gewählt werden: Dies entspricht der Änderung der Summation in Gl . 15-1 von: j 0 bis M -1, bis: j - (M -1) 2 bis (M -1) 2. Zum Beispiel wird in einem 10-Punkt-gleitenden Durchschnittsfilter der Index j. Kann von 0 bis 11 (einseitige Mittelung) oder -5 bis 5 (symmetrische Mittelung) laufen. Symmetrische Mittelung erfordert, dass M eine ungerade Zahl ist. Die Programmierung ist etwas einfacher mit den Punkten auf nur einer Seite, jedoch ergibt sich eine relative Verschiebung zwischen den Eingangs - und Ausgangssignalen. Sie sollten erkennen, dass das gleitende Durchschnittsfilter eine Faltung mit einem sehr einfachen Filterkern ist. Beispielsweise hat ein 5-Punkt-Filter den Filterkern: 82300, 0, 15, 15, 15, 15, 15, 0, 08230. Das heißt, das gleitende Mittelfilter ist eine Faltung des Eingangssignals mit einem rechteckigen Impuls mit einem Bereich von einem. Tabelle 15-1 zeigt ein Programm zur Implementierung des gleitenden Durchschnittsfilters. Als Diagnose möchte ich die Anzahl der Zyklen pro Sekunde in meiner App anzeigen. (Denken Sie Frames-pro-Sekunde in einem First-Person-Shooter.) Aber ich möchte nicht den jüngsten Wert oder den Durchschnitt seit dem Start anzeigen. Was ich berechnen möchte, ist der Mittelwert der letzten X-Werte. Meine Frage ist, glaube ich, über die beste Art, diese Werte zu speichern. Mein erster Gedanke war, eine feste Größe Array zu schaffen, so dass jeder neue Wert würde die älteste herausdrücken. Ist dies der beste Weg, es zu tun Wenn ja, wie würde ich es implementieren EDIT: Heres die Klasse schrieb ich: RRQueue. Es erbt die Warteschlange, aber erzwingt die Kapazität und dequeues, wenn nötig. Gefragt Jun 22 10 um 20:34