MATLAB加速度数据多层级低通阶跃滤波系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB设计了一个动态滤波系统，利用多层级阶跃响应模型对原始加速度信号进行递推低通滤波，有效保留低频特征并抑制噪声。

详 情 说 明

加速度数据多层次低通阶跃滤波系统

项目介绍

本项目设计了一个专门针对加速度信号的动态滤波系统，通过构建多层级阶跃响应模型实现对原始加速度数据的高精度低通滤波。系统采用递推计算框架，在时域内分步骤执行滤波操作，有效保留加速度信号的低频特征同时抑制高频噪声干扰。系统支持滤波器截止频率的可调参数设置，能够根据不同的应用场景（如运动分析、振动监测等）自适应调整滤波强度。

功能特性

• 多层级滤波架构：采用可配置的阶跃滤波次数，实现从粗到精的多层次信号处理
• 时域递推算法：基于时域阶跃响应的递推计算，避免频域变换带来的相位失真
• 参数自适应支持自定义采样频率、截止频率和滤波层级参数
• 完整分析报告：自动生成频率响应特性分析和滤波效果可视化对比
• 中间过程记录：保留各次阶跃滤波的中间结果，便于算法调试和效果分析

使用方法

基本调用格式

% 输入参数说明： % acc_data: N×3维加速度数据矩阵（X/Y/Z三轴） % fs: 采样频率（单位Hz） % fc: 目标截止频率（单位Hz） % n_steps: 阶跃滤波次数（默认值为3） % time_vec: 可选时间戳向量（N×1维）

[filtered_data, intermediate_results, freq_response] = main(acc_data, fs, fc, n_steps, time_vec);

典型应用示例

% 载入加速度数据 acc_data = load('acceleration_data.mat'); fs = 1000; % 采样频率1kHz fc = 50; % 截止频率50Hz steps = 4; % 4层级滤波

% 执行滤波处理 [result, intermediates, report] = main(acc_data, fs, fc, steps);

系统要求

• 运行环境：MATLAB R2018b或更高版本
• 必要工具箱：Signal Processing Toolbox
• 内存建议：处理大型数据集时建议4GB以上可用内存
• 显示要求：生成可视化图表需要支持图形显示

文件说明

主程序文件实现了系统的核心处理流程，包括加速度数据的输入验证与预处理、阶跃响应滤波器的参数计算与初始化、多层次递推滤波执行过程、频率响应特性分析模块、结果数据的整理与格式化输出以及滤波效果的可视化对比图表生成。该文件作为系统的主要入口点，整合了所有关键算法模块并负责协调各处理阶段的数据流转。