基于FPGA的卡爾曼濾波器的設計與實現(xiàn).pdf

1、當今科技的不斷進步與集成電路的迅速發(fā)展引發(fā)了一個大的技術變革?，F(xiàn)在的我們已經(jīng)可以將一個小型系統(tǒng)放置到一個小小的芯片當中，以此來讓大眾使用?，F(xiàn)代信號處理系統(tǒng)將信號處理論、VLSI技術和計算機技術融合在一起，加上微電子技術的發(fā)展，它的出現(xiàn)為濾波的發(fā)展提供了一個新的思路。本文設計的基于FPGA的卡爾曼濾波器，在精度與速度方面有很大的優(yōu)勢，具有很強的實用價值。
　　本文在設計卡爾曼濾波器的過程中，對卡爾曼濾波的推導步驟做了一個較為詳盡的介

2、紹，并分析了卡爾曼濾波器的計算方法。首先是用狀態(tài)空間法來建立狀態(tài)方程，然后根據(jù)均方差最小的原則來推導出卡爾曼濾波方程，之后根據(jù)卡爾曼濾波的五個遞推方程進行設計在實際工程領域如何應用卡爾曼濾波器，并進行實現(xiàn)。
　　在設計的過程中，主要采用VerilogHDL硬件描述語言進行設計，對卡爾曼濾波器的遞推方程劃分成五個小模塊，然后進行模塊組合處理。其中，就卡爾曼濾波算法的數(shù)據(jù)問題進行了選擇，本文中所有數(shù)據(jù)采用IEEE754浮點數(shù)標準，在數(shù)

3、據(jù)的精度上有一個很大的保證，另外，由于全部采用IEEE754浮點數(shù)標準，所以在模塊處理過程中使用了數(shù)據(jù)選擇器，以達到在數(shù)據(jù)穩(wěn)定輸出時能夠保證速度的效果。在卡爾曼濾波器的理論基礎下，聯(lián)系實際工程需求，進行卡爾曼濾波器的設計與實現(xiàn)，包括濾波器模塊的分解、系數(shù)的輸入與計算等，合理的選擇系數(shù)的表示方法。最后選定FPGA器件，并通過Modelsim進行分析、仿真波形，觀察觀測噪聲及過程噪聲的變化對卡爾曼濾波器的影響并進行濾波處理。本課題的設計采用