卡爾曼濾波器設(shè)計及其應(yīng)用研究.pdf

1、20世紀(jì)60年代，卡爾曼濾波方法由R.E.Kalman提出，此方法克服了經(jīng)典維納濾波算法的局限。卡爾曼濾波是最優(yōu)化的自回歸數(shù)據(jù)處理算法，其濾波標(biāo)準(zhǔn)是均方誤差最小，從而實(shí)現(xiàn)遞推估計。在時域內(nèi)，此算法選用狀態(tài)空間方法來設(shè)計濾波器，能對多維系統(tǒng)和非平穩(wěn)系統(tǒng)的隨機(jī)過程進(jìn)行估計?？柭鼮V波器因其自身的優(yōu)點(diǎn)：遞歸運(yùn)算、計算簡單、自適應(yīng)性、前瞻性等，能夠?qū)﹄S機(jī)干擾下的線性動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)估計，因而有著廣泛的應(yīng)用。
　　卡爾曼濾波已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于

2、導(dǎo)航、制導(dǎo)、通信工程、故障診斷、語音信號處理、工業(yè)過程控制等許多領(lǐng)域。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，例如語音增強(qiáng)系統(tǒng)中，往往存在著濾波發(fā)散以及不能滿足實(shí)時性要求等問題。
　　為此，本論文在綜合分析導(dǎo)致卡爾曼濾波發(fā)散的諸多原因及其抑制方法的基礎(chǔ)上，探討新的方式方法，并實(shí)踐如何在FPGA硬件上完成，且初步探討卡爾曼濾波算法在語音增強(qiáng)方面的應(yīng)用。主要內(nèi)容如下：
　　（1）歸納分析目前抑制Kalman濾波發(fā)散的各種算法，并且剖析這些算法的比較

3、優(yōu)勢，在運(yùn)算精度和速度二者間達(dá)到平衡的加權(quán)卡爾曼濾波算法基礎(chǔ)上，提出一種新的可變加權(quán)卡爾曼濾波方法，即隨著時刻的不同對觀測值提供不同的加權(quán)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)可變加權(quán)。經(jīng)過實(shí)例仿真，證實(shí)可變加權(quán)法在應(yīng)用中的可行性。
　?。?）對卡爾曼濾波器在應(yīng)用中的實(shí)時性問題進(jìn)行了探討，在比較分析傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，選擇FPGA硬件實(shí)現(xiàn)。使用FPGA輔助工具DSP Builder來建立卡爾曼濾波器模型，經(jīng)由模型仿真、功能仿真、時序仿真等，最后在FPGA上