基于FPGA的Kalman濾波器實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、組合導(dǎo)航系統(tǒng)以其優(yōu)異的性能已成功應(yīng)用于航空、航天、航海等各個(gè)領(lǐng)域，其組合方式大部分采用Kalman濾波算法。隨著對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)性能要求的不斷提高，目前Kalman濾波器的實(shí)現(xiàn)方式在某些環(huán)境下不能同時(shí)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性高、精度高、體積小、功耗低等要求，因此論文采用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)組合導(dǎo)航中的Kalman濾波運(yùn)算，進(jìn)行了相應(yīng)的研究和實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。
　　論文研究了Kalman濾波的工程實(shí)現(xiàn)及實(shí)時(shí)性，基于FPGA實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的基本數(shù)學(xué)運(yùn)算，論證F

2、PGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的可行性，提出了利用FPGA實(shí)現(xiàn)Kalman濾波的研究方案。
　　論文對(duì)采用FPGA進(jìn)行Kalman濾波的方案進(jìn)行了開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)研究。分別采用IP核和AccelDSP兩種方式研究了二階Kalman濾波器的實(shí)現(xiàn)。利用IP核作為主要計(jì)算元件研究了矩陣相乘、狀態(tài)機(jī)的交互和資源分時(shí)復(fù)用等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了將濾波解算結(jié)果通過(guò)串行口輸出至PC機(jī)，并與MATLAB及DSP的解算結(jié)果分別在精度和實(shí)時(shí)性方面進(jìn)行了對(duì)比，論證了IP核實(shí)

3、現(xiàn)Kalman器可以同時(shí)滿(mǎn)足精度和實(shí)時(shí)性要求；通過(guò)一系列的性能優(yōu)化過(guò)程，利用AccelDSP實(shí)現(xiàn)了Kalman濾波，得到較理想的性能。分析了兩種方式實(shí)現(xiàn)Kalman濾波器的特點(diǎn)。
　　綜合利用IP核方式和AccelDSP方式研究和實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的8階Kalman濾波器，并與MATLAB仿真結(jié)果相對(duì)比，在保證運(yùn)算精度的同時(shí)顯著提高了Kalman解算的實(shí)時(shí)性。
　　論文的研究和實(shí)現(xiàn)表明，采用F