改進粒子濾波算法在FPGA中的研究與實現(xiàn).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、粒子濾波是上世紀90年代發(fā)展起來的一種基于蒙特卡羅方法和遞推貝葉斯估計的新濾波方法,在處理非線性、非高斯系統(tǒng)的參數(shù)估計和狀態(tài)濾波方面具有獨到的優(yōu)勢。但是其復雜的算法結構、龐大的計算量和緩慢的運算速度限制了其在實時系統(tǒng)中的應用。本文研究的目的是降低粒子濾波算法的復雜度,提高算法運算速度,設計一種運算速度快、性能可靠、占用硬件資源少的粒子濾波器,使其能應用于實時系統(tǒng)中。 現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gat

2、e Array,F(xiàn)PGA)是一種硬件邏輯器件,可以執(zhí)行真正意義上的并行運算。Spartan-3系列是Xilinx公司生產(chǎn)的高性價FPGA,該系列根據(jù)用戶的實際需求,分為具有不同側重點的FPGA,如Spartan-3E、Spartan-3A等。本文選取Spartan-3A作為粒子濾波硬件實現(xiàn)的目標器件。 本文首先介紹粒子濾波的課題背景和國內外的研究現(xiàn)狀。然后詳細介紹了粒子濾波算法的相關理論及基本原理。接著以二維被動目標跟蹤為系統(tǒng)模

3、型,給出了粒子濾波算法的基本流程。通過分析算法的復雜度和并行性,對權值歸一化步驟和重采樣算法兩方面進行了改進,降低了粒子濾波算法的復雜度,提高了運算速度,以被動定位系統(tǒng)中目標跟蹤為例進行仿真,驗證改進后算法的正確性?;诟倪M后的粒子濾波算法,利用FPGA開發(fā)軟件ISE進行算法功能模塊的設計,驗證了設計的有效性。最后,連接各個模塊,生成可下載的流文件,在Spartan-3A開發(fā)板上進行算法的驗證。 本文在FPGA中設計并實現(xiàn)了改進

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