【正文】 其應(yīng)用領(lǐng)域包括控制、通訊、信號處理、石油地震勘探、故障診斷、圖像處理等。 卡爾曼濾波原理 ?因為控制規(guī)律 是有規(guī)律的信號，可以先不考慮，假設(shè) =0。這里給出 10分頻時序仿真圖，其中分頻模塊的外部時鐘輸入頻率為 50MHz，產(chǎn)生的時鐘頻率為 5MHz。 圖 4 ADS8364 工作時序圖 結(jié)合 ADS8364 的工作時序，如下圖所示，在 FPGA 內(nèi)部設(shè)計 AD 采樣控制模塊，為 ADS8364采樣提供所需的驅(qū)動信號，并從 ADS8364 中讀取轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)，同時為后續(xù)的電路提供相應(yīng)的控制信號。利用平行的硬件技術(shù)來實現(xiàn)算法，可以提高執(zhí)行速度。利用 LA1032邏輯分析儀（廣州致遠電子有限公司生產(chǎn)）對 16位實驗數(shù)據(jù)進行讀取如下圖所示，并轉(zhuǎn)換處理，驗證了本設(shè)計的正確性。設(shè)置輸入輸出信號均為模擬形式，仿真波形如下所示： 比較兩種仿真結(jié)果可知， modelsim與 Simulink的仿真結(jié)果一致。 mdl) 轉(zhuǎn)成相應(yīng)的硬件描述語言VHDL設(shè)計文件 (在 ADS8364的 HOLDX 保持至少 20ns 的低電平時，轉(zhuǎn)換開始?？柭鼮V波模塊采用 DSP Builder設(shè)計，轉(zhuǎn)換成硬件描述語言 VHDL 后，應(yīng)用軟件 Modelsim、 QuartusII 進行仿真并完成硬件驗證。 卡爾曼濾波采用狀態(tài)空間法在時域內(nèi)設(shè)計濾波器， 是一種最優(yōu)估計算法。設(shè) k時刻的狀態(tài)估計值為： ?卡爾曼濾波的遞推步驟如下所示 : 狀態(tài)一步預測值： 預測誤差方差： 濾波增益： 最佳濾波值： 濾波誤差方差： 卡爾曼濾波器的實現(xiàn)方法及比較 ?用 DSP處理器實現(xiàn) 在應(yīng)用中，卡爾曼濾波器通常由 DSP處理器 來實現(xiàn)。 圖 2 分頻模塊時序仿真圖 基于 FPGA的卡爾曼濾波器各功能模塊設(shè)計 ＊ AD 控制模塊 ADS8364 的簡介與工作原理 采用 ADS8364芯片對輸入信號數(shù)據(jù)采樣。 圖 5 AD 采樣控制模塊與分頻模塊的圖元文件連接圖 本設(shè)計以一通道的數(shù)據(jù)采樣為例，狀態(tài)機的狀態(tài)定為 22個（ 20個 AD轉(zhuǎn)換狀態(tài)， 2個讀數(shù)據(jù)狀態(tài)），狀態(tài)機的輸出控制位為 16位。在本設(shè)計中，卡爾曼濾波算法的 5個方程可以分解成如下的形式。 圖 14 LA1032邏輯分析儀讀取數(shù)據(jù) 基于 FPGA的卡爾曼濾波器各功能模塊設(shè)計 利用 LA1032邏輯分析儀驗證總體設(shè)計的正確性 卡爾曼濾波器在多領(lǐng)域中有重要的作用。 基于 FPGA的卡爾曼濾波器各功能模塊設(shè)計 modelsim 仿真結(jié)果（續(xù)） 利用 Modelsim進行功能仿真。 (3)通過 Altera DSP Builder中的 SignalCompiler模