基于fpga的卡爾曼濾波器的設(shè)計與實現(xiàn)(參考版)
2025-05-06 00:22本頁面
【正文】 在實際應用中，可以根據(jù)需要，對轉(zhuǎn)化的 VHDL程序進行修改擴充與優(yōu)化，并可作為 IP 核的形式進行重復利用。本設(shè)計基于 FPGA器件和 AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為硬件平臺，進行了數(shù)據(jù)采集及卡爾曼濾波算法設(shè)計，尤其對基于 DSP Builder卡爾曼濾波器的設(shè)計實現(xiàn)進行了詳述。 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。 圖 13 生成的卡爾曼圖元文件 在 QuartusⅡ 環(huán)境下，整個系統(tǒng)原理圖設(shè)計中，調(diào)用各個子模塊，構(gòu)成完整的設(shè)計，然后進行編譯、仿真、引腳分配等工作，最后配置芯片，把 SRAM對象文件 (*.sof)下載到 FPGA芯片中，對硬件進行測試。 圖 11 modelsim功能仿真圖 ● QuartusⅡ 時序仿真 基于 FPGA的卡爾曼濾波器各功能模塊設(shè)計 在 QuartusⅡ 環(huán)境中打開 DSP Builder建立項目文件，選擇器件型號進行編譯和時序仿真，得到時序波形如下圖所示。 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。 Simulink 仿真結(jié)果（續(xù)） ● modelsim 仿真結(jié)果 在 Simulink中進行的仿真是屬于系統(tǒng)驗證性質(zhì)的，是對 *.mdl文件進行的仿真，并沒有對生成的VHDL代碼進行過仿真。 （ 2）卡爾曼濾波模型的仿真結(jié)果 ● Simulink 仿真結(jié)果 圖 8 疊加白噪聲的正弦輸入信號 圖 9 濾波后的信號和未疊加白噪聲的正弦輸入信號 采用疊加高斯白噪聲的正弦信號作為輸入信號，對建立的濾波器模型進行仿真。 注：圖中， sub1為來自 Simulink庫中的輸入信號模塊，信號 y 為未疊加噪聲的原信號， yv 為疊加高斯白噪聲的待濾波的信號。本設(shè)計采用層次化設(shè)計，依據(jù)卡爾曼濾波算法分解的等式，利用 DSP Builder庫中的加減乘除模塊以及端口模塊來實現(xiàn)建模。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。 (5)配置芯片 (program device),即把 SRAM對象文件 (*.sof)下載到 FPGA芯片 . 卡爾曼濾波算法矩陣運算的分解 卡爾曼濾波算法涉及到矩陣運算，把矩陣運算分解成一系列加減乘除運算單元，利用 DSP Builder的加減乘除等模塊來建模實現(xiàn)。vhd) ，以及用于控制綜合與編譯的 RTL腳本 。 (3)通過 Altera DSP Builder中的 SignalCompiler模塊把Matlab/Simulink的設(shè)計文件 ( 基于 FPGA的卡爾曼濾波器各功
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1