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曼徹斯特編碼

“擴(kuò)展卡爾曼濾波法”無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)研究和實(shí)現(xiàn).rar

無刷直流電機(jī),是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來的一種機(jī)電一體化電機(jī).隨著無刷直流電機(jī)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其常用的帶位置傳感器控制方法暴露出了越來越多的局限性.同時,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展,基于高性能數(shù)字信號處理器的"狀態(tài)觀測器"法無位置傳感器控制則漸漸成為研究的熱點(diǎn).論文在詳細(xì)介紹了"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,建立了基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)模型,對模型中誤差造成的原因作出了定性和定量的分析,給出了解決的辦法.另外,論文以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A數(shù)字信號處理器為核心,設(shè)計(jì)了一套基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),并給出了各模塊的設(shè)計(jì)電路.文中介紹了系統(tǒng)的各個組成部分,并給出了系統(tǒng)的抗干擾措施."三段式"起動技術(shù)是無傳感器無刷直流電機(jī)控制中的常用起動方法,也是"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"控制中的一個重要環(huán)節(jié).文中對"三段式"起動技術(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換三部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,指出了各部分的難點(diǎn),給出了相應(yīng)的解決方法.基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"的控制系統(tǒng)中包含了大量的運(yùn)算和多路的AD采集,因此不可避免存在系統(tǒng)和測量誤差以及干擾噪聲,論文著重對系統(tǒng)誤差、量測誤差和干擾噪聲三個方面作了詳細(xì)的分析,并提出了解決的方法.對于噪聲信號的數(shù)字化處理,論文探討了常用的幾種數(shù)字濾波算法并給出了仿真波形.在前面所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,論文介紹了"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試過程,分析了調(diào)試中出現(xiàn)的問題并提出了解決的方法.最后,文中給出了系統(tǒng)調(diào)試中的電壓、反電勢以及相電流等信號的實(shí)測波形,并與仿真結(jié)果作了比較分析.

標(biāo)簽： 擴(kuò)展卡爾曼濾波無位置傳感器

上傳時間： 2013-07-30

上傳用戶：gongxinshiwo@163.com
基于卡爾曼濾波算法的永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制研究.rar

永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機(jī)研究的熱點(diǎn)。本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機(jī)是一個強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢﹄姍C(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。針對擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過檢測電機(jī)相電流，實(shí)時估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無速度傳感器；卡爾曼濾波

標(biāo)簽： 卡爾曼濾波算法永磁同步電機(jī)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：lifangyuan12
基于FPGA的DDS信號源設(shè)計(jì).rar

作為電子類專業(yè)學(xué)生，實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生對所學(xué)知識的印象以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，增加學(xué)生動手能力的必須環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)的目的就是開發(fā)一套滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)需求的信號源，基于此目的本信號源并不需要突出的性能，但經(jīng)濟(jì)上要求低成本，同時要求操作簡單，能夠輸出多種波形，并且利于學(xué)生在此平臺上認(rèn)識信號源原理，同時方便在此平臺上進(jìn)行拓展開發(fā)。設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)將計(jì)算機(jī)屏幕作為儀器面板，采用EPP接口，同時在FPGA上開發(fā)控制電路，為后續(xù)開發(fā)留下了空間，同時節(jié)省了成本。本設(shè)計(jì)采用地址線16位，數(shù)據(jù)線12位的靜態(tài)RAM作為信號源的波形存儲器，后端采用兩種濾波類型對需要濾波的信號進(jìn)行濾波。啟動信號時軟件需要先將波形數(shù)據(jù)預(yù)存在存儲器中便于調(diào)用，最后得到的結(jié)果基本滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求。本文結(jié)構(gòu)上首先介紹了直接采用DDS芯片制作信號源的利弊，及作者采用這種設(shè)計(jì)的初衷，然后介紹了信號源的整體結(jié)構(gòu)，總體模塊。以下章節(jié)首先介紹FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)，包括總體結(jié)構(gòu)和幾大部分模塊，包括：時鐘產(chǎn)生電路，相位累加器，數(shù)據(jù)輸入控制電路，濾波器控制電路，信號源啟動控制電路。然后介紹了其他模塊的設(shè)計(jì)，包括存儲器選擇，幅度控制電路的設(shè)計(jì)以及濾波器電路的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的幅度控制采用兩級DA級聯(lián)，以及后端電阻分壓網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高了幅度調(diào)節(jié)的范圍。對于濾波器的設(shè)計(jì)，依據(jù)不同的信號頻率，分成了4個部分，對于500K以下的信號采用的是二階巴特沃斯有源低通濾波，對于500K以上至5M以下信號采用的五階RC低通濾波器。在軟件設(shè)計(jì)部分，分成兩個部分，對于底層驅(qū)動程序采用以Labwindows/CVI為平臺進(jìn)行開發(fā)，利用其編譯和執(zhí)行速度快，并且和LabVIEW能夠很好連接的特性。對于上層控制軟件，采用以LabVIEW為平臺進(jìn)行開發(fā)，充分利用其圖化設(shè)計(jì)，易于擴(kuò)展。論文最后對所做工作進(jìn)行了總結(jié)，提出了進(jìn)一步改進(jìn)的方向。

標(biāo)簽： FPGA DDS 信號源

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：afeiafei309
基于FPGA的卷積編碼和維特比譯碼的研究與實(shí)現(xiàn).rar

在數(shù)字通信中，采用差錯控制技術(shù)(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計(jì)特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點(diǎn)，使譯碼錯誤概率達(dá)到很小。卷積碼譯碼器的設(shè)計(jì)是由高性能的復(fù)雜譯碼器開始的，對于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長度的增加，其譯碼錯誤概率可達(dá)到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化，對不太長的約束長度，維特比(Viterbi)算法是非常實(shí)用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡單。目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計(jì)原理及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。同時，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過程中。首先，簡要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識和維特比譯碼算法的基本原理，并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進(jìn)行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)規(guī)則。再有，對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化進(jìn)行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進(jìn)行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，所設(shè)計(jì)基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊稀?/p>
標(biāo)簽： FPGA 卷積編碼

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：tedo811
基于推廣卡爾曼濾波的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制

永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的電機(jī)，其傳統(tǒng)的理論分析與設(shè)計(jì)方法已比較成熟。它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在很大程度上有賴于對控制策略的研究。實(shí)踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅(qū)動沒有阻尼繞組的永磁同步電動機(jī)開環(huán)運(yùn)行時，有時電機(jī)的運(yùn)行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會變得不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機(jī)的速度控制問題。論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應(yīng)用于永磁同步電機(jī)無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的方法。對永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和卡爾曼濾波原理作了詳細(xì)的分析，在dq轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系中應(yīng)用推廣卡爾曼濾波算法，對永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時在線估計(jì)。所選取的濾波算法只需測量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機(jī)、可靠性高和經(jīng)濟(jì)耐用的優(yōu)點(diǎn)。利用在線估計(jì)出的轉(zhuǎn)速和電流實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機(jī)矢量控制。同時還提出了基于磁飽和原理的永磁轉(zhuǎn)子初始位置的檢測方法。針對轉(zhuǎn)子磁場定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調(diào)制方法對系統(tǒng)進(jìn)行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關(guān)頻率和不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下，明顯提高電機(jī)的調(diào)速性能。在Matlab6.5環(huán)境下進(jìn)行的系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提出的位置估計(jì)算法和控制方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)角跟蹤特性和速度控制性能，同時系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動性能和較好的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文的方法達(dá)到了預(yù)期的效果。

標(biāo)簽： 卡爾曼濾波永磁同步電機(jī) 無位置傳感器控制

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：huangld
基于反射式光電傳感器的直流電機(jī)測速及控制系統(tǒng)

闡述了一種基于反射式光電傳感器的直流電機(jī)測速及控制系統(tǒng)K該系統(tǒng)可適用于無法采用旋轉(zhuǎn)編碼器和測速電機(jī)進(jìn)行直流電機(jī)測速與控制的場合L 文中采用斯密特觸發(fā)器、異或門、D 觸發(fā)器以及可逆計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)了可用于脈沖

標(biāo)簽： 反射式光電傳感器直流電機(jī) 測速

上傳時間： 2013-05-17

上傳用戶：busterman
基于ARM的嵌入式SUAV飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本課題源于空中機(jī)器人大賽參賽項(xiàng)目。針對比賽要求，提出了一種基于ARM的低成本、高性能的嵌入式微小無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的整體方案，并由此展開了一系列的研究工作。本文的重點(diǎn)是飛行控制系統(tǒng)的姿態(tài)確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)和飛行控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。本文首先回顧了國內(nèi)外微小無人機(jī)發(fā)展歷程，介紹了其研究現(xiàn)狀，并指出了微小無人機(jī)的發(fā)展趨勢。根據(jù)需求設(shè)計(jì)了低價(jià)位、高性能的嵌入式微小無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的整體方案。設(shè)計(jì)了低成本、低功耗的微小無人機(jī)的姿態(tài)確定系統(tǒng)方案，利用姿態(tài)四元數(shù)、龍格庫塔法、高斯牛頓法和擴(kuò)展卡爾曼濾波器估計(jì)出系統(tǒng)的姿態(tài)矩陣；對姿態(tài)確定方案進(jìn)行了仿真。設(shè)計(jì)了基于ARM的飛行控制系統(tǒng)的硬件部分，包括電源及復(fù)位電路，UART、SPI、JTAG等接口電路，PWM信號發(fā)生電路，A/D采樣電路及前置電路，光電耦合電路等；完成了整個飛控系統(tǒng)PCB板制作以及對所設(shè)計(jì)電路的調(diào)試工作，使得系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。最后針對本文設(shè)計(jì)的硬件平臺進(jìn)行了啟動代碼等系統(tǒng)底層軟件的編寫和調(diào)試，建立了系統(tǒng)的啟動環(huán)境。

標(biāo)簽： SUAV ARM 嵌入式飛控

上傳時間： 2013-06-03

上傳用戶：kgylah
基于FPGA的卷積編碼和維特比譯碼

在數(shù)字通信中，采用差錯控制技術(shù)(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計(jì)特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點(diǎn)，使譯碼錯誤概率達(dá)到很小。卷積碼譯碼器的設(shè)計(jì)是由高性能的復(fù)雜譯碼器開始的，對于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長度的增加，其譯碼錯誤概率可達(dá)到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化，對不太長的約束長度，維特比(Viterbi)算法是非常實(shí)用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡單。目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計(jì)原理及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。同時，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過程中。首先，簡要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識和維特比譯碼算法的基本原理，并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進(jìn)行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)規(guī)則。再有，對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化進(jìn)行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進(jìn)行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，所設(shè)計(jì)基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊稀?/p>
標(biāo)簽： FPGA 卷積編碼譯碼

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：zhenyushaw
阻抗匹配與史密斯(Smith)圓圖

本文利用史密斯圓圖作為RF阻抗匹配的設(shè)計(jì)指南。文中給出了反射系數(shù)、阻抗和導(dǎo)納的作圖范例，并用作圖法設(shè)計(jì)了一個頻率為60MHz的匹配網(wǎng)絡(luò)。

標(biāo)簽： Smith 阻抗匹配史密斯

上傳時間： 2013-06-18

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基于FPGA的GPS定位信息處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著GPS(Global Positioning System)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點(diǎn)使得GPS接收機(jī)的用戶數(shù)量大幅度增加，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。但由于定位過程中各種誤差源的存在，單機(jī)定位精度受到影響。目前常從兩個方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術(shù)等通過提高硬件成本獲取高精度；②針對誤差源用濾波算法從軟件方面實(shí)現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應(yīng)用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)定位濾波算法需要時間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實(shí)時性的要求，而FPGA以其快速并行計(jì)算越來越受到青睞。　　本文在FPGA平臺上，根據(jù)“先時序后電路”的設(shè)計(jì)思想，由同步?jīng)]計(jì)方法以及自頂向下和自下而上的混合設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結(jié)果的坐標(biāo)變換，最終到kalman濾波遞推計(jì)算減小定位誤差，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下：　　基于FPGA設(shè)計(jì)了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標(biāo)的投影變換。根掘GPS輸出信息標(biāo)準(zhǔn)和格式，通過串口接收模塊實(shí)現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過LCD實(shí)時顯示。在提取信息的同時將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制整數(shù)型，實(shí)現(xiàn)利用移位和加法運(yùn)算達(dá)到代替乘法運(yùn)算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中，利用查找表的方法查找轉(zhuǎn)化時需要的各個參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉(zhuǎn)為雙精度浮點(diǎn)小數(shù)，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。根據(jù)高斯轉(zhuǎn)化公式的規(guī)律將公式簡化成只涉及加法和乘法運(yùn)算，以此簡化公式運(yùn)算量，達(dá)到節(jié)省資源的目的。　　卡爾曼濾波器的實(shí)現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進(jìn)行卡爾曼濾波設(shè)計(jì)，并通過Matlab進(jìn)行仿真。結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計(jì)誤差小。在仿真基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計(jì)算。在滿足實(shí)時性的基礎(chǔ)上，通過IP核、模塊的分時復(fù)用和樹狀結(jié)構(gòu)節(jié)省資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達(dá)到提高數(shù)據(jù)精度的效果。　　設(shè)計(jì)中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺，采用Verilog HDL硬件描述語言實(shí)現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個邏輯資源，時鐘頻率達(dá)到100MHZ以上，滿足實(shí)時性信號處理要求，在保證精度的前提下達(dá)到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的正確性。

標(biāo)簽： FPGA GPS 定位信息處理

上傳時間： 2013-04-24

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