卡爾曼濾波器設計及其應用研究.pdf

1、20世紀60年代，卡爾曼濾波方法由R.E.Kalman提出，此方法克服了經典維納濾波算法的局限?？柭鼮V波是最優(yōu)化的自回歸數據處理算法，其濾波標準是均方誤差最小，從而實現遞推估計。在時域內，此算法選用狀態(tài)空間方法來設計濾波器，能對多維系統(tǒng)和非平穩(wěn)系統(tǒng)的隨機過程進行估計?？柭鼮V波器因其自身的優(yōu)點：遞歸運算、計算簡單、自適應性、前瞻性等，能夠對隨機干擾下的線性動態(tài)系統(tǒng)進行最優(yōu)估計，因而有著廣泛的應用。
　　卡爾曼濾波已經被廣泛應用于

2、導航、制導、通信工程、故障診斷、語音信號處理、工業(yè)過程控制等許多領域。但在實際工程應用中，例如語音增強系統(tǒng)中，往往存在著濾波發(fā)散以及不能滿足實時性要求等問題。
　　為此，本論文在綜合分析導致卡爾曼濾波發(fā)散的諸多原因及其抑制方法的基礎上，探討新的方式方法，并實踐如何在FPGA硬件上完成，且初步探討卡爾曼濾波算法在語音增強方面的應用。主要內容如下：
　?。?）歸納分析目前抑制Kalman濾波發(fā)散的各種算法，并且剖析這些算法的比較

3、優(yōu)勢，在運算精度和速度二者間達到平衡的加權卡爾曼濾波算法基礎上，提出一種新的可變加權卡爾曼濾波方法，即隨著時刻的不同對觀測值提供不同的加權系數，實現可變加權。經過實例仿真，證實可變加權法在應用中的可行性。
　　（2）對卡爾曼濾波器在應用中的實時性問題進行了探討，在比較分析傳統(tǒng)實現方法的基礎上，選擇FPGA硬件實現。使用FPGA輔助工具DSP Builder來建立卡爾曼濾波器模型，經由模型仿真、功能仿真、時序仿真等，最后在FPGA上