基于DSP的數據處理模塊的設計
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在TWS雷達系統中,對跟蹤目標的數據進行處理常常要進行卡爾曼濾波。卡爾曼濾波是一種最優估計的遞推濾波算法,具有實時性好和精度高的特點。但是由于其算法中多為矩陣運算,所以較其它算法如最小二乘法、α-β算法等的運算量要大。為了減小運算量以滿足系統反應時間的要求,應用中往往采用簡化的卡爾曼濾波算法,但這樣又會帶來濾波精度的降低。在設計卡爾曼濾波數據處理模塊時,為了解決該矛盾,采用了高速浮點型DSP TMS320C31。TMS320C31是美國TI公司的第三代DSP產品,其內部采用程序和數據分開的哈佛結構、流水線操作以及并發I/O和CPU操作。芯片內含有專用硬件乘法器和桶形移位寄存器,具有32位的浮點精度,特別適合類似卡爾曼濾波這樣運算量大、實時性和計算精度要求高的場合。
1 卡爾曼濾波算法
卡爾曼濾波器的狀態方程和量測方程如下:
ρ(K),
分別為距離和徑向速度的估值
θ(K)、
分別為方位角和方位角速度的估值
U1(K)表示T時間內徑向速度的變化量
U2(K)表示T時間內方位角速度的變化量
V1(K)為距離量測噪聲
V2(K)為方位角量測噪聲
Z1(K)和Z2(K)分別為距離和角度的測量值
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