Algorithm · 融合与估计融合与估计

扩展卡尔曼滤波(FPGA 硬件加速)

Extended Kalman Filter — FPGA Hardware Acceleration

对非线性模型在当前估计点做一阶线性化后应用卡尔曼滤波。

01

定义

对非线性模型在当前估计点做一阶线性化后应用卡尔曼滤波。

02

公式与计算

Fₖ = ∂f/∂x |x̂ₖ₋₁;Hₖ = ∂h/∂x |x̂ₖ⁻ 其余同标准 KF,用 Fₖ、Hₖ 代替
03

适用时机

姿态估计(AHRS)、GNSS/IMU 组合导航、非线性水文模型同化。 移植到 FPGA 时需按定点/浮点混合精度重写核心运算,流水线与并行度设计决定吞吐,阈值固化后按时序验证。

04

关键参数

非线性函数 f、h、雅可比矩阵、Q、R;FPGA 版本关注位宽、DSP 资源与时钟频率,位宽裁剪需在样本集上复验误差。

05

注意事项

失效与边界强非线性下 EKF 会发散,应改用 UKF 或粒子滤波。 FPGA 实现须做时序仿真与上板一致性测试,输出寄存器级文档便于后续改版。
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