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专利号: 2021100854238
申请人: 湖南师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于贝叶斯重采样的粒子滤波的FPGA硬件实现方法,其特征在于,FPGA单元电路包括:计算模块、伪随机排列发生器、n个随机数发生器、n个粒子缓存块、n个权值缓存块、n个索引缓存块和观测值缓存块,所述计算模块包括输入输出一一对应的n个粒子采样单元、n个权值更新单元和n个贝叶斯重采样单元;所述FPGA硬件实现方法包括:步骤S1,n个粒子采样单元分别从n个粒子缓存块中读取旧粒子,并分别从n个随机数发生器接收随机数,并行对各自读取的旧粒子进行采样更新,再将更新后的粒子传送给对应的权值更新单元;

步骤S2,n个权值更新单元均从观测值缓存块读取观测值,对更新后的粒子并行进行权重计算,将生成的权重分别存入对应的权值缓存块;

步骤S3,n个贝叶斯重采样单元采用贝叶斯重采样方法,根据n个权值缓存块中的权重值,并行进行重采样,并将重采样得到的索引输出值存回相应的索引缓存块;其中索引输出值为重采样得到的新粒子的地址;

步骤S4,伪随机排列发生器从n个索引缓存块中读取新粒子的地址,将新粒子按数量平均并随机分配至n个粒子缓存块,并替换粒子缓存块中现有的粒子;

步骤S5,循环执行步骤S1至步骤S4,直到所有时间步骤迭代完成,根据n个粒子缓存块中的所有粒子完成粒子滤波应用系统的状态估计。

2.根据权利要求1所述的FPGA硬件实现方法,其特征在于,所述贝叶斯重采样方法具体采用Metropolis重采样。

3.根据权利要求1所述的FPGA硬件实现方法,其特征在于,所述贝叶斯重采样方法具体采用拒绝重采样。

4.一种基于贝叶斯重采样的粒子滤波的FPGA硬件实现装置,其特征在于,包括计算模块、伪随机排列发生器、n个随机数发生器、n个粒子缓存块、n个权值缓存块、n个索引缓存块和观测值缓存块,所述计算模块包括输入输出一一对应的n个粒子采样单元、n个权值更新单元和n个贝叶斯重采样单元;所述计算模块和伪随机排列发生器,用于实现权利要求1‑3任一所述的FPGA硬件实现方法。

5.一种基于粒子滤波的目标跟踪方法,其特征在于,使用粒子表示目标的位置、速度、加速度,将其中的目标位置作为粒子滤波中各粒子的状态值,使用距离传感器采集数据作为粒子滤波的观测值,采用粒子滤波方法对目标进行位置跟踪;所述粒子滤波方法采用权利要求1‑3任一所述的一种基于贝叶斯重采样的粒子滤波的FPGA硬件实现方法。