IAR串口仿真中断:ekf_ukf与ckf滤波对比
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更新于2024-08-09
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"设置仿真环境-ekf_ukf和ckf的滤波性能对比研究"
在本文中,我们将探讨如何设置一个仿真环境来研究ekf(扩展卡尔曼滤波)、ukf(无迹卡尔曼滤波)和ckf(协方差卡尔曼滤波)的滤波性能。这个环境主要基于IAR Embedded Workbench for ARM,它是一款广泛用于嵌入式系统的C/C++开发工具。
首先,我们需要创建一个新的工程,名为“project1”。在这个工程中,我们引入两个关键文件:`Interrupt.c`和`utilities.c`。`Interrupt.c`文件包含了中断处理程序,它从串行口接收寄存器RBRTHR读取数据,并将这些数据输出。主程序允许中断的发生,并在等待中断期间持续输出点号“.”,以此来指示程序的运行状态。
接下来,为了设置仿真环境,我们利用C-SPY的中断系统,它基于周期计数器。在设定的周期数到达后,会触发中断。为了仿真UART输入,我们需要从名为`InputData.txt`的文本文件中读取数据,例如Fibonacci数列。在UART接收寄存器UARTRBRTHR上设置一个“直接读取断点”,并关联一个自定义宏函数`Access()`。当处理器尝试读取UARTRBRTHR时,断点被触发,`Access()`宏函数随之执行,读取Fibonacci数列并将其写入UART接收寄存器。
实现模拟器串口中断仿真的步骤如下:
1. 编写C-SPY宏文件:例如使用`SetupSimple.mac`,该文件可以包含自定义的初始化代码,当C-SPY启动时自动执行。这有助于设置仿真环境,如打开文本输入文件,以及与中断处理相关的配置。
2. 注册和执行宏文件:在IARARM的`tutor`目录下找到`SetupSimple.mac`,并确保在启动C-SPY时调用它,以确保所有必要的环境设置被执行。
通过这种方式,我们可以构建一个能够模拟真实硬件中断行为的仿真环境,从而在软件层面对比ekf、ukf和ckf滤波算法的性能。这种方法特别有用,因为它允许我们在没有实际硬件的情况下测试和优化滤波算法,减少实验成本,同时提高算法设计的效率和准确性。
在进行滤波性能比较时,通常会关注以下几个方面:
- 准确性:比较不同滤波器对系统状态估计的精度,如位置、速度或加速度等。
- 稳定性:评估滤波器在各种噪声条件下的稳定性,看是否容易出现发散或者收敛慢的问题。
- 计算复杂度:考虑滤波器的计算量,因为嵌入式系统往往资源有限,需要权衡算法性能和计算成本。
- 实时性:滤波器应能在实时系统中快速执行,不影响其他任务的运行。
通过对ekf、ukf和ckf在仿真环境中的对比,可以深入了解它们各自的优缺点,为实际应用中选择合适的滤波器提供依据。
2020-05-12 上传
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吴雄辉
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