[发明专利]一种基于FPGA的LM算法实现方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的LM算法实现方法，其实现平台为FPGA，采用硬件描述语言实现，模块输入为采用串行数据流方式的外部测量数据，其特征在于，LM算法模块包括以下子模块：串并转换子模块、归一化处理子模块、拟合变量计算子模块、指数计算子模块、迭代系数计算A子模块、延时A子模块、迭代系数计算B子模块、延时B子模块和并行判断子模块；

所述一种基于FPGA的LM算法实现方法，其步骤如下：

1)通过串并转换子模块将本算法模块外部输入串行数据流转换为并行数据流送入归一化子模块；

2)归一化模块对步骤1)生成的并行数据进行归一化处理后送入拟合变量计算子模块；

3)拟合变量计算子模块根据步骤2)归一化处理后的数据计算拟合变量及拟合变量的初值，并将该拟合变量及拟合变量初值送入指数计算子模块；

4)指数计算子模块对步骤3)的拟合变量进行指数查找，并将指数计算值送入迭代系数计算子模块；

5)迭代系数计算A子模块对步骤4)产生的指数计算值进行计算，计算得到迭代过程中所需要修正的迭代参数，并将各迭代参数送入延时子模块；

6)利用延时A子模块同步步骤5)产生的各个迭代参数到达并行判断子模块的时间，并将处理结果送入并行判断子模块；

7)通过并行判断子模块对经步骤6)处理的各迭代参数进行修正，得出当前情况下的拟合变量值X_i；

8)对拟合变量值X_i再通过迭代系数计算B子模块和延时B子模块进一步对拟合变量进行处理；

9)将经过步骤8)处理后的拟合变量送入步骤3)，计算拟合变量初值，并将当前拟合变量及拟合变量初值送入步骤4)，重复步骤4)～步骤9)进行LM算法迭代直到达到预先设定的迭代次数或者算法收敛。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的LM算法实现方法，其特征在于，所述指数计算子模块包括指数幂计算子模块、正数查找表、负数查找表和指数输出子模块，正数查找表和负数查找表均采用分段处理方式，根据指数曲线概率分布特性来确定各曲线段的查找精度，其中曲线段越陡峭，则该段的查找精度越高，指数计算子模块通过以下步骤实现：

41)通过指数幂计算子模块计算幂值为正或者负；

42)根据指数计算子模块的正负信号，选择正数查找表或者负数查找表，进行指数查找；

43)经过指数输出子模块输出查找后的指数计算值。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的LM算法实现方法，其特征在于，所述延时子模块采用移位寄存器实现，将每个迭代参数的计算结果存储在移位寄存器中，所有参数计算结束后，同时输出到下一个功能模块并行判断子模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的LM算法实现方法，其特征在于，所述并行判断子模块首先对迭代参数进行判断然后采用并行处理方式，针对各迭代参数的判断结果实施三种情况下的拟合变量算法，根据对迭代参数的判断结果选择输出当前情况下的拟合变量值X_i。