CN103630913A - 一种卡尔曼滤波调度方法及装置 - Google Patents

一种卡尔曼滤波调度方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种卡尔曼滤波调度方法及装置,应用于通信技术领域。一种卡尔曼滤波调度方法,包括:判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理;若判断为否,则判断低优先度任务列表是否非空;若判断为是,则提取低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块的缓存中。本发明实施例合理安排低优先度任务,以减少高优先度任务的处理周期中处理模块运算时间,保证了卡尔曼滤波正常运作。

Description

一种卡尔曼滤波调度方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别涉及一种卡尔曼滤波调度方法及装置。
背景技术
由于卡尔曼滤波具有实时、高效的特点,可进行非实时操作以提高***处理的效率,满足实时跟踪的要求,GPS信号在跟踪过程中采用卡尔曼滤波提高信号跟踪的灵敏度。
现有技术中,卡尔曼滤波装置的每一个通道进行卡尔曼滤波运算时都需要进行高优先度任务以及低优先度任务的处理,其中高优先度任务包括增益矩阵模块、最优状态估计模块;低优先度任务包括一步状态预测模块、一步协方差预测模块、上一阶段的最优估计的误差协方差估计模块,当前高优先度任务的输出作为当前低优先度任务的输入,当前低优先度任务的输出作为下一阶段的高优先度任务的输入,即低优先度任务必须在相邻两个高优先度任务之间完成,而相邻两个高优先度任务之间还要进行4次相干积分处理过程,处理器每个处理周期内处理N个通道的任务,所述处理周期为一毫秒,相干积分处理过程包括在前19个处理周期内产生数据,第20个处理周期进行相干积分累加处理,在第4次相干积分处理过程的第20个处理周期进行相干积分累加处理时,在同一处理周期内进行高优先度任务以及低优先度任务的处理。
现有技术中,卡尔曼滤波装置若有多个通道同时处于第4次相干积分处理过程的第20个处理周期,则处理模块在同一个处理周期内需要进行多个相干积分累加,多个高优先度任务以及低优先度任务处理,所需时间可能大于一个处理周期的时间,从而无法在一个处理周期内处理完毕,导致卡尔曼滤波无法正常运作。
发明内容
本发明实施例提合理安排低优先度任务,以减少高优先度任务的处理周期中处理模块运算时间,保证了卡尔曼滤波正常运作的一种卡尔曼滤波调度方法及装置。
一种卡尔曼滤波调度方法,包括:判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理;若判断为否,则判断低优先度任务列表是否非空;若判断为是,则提取低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块的缓存中。
一种卡尔曼滤波调度装置,包括:若干通道,低优先度任务列表,处理模块以及判断模块,其中:判断模块,用于判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理;若判断为否,则判断低优先度任务列表是否非空;若判断为是,则提取低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块的缓存中。
本发明实施例提供的技术方案中,若判断下一处理周期不需要进行相干积分累加或高优先度任务处理,且低优先度任务非空,则将部分低优先度任务存放到处理模块的缓存中,由于处理会依次执行缓存中的任务,则处理器在进行完低工作量的产生数据过程便可以执行低优先度任务,这样使得在进行相干积分处理过程的同时,就已经完成了当前低优先度任务的处理,避免了需要在同一个处理周期同时处理高优先度任务和低优先度任务,分散了处理高优先度任务的处理周期的工作量,从而减少了高优先度任务的处理周期中处理器模块的运算时间,保证了卡尔曼滤波的正常运作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中卡尔曼滤波调度方法第一实施例示意图;
图2为本发明实施例中卡尔曼滤波调度方法第二实施例示意图;
图3为本发明实施例中卡尔曼滤波调度装置实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种卡尔曼滤波调度方法及装置。下面分别进行详细说明。
请参阅图1,本发明实施例中卡尔曼滤波调度方法第一实施例包括:
101、判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理,若判断为否,则执行步骤102;
判断模块判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理;通道若处于跟踪同步状态并处于卡尔曼滤波模式,则该通道每个处理周期进行相干积分处理过程或高优先度任务,所述相干积分处理过程包括t-1个处理周期内产生数据过程以及第t个处理周期进行的相干积分累加处理,具体的,所述t为20,每相邻四次相干积分累加处理的同一个处理期内,进行高优先度任务处理,并将对应的低优先度任务保存到低优先度任务列表中,所述处理模块依次处理缓存中的任务。进一步的,所述处理周期为一毫秒,在别的实施例中,所述处理周期也可以是别的值,卡尔曼滤波调度装置周期性的产生中断信号,所述处理周期为两个中断信号的间隔,通道获取所述中断信号后进行本次处理周期的处理。
进一步的,当所述通道处于跟踪同步状态时,启动积分计数器,该通道每经过一个相干积分的处理周期所述积分计数器的值加1,若通道同时处于卡尔曼滤波模式,则所述积分计数器在进行相干积分累加处理或执行高优先度任务时的值为1,在进行产生数据的最后一个处理周期时的值为t;通过判断当前处理周期是否有通道的积分计数器的值为t或1,可以判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理,若积分计数器的值为t,则认为下一处理周期有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理,若积分计数器的值为1,则通道刚刚结束积分累加处理或高优先度任务的处理的处理周期,有可能处理模块仍然在进行积分累加处理或高优先度任务的处理,为了保证下一处理周期通道完全不需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理,当积分计数器的值为1时,也认为下一处理周期有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理,在别的实施例中,也可以仅通过判断当前处理周期是否有通道的积分计数器的值为t,来判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理。
102、判断低优先度任务列表是否非空,若判断为是,则执行步骤103;
判断模块判断低优先度任务列表是否非空,若有通道已经执行了高优先度任务,则同时将对应的低优先度任务保存到低优先度任务列表中,若低优先度任务列表存储有低优先度任务,则所述低优先度任务列表非空。
103、提取低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块的缓存中。
判断模块提取低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块的缓存中,当低优先度任务列表中有低优先度任务被提取,则低优先度任务列表中同时删除该低优先度任务,所述预置条数根据***的处理能力所设定,若低优先度任务列表中的低优先度任务数量小于预置条数,则提取全部低优先度任务。处理模块依次处理缓存中的任务,若缓存中无任务需要处理时判断模块将低优先度任务存放到处理模块的缓存中,则处理模块可以立刻处理该低优先度任务。
本实施例中,若判断下一处理周期不需要进行相干积分累加处理或执行高优先度任务,且低优先度任务非空,则将部分低优先度任务存放到处理模块的缓存中,由于处理会依次执行缓存中的任务,则处理器在进行完低工作量的产生数据过程便可以执行低优先度任务,这样使得在进行相干积分处理过程的同时,就已经完成了当前低优先度任务的处理,避免了需要在同一个处理周期同时处理高优先度任务和低优先度任务,分散了处理高优先度任务的处理周期的工作量,从而减少了高优先度任务的处理周期中处理器模块的运算时间,保证了卡尔曼滤波的正常运作。
请参阅图2,本发明实施例中卡尔曼滤波调度方法第二实施例包括:
A、通道计数器清零;
判断模块设置了通道计数器,所述通道计数器用于统计通道数,在开机或重置卡尔曼滤波调度装置的时候,将通道计数器清零。
B、若有通道当前处理周期结束,则执行步骤C;
判断模块等待所有通道在当前处理周期进行通道处理,若有通道当前处理周期结束,则执行步骤C,在一个处理周期结束后,判断模块会迅速对每个通道进行判断并执行N次步骤B,通道若处于跟踪同步状态并处于卡尔曼滤波模式,则该通道每个处理周期进行相干积分处理过程或高优先度任务,所述相干积分处理过程包括t-1个处理周期内产生数据过程以及第t个处理周期进行的相干积分累加处理,具体的,所述t为20,每相邻四次相干积分累加处理的同一个处理期内,进行高优先度任务处理,并将对应的低优先度任务保存到低优先度任务列表中,所述处理模块依次处理缓存中的任务。进一步的,所述处理周期为一毫秒,在别的实施例中,所述处理周期也可以是别的值,卡尔曼滤波调度装置周期性的产生中断信号,所述处理周期为在卫星号和通道号不变的情形下,同一通道中两个中断信号的间隔,通道在对同一个卫星号进行跟踪处理时,每相隔一定的时间获得一次中断信号,通道获取所述中断信号后进行本次处理周期的通道处理,所述通道处理可以是任一处理周期的相干积分处理过程,高优先度任务或低优先度任务等,每个通道在结束当前处理周期时均执行一次步骤C,使得在一个处理周期结束后,判断模块执行了N次步骤C,所述N为通道数。
C、若通道计数器为零,则执行步骤D,否则执行步骤E;
判断模块判断通道计数器是否为零。
D、初始化最大相干时间和最小相干时间;
判断模块初始化最大相干时间和最小相干时间,具体的,所述初始化最大相干时间和最小相干时间为将最大相干时间以及最小相干时间设置为t/2。
E、通道计数器的值加1;
判断模块将所述通道计数器的值加1。
F、判断该通道是否处于跟踪同步状态,若是,则执行步骤G,否则,执行步骤H;
判断模块判断该通道是否处于跟踪同步状态,若是,则执行步骤G,根据该通道的积分计数器的值更新最大相干时间或最小相干时间,否则,执行步骤H,当所述通道处于跟踪同步状态时,启动积分计数器,该通道每经过一个相干积分的处理周期所述积分计数器的值加1,所述积分计数器在进行相干积分累加处理或执行高优先度任务时的值为1,在进行产生数据的最后一个处理周期时的值为t。
G、若该通道的积分计数器的值大于最大相干时间,将最大相干时间设置为该积分计数器的值,若该积分计数器的值小于最小相干时间,将最小相干时间设置为该积分计数器的值,执行步骤H;
判断模块对该通道积分计数器的值进行判断,若该通道的积分计数器的值大于最大相干时间,将最大相干时间设置为该积分计数器的值,若该积分计数器的值小于最小相干时间,将最小相干时间设置为该积分计数器的值,这样使得,在执行了N次步骤C之后,会将所有通道的积分计数器进行统计,最终最大相干时间的值等于所有通道的积分计数器中最大的值或最大相干积分的初始值,最小相干时间的值等于所有通道的积分计数器中最小的值或最小相干时间的初始值。
H、若通道计数器的值为N,则执行步骤I;否则执行步骤B;
判断模块判断通道计数器的值是否为N,若是,则执行下一步骤,否则循环执行步骤B,所述N为通道数,使得判断模块能够统计所有通道的积分计数器的最大值以及最小值,并体现在最大相干时间和最小相干时间上。
I、通道计数器清零;
判断模块将通道计数器清零,以方便进行下一个处理周期的判断。
J、若所述最大相干时间小于t且最小相干时间大于1,则执行步骤K,否则执行步骤B;
判断模块判断所述是否最大相干时间小于t且最小相干时间大于1,若判断为是,则认为下一处理周期有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理,并执行步骤J,否则,认为下一处理周期没有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理,并执行步骤B,等待下一个处理周期结束时重新统计所有通道的积分计数器的值。
K、判断低优先度任务列表是否非空,若判断为是,则执行步骤L,否之执行步骤B;
判断模块判断低优先度任务列表是否非空,若有通道已经执行了高优先度任务,则同时将对应的低优先度任务保存到低优先度任务列表中,若低优先度任务列表存储有低优先度任务,则所述低优先度任务列表非空,若所述判断为是,则执行步骤K,否则,当前没可执行的低优先度任务,可能是已经全部执行完毕,因此执行步骤B等待下一个处理周期结束。
L、提取低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块的缓存中,并执行步骤B。
判断模块提取低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块的缓存中,当低优先度任务列表中有低优先度任务被提取,则低优先度任务列表中同时删除该低优先度任务,所述预置条数根据***的处理能力所设定,若低优先度任务列表中的低优先度任务数量小于预置条数,则提取全部低优先度任务。处理模块依次处理缓存中的任务,若缓存中无任务需要处理时判断模块将低优先度任务存放到处理模块的缓存中,则处理模块可以立刻处理该低优先度任务,当执行完该步骤,重新循环执行步骤B,等待下一个处理周期结束。
本实施例中,若判断最大相干时间小于t且最小相干时间大于1,可以认为下一处理周期不需要进行相干积分累加处理或执行高优先度任务,且若低优先度任务非空,则将部分低优先度任务存放到处理模块的缓存中,由于处理会依次执行缓存中的任务,则处理器在进行完低工作量的产生数据过程便可以执行低优先度任务,这样使得在进行相干积分处理过程的同时,就已经完成了当前低优先度任务的处理,避免了需要在同一个处理周期同时处理高优先度任务和低优先度任务,分散了处理高优先度任务的处理周期的工作量,从而减少了高优先度任务的处理周期中处理器模块的运算时间,保证了卡尔曼滤波的正常运作。
请参阅图3,本发明实施例中一种卡尔曼滤波调度装置,包括:
若干通道301,低优先度任务列表302,处理模块303以及判断模块300,其中:
判断模块300,用于判断下一处理周期是否有通道301需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理;
若判断为否,则判断低优先度任务列表302是否非空;
若判断为是,则提取低优先度任务列表302中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块303的缓存3030中。
进一步的,所述通道301,若处于跟踪同步状态并处于卡尔曼滤波模式,则该通道301每个处理周期进行相干积分处理过程或高优先度任务处理,所述相干积分处理过程包括t-1个处理周期内产生数据过程以及第t个处理周期进行的相干积分累加处理,每相邻四次相干积分累加处理的同一个处理期内,进行高优先度任务处理,并将对应的低优先度任务保存到低优先度任务列表302中;
进一步的,所述处理模块303用于依次处理缓存3030中的任务。
进一步的,所述通道301包括积分计数器3010,当所述通道301处于跟踪同步状态时,启动积分计数器3010,该通道301每经过一个处理周期所述积分计数器3010的值加1,所述积分计数器3010在进行相干积分累加处理或高优先度任务处理时的值为1,在进行产生数据的最后一个处理周期时的值为t;
可选的,所述判断模块300进一步用于:判断当前处理周期是否有通道的积分计数器的值为t或1。
可选的,所述判断模块300包括通道计数器3001;
所述判断模块300进一步用于执行以下步骤:
A、通道计数器3001清零;
B、若有通道301当前处理周期结束,则执行步骤C;
C、若通道计数器3001为零,则执行步骤D,否则执行步骤E;
D、初始化最大相干时间和最小相干时间;
E、通道计数器3001的值加1;
F、判断该通道301是否处于跟踪同步状态,若是,则执行步骤G,否则,执行步骤H;
G、若该通道301的积分计数器3010的值大于最大相干时间,将最大相干时间设置为该积分计数器3010的值,若该积分计数器3010的值小于最小相干时间,将最小相干时间设置为该积分计数器3010的值,执行步骤H;
H、若通道计数器3001的值为N,则执行步骤I;否则执行步骤B,所述N为通道数;
I、通道计数器3001清零;
J、若所述最大相干时间小于t且最小相干时间大于1,则所述判断下一处理周期是否有通道301需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理的判断结果为是;否则所述判断结果为否。
进一步的,所述判断模块300进一步用于:
若判断下一处理周期是否有通道301需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理的判断结果为是,则重新执行步骤B;若所述判断低优先度任务列表302是否非空的判断结果为否,则重新执行步骤B;所述将低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务存放到处理模块的缓存中之后执行步骤B。
本实施例中,若判断最大相干时间小于t且最小相干时间大于1,可以认为下一处理周期不需要进行相干积分累加处理或执行高优先度任务,且若低优先度任务非空,则将部分低优先度任务存放到处理模块的缓存中,由于处理会依次执行缓存中的任务,则处理器在进行完低工作量的产生数据过程便可以执行低优先度任务,这样使得在进行相干积分处理过程的同时,就已经完成了当前低优先度任务的处理,避免了需要在同一个处理周期同时处理高优先度任务和低优先度任务,分散了处理高优先度任务的处理周期的工作量,从而减少了高优先度任务的处理周期中处理器模块的运算时间,保证了卡尔曼滤波的正常运作。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的一种卡尔曼滤波调度方法及装置进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种卡尔曼滤波调度方法,其特征在于,包括:
判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理;
若判断为否,则判断低优先度任务列表是否非空;
若判断为是,则提取低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块的缓存中。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
若通道处于跟踪同步状态并处于卡尔曼滤波模式,则该通道每个处理周期进行相干积分处理过程或高优先度任务处理,所述相干积分处理过程包括t-1个处理周期内产生数据过程以及第t个处理周期进行的相干积分累加处理,每相邻四次相干积分累加处理的同一个处理期内,进行高优先度任务处理,并将对应的低优先度任务保存到低优先度任务列表中,所述处理模块依次处理缓存中的任务。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,
所述处理周期为一毫秒,当所述通道处于跟踪同步状态时,启动积分计数器,该通道每经过一个相干积分的处理周期所述积分计数器的值加1,若所述通道同时处于卡尔曼滤波模式,则所述积分计数器在进行相干积分累加处理或高优先度任务处理时的值为1,在进行产生数据的最后一个处理周期时的值为t;
所述判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理具体为:
判断当前处理周期是否有通道的积分计数器的值为t或1。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理具体为:
A、通道计数器清零;
B、若有通道当前处理周期结束,则执行步骤C;
C、若通道计数器为零,则执行步骤D,否则执行步骤E;
D、初始化最大相干时间和最小相干时间;
E、通道计数器的值加1;
F、判断该通道是否处于跟踪同步状态,若是,则执行步骤G,否则,执行步骤H;
G、若该通道的积分计数器的值大于最大相干时间,将最大相干时间设置为该积分计数器的值,若该积分计数器的值小于最小相干时间,将最小相干时间设置为该积分计数器的值,执行步骤H;
H、若通道计数器的值为N,则执行步骤I;否则执行步骤B,所述N为通道数;
I、通道计数器清零;
J、若所述最大相干时间小于t且最小相干时间大于1,则所述判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理的判断结果为是;否则所述判断结果为否。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,若判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理的判断结果为是,则重新执行步骤B;若所述判断低优先度任务列表是否非空的判断结果为否,则重新执行步骤B;所述将低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务存放到处理模块的缓存中之后执行步骤B。
6.一种卡尔曼滤波调度装置,其特征在于,包括:若干通道,低优先度任务列表,处理模块以及判断模块,其中:
判断模块,用于判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理;
若判断为否,则判断低优先度任务列表是否非空;
若判断为是,则提取低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务并存放到处理模块的缓存中。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,
所述通道,若处于跟踪同步状态并处于卡尔曼滤波模式,则该通道每个处理周期进行相干积分处理过程或高优先度任务处理,所述相干积分处理过程包括t-1个处理周期内产生数据过程以及第t个处理周期进行的相干积分累加处理,每相邻四次相干积分累加处理的同一个处理期内,进行高优先度任务处理,并将对应的低优先度任务保存到低优先度任务列表中;所述处理模块用于依次处理缓存中的任务。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,
所述通道包括积分计数器,当所述通道处于跟踪同步状态时,启动积分计数器,该通道每经过一个处理周期所述积分计数器的值加1,若所述通道同时处于卡尔曼滤波模式,则所述积分计数器在进行相干积分累加处理或高优先度任务处理时的值为1,在进行产生数据的最后一个处理周期时的值为t;
所述判断模块进一步用于:
判断当前处理周期是否有通道的积分计数器的值为t或1。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述判断模块包括通道计数器;
所述判断模块进一步用于执行以下步骤:
A、通道计数器清零;
B、若有通道当前处理周期结束,则执行步骤C;
C、若通道计数器为零,则执行步骤D,否则执行步骤E;
D、初始化最大相干时间和最小相干时间;
E、通道计数器的值加1;
F、判断该通道是否处于跟踪同步状态,若是,则执行步骤G,否则,执行步骤H;
G、若该通道的积分计数器的值大于最大相干时间,将最大相干时间设置为该积分计数器的值,若该积分计数器的值小于最小相干时间,将最小相干时间设置为该积分计数器的值,执行步骤H;
H、若通道计数器的值为N,则执行步骤I;否则执行步骤B,所述N为通道数;
I、通道计数器清零;
J、若所述最大相干时间小于t且最小相干时间大于1,则所述判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理的判断结果为是;否则所述判断结果为否。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述判断模块进一步用于:
若判断下一处理周期是否有通道需要进行相干积分累加处理或高优先度任务处理的判断结果为是,则重新执行步骤B;若所述判断低优先度任务列表是否非空的判断结果为否,则重新执行步骤B;所述将低优先度任务列表中预置条数的低优先度任务存放到处理模块的缓存中之后执行步骤B。
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