一种专用高速浮点指数运算器的设计的制作方法
【专利摘要】一种专用高速浮点指数运算器的设计，用来求解自然对数函数。浮点数x被分解为多个组成部分加和的形式：，然后分别求解出、、、，则。其中，中的m值可直接转化为计算结果的阶数，和可通过不同方式的查表方法得出，采用泰勒公式近似求解，则最终求解出自然对数。该方法设计合理，计算速度快，精度能够满足卫星导航解算中的粒子滤波器精度要求，是一种专门用于卫星导航解算中的粒子滤波器的专用浮点指数运算器。
【专利说明】一种专用高速浮点指数运算器的设计
【技术领域】
[0001]本发明属于数字信号处理领域，尤其涉及粒子滤波的高速解算。
【背景技术】
[0002]浮点指数运算在信号处理等诸多领域有着十分重要的应用，也是粒子滤波算法中的关键运算之一。粒子滤波算法在处理各种非线性问题中，较其它的线性处理方法，具有先天的独特优势，为各种非线性数字信号处理问题提供了良好的解决途径。但是，粒子滤波具有先天的缺陷，其运算量大，需要的存储空间大、实时性差，这些特点限制了粒子滤波的广泛应用。为了实现粒子滤波的实际工程应用，克服其不良特性，增强其使用性，需要对粒子滤波的进行专门的设计，形成粒子滤波专用数字信号处理器件。其中，浮点指数运算是粒子滤波算法中最耗运算资源的一种运算，也是计算次数频繁的一种运算。设计专用的浮点指数运算器件，能够大大提高粒子滤波器件的解算速度，是优化粒子滤波器的关键器件之一。本发明专利就是针对粒子滤波算法的特点，采用改良查表方法，实现了一种适合于粒子滤波器的专用高速速浮点指数运算器。
【发明内容】
[0003]本发明旨在解决粒子滤波中的自然指数函数运算速度问题。本发明根据卫星导航系统中的粒子滤波算法的特 点，设计卫星导航粒子滤波器专用的浮点指数运算器。一般处理器的浮点指数运算器不具有专用性，所以计算速度比较慢。该指数运算器根据卫星导航粒子滤波器所处理数据的特点，保证在适用范围内的解算精度的前提下，实现快速浮点指数解算。
[0004]本发明基于FPGA平台设计,采用Table-driven算法,利用查表和级数展开方法相结合，将浮点指数运算分解为基本的浮点加法、乘法运算，整数加、乘运算，取整、取余运算等基本模块，利用浮点乘法器、取整运算器、浮点转换器、模32取余、浮点减法、定点减法器进行运算。首先确定指数浮点指数运算的符号位，该符号位为正。然后确定指数浮点数阶数，用整数表示。最后确定浮点数的尾数部分。
[0005]双精度浮点数的表示如下表所示:_
【权利要求】
1.一种专用高速浮点指数运算器的设计，包括:浮点乘法器1-1，取整运算器1-2，浮点转换器1-3，模32取余1-4，浮点乘法器1-5，浮点减法1-6，定点减法器1_7 ；先用浮点乘法器1-1将指数和常数(32/ln2)相乘，用取整运算器1_2将乘积结果进行取整运算，然后将取整运算得到的浮点数通过1-3转换为整数表示的形式；将模取余的结果和模取余前的结果输入到定点减法器1-7中，求得浮点指数的阶数，将模取余的结果作为查表的索引；将取整运算器1-2的结果与常量(1η2/32)相乘，将其与浮点指数输入到浮点减法器1_6作减法运算，得出指数的余量r。
2.按照权利I要求所述一种专用高速浮点指数运算器的设计，其特征在于:用浮点乘法器1-1、取整运算器1-2、模32取余1-4等器件，求得查表索引，利用查表索引加快运算速度。
3.按照权利I要求所述一种专用高速浮点指数运算器的设计，其特征在于:用浮点乘法器1-1、取整运算器1-2、浮点转换器1-3、浮点减法1-6等器件，直接生成浮点指数的阶数项。
4.一种专用高速浮点指数运算器的设计，其特征在于对于指数余量r，将其分解为两部分，一部分用6位译码器直接得到查询偏移量进行查表。
【文档编号】G06F7/556GK103809931SQ201210438502
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月6日 优先权日:2012年11月6日
【发明者】郑夏铭, 梁淑仪 申请人:西安元朔科技有限公司