本文系统介绍了适用于解决非线性、非高斯问题的粒子滤波器的原理和关键技术,以及数字信号处理器、可编程逻辑器件的原理和内部结构。研究的目的是克服粒子退化、降低粒子滤波算法的复杂度、提高运算速度,设计一种粒子多样性好、运算速度快、性能可靠和占用资源少的粒子滤波器,使其能应用于实时系统中。针对上述问题引入了裂变自举粒子滤波算法,并对该算法的复杂度、实时性等进行了分析和研究。针对裂变自举粒子滤波算法运算量大、实时性差和裂变条件难以判定等缺点,研究了改进裂变自举粒子滤波算法,将裂变条件的选择进一步细分,并且将权值归一化步骤合并到结果输出、权值锐化检测和重采样等几个步骤中,从而减少大量的除法运算和降低了硬件的开销。根据粒子滤波运算量大的特点,分别选择了一款高性能的数字信号处理器和现场可编程门阵列器件,进行硬件实现改进裂变自举粒子滤波算法。选用现场可编程门阵列器件实现粒子滤波算法时采用自上而下的设计方法,分别设计了高斯信号发生器模块和粒子滤波模块,并进行波形图仿真来验证模块设计的正确性,最后连接模块实现粒子滤波算法。两种实现方法的仿真结果表明改进算法不仅能增加粒子多样性,有效防止粒子退化现象,改善滤波精度,而且能提高算法的实时性和鲁棒性。