高动态SINS导航解算算法及其并行化研究

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随着电子行业与计算机技术的飞速发展,捷联式惯导系统(SINS)已经基本取代了平台式惯导系统,并成为未来惯性技术发展的总趋势。然而在在高动态的环境下,载体的剧烈运动对导航系统的精度提出了更高的要求,传统串行计算的导航计算系统面临严峻的挑战。为保证高动态环境下导航系统严格的实时性及精度,本文对捷联惯性导航解算算法做出新的改进,并且基于FPGA设计技术对算法的并行化实现方法进行了研究。具体来讲,本论文主要的研究工作包括以下几个方面:(1)本文系统地研究了捷联惯性导航系统导航解算算法,并在导航领域多速法的基础上进行改进,提出了采用单一更新速率的导航解算算法。(2)本文抛弃传统串行计算方式,结合单一更新速率导航解算的算法以及FPGA的并行计算特性,通过功能级与数据流级的分析,将导航解算算法实现了并行化处理,最终可实现姿态、速度、位置、地球相关参数的并行更新计算。(3)本文提出将导航算法模块化的方法,将并行处理后的SINS导航解算算法按功能划分为姿态计算、速度计算、位置计算和地球参数计算共4个模块,并在理论上对其计算量进行分析,在相同时钟频率下,并行处理后的导航解算算法更新速率将提高近30倍。本文对高精度的捷联惯性导航解算算法做出研究,并且基于FPGA设计技术对算法的并行化实现方法进行了研究,因此本文将有助于SINS高速导航解算领域的研究,对实际应用亦具有很高的参考价值。
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