【摘 要】
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动基座传递对准是一种利用主惯导系统的导航解算信息,在对子惯导系统进行一次传递,装订解算初值后,通过一定的信息匹配方法(速度匹配、位置匹配、姿态匹配等)估计并校正子惯
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动基座传递对准是一种利用主惯导系统的导航解算信息,在对子惯导系统进行一次传递,装订解算初值后,通过一定的信息匹配方法(速度匹配、位置匹配、姿态匹配等)估计并校正子惯导导航解算误差,从而达到子惯导系统初始对准目的的捷联惯导系统对准技术。初始对准误差是高动态情况下惯性导航误差的主要误差来源之一。提高初始对准精度的一种可行的方法是提高其解算速率,本文针对高动态环境下进行传递对准时,由于导航计算机计算能力不足导致的导航精度难以提高的问题,利用FPGA的并行实现能力,设计了一套捷联惯导并行传递对准算法。本文对传递对准的原理进行了阐述,就传递对准原理、匹配方法及对准滤波估计方法展开了讨论,分析了初始对准误差对导航解算精度的影响,并给出了相关的传递对准仿真实验;设计了一种传递对准算法的并行导航解算算法,分析表明该并行算法可将大幅提高航解算的解算频率;设计了一种并行导航解算算的FPGA实现架构;给出了一种基于FPGA的速度加姿态传递对准卡尔曼滤波算法的脉动阵列设计;最后,通过对并行传递对准算法的FPGA实现和分析,验证了该方法的正确性和有效性。本文的主要创新点包括:(1)提出了一种捷联式惯导系统导航解算的并行解算算法,使导航解算算法适用于高动态情况下的高速解算需求;(2)提出了一种并行捷联惯导导航解算算法的FPGA实现框架设计,并在Xilinx Virtex5 FPGA上实现这一设计;(3)采用法捷耶夫算法和脉动阵列技术,通过矩阵补齐方法,设计了一种基于FPGA的一维脉动阵列结构来实现传递对准中的卡尔曼滤波器,提高了卡尔曼滤波器的解算速度,同时降低了其FPGA实现时的资源消耗。
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