基于Nios II的组合惯导并行解算及接口设计

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SINS/GPS(捷联式惯性导航/全球定位)组合导航系统是整合了捷联式惯性导航系统自主性、连续性与全球定位系统高精度的优势,于近些年来发展起来的一种组合导航系统。飞机、船舰等应用领域日益增多的高动态性应用导致了对导航系统更加严格的实时性要求,因而提高导航系统的实时性、是现代导航系统的发展方向之一。本文以提升SINS/GPS组合导航系统的实时性为目的,设计了SINS/GPS组合系统的导航计算机架构、解算中矩阵并行处理方法及系统导航参数获取模块。  1.划分组合导航系统结构,设计系统中惯导元件、GPS的参数采集单元。该部分完成了:多通道AD7606-6的verilog控制代码编写、数据缓冲器FIFO设计、GPS导航电文的FPGA采集任务。  2.设计了适用于导航系统的双NiosⅡ系统,以充分利用FPGA的并行化优势以及与FPGA+双DSP的导航系统架构相比能够有效减少芯片间信号时延的优点。具体过程包括系统内部组件搭建、外部存储器选择、双CPU的互斥访问等过程设计。  3.提出了应用于NiosⅡ系统的浮点矩阵乘积并行处理方法,以应对捷联式惯导系统中浮点矩阵乘积计算量大、耗时多,制约捷联式惯导系统实时性提升的问题。采用通过循环分块、数据空间分割、迭代空间合并三种方法优化后的脉动阵列结构作为高并行度处理核心,在该核心的基础上辅以DMA(Direct Memory Access)的高效传输优势,进一步提升运算速度。结果表明该方法较其它串、并行计算方法能够显著提升运算速率。
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