（2）式中，观察矢量Z＝[δve，δvn，δvu，δL，δλ，δh]T，观察噪声矢量为V＝[Vvx，Vvy，Vvz，VL，Vλ，Vh]T。

实际载体中，将组合导航体系丈量得到的种种参量送入导航谋略机，颠末肯定的数据融合后对载体举行相应的控制。

2 体系硬件计划

长期以来捷联导航谋略机不停采取X86为内核的谋略机布局，这不但使得体系布局巨大，体积巨大、功耗较高，并且步伐服从和直接操纵硬件的机动性都受到影响。因此本体系中采取的运算精度高、接口资源丰富、本钱低廉的高速DSP作为内核运算单位。

2.1 重要硬件特性

本体系导航谋略任务由高速DSP完成，型号选用TI公司最新推出的32位定点DSP控制器--TMS320F2812芯片。该处理惩罚器采取步伐与数据疏散的哈佛布局，提拔了数据吞吐量。其频率高达150MHz，大大进步了控制体系的控制精度及核芯片处理惩罚本领；集成了128KB的闪存、4KB的引导ROM及2KB的OTP ROM，可用于软件开辟及对现场软件举行升级时的大略再编程；优化过的变乱办理器包括脉冲宽度调制（PWM）孕育产生器、可编程通用计时器以及捕获译码接口等；片上标准通讯接口可为主机、测试配置、表现器及其他组件提供简便的通讯端口[5]。这些特性使得TMS320F2812非常得当谋略量大、及时性强、对谋略精度请求高、接口巨大的处理惩罚环境。

利用MCU完成数据征求，接口扩展、电源开辟和人机交互的成果，型号选为Cygnal公司的C8051F021。该芯片采取流水线布局，大大进步了指令运行速率，最大速率可达25MIPS。其含有丰富的数字外设，包括4个8位I/O端口，可同时利用的硬件包括SMBus、SPI和两个加强型UART串口，5个通用的16位计数器/定时器，专用的看门狗定时器。该芯片的时钟频率到达25MHz。作为导航谋略机的从处理惩罚器，该芯片可以或许方便地扩展接口，及时征求各路传感器信号。

2.2 基于DSP的体系硬件构成

基于DSP的硬件布局如图1所示。惯性丈量元件包括3个陀螺仪和3个加快度计。TMS320F2812带有12位流水线的模/数转换器（ADC），模/数转换单位的模仿电路包括前向模仿多路复用开关（MUXs）、采样/保持（S/H）电路、电压参考以及其他的模仿帮助电路。其模/数转换模块（ADC）有16个通道，可以配置为两个独立的8通道模块，分别办事于变乱办理器A和B。因此陀螺仪与加快度计丈量得到的角速率与加快度信息不必再通过外围专门的模/数转换电路，而是颠末肯定的信号预处理惩罚之后直接送入DSP。如许就简化了体系的硬件重量和巨大度，进步了体系的可靠性。GPS征求到的位置、姿态等数字量信息可以通过RS232串口送入DSP。

C8051F021重要完成底层控制。根据TMS320F2812传入的数据，对舵机和能源举行相应的控制；并且将及时导航数据（速率、位置、姿态）送入液晶表现器，方便人机交互。对C8051F021的外部I/O端口举行接口扩展，完成相应的控制任务。

3 体系软件计划

以第1节中先容的INS体系的偏差方程为状态方程，以GPS和INS的输出偏差为观丈量，通过肯定的算法对状态偏差作出最优预计，然后对体系举行校正，进步体系的导航精度。当代的导航算法广泛采取卡尔曼滤波改造算法和神经网络算法，参考文献[6]中举行了细致先容。

软件计划所采取的语言一样平常为C语言或汇编语言。在对及时性请求较低的场合，一样平常采取C语言编程，而在对及时性请求较高大概频率与外设互换信息的场合，则利用汇编语言举行编程。本体系软件流程图如图2所示。

利用某小型平流层验证飞艇举行了试飞实行，其飞行试验数据表示图如图3所示。图3（a）为飞艇腾飞前的准备阶段以及飞行进程中的姿态角信息表示图。由图可见丈量体系征求到9300个点左右，其在俯仰、转动角中有少量噪声存在，这在体系偏差的容许范畴内。点位为9200时的姿态角的跳变是由于艇降落时的非安稳性而出现姿态的较大变动。偏航角信息中角度的跳变是由于偏航角的范畴为0-360度，当角度从靠近360度连续增长时，角度就会跳转到0度相近，此时便会产生如图3（a）第三个小图中的跳变了。

为了阐发题目的方便，将飞行进程中的末了880个点提取出来。图3（b）为这一阶段的载体姿态角信息表示图，图3（c）为这一进程映射的飞艇飞行蹊径图（出发点为A、尽头为B）。由图中可以看出飞艇的转动角变革量很小，这切合实际环境；而偏航角的变革则可以明显地表现出飞艇飞行航向的变革。图中对末了阶段的不稳固进程也有非常正确的形貌。