[发明专利]基于FPGA的球面距离定点计算方法及其计算装置

权利要求书

1.一种基于FPGA的球面距离定点计算方法，其特征在于，所述方法用于实现现场可编程逻辑门阵列对两定点间的球面距离的计算，所述方法包括如下内容：

1)根据正弦函数的性质，在正弦函数的自变量取值区间内对正弦函数的函数值进行量化；

2)基于量化后的正弦函数的函数值，构造正弦函数的基准查找表、一阶增量查找表和二阶增量查找表，并将正弦函数的基准查找表、一阶增量查找表和二阶增量查找表分别存储在现场可编程逻辑门阵列内部存储器中，以存储所有量化后的正弦函数的函数值；

3)根据两点之间的球面距离计算公式，确定反正弦函数的自变量及自变量取值范围，并在反正弦函数的自变量取值区间内对反正弦函数的函数值进行非均匀量化和压缩；

4)基于量化后的反正弦函数的函数值，构造反正弦函数的基准查找表、一阶增量查找表和二阶增量查找表，并将反正弦函数的基准查找表、一阶增量查找表和二阶增量查找表分别存储在现场可编程逻辑门阵列内部存储器中，以存储所有量化后的反正弦函数的函数值；

5)将待计算球面距离的两定点的坐标数据和球面半径数据分别输入现场可编程逻辑门阵列，若输入的坐标数据格式为赤道坐标数据格式，现场可编程逻辑门阵列内部的数据选择器依次选取坐标数据中包含的经度数据和纬度数据，通过地址变换确定对应的正弦函数的基准查找表、一阶增量查找表和二阶增量查找表的读地址，利用确定的读地址访问现场可编程逻辑门阵列内部存储器存储的正弦函数的基准查找表、一阶增量查找表和二阶增量查找表，并通过数据变换得到经度数据和纬度数据对应的正弦函数值；若输入的坐标数据格式为直角坐标数据格式，现场可编程逻辑门阵列直接将坐标数据存储在寄存器中；现场可编程逻辑门阵列内部的数据选择器依次选取寄存器中存储的两定点的直角坐标数据中的x坐标、y坐标和z坐标计算差值，并将坐标差值送入乘法器和加法器计算坐标差值的平方和，确定对应的反正弦函数的自变量，现场可编程逻辑门阵列基于反正弦函数的自变量产生用于访问反正弦函数的基准查找表、一阶增量查找表及二阶增量查找表的读地址，利用确定的读地址访问现场可编程逻辑门阵列内部存储器存储的反正弦函数的基准查找表、一阶增量查找表和二阶增量查找表，并通过数据变换确定和输出两定点间的球面距离。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的球面距离定点计算方法，其特征在于，所述步骤1包括：

将正弦函数的自变量取值区间[0,π/2]等分为N个长度为π/2N的子区间，且当自变量位于子区间[iπ/2N,(i+1)π/2N)(i＝0,1,…,N-1)时，对应的正弦函数的函数值取为y(i)＝sin((i+0.5)π/2N)；

其中，N的具体数值根据距离估计精度要求进行设定。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的球面距离定点计算方法，其特征在于，所述步骤2包括：

基于正弦函数的性质并根据N的具体数值，设定三个参数B、E和M，并使N＝B·E·M；

分别构造长度为B·E的正弦函数的基准查找表，长度为B·(M-1)的正弦函数的一阶增量查找表，以及长度为B(E-1)·(M-1)的正弦函数的二阶增量查找表。

4.根据权利要求3所述的基于FPGA的球面距离定点计算方法，其特征在于，长度为B·E的正弦函数的基准查找表依次存储有如下B·E个数值：

y(0),y(M),y(2M),…,y[(BE-1)M]。

5.根据权利要求4所述的基于FPGA的球面距离定点计算方法，其特征在于，长度为B·(M-1)的正弦函数的一阶增量查找表依次存储有B组数据，且每组数据包括有M-1个数值；

其中，第k(k＝0,1,…,B-1)组的M-1数据为：

6.根据权利要求5所述的基于FPGA的球面距离定点计算方法，其特征在于，长度为B(E-1)·(M-1)的正弦函数的二阶增量查找表依次存储有B组数据，且每组数据包括有(E-1)·(M-1)个数值；

其中，第k(k＝0,1,…,B-1)组的(E-1)·(M-1)数据为：