随着近代导航理论、相关技术的快速发展与完善,组合导航系统应运而生。其核心思想是,充分考虑每种单一导航系统自身的独特性与不足,将不同的单一系统进行相关的组合与搭配,利用不同信息源的相互补充,实现一种更高精度的导航系统。如今,随着微电子技术的不断改进和创新,以惯性元件为核心,辅以天文导航功能的组合导航系统成为了新的研究热点。其中,导航计算机是核心的部件。近年来,低成本、低功耗、小体积的目标已成为导航计算机的主要发展方向,这一目标的实现对于建立高稳定性、高可靠性、高效率的组合导航系统有着深远的影响。本文基于现代导航计算机的特点和发展要求,设计了一个以FPGA为核心处理器的芯片,采用片上可编程技术来实现导航计算机系统。首先,本论文介绍了惯性导航系统和天文导航系统,结合两种不同导航系统的优缺点,分析了组合导航系统的研究背景及意义。根据目前导航计算机系统的发展状况和趋势,本论文提出了导航计算机的研究方案。其次,本论文以多信息组合导航计算机的性能和接口需求为依据,设计了最小系统板的电源电路、时钟电路、配置电路、存储电路以及相关外设接口,以适应导航计算机系统对硬件平台的要求。然后,由于导航计算机采用了 Nios Ⅱ软核作为嵌入式系统。它具有灵活、可自定义和软硬协同的特点,能够高效的完成系统对硬件集成和软件设计的要求。本论文的系统设计采用了双Nios Ⅱ系统,并且能够实现双处理器协同作业。其中一个处理器用来实现数据采集和接口通信;另一个用来实现数据处理和导航解算。该系统把数据采集、数据处理和接口通信集成在单一芯片内,满足了微小系统在空间上的要求,有助于提高片内设计系统的可靠性。此外,本论文研究了 CORDIC算法,该算法采用并行流水线结构,大大提高了导航计算机处理数据的效率。最后,本论文研究了基于μC/OS-Ⅱ操作系统的软件设计,并对导航计算机的各个模块进行了测试和验证。研究SOPC嵌入式系统在导航计算机中的应用,为今后实现导航计算机在工程中的实践奠定了良好的基础。