制导炮弹飞行姿态的卡尔曼滤波估计方法

制导炮弹控制系统要求炮弹飞行姿态测量信息具有良好的准确性和实时性.为解决制导炮弹飞行姿态的高精度滤波估计问题,根据外弹道攻角运动方程和MEMS角速度陀螺测量方程分别建立姿态角滤波系统状态模型和量测模型.考虑实际陀螺随机白噪声的影响,结合弹载全球定位系统信息及地面弹道试验数据,并利用非线性卡尔曼滤波估计方法,对制导炮弹飞行姿态进行了滤波估计.为提高滤波估计效率,对比了Unscented卡尔曼滤波和一种混合卡尔曼滤波两种非线性滤波估计方法,滤波估计结果表明两种方法得到的姿态精度均能满足测量要求,而运算效率后者相对前者可提高约6％,稳定性也较好,因此在工程上更实用.     

微机械IMU数据建模与滤波方法研究

针对轮式移动机器人内部的微机械（MEMS）IMU进行研究，采用时间序列分析方法建立其随机噪声的ARMA模型，进而通过Kalman滤波有效地降低MEMSIMU随机噪声对其精度的影响，频域分析结果表明文中建模和滤波方法对提高MEMSIMU精度的有效性。     

地下定向钻进姿态测量系统的设计

针对地下钻进的特殊要求,描述了一种定向钻进姿态测量系统,对系统具体的结构以及姿态解算方法同时进行了详细说明。该系统采用新型微硅加速度计和磁阻式磁强计作为姿态敏感器件,实时获取定向钻进中钻具的方位角、倾角和面向角信息。此系统具有体积小、成本低、可靠性高等一系列优点,非常适合地下钻进测量。     

基于MEMS线阵的便携式中红外水中油浓度速测仪

针对传统光谱测油仪存在的环境适应能力弱、分析速度慢、测量重复性差等问题,研制了一种便携式中红外水中油浓度速测仪。其核心光路采用典型的非对称折叠式M型Czerny-Turner光学结构,有效缩小仪器体积;使用周期性转动的斩光器调制红外光源,并对斩光器转速进行数字PID控制,调制精度达到±0.5%;采用固定光栅作为分光元件,无需光栅扫描装置且不存在转动误差;利用新型MEMS红外线传感器阵列探测调制后的光谱信号,显著提高光谱采集速度。光学仿真及实验结果表明仪器光谱范围为2 800~3 200cm-1,光谱分辨率达到6cm-1(@3 130cm-1),信噪比达到5 200∶1,谱图采集速度为13ms·幅-1,吸光度标准偏差优于3×10-3,满足了水中油测定国家标准要求。与已有红外光谱测油仪相比,该仪器小型便携,分析速度快,测量精度高,抗震防潮性能好,特别适用于环境监测部门对水中油浓度的现场实时测量,因此在水质监测领域具有广阔的应用前景。     

飞机尾翼转角测量系统设计

针对飞机尾翼转角测量及远距离监控问题,设计了一种基于数字式MEMS加速度传感器测量飞机尾翼转角的测量系统。分析了电容式加速传感器测角原理;利用数字式MEMS加速度传感器ADXL345,结合无线ZigBee技术采用CC2430模块,以嵌入式STM32单片机作为控制器构建了一种测量飞机尾翼转角大小的测量系统。采用三维转台对飞机尾翼转动进行了模拟,完成了±90°范围内转角的测量。实验结果表明,在±90°转角范围内,测量误差的最大值为0.277°,满足小于0.3°的误差要求。该测量系统可以有效地完成飞机尾翼转角测量工作。     

HT_cSQUID低频通信接收机和穿墙通信接收实验

试验了一种能够在含水的岩层、土壤甚至海水中建立起无线通信的系统和方法.该系统的关键部件,高灵敏接收前端和接收机使用的是商品级高温超导量子干涉仪(high critical temperature superconducting quantum interference device,HTcSQUID)磁强计和商用高速、高精度数据采集处理系统.目前在从30 Hz到100 kHz频段内,商品级HTcSQUID磁强计可以提供优于100 fT/Hz1/2的内秉磁场噪声谱密度,同时商用数据采集处理系统可通过软件实现对传输信息的调制、采集、解调和分析.利用低频电磁波在导电介质中有较大穿透深度以及HTcSQUID磁强计低频磁场灵敏度高、体积小的特点,对于一种能在地下(岩石和土壤)和水下(海水)环境中使用的可移动式低频无线电通讯系统实现的可行性,进行了初步讨论.使用面积等于1 m2的方形线圈作为测试信号的辐射体(发射天线),将SQUID磁强计的传感器封闭在一个能对超低频测试信号提供较大衰减的电磁屏蔽体中,成功地接收到了发射线圈辐射的99 Hz调幅信号.因此证明,采用HTcSQUID技术,可以在地面与数百米深的地下建立起有实用价值的无线电通信.     

介电层粗糙对电容式RF MEMS开关down态电容退化的影响

电容式RF MEMS开关在控制高功率射频信号时会发生自锁失效,由于开关桥膜与介电层之间的粗糙接触,开关的down态电容会发生退化,因此很难建立开关自锁失效阈值功率的高保真预测模型。提出了3D电磁-等效电路仿真对比建模的方法。建立开关的3D电磁仿真模型,仿真得到具有任一表面粗糙度水平的介电层粗糙开关的隔离度(S21)曲线;再建立同一开关的等效电路模型,通过调谐其down态电容值,使得仿真得到的S21曲线与3D电磁模型仿真结果尽可能吻合;此时,可以确定一组根据开关3D电磁仿真模型设定的表面粗糙度水平与等效电路模型调谐好的down态电容值的关系;改变开关介电层的表面粗糙度水平,并重复上述步骤,确定了任一开关的介电层表面粗糙度与开关down态电容退化的关系。采用文献的down态电容实测数据,初步验证了该方法的可行性和合理性。并利用所得的开关down态电容随介电层表面粗糙度退化的特性,对简化的(介电层光滑)开关自锁失效阈值功率解析计算式进行了修订,可扩展用于预测介电层粗糙开关的功率容量。     

MEMS变形反射镜主要特性测试

介绍了基于微机电系统技术的微变形反射镜的基本结构和电极分布.分析了微机系统变形镜的变形原理,推导了微变形镜的镜面变形与外加驱动电压的关系.分析了基于计算机控制的频闪显微干涉测量系统的组成及测试原理,并利用该系统实现了对微变形镜静态电压-位移曲线、静态面形、动态离面变形以及谐振频率的测试.实验表明,测试结果与理论分析有很好的一致性.     

超导弱磁场测量技术在磁法找油中的应用

简述了磁法找油的思路，指出了在航磁测量中使用高Ｔｃ超导磁强计的必要性。采用费曼提出的简化方法，计算了通过双结超导环的最大零电压电流Ｉｍ，计算结果表明Ｉｍ随通过环平面的磁通量作周期性变化，周期为一个磁通量子，根据计算结果，简要说明了超导磁强计的工作原理。最后，简要介绍了高Ｔｃ　ｄｃ　ＳＱＵＩＤ的研究进展。