硬件可实现的GNSS/INS矢量深组合跟踪环路（英文）

GNSS矢量跟踪环路(VTL)跟踪灵敏度和定位精度优于标量跟踪环路(STL),但实现复杂度高,三个主要难点是:多通道联合跟踪要求各通道同时获取观测量并在同一时刻更新环路参数;高频率计算卫星位置加重处理器运算负担;无法跟踪载波相位导致无法解调导航电文。以上三个难点阻碍VTL在硬件平台上实现,因此商业接收机通常使用容易硬件实现的STL,但性能次优。为了在嵌入式硬件平台上实现VTL,引入三种方法:异步观测量线性插值、卫星位置计算算法优化、特殊的导航电文解调方法,之后通过仿真验证优化算法的功能及性能。使用航迹发生器生成飞机协调转弯航迹,再使用GNSS卫星信号模拟器产生中频采样信号,基于Matlab平台处理数据并进行了对比分析。仿真结果表明该VTL计算卫星位置效率提升55倍,成功解调导航电文,VTL位置精度优于3 m,速度精度优于0.3 m/s,基于该VTL的矢量深组合(VDI)算法位置精度优于2 m,速度精度优于0.1 m/s。     

一种单目视觉ORB-SLAM/INS组合导航方法

针对惯性/卫星组合导航系统在卫星导航失效时无法使用的问题,提出了单目视觉ORB-SLAM/INS组合导航方法,用于扩展组合导航系统在强干扰环境和室内环境的应用范围。该算法分为两个阶段:初始化阶段,当ORB-SLAM形成闭环时设计算法在线估计单目视觉ORB-SLAM算法的尺度因子;导航阶段,ORB-SLAM系统输出的位置信息经过尺度变换后作为观测量进行卡尔曼滤波,估计INS导航系统的误差状态量从而修正惯导系统的误差。设计了硬件和软件平台对提出的组合导航方法进行试验验证。跑车实验结果表明:所设计的ORB-SLAM/INS组合导航系统具有较高的定位精度,导航时间6 min定位误差为1.162 m,且不随时间漂移,具有很强的应用价值。     

四环空间稳定平台的稳定性分析

为指导四环空间稳定平台控制系统的设计,首先应用Euler动力学方程推导了以各框架电动机驱动轴绝对角加速度为变量的动力学方程。在此基础上,研究了内框、中框、外框轴综合转动惯量随p、r角变化的规律。由各框架轴实测频率特性分析了对象的谐振、阻尼等特性,并结合转动惯量的变化,总结了保证控制系统稳定性可采取的方法;从机械结构设计角度研究了消除综合转动惯量变化的措施。结果表明:采用当前的框架配置方案,外框轴综合转动惯量的相对变化量较大,应采取相应措施保证系统的动态性能及稳定性;音叉式外框架的低刚度导致外框轴在低频段存在谐振峰,应通过设置滤波器及状态反馈等方式抑制其影响;合理分配各框架对应轴向的转动惯量可使各电动机驱动轴成为固定惯量系统,且减小甚至消除了耦合力矩。     

使用旋转椭圆磁场对旋转金属球体零施矩感应加热方法

悬浮金属转子是机电陀螺仪、力矩球等仪器的核心敏感部件,其温度变化对仪器性能有影响.仪器由冷启动进入热平衡工作状态需要较长时间.研究了一种非接触式主动加热悬浮于真空腔体内的旋转金属转子而不干扰其旋转运动的方法,为缩短这类仪器的启动时间提供了技术途径.金属球形转子可在变化磁场中会产生涡流感应热,但此过程在加热球体的过程中会...     

环形陀螺敏感结构的平面振动分析

在薄壁圆环振动特性基础上,研究了振动环式微机械陀螺的支撑梁对环的振动模态及自然频率的影响。对一种外支撑式环形微机械陀螺敏感结构进行了ANSYS模态仿真,得到工作振动模态的变形量。以薄壁环2节点变形模态函数为参考函数对仿真变形量用最小二乘法拟合,拟合误差在4.5%以内,各函数系数一致性误差小于1.5%。基于支撑梁对环结构的模态函数影响较小的条件,用能量法和速度积分法得到结构的应变能和动能函数,进一步得到具有支撑梁环结构自然频率的近似解。选取4组支撑梁尺寸,其近似解与仿真结果的相对误差在±3%以内。     

一种基于FIB刻蚀的MEMS陀螺修调方法

受微加工工艺条件限制,MEMS传感器的结构尺寸等参数总是偏离设计值,使其性能水平难以满足高精度应用的要求。为了抑制一种MEMS陀螺敏感结构的加工误差,分析了其主要运动模态的特性以及耦合误差的主要来源,提出了通过FIB刻蚀手段对陀螺十字型梁结构进行修调的方法,并对修调前后陀螺的耦合误差以及误差的温度稳定性进行了分析比较。对陀螺性能的测试结果表明,两种FIB刻蚀方式分别使陀螺零偏误差比修调前降低约35%和72%,而误差的温度稳定性则分别提高了80%和55%,证明修调方法能够抑制陀螺误差、提升陀螺的性能。     

一种低机械噪声弱耦合的微机电陀螺敏感结构

研究了一种能够在大气压下达到较高性能的微机电陀螺敏感结构。设计了一种用于敏感垂直于结构平面方向的角速度的、驱动轴和检测轴相似的线振动微机电陀螺敏感结构。用U形梁隔离驱动器、敏感质量块和检测器以降低机械耦合,检测轴采用变面积式检测电容以降低阻尼。推导了振动速率陀螺的机械频率响应特性,分析了机械热噪声和在调谐及非调谐模式下检测电路噪声等效的角速度噪声,分析了梁的刚度矩阵和机械耦合特性,测试了结构的驱动-检测耦合频率响应。在大气压下陀螺检测轴品质因数达到66,机械热噪声为1.89((°)·h-1)/√Hz,理论耦合刚度比大于800。     

苯丙氨酸衍生物手性凝胶的制备及其应用

手性超分子凝胶材料在传感器、人工触角、药物缓释、细胞培养等领域表现出潜在的应用前景。本文合成了一种新型的含偶氮苯官能团的D/L苯丙氨酸手性凝胶因子ALP和ADP,具有对称且完全相反的手性信号。该凝胶因子在多种有机溶剂和水混合溶剂中均可形成稳定的淡黄色凝胶,其中在DMSO和水混合溶剂中表现出最优的成凝胶性能,临界成胶浓度可达2.0mg/mL,表明该手性凝胶因子具有良好的成凝胶性能。手性凝胶可对热、光、pH等外界环境刺激产生响应,并伴有宏观上的凝胶-溶胶相互转变。手性凝胶因子自组装形成了不同螺旋纳米纤维结构,并发现L型手性纳米纤维相对于D型手性纳米纤维对细胞具有更好的粘附与增殖效果。     

基于三轴摇摆台的高精度姿态试验系统

为了评定长时间船用高精度惯性导航系统姿态精度,研究利用三轴摇摆台模拟船舶运动和输出姿态基准.首先,设计实时、同步和高速的软硬件方案.其次,推导姿态基准的解算方法,并进行水平、方位的初始对准.最后,给出机械误差和水平、方位对准误差所引起的姿态误差.试验表明,三轴摇摆台给出的姿态基准均方根误差在10″内,试验系统能够实时、同步地给出姿态误差.     

固相萃取液相色谱-串联质谱法测定土壤中9种苯氧羧酸类除草剂残留量

建立了基质校正液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)同时测定土壤中9种苯氧羧酸类除草剂残留量的分析方法。样品用含1.5%甲酸的乙腈溶液超声提取两次,提取液经氨基柱净化后,使用C18色谱柱,以含甲酸的水溶液和甲醇为流动相,在梯度条件下进行分离。在多级反应离子监测(MRM)负离子模式下进行质谱数据采集,采用两对离子进行定性和定量分析。9种苯氧羧酸类除草剂在2~250μg/L浓度范围内呈线性关系,相关系数为0.9929~0.9972;检出限在1.7~3.8μg/kg之间。土壤中9种苯氧羧酸类除草剂的3个浓度水平加标的平均回收率为85.3%~110.0%,相对标准偏差在3.2%~12.0%之间。