基于T矩阵的光压加速度计的光阱力研究

光压加速度计作为新型悬浮类加速度计,对惯性微球所受光阱力的理论研究提出了更高的要求。对单轴双光束光压加速度计的工作原理进行了分析,并采用T矩阵方法对光压加速度计中的惯性微球在任意一轴所受到的光阱力进行数值模拟,比较了在不同主要参数下的光阱力捕获效率的差异,最后对光压加速度计的灵敏度进行了优化分析,得出了10-7 g/μm加速度的测量灵敏度。理论分析和模拟计算表明,T矩阵的方法可以实现快速和较为精确的光阱力的仿真与计算;同时,基于单轴双光束的光压加速度计方案可以得到较高的测量精度。     

光压加速度计光斑位置检测技术研究

光压加速度计(LFA)是一种新型光学惯性传感器,LFA系统分为微球悬浮与捕获、位置检测、光学闭环与加速度值输出三个模块,其中位置检测的精度对整个LFA系统的性能起着至关重要的作用。简述了LFA的工作原理以及光斑获取方法,提出了一种小角度折射光斑获取方法,有效地减小了由于微球表面畸形所造成的检测误差;在光斑位置检测方面,采用四象限探测器(QD)作为光斑位置检测元件,在经典几何近似法的基础上,引入了Boltzmann函数模型,提出了一种新型的协同拟合算法,有效地减小了检测误差。实验结果表明,新型的协同拟合算法相比单一的几何近似法,检测误差减小约56%。     

基于四节点RSSI的三维空间定位算法

针对提高室内三维空间的定位精度和速度的问题,从减少节点数量、建立特定坐标系的角度提出了一种基于四节点和特定坐标系的三维空间定位算法。该算法引入位置相对固定的四个节点,提高解算速度;充分考虑有效反射区对衰减指数影响,根据伯鲁斯特角将天线辐射场区分为叠加加强区和叠加减弱区,建立三维坐标系进行定位,结合信号强度指示(Received Signal Strength Indicator, RSSI)衰减模型,在叠加减弱区定位,把三维空间问题转化到二维空间,降低定位算法的复杂度。文中分别阐述方法的原理与验证,结果表明,四节点定位算法的解算速度比降低复杂度(Complexity-Reduced Trilateration Approach , COLA)定位算法有较大提高,该算法平均定位误差小于2米。