Study on Inertial Response Performance of A Micro Electrical Switch for Fuze

The design,modeling,and simulation of a micro electrical switch for fuze are presented.It consists of springemass system with zigzag slot in mass,latching and electrical connection mechanism and movement-limit mechanism.The switch keeps off-state until it is subjected to an acceleration when fuze is launched normally.The acceleration is simulated as half-sine pulse with specific amplitude and duration.The dynamics model of the switch is studied.Based on zigzag slot in mass,the methods used for recognizing acceleration load are established and analyzed according to the dynamics theory.Two typical half-sine accelerations are loaded on the switch in simulation.The simulation results are in accordance with those of theoretical analysis.The inertial response characteristics of the switch can ensure that the fuze power supply and circuit are connected safely and reliably.     

Research on fuze microswitch based on corona discharge effect

Abnormal voltages such as electrostatic, constant current, and strong electromagnetic signals can erro-neously trigger operation of MEMS pyrotechnics and control systems in a fuze, which may result in casualties. This study designs a solid-state micro-scale switch by combining the corona gas discharge theory of asymmetric electric fields and Peek's Law. The MEMS switch can be transferred from "off" to"on" through the gas breakdown between the corona electrodes. In the model, one of the two electrodes is spherical and the other flat, so a non-uniform electric field is formed around the electrodes. The theoretical work is as follows. First, the relation among the radius of curvature of the spherical electrode, the discharge gap, and the air breakdown voltage is obtained; to meet the low voltage (30-60 V) required to drive the MEMS switch, the radius of curvature of the spherical electrode needs to be 10-50 μm and the discharge gap between the two electrodes needs to be 9-11 μm. Second, the optimal ratio ε is introduced to parameterize the model. Finally, the corona discharge structural parameters are determined by comparing the theoretical and electric field simulation results. The switch is then fabricated via MEMS processing. A hardware test platform is built and the performing chip tested. It is found that when the electrode gap is 9 μm, the electrostatic voltage is at least 37.3 V, with an error of 2.6% between the actual and theoretical air breakdown voltages. When the electrode gap is 11 μm, the electrostatic voltage is at least 42.3 V, with an error of 10.5% between the actual and theoretical air breakdown voltages. Both cases meet the design requirements.     

高超声速巡航飞行器中制导研究

通过分析目前应用较为普遍的几种组合导航方式,针对高超声速巡航飞行器,提出了采用捷联惯性导航系统(SINS)/GPS/天文导航系统(CNS)组合导航作为其中段制导方案,并利用四元数法进行捷联惯性导航计算,运用联邦滤波方法对组合导航进行了仿真,仿真结果表明该方案行之有效。     

Research on design and firing performance of Si-based detonator

For the chip integration of MEMS (micro-electromechanical system) safety and arming device, a miniature detonator needs to be developed to reduce the weight and volume of explosive train. A Si-based micro-detonator is designed and fabricated, which meets the requirement of MEMS safety and arming device. The firing sensitivity of micro-detonator is tested according to GJB/z377A-94 sensitivity test methods: Langlie. The function time of micro-detonator is measured using wire probe and photoelectric transducer. The result shows the average firing voltage is 6.4 V when the discharge capacitance of firing electro-circuit is 33 μF. And the average function time is 5.48 μs. The firing energy actually utilized by Si-based micro-detonator is explored.     

金属类MEMS器件可靠性试验技术研究

针对金属类MEMS机构可靠性水平较低且没有标准化的可靠性试验方法的现状,提出将强化试验方法引入金属类MEMS机构的可靠性研究中．确定强化试验的内容为温度循环、随机振动和冲击试验,并分别设计试验剖面．选取MEMS惯性开关作为典型器件开展试验研究,试验结果表明,所设计的可靠性试验能够有效激发MEMS机构的潜在缺陷,温度应力易引起MEMS器件层间产生疲劳效应,而振动和冲击应力则易引发器件结构性损坏;环境应力对MEMS机构具有疲劳累积效应,经历较多试验类型的样本较经历较少试验类型的样本更容易失效;惯性开关的主要失效模式是分层和变形,这2种失效模式在金属类MEMS机构中具有代表性．     

战略导弹惯性/星光复合制导技术研究

以Kalman滤波为基础,研究了惯性/星光复合制导系统的原理和特点,并对系统进行了计算机仿真。通过将惯导系统和星敏感器所测得的战略导弹相关姿态信息进行数据融合,估计出复合制导系统的误差状态量,进而修正惯导系统的位置、速度和姿态角误差。仿真结果表明,采用惯性/星光复合制导可以有效地提高战略导弹的姿态精度。     

惯性定位系统阻尼零速修正方法

在惯性定位系统中,零速修正是系统进行误差控制的一项有效重要手段.结合工程实际应用,利用阻尼技术,推导并提出了一种零速修正方法.该方法在分析系统零速修正误差模型基础之上,设计合理的阻尼回路,将周期性停车时系统自身的速度信息作为阻尼信息,阻尼系统周期性振荡误差,从而提高系统的定位精度.理论分析和实验结果表明,阻尼零速修正方...     

浮球式惯性平台连续翻滚自标定自对准方法

针对浮球式惯性平台系统的标定与初始对准问题,提出了一种基于姿态角的连续翻滚自标定自对准方法。根据浮球平台工作原理,建立了惯性器件误差模型,推导了浮球平台的姿态动力学方程;设计了平台在重力场连续翻滚的施矩方案;利用分段线性定常系统和输出灵敏度理论分析了系统的可观性。仿真结果表明,该方法可以同时实现平台系统42项误差系数的高精度标定与初始对准,有效地提高了系统的测量精度。     

基于实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中,捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出了基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出了四元数约束插值算法,可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提出算法的有效性,完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

GNSS/SINS组合导航在地地导弹中的工程应用

介绍了基于Kalman滤波的GNSS/SINS组合导航技术在地地导弹中的应用,在发射点惯性坐标系中建立了便于工程应用的数学模型,针对某型号进行了位置速度仿真,并和目前在工程实际中应用的加权平均组合方法进行了比较。仿真结果表明,Kalman滤波技术可以应用于地地导弹工程实际中。     

光电坐标传感器在光幕靶中的应用

针对光电报靶系统的标校问题,以及可见光光幕靶光电接收器检测灵敏度的一致性和与海量数据的高速采集问题,采用大发射角的LED发光管,设计了光电开关电路和高速采样保持电路,实现了基于光电开关和取样电阻网络的光电坐标传感器,提高了系统的检测灵敏度和一致性,降低了系统设计的难度和成本。试验证明：该方法精度较高,具有良好的应用前景。     

自动离合器控制系统中高速开关电磁阀的特性研究

高速开关电磁阀是一种结构简单,易于实现数字控制的电液伺服系统控制元件.尝试在自动离合器控制系统中用高速开关电磁阀对离合器进行控制;设计了驱动机构,由高性能单片机产生脉宽调制信号控制高速开关电磁阀的工作;建立了高速开关电磁阀的数学模型并进行了仿真计算.     

引信惯性加速度开关的设计

针对引信中的普通开关无法满足在碰靶时高过载下可靠接通电路,设计了一种机械式惯性加速度开关,利用炮弹发射时的后座加速度过载使其闭合并且自锁,在碰靶的反向高过载下能保持锁定状态,使电路有效、可靠地接通。仿真结果表明,该开关可以实现可靠闭合自锁。     

载体角运动对旋转式惯导系统旋转调制效果的影响

为了提高惯性导航系统长时间导航精度,采用旋转调制技术将惯性器件常值误差在导航系中调制成周期变化的信号,抑制系统误差发散.基于惯性测量单元误差模型,阐述了旋转调制技术的基本原理.理论分析了载体角运动对旋转调制效果的影响,推导了载体水平角运动下导航系中等效陀螺误差方程.进行了仿真和试验.理论分析、仿真和试验结果表明:载体水...     

大攻角下基于卡尔曼滤波的大气参数修正算法

针对新一代航空飞行器在大攻角飞行时大气数据系统测量精度严重下降问题,提出了基于卡尔曼滤波的大气参数修正算法。该算法利用大气数据测量信息和惯性导航信息,基于飞行器力学方程构建卡尔曼滤波器,通过卡尔曼滤波的方法实现对大气参数的修正。仿真结果表明,经卡尔曼滤波修正后的大气参数能够有效消除大攻角下原始大气参数的剧烈波动性误差,并与真实大气参数吻合较好,有效的提高了大气数据系统在大攻角飞行状态下的测量精度和可靠性。     

高可靠、强实时分布式系统的切换技术研究

本文首先给出某高可靠、强实时分布式系统及系统的两种切换方案的简要描述，然后对切换技术的实现进行讨论；最后，在建立强实时双工系统的可靠性模型基础上，对系统的两种切换方案进行分析与比较。研究结果表明：对于本系统，机组级切换优于结点机级切换，且可以减少程序的复杂度，提高系统的可靠性与实时性。     

纯引力轨道验证质量辐射计效应与气体阻尼耦合模型的数值分析

辐射计效应和气体阻尼是纯引力轨道验证质量的重要干扰力,是影响纯引力轨道构造水平的重要因素.在纯引力轨道飞行器中,这两种力分别描述了由腔体中温度梯度和验证质量相对运动引起的气体分子作用,两者从不同角度描述了气体分子作用力,均是气体分子作用力的一部分,而两者的耦合模型则可以反映验证质量受到的气体分子作用力总和.针对耦合模型形式复杂的特点,本文以内编队系统为例,利用数值方法分析了耦合模型中的影响因素,这些因素包括内卫星相对运动速度、内卫星半径、外卫星腔体半径、腔体平均温度、腔体温差和腔体平均压力等.对大量计算结果进行了数据拟合,给出了内卫星气体分子作用力与各物理参数关系的拟合公式,和原始计算结果相比,拟合误差在20％以内.     

石河子气温变化趋势特点的奇异谱分析

本文采用1961—2001年石河子地区的气象资料，利用奇异谱分析的方法，分析了40a来气温变化，结果表明，石河子的气温变化具有4个明显的变化周期，分别为33—34年，11—12年，8—9年，3—4年；利用噪声驱动阻尼振子模型对得到的时间周期做了初步的分析，并利用拟合函数集对石河子气温给出了对应的函数变化关系。利用该方法可以对气温的变化特征有一个明晰的物理理解，也可以为将来的气温变化趋势的预测给出一定的借鉴作用。     

弹炮结合防空武器系统机动生存能力模型研究

从弹炮结合防空武器系统通过机动作战提高生存能力的角度出发,结合防空武器系统机动作战过程中的战术背景,提取了该过程中决定防空武器系统生存能力的决定性要素,然后分析了该过程中影响防空武器系统生存能力的总机动时间、被发现概率、抗击成功率、被毁伤概率等各项指标的特点,在此基础上建立了用于研究该过程的数学模型,最后给出实例进行了仿真计算,通过对计算结果的分析,证明了该模型的有效性,从而为防空兵机动作战模拟提供了一定的参考.     

三轴MEMS加速度计的最大似然校正算法

加速度计是惯性导航系统的重要测量元件,而由于制造工艺及各类传感器误差,低成本加速度计很难达到要求的精度,因此需要对其进行校正。提出一种基于最大似然估计的加速度计自校正算法。综合考虑加速度计零偏、比例误差、非正交误差、安装误差与测量噪声,建立了传感器误差模型。在此基础上,将加速度校正问题转化为校正参数的最大似然估计问题。通过数值仿真和实测试验验证,表明算法具有较高的参数估计精度,能够有效地对上述因素引起的误差进行校正。