UKF在MEMS陀螺随机噪声补偿的应用

论述了MEMS陀螺静态随机噪声与动态随机噪声的特点;系统分析了无迹卡尔曼滤波(UKF)的特点,将UKF用于MEMS陀螺随机噪声估计;针对MEMS陀螺静态噪声与动态噪声补偿用同一方法处理达不到一定性能的难题,提出了一种由阈值决策静态和动态滤波的工程方法;指出将时间序列用于建立随机噪声的数学模型的缺陷,指出欧美等使用的MEMS陀螺随机噪声补偿的优点与缺点.     

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．     

低成本微小型无人机航姿测量系统设计

根据微小型无人机航姿测量需求,利用MEMS传感器设计了一种低成本的航姿测量系统．针对低成本MEMS陀螺仪本身漂移较大、容易发散、无法完成较长时间较高精度测量的特点,提出一种实时性强、计算量小的信息融合方法．利用地球重力场、地磁场2个参考向量,采用互补滤波对不同传感器的数据进行融合,实现提高该航姿测量系统测量精度的目的．实验结果表明,该航姿测量系统的更新速率达到450Hz,姿态角测量误差〈1°,航向角测量误差〈2°,能够满足微小型无人机航向和姿态测量需求．     

基于图像和惯性的头盔组合跟踪原理

不同体制的头盔跟踪定位技术单独使用时都存在一定的原理性性能制约,提高跟踪定位技术整体性能的有效途径是采用组合跟踪。目前综合性能较好的是图像式头盔跟踪,图像式跟踪技术精度高,输出数据平稳,稳定性好,但其缺点是头盔活动范围受制于CCD摄像机视场及头盔大角度转动时头盔本身对CCD摄像机视角的遮挡。惯性跟踪不需要任何外来信息也不向外辐射任何信息,可在任何介质和任何环境条件下实现360°全范围头部跟踪,但其定位精度随时间下降。提出的基于图像和惯性的头盔组合跟踪技术充分利用图像跟踪精度高、长期稳定性好及惯性定位跟踪范围广、跟踪系统简单的优点,达到单个跟踪定位体制不具备的综合性能。     

基于改进小波阈值的MEMS陀螺去噪方法

MEMS陀螺由于结构不完善而存在较大的随机误差,为了推进MEMS陀螺的实用化水平、提高测量精度,首先对MEMS陀螺进行了Allan方差分析,得到了MEMS陀螺随机误差的主要成分;然后通过分析软阈值函数和硬阈值函数在直线上的降噪结果,得到了两种阈值函数的缺陷,为了解决软阈值和硬阈值函数的问题,推导了改进的小波阈值函数。通过对比各种阈值函数和阈值量化准则的降噪效果,确定了最终的降噪方案,将此方案应用在陀螺的动静态输出中,使陀螺输出数据的稳定性提高了一个数量级,数据的平均值也更加接近真实值。     

三轴磁阻电子罗盘设计

研制了一种基于磁阻传感器和MEMS加速度计的三轴磁阻电子罗盘,包括电子罗盘的工作原理、硬件设计以及软件算法流程.航向角、俯仰角和翻滚角是罗盘系统的主要技术指标,介绍了利用该系统测量航向角的原理和在O°～360°之间显示的计算表达式.利用现场的采样数据对罗差进行校正,罗盘系统精度可从±35.7°提高至±1°左右.实验证明,该系统可用于普通导航领域.     

Direct ink writing of 3D-Honeycombed CL-20 structures with low critical size

3D-Honeycombed CL-20 structures with low critical size of detonation have been fabricated successfully for intelligent weapon systems using a micro-flow direct ink writing (DIW) technology. The CL-20-based explosive ink for DIW technology was prepared by a two-component adhesive system with waterborne polyurethane (WPU) and ethyl cellulose (EC). Not only the preparation of the explosive ink but also the principle of DIW process have been investigated systematically. The explosive ink displayed strong shear-thinning behavior that permitted layer-by-layer deposition from a fine nozzle onto a substrate to produce complex shapes. The EC content was varied to alter the pore structure distribution and rheological behavior of ink samples after curing. The deposited explosive composite materials are of a honeycombed structure with high porosity, and the pore size distribution increases with the increase of EC content. No phase change was observed during the preparation process. Both WPU and EC show good compatibility with CL-20 particles. Apparently high activation energy was realized in the CL-20-based composite ink compared with that of the refined CL-20 due to the presence of non-energetic but stable WPU. The detonation performance of the composite materials can be precisely controlled by an adjustment in the content of binders. The 3D honeycombed CL-20 structures, which are fabricated by DIW technology, have a very small critical detonation size of less than 69 μm, as demonstrated by wedge shaped charge test. The ink can be used to create 3D structures with complex geometries not possible with traditional manufacturing techniques, which presents a bright future for the development of intelligent weapon systems.     

MEMS惯性测量组合在无人机飞行参数测量中的应用

介绍了在无人机飞行试验中应用MEMS微惯性测量组合来解算飞行姿态、速度位置等参数的某个实例.试验结果表明,由此系统所得到的数据及曲线能够很好地描述实际飞行过程.试验数据为进一步地相关分析提供了有利的依据.