国家自然科学基金(50505038)
- 作品数：19 被引量：179H指数：9
- 相关作者：常洪龙苑伟政李晓莹蒋庆华薛亮更多>>
- 相关机构：西北工业大学中国科学院成都飞机工业(集团)有限责任公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划中国航空科学基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术航空宇航科学技术机械工程交通运输工程更多>>
- 电容式微加速度计的噪声分析被引量：11
- 2008年
- 噪声是以微弱信号处理为特征的电容式微加速度计性能提高的主要制约因素。针对电容式微加速度计的噪声,详细分析和研究了其特性。首先分析了电容式微加速度计的系统噪声由机械热噪声和电路噪声两部分组成;采用热力学均分理论和集成电路噪声特性分别对机械热噪声和电路噪声进行建模、分析和计算,得到了机械热噪声等效噪声加速度和各级电路的噪声值。然后用自行设计的微加速度计表头和接口电路进行试验,实验结果验证了噪声模型的正确性,确认了电容式微加速度计电容检测电路—电荷放大器是最主要的噪声源。
- 王一桦李晓莹蒋庆华
- 关键词：MEMS电容式微加速度计噪声电荷放大器
- 基于状态约束的MIMU/磁强计组合姿态估计滤波算法被引量：12
- 2009年
- 构建了基于MEMS技术的陀螺、加速度计、磁强计及空速计组合的微小型飞行器姿态测量系统。研究了基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法。取姿态误差四元数和陀螺随机漂移构建状态向量,通过误差四元数微分方程和陀螺随机误差模型建立卡尔曼滤波状态方程,采用速度信息实时补偿加速度计输出值得到重力矢量,利用重力矢量估计水平姿态,通过滤波补偿姿态误差,降低了对陀螺的精度要求。将状态向量之间的约束方程作为伪量测方程引入到量测模型中,解决了由于状态向量相互约束导致的滤波发散和奇异。动态飞行滤波噪声的自适应调整增强了系统性能。仿真和实验表明,该滤波算法能够有效避免系统的漂移,提高系统测量精度和稳定性。
- 薛亮姜澄宇常洪龙袁广民苑伟政
- 关键词：微小型飞行器扩展卡尔曼滤波器随机漂移
- 一种可支持任意流程的MEMS设计工具被引量：3
- 2006年
- 当前MEMSCAD软件中可以支持的设计流程比较固定和单一,已不能完全满足由MEMS器件种类日益增多所带来的设计新需求.论文提出了一种可支持任意流程的MEMS设计方法,并基于此建立了设计工具原型系统.该方法采用通用的系统级、器件级和工艺级的三级架构,但以网表、标准格式的实体模型和版图文件分别作为这三个级别设计数据的出入口.设计了相应的信息提取算法及程序,实现了任意两个级别之间的数据自动传递,从而可以支持在该架构下的全部六种设计流程.尤其是由系统级到器件三维实体再到工艺版图的设计流程为国际上率先实现,其从功能逐步综合到器件结构,可有效减少设计的迭代次数.设计实例表明,基于该工具可以针对不同的MEMS器件选择最优的设计路线,显著提高了MEMS的设计效率.
- 常洪龙谢建兵徐景辉阎子健苑伟政
- 关键词：设计自动化网表版图
- 电容式z轴微机械陀螺的噪声抑制被引量：3
- 2009年
- 将z轴微机械陀螺两个模态的机械噪声效应等效为各自在单位噪声力作用下的振动,根据陀螺的工作原理得到两个噪声力作用下陀螺敏感模态的机械输出噪声。建立了包含运放和电路板非理想因素在内的接口电路的噪声模型。结合机械噪声模型和接口电路模型噪声,建立了包括结构参数和电路最小检测电容量在内的陀螺的噪声等效输入角速度模型,为陀螺的设计优化提供了参考。分析了结构参数对陀螺等效输入角速度噪声影响,并采用两个参数不同的电容式z轴微机械陀螺进行了实验。结果表明,通过结构参数的调整,将电容式z轴微机械陀螺的输出噪声从414μV/Hz降低至235μV/Hz。
- 蒋庆华苑伟政李晓莹
- 关键词：微机电系统电荷放大器热噪声微机械陀螺
- Petri网在制造系统建模与仿真中的应用被引量：5
- 2008年
- 介绍制造系统的概念以及制造系统建模与仿真的目的和意义,阐述Petri网的内涵,同时引出面向对象的Petri网的定义。依据面向对象的Petri网的理论,给出制造系统的建模过程,最后将统一建模语言(UML)融入到制造系统的建模与仿真中,通过实例进一步阐明了Petri网在制造系统建模与仿真中的应用。
- 段波赵稳庄仉树军
- 关键词：PETRI网面向对象
- MEMS陀螺随机误差补偿在提高姿态参照系统精度中的应用被引量：13
- 2008年
- 为提高航姿系统姿态角测量精度,论文对MEMS陀螺随机误差的测试和补偿进行了研究。运用Allan方差方法分析了MEMS陀螺各项随机误差的特性,建立了针对MEMS陀螺的随机误差补偿模型。采用Allan方差辨识算法完成对各项随机误差的分离,获取速率随机游走(RRW)和角度随机游走(ARW)噪声方差值。通过设计的卡尔曼滤波器对MEMS陀螺随机误差进行实时估计补偿,利用姿态解算算法得到随机误差补偿前和补偿后各3个方向的姿态角。实验结果表明经误差补偿后系统的静态偏航角测量精度提高了3倍、横滚角提高了4倍、俯仰角提高了12倍。
- 袁广民李晓莹常洪龙苑伟政
- 关键词：MEMS陀螺误差补偿ALLAN方差
- 基于MEMS传感器的微型姿态确定系统研究被引量：27
- 2008年
- 针对捷联式姿态确定系统误差随时间积累的缺点,设计了一种由MEMS陀螺、加速度计及微磁强计组合的姿态确定系统。采用Allan方差方法分析了陀螺随机误差,通过建立姿态误差四元数微分方程和磁强计线性化测量方程,设计了姿态估计卡尔曼滤波器。系统采用实际测量值进行姿态解算,结果表明这种组合能够有效抑制传感器随机漂移引起的姿态误差,系统具有体积小、成本低、性能可靠等优点。
- 薛亮李天志李晓莹常洪龙
- 关键词：ALLAN方差卡尔曼滤波随机漂移磁强计
- 一个单芯片硅微惯性测量组合被引量：1
- 2006年
- 论文基于普通的体硅工艺设计实现了一个单片集成式硅微惯性测量组合.通过对敏感表头的结构优化设计达到异构图形长和宽的较高一致度,从而有效降低刻蚀延迟效应(RIELag)对大面积结构深刻蚀造成的影响.所加工的样片在不到1cm2的硅片面积上同时包含了三个不同轴向的硅微加速度计和三个不同轴向的硅微陀螺,可对载体在笛卡尔坐标系内六个自由度上的运动分量进行测量.针对这六个片上惯性元器件,分别设计了相应的接口电路并进行了测试.测试表明其中的陀螺可达到1deg/s左右的精度,加速度计有33mV/gn的标度因子.论文研究表明这种单片集成式硅微惯性测量组合的实现方法工艺简单,可有效降低惯性测量组合的体积,同时具有进一步提高精度的潜力.
- 常洪龙蒋庆华崔金强李芊苑伟政杨芳
- 关键词：单片集成体硅工艺硅微加速度计
- 基于自适应UKF算法的MEMS陀螺空中在线标定技术被引量：11
- 2011年
- 为保证微型卫星定位应用中系统精度与稳定性,需要对姿态传感器进行实时在线标定。在无外界姿态参考时,提出一种用三轴磁强计测量值来实时估计MEMS陀螺的零漂误差的方法,采用UKF滤波算法,将陀螺漂移作为滤波状态向量,通过建立三轴磁强计测量微分方程,作为系统量测方程实现陀螺漂移的最优估计。针对磁强计测量信息易受干扰导致滤波量测模型不准确的问题,将自适应因子引入到UKF中,通过在线监控和调整测量误差,减少陀螺标定的估计误差,增强系统性能。实验结果表明,经过标定,MEMS陀螺精度提高约30%,并且在磁强计有外界干扰时,陀螺的标定结果收敛。将标定后的MEMS陀螺进行姿态解算,其动态误差小于2°。
- 秦伟苑伟政常洪龙薛亮
- 关键词：MEMS陀螺UKF磁强计自适应滤波
- 一种改进的振动式微机械陀螺驱动电路被引量：3
- 2008年
- 采用闭环控制电路使振动式微机械陀螺驱动模态保持谐振是提高其灵敏度和稳定性的最为直接、有效的方法。基于锁相控制环路是目前振动式陀螺驱动广泛采用的控制方法之一。对包括陀螺在内的锁相环各个环节进行了建模。对各部分模型线性化处理后,推导了微机械陀螺锁相环控制电路的系统传递函数。传递函数的分析表明该系统是一个有差系统,即压控振荡器发生频率和陀螺谐振频率总是存在一定的频差。文中引入了校正环节来消除稳态误差。采用音叉电容式微机械陀螺进行了实验,转台实验显示刻度因子有所提高,表明该控制方案能够有效的提高陀螺的灵敏度及其稳定性。
- 蒋庆华苑伟政常洪龙崔金强
- 关键词：微机械陀螺控制电路锁相环
