基于双驱调制的高速光电探测器频响自校准表征

针对当前高速光电探测器频率响应测试的问题,提出了基于双驱调制的高速光电探测器频响自校准表征方法。该方法通过设置双驱调制频率为近似相等关系克服了电-光响应器件不平坦响应的额外校准,实现了光电探测器频率响应的自校准表征。同时,通过采用双驱调制频率的和频与差频拍频边带的相对功率来获得光电探测器的频率响应,摆脱了双驱马赫-曾德尔调制器偏置漂移的影响并扩展了两倍以上的测试带宽。相比于全光激励法,提高了测量精度与动态范围;与传统电光激励法相比,克服了强度调制器偏置漂移的影响和额外校准的难题;优于先前的双音调制法,简化了测试系统和降低了测量成本。光电探测器频率响应的实验测量结果与强度噪声法测量结果以及与该光电探测器出厂数据的一致性验证了该方法的正确性。     

基于反相取消结构的全差分微陀螺仪馈通取消电路

由于加工工艺和测试环境的限制,基于MEMS工艺制备的微陀螺仪存在寄生馈通电容,严重干扰信号的检测。而常用的馈通取消方法依赖于微陀螺仪和电路的对称性,难以有效地消除馈通信号。针对以上问题,通过建立包含馈通电容的RLC等效电路模型,分析馈通效应的影响,提出一种结合双边反相取消结构的全差分馈通取消电路,利用反相取消结构调节由差分电路的不对称性所引起的馈通误差,该方法可以在提高驱动力的同时有效消除馈通信号。以方形质量块微振动陀螺仪为研究对象,测试采用该方法取消馈通后的检测信号信噪比(SNR)为25.57dB,相比馈通取消前信噪比提高了13.32倍。测试结果表明该方案能有效地补偿馈通电流并提高微陀螺仪的信号检测性能。     

基于EMD的MEMS陀螺仪随机漂移分析方法

为了抑制微机械电子系统（MEMS）陀螺仪的随机漂移,基于经验模态分解（EMD）和模态集合选择标准,结合时间序列建模滤波法,提出了一种改进的MEMS陀螺仪随机漂移分析方法。首先,通过EMD将MEMS陀螺仪原始数据分解为多个本征模态函数（IMF）,利用模态集合选择标准将IMF分为噪声IMF、噪声与信号混合IMF和信号IMF三类;然后,对混合IMF进行重构、时间序列建模及自适应卡尔曼滤波（AKF）;最后,将3类信号重构,实现MEMS陀螺仪信号去噪。实验表明:所提方法有更好的去噪效果和实时性,提高了MEMS陀螺仪的使用精度。      

多关节坐标测量机结构参数的校准

多关节坐标测量机末端测头的位置准确度主要受各杆件结构参数误差的影响,为提高多关节坐标测量机的测量准确度,必须对各杆件的结构参数进行校准。首先应用ＤＨ 分析方法,建立了多关节坐标测量机的运动学模型,然后提出了一种简单、快速的单点 多姿态校准方法,运用全微分、最小二乘法和迭代算法等数学方法,建立了校准模型。实验表明,该校准方法适合于多关节坐标测量机结构参数真值的获得,并可极大地提高测量机的位置准确度。     

基于十六项误差模型算法的GCPW校准标准研制

开发了用于表征W波段电路的在片十六项误差模型GCPW校准标准。GCPW校准标准与被测晶体管制作在薄的砷化镓(GaAs)衬底上,可有效消除校准标准和被测件由于衬底、边界条件不一致带来的系统误差。校准标准设计中采用合适的尺寸和过孔工艺来保证单模传输(减小平行板模式和表面波模式)。为了精确标定十六项误差模型校准标准的散射参数,同一片晶圆片还设计了多线TRL辅助校准标准。十六项误差模型校准标准和商用的阻抗标准(LRRM)测试同一无源器件,测试结果表明前者在测试串扰方面更为准确。实验结果表明,GCPW校准标准可替代传统的多线TRL校准标准,用于W波段及以上的在片测试。     

基于模态反转的半球谐振陀螺零位自校准方法

针对半球谐振陀螺的零位漂移问题,本文研究了基于模态反转电路控制技术的零位自校准方法。首先,从动力学模型引入阻尼不对称、频率裂解等非理想因素,讨论半球谐振陀螺的工作机理及驻波漂移特性。其次,通过理论分析模态反转的零位校准以及虚拟进动控制的模态反转技术。最后,基于FPGA数字控制平台,设计并实现了半球谐振陀螺零位自校准半实物仿真实验。实验结果表明,基于模态反转的半球谐振陀螺零位校准,实现了半球谐振陀螺的零位从15 降低至2 ,短期零偏稳定性和长期稳定性也分别提高了11.8％和45.86％,有效地抑制了零位漂移,提高了半球谐振陀螺测量精度。     

基于下降图像三维地形重建的参数自适应生成

针对基于单应性下降图像着陆区三维地形重建算法中重建参数对重建结果的影响,提出一种参数自适应生成算法计算最优重建参数.首先,根据匹配特征点对应的空间点拟合出地形近似平面,作为系列平行虚拟切分平面的参考平面,从而确定切分平面的法向和基本深度.其次,在地形近似平面两侧,分别计算特征点对对应的空间点到地形拟合平面最大距离,用于估计重建区地形高度差异.最后,根据地形高度差异和相机距地形拟合平面距离,寻找最优切分平面个数.根据这些重建参数即可计算地形重建所需单应矩阵.对比不同重建参数下的重建结果表明该参数设定方法可以达到更优重建效果.      

基于网络分析仪的多类型微波器件S参数自动校准软件研究

为实现高效测量,减少多种类型被测器件导致的测量参数设置复杂问题,本文通过分析微波网络S参数测量系统的工作原理和性能特点,采用C#多线程、模块化结构设计出S参数自动校准软件,对S参数测量系统建立被测器件的类型、标准件的参数以及测试流程等数据库,同时建立被测参数的测量不确定度模型。基于矢量网络分析仪结合自动校准软件实现反射参数与传输参数的测试,通过试验可发现,采用自动化校准软件的测试结果与手动测试结果具有较高的一致性。     

参数不确定空间机械臂关节轨迹跟踪的增广自适应控制方案

讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基两杆空间机械臂系统的控制问题.系统动力学分析的结果表明,结合系统动量及动量矩守恒关系得到的系统动力学方程将为系统惯性参数的非线性函数.证明了借助于增广变量法,即通过适当扩展系统的控制输入与输出可以得到一组控制方程,它们可以表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数.以此为基础,针对机械臂末端载荷参数未知的情况,设计了关节空间轨迹跟踪的增广自适应控制方案.此控制方案的显著优点在于不需要测量漂浮基的位置及移动的速度、加速度.仿真运算证实了方法的有效性.     

控制力矩受限情况下漂浮基空间机械臂基于饱和速度滤波器的自适应控制方法

讨论了控制力矩受限且系统参数不确定情况下, 载体位置不受控、姿态受控 的漂浮基空间机械臂系统的智能控制问题. 运用系统动量守恒关系和拉格朗 日方程建立系统的动力学方程. 针对控制力矩受限和机械臂末端爪手所抓持 的载荷参数不确定的情况, 设计了一种基于饱和速度滤波器的自适应控制方 法. 该控制方法运用自适应调节规律有效地克服了系统不确定参数对控制精 度的影响; 运用双曲函数限制控制力矩的幅值大小, 使其更符合空间实际的 要求. 此外, 速度滤波器的运用使得在控制过程中不需要测量和反馈系统的 速度信号, 从而使得控制更加简单易行. 仿真结果证明了所提出控制方法的 有效性.     

火星进入段探测器自校准状态估计

由于大气密度、气动参数、突风和沙尘暴等因素的影响,火星探测器在进入段高速飞行的动力学模型中往往带来未知输入,这些未知输入使传统的滤波方法出现较大的偏差。研究采用一种新的自校准扩展Kalman滤波方法,对火星进入段的探测器进行状态估计,可以成功地消除这些未知输入带来的影响。数值仿真结果表明,该方法能有效提高导航精度。     

电压控制型脉宽调制（PWM）器件电参数的全面测试

介绍了电压控制型PWM器件(以下简称PWM器件)的功能结构及测试难点。提出了该类器件电参数的测试方案及实现方法。基于SP3160Ⅱ大规模混合集成电路测试系统软硬件资源,实现了PWM器件电参数的全面测试。重点阐述了误差放大器测试环路设计及输出驱动器电平测试的新方法。     

激光陀螺背向散射研究综述

背向散射直接影响激光陀螺的锁区,是阻碍激光陀螺精度提升的主要因素之一。首先,阐述了背向散射与锁区的联系,介绍了背向散射的成因、分类及分析方法。其次,简述了背向散射的检测方法和抑制措施。最后,对背向散射研究现状进行了总结,并对未来发展进行了探讨。研究成果可指导激光陀螺研制过程中的背向散射控制,有助于提升激光陀螺精度水平。     

Adaptive sliding mode control of spacecraft attitude-orbit dynamics on SE(3)

In this paper, to solve the problem of parameters uncertainty in spacecraft tracking control, an adaptive controller based on sliding mode is proposed for the relative spacecraft attitude-orbit dynamics on the Lie group SE(3). The dynamic equations of relative attitude orbit error for two spacecraft are established in the framework of Lie group SE(3). Considering the uncertainty of spacecraft parameters, a formal decomposition of known and unknown parameters, the state variables and control variables is firstly made in the original system. An online estimator is designed to evaluate the unknown parameters. A sliding mode controller is developed to actuate the spacecraft to track the target spacecraft. Then a Lyapunov function of tracking error and parameters estimated error is designed to prove the stability of the closed-loop system. Finally, the simulation results and analysis are presented to verify the effectiveness and feasibility of the proposed method.     

小波阈值去噪法在MEMS陀螺信号处理中的应用

近年来MEMS陀螺发展迅速,应用广泛,但性能参差不齐。为改善MEMS陀螺的输出信号性能,综述了近年来小波阈值去噪法在该领域内的研究进展情况。重点从阈值函数的不同改进形式、阈值选取方式的不同以及分解层数三方面对比分析各小波阈值去噪法之间的优缺点。通过现阶段的去噪效果评判标准,结合MEMS陀螺信号的特点,对近年来小波阈值去噪的应用情况进行分析说明,总结小波阈值去噪法在不同使用条件下对MEMS陀螺信号处理上的优势与不足,为后续相关研究提供一定的参考价值。     

一类单框架控制力矩陀螺系统奇点的有限性

单框架控制力矩陀螺（ＳＧＣＭＧ）是应用在航天器上的一类惯性执行机构,但当多个ＳＧＣＭＧ协调工作时,由多个ＳＧＣＭＧ组成的ＳＧＣＭ５Ｇ系统会出现奇异现象,不能产生所期望的控制力矩。为回避系统奇异、必须对ＳＧＣＭＧ系统的奇点在框架角空间中的分布作一定的了解。文章则针对框架轴非共面锥形对称安装的ＳＧＣＭＧ系统,证明了对于角动量空间中的任意一点,其对应的框架角空间中的奇点是有限的。     

三轴转台静态标定缺失点误差的解决方法

提出了一种三轴转台静态位置标定时部分测点误差缺失的解决方法。首先介绍转台静态角位置标定的测试方法,指出测点被遮挡的原因;然后设计用双自准直仪实现UUT型三轴转台中框与外框的连续标定策略;最后提出用数学插补的方法插值缺失点误差的软补偿方案,并由实践证明,最小二乘拟和插值较线性插值误差更小。     

自适应粒子滤波在紫外导航中的应用

基于紫外敏感器的自主导航系统是典型的非线性系统,针对一般粒子滤波缺乏在线自适应调整能力等问题,文章提出了将基于正交性原理的自适应强跟踪滤波器(STF)和UKF相融合产生重要密度函数,应用于基于紫外敏感器自主导航粒子滤波器新方法,该方法通过UKF构造粒子群,对粒子群中的每一个粒子的每一个sigma点用STF进行更新,使得算法自适应。为了说明算法的有效性,结合模拟的轨道数据和测量数据进行了仿真,并与其他滤波方法的仿真结果进行了对比,结果说明了所提算法的有效性。     

航天器C语言软件常见编程错误分析及检测方法研究

基于软件第三方评测发现的问题,梳理并详细分析了在航天器C语言软件中6种常见编程错误.针对其中的软件安全漏洞提出了使用代码分析技术的检测方法,针对编程语言使用错误提出了通过制定编程规则并使用代码分析方法进行检测的解决方法.采用上述方法可以有效检测出上述6种常见编程错误,并可以用于检测软件的其他严重错误.