微机械加速度计发展现状浅析

自微机电系统(MEMS)技术以IC工艺为基础发展以来,微机械加速度计便作为其中一个耀眼的应用实例大放异彩.在国外,上世纪九十年代就有低精度微加速度计产品,同时国内也开始了相关研究.时至今日,微加速度计已经按高精度、中精度、低精度三个精度等级分别发展.以麻省理工大学(MIT)Draper实验室为代表的一些国外机构已经研制出10-7g级别的高精度微加速度计样机并尝试在潜射导弹、洲际导弹再入等方面取得应用,乃至将来替代高精度摆式积分陀螺加速度计(PIGA);以COLIBRYS、Honeywell等公司为代表的商业机构,依托自身科研能力,致力于将中精度微机械加速度计推出量产化的单表和组合成品并推向低端军用和高端民用市场;以AD、ST等公司为代表的跨国公司,依托自身工艺线,推出大量的微机械加速度计,占领了消费电子市场.国内的研制分工也越来越细化,技术路线、行业分工、研究内容、需求牵引都越来越明确,其中压阻式、热对流式微机械加速度计已经产业化,微机械加速度计已有小批量的产品,硅微谐振式加速度计也显示了很好的发展前景.本文试对发展现状进行了简单评析.     

序贯结构的Sage-Husa自适应滤波及其应用

在分析已有的Sage-Husa自适应滤波算法的基础上,本文首先推导了两种量测噪声自适应估计方法的等价性.为充分利用组合系统中已知的部分量测噪声参数,提高滤波稳定性和精度,研究了基于序贯结构的Sage-Husa自适应滤波算法;当组合系统测量噪声参数均为已知时,为降低算法复杂度,提高Sage-Husa自适应滤波的鲁棒性,加入协方差匹配的方法对序贯结构的Sage-Husa自适应滤波算法进行改进;通过在序贯结构下采用相应的信息融合策略,充分利用组合系统的输出信息.将两种算法分别应用于MIMU/GPS/磁强计组合系统中,基于跑车实验的离线数据分析表明,第一种滤波算法的滤波稳定性较标准自适应算法在滤波稳定性上有明显提高;第二种改进的滤波算法既降低了算法复杂度,又提高了抗野值效果,有效保持了组合系统在干扰状态下的导航精度.     

机载激光捷联惯导舰上动基座自对准试验研究

舰船停泊在港口或者在海上抛锚时,由于受到海浪的冲击而发生摇摆,这对从舰上起飞的飞机激光惯导对准提出了新的课题.本文利用基于惯性系重力加速度的粗对准算法获得了较高精度的初始姿态和航向,在此基础上利用卡尔曼滤波对姿态和航向残差进行估计和修正,实现了动基座条件下高精度对准.     

单轴旋转惯导系统误差特性分析

旋转调制技术能够抑制陀螺和加速度计的误差,提高惯性导航系统的导航精度.从捷联惯导系统的误差方程出发,推导出了单轴旋转惯导系统的误差传播方程,在此基础上分析了旋转调制的基本原理.分别对陀螺和加速度计常值偏差、标度因数误差、安装误差和转台安装误差等在旋转调制下的影响进行了研究,仿真分析了旋转调制提高系统导航精度的作用,最后在实验室条件下做静止导航实验进行了验证.研究的结果能为单轴旋转惯导系统的研究和开发提供一定的理论参考.     

基于FPGA的半球谐振陀螺频率跟踪技术

半球谐振陀螺谐振频率的跟踪精度与稳定性很大程度上决定了陀螺的性能.通过分析半球谐振陀螺的频率特性以及锁相环基本原理,设计了基于锁相环的半球谐振陀螺频率跟踪方案,并用FPGA进行全数字化实现.半球谐振陀螺采用真空封装,内部温度难以测量,然而其谐振频率与温度具有很好的线性相关性,因此可采用谐振频率对陀螺温度进行测量.传统的频率跟踪方案一般采用模拟锁相环实现,其缺点是频率值隐含于输出的正弦波中,无法供后继测量模块使用,本文所设计的FPGA全数字方案可弥补这一缺陷.根据陀螺谐振频率与温度之间的关系,给出了利用跟踪频率测温的分辨率公式并进行了相关实验.实验结果显示,谐振频率为4440Hz时频率跟踪稳态相对误差可达10-7量级,利用跟踪频率测温的分辨率可达0.0042℃.     

掉头路由器场景下组播丢包故障解析

针对HWS9306交换机在掉头路由器组网环境下PIM-ASM（协议无关组播-任意源组播）丢包问题,详细分析问题发生的过程,对其产生的机理进行准确定位;提出通过延长表项生存时间保证流量检测覆盖全部表项的解决方法,同时进行了影响域分析;最后,在原有场景下测试并验证解决方案的有效性。此案例对网络通信问题的分析、定位及解决具有一定的指导意义。     

大展弦比运输机标模高升力构型设计与评估

介绍了中国航空工业空气动力研究院基于分层策略遗传算法的多段翼型优化设计工具和高升力构型计算评估方法,参照国内外大展弦比运输机指标为FL-9增压风洞设计了高升力构型标模,为检验标模气动性能,在法国ONERA F1风洞进行了一系列风洞试验和采用UNSMB平台进行了数值模拟。结果显示计算结果与试验结果有着较好的一致性,设计方案具有较好的增升效果。     

航空发动机叶片型面的旋流式光整加工实验研究

本文利用旋流式光整技术针对航空发动机叶片型面的光整加工进行实验研究,制定了叶片型面光整工艺路程,优选了磨料,设计了叶片光整实验用夹具。通过具体叶片型面和前后缘的光整实验验证了旋流式光整加工及其实验方案能够满足叶片型面和前后缘的设计要求,提高光整效率1倍以上,并且改善叶片型面的应力状态及其分布,从而大幅度提高叶片的疲劳寿命。     

稀缺国际客运航权资源优化配置

为了合理配置国际航权资源,避免稀缺客运航权资源的恶性争夺,首次提出了国际客运航权资源优化配置问题,并构建了一个混合整数规划模型。该模型在旅客始发地-终到地（Origin-destination, OD）分布已知的基础上,针对两国多通航点的国际航权资源分配需求,以旅客出行总里程最小为目标,并综合考虑国际枢纽机场地位、航空公司的竞争力水平和市场份额。以国际航权资源、航空公司运营能力和航班客座率等为约束条件,将稀缺的航班资源合理分配给国内的航空公司和国际机场。然后设计了遗传算法求解该问题,并分别采用CPLEX和遗传算法进行算例实验,验证了模型的正确性和算法的有效性。最后针对中法两国间的航权资源分配进行了实际应用。     

地铁站台人员疏散时间计算分析

依据《地铁设计规范》(GB 50157-2003)和《有轨列车和乘客轨道系统标准》(NFPA130-2007)以及性能化消防设计中人员疏散时间确定的准则,以某中庭式地铁车站站台人员疏散问题为例,分别按照规范和数值模拟两种方式对人员疏散时间进行了计算.对比分析不同规范、不同疏散模拟软件计算结果,讨论了性能化设计方法中采用疏散模拟软件计算RSET(疏散所需时间)的安全性;定量分析了该地铁车站楼梯设计的安全裕量以及紧急情况下应用自动扶梯实施人员疏散的必要性;研究结果可以为其他地铁车站的性能化设计提供参考.