船载惯性测量单元姿态信息优化方法

随着海洋卫星通信技术的广泛应用,船载通信系统的需求量与日俱增。基于微电子系统的惯性测量单元主要用于测量船体姿态信息,实现姿态反馈与控制补偿,是船载卫星通信设备的核心器件。实际应用中通过卡尔曼滤波处理的惯性测量单元的姿态信息并不完善,经过分析惯性测量单元在运动过程中存在干扰性的有害加速度。分析了有害加速度的产生原因和对测量姿态的影响并提出姿态信息的优化方法。通过此优化方法可提升惯性测量单元的测量精度,增强船载通信系统的控制精度。     

基于多层PCB的基板射频信号传输性能研究

随着射频产品的小型化,特别是射频SIP(systems in package)产品的逐渐应用,基于多层PCB的基板射频组件等射频集成产品的应用越来越多,基板内射频信号传输性能的研究也越来越重要。通过对基于多层PCB的基板射频传输性能进行仿真测试,验证了DC-40GHz范围内射频基板传输性能,针对射频传输中极为关注的传输损耗问题,通过改进介质厚度或者铜箔材料实现基板射频传输损耗的优化,单位长度传输线射频传输损耗减小20%以上。同时针对星载等应用环境,通过深层充放电、总剂量试验,表明多层PCB的基板满足星载等航天应用。     

一种新型微带帖片天线的频率可重构设计

提出了一种新型微带贴片天线的频率可重构设计。采用一种交叉形的贴片结构,在贴片的非对称缝隙中添加RFMEMS开关,通过调节开关的通断来实现对天线频率的重构。所设计的可重构天线在0．8GHz～3．0GHz频率范围内有较为均匀的频段分布,总的工作带宽达到了400MHz,还对天线在不同开关状态下的方向图形状进行了比较。最后讨论了用金属片替代的RFMEMS开关的理想模型和等效原件替代的非理想模型对仿真结果的影响。     

一种无卫星辅助的制导弹药滚转角误差修正算法

针对海军舰载制导弹药MEMS惯导系统在卫星失锁后滚转角误差较大的问题，提出了一种不依赖卫星的制导弹药误差修正算法。根据弹体高速旋转时的定轴性使得短期内弹体侧向位移为零的特点，建立了弹体发射坐标系导航误差方程。利用自适应扩展Kalman滤波估计与修正卫星失效条件下的滚转角误差。为了检测并抑制量测突变引起的随机误差，使用自适应因子来调整滤波器参数。车载模拟试验和弹道仿真结果表明，10s对准时间内，滚转角误差能够收敛到0.5°以内，满足制导弹药控制精度的要求, 降低了制导弹药飞行过程中对卫星导航的依赖，提高了系统的自主性。     

微机械技术与微传感器发展——21 世纪航天传感器技术展望

论述了微机械技术对传感器发展的巨大推动作用及其在航天传感器上的应用前景，并介绍了微机械技术在传感器上近期应用研究的主要内容。     

MEMS陀螺仪随机误差的Allan分析

为了减少MEMS陀螺仪的误差并提高其精度,需要对陀螺仪误差进行估算与补偿,因而建立陀螺仪的随机误差模型。在陀螺仪随机误差模型分析方法中,有功率谱密度分析、时序ARMA模型及Allan方差分析。Allan方差分析是在时域上对信号频率稳定性进行分析的一种通用方法。通过分析Allan方差,可以分辨出存在于MEMS陀螺中的各种类型噪声。文中用Allan方差对MEMS陀螺仪进行具体分析,得到存在于陀螺仪信号中的各误差源。实验结果表明,Allan方差分析是建立陀螺仪随机误差模型的一种很实用的方法。     

变结构快速鲁棒跟踪系统

快速鲁棒跟踪是跟踪系统的重要指标之一。为此本文提出了自适应Ｈｕｂｅｒ函数和广义开关函数概念，并根据这两种概念，构造了具有快速和鲁棒两种特性的变结构跟踪系统。其特点是在大误差范围内系统工作在Ｂａｎｇ－Ｂａｎｇ型模糊滤波模式，以保证最短时间收敛。而在小误差范围内，工作在线性滤波器模式，以保证系统的最优性。最后给出了目标跟踪系统仿真结果。     

微型推进系统技术方案研究

将微机电系统(MEMS)技术应用于微推进系统可以降低成本，减少风险，并可满足微型航天器对性能、体积和质量等的特殊要求。本文针对微电热推力器(FMMR)和微型双组元液体火箭发动机的技术方案进行研究，采用直接蒙特卡罗(DSMC)方法，对影响FMMR工作特性的因素进行了研究，并对其进行了性能评估；应用商用FLUANT软件，计算并分析了二维喷管流场的附面层情况；对无毒液体推进剂进行点火试验选择。研究结果表明，对于FMMR当采用H2O作为推进剂工质，比冲为68．247s，推力为0．225mN，效率为52．6％。通过采取其它措施可以进一步提高比冲、推力和效率。对于微型双组元液体火箭发动机，采用醇类作燃料时，起动平稳、响应时间短。通过系统集成和一体化设计，微推进系统在未来微型航天器上具有广阔的应用前景。     

Radiation testing of a commercial 6-axis MEMS inertial navigation unit at ENEA Frascati proton linear accelerator

We present the first results of a novel collaboration activity between ENEA Frascati Particle Accelerator Laboratory and University La Sapienza Guidance and Navigation Laboratory in the field of Radiation Hardness Assurance (RHA) for space applications.The aim of this research is twofold: (a) demonstrating the possibility to use the TOP-IMPLART proton accelerator for radiation hardness assurance testing, developing ad hoc dosimetric and operational procedures for RHA irradiations; (b) investigating system level radiation testing strategies for Commercial Off The Shelf (COTS) components of interest for SmallSats space missions, with focus on devices and sensors of interest for guidance, navigation and control, through simultaneous exploration of Total Ionizing Dose (TID), Displacement Damage (DD) dose and Single-Event Effects (SEE) with proton beams.A commercial 6-axis integrated Micro Electro-Mechanical Systems (MEMS) inertial navigation system (accelerometer, gyroscope) was selected as first Device Under Test (DUT). The results of experimental tests aimed to define an operational procedure and the characterization of radiation effects on the component are reported, highlighting the consequence of the device performance degradation in terms of the overall navigation system accuracy. Doses up to 50 krad(Si) were probed and cross sections for Single-Event Functional Interrupt (SEFI) evaluated at a proton energy of 30 MeV.     

用于PolyStrata技术的光刻工艺探索研究

在高集成的射频微机电系统RF MEMS（Radio Frequency Micro Electro Mechanical System）器件的发展趋势下，三维集成工艺的研究越来越多。基于PolyStrata技术的三维多层堆叠同轴器件以其无色散、低损耗、超宽带的优势脱颖而出，PolyStrata技术使用紫外厚胶作为牺牲材料，对光刻胶粘附性、精度、工艺兼容及释放性能要求高，常规厚胶难以满足。探索A、B两种紫外光刻厚胶，对两者工艺参数及图形质量进行对比研究。结果表明，光刻胶A厚度均匀性为98.6%，图形偏差小于10μm；光刻胶B图形偏差小于5μm，但均匀性较差，约80.4%。