摘要：为研究个人鞋式导航定位方法,提出了一种基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法。该方法分为两部分:依靠地磁辅助的航向角检测和依靠时间到达差测距的行人步幅检测。研究结果发现,采用超声波收发阵列可以有效提高两脚间距离检测精度。此外本文分析出该方法的主要误差来源为航向角检测误差,并设计了最小二乘误差补偿算法,补偿前航向角误差约为15.93°,补偿后在0.435°以内。实验通过行人直线、圆形、操场行走测试,结果表明最大定位误差占总行进距离的1.2%。本方法具有广泛的工程应用前景。

摘要：采用无线电能传输技术供能的微型仿尺蠖式机器人在肠道疾病微创诊疗方面具有重要的应用价值,其机载供能线圈由圆环形磁芯和缠绕于磁芯上的圆环形绕组构成.本文提出一种机载供能线圈快速设计优化方法.首先,通过对绕组中各匝绕线进行几何建模,测定磁芯磁导率分布,分析金属零件涡流效应对供能线圈参数影响,建立了供能线圈的集成环境模型.然后,结合电磁理论,计算了供能线圈在集成环境中的互感和等效串联电阻.最后,以最大化供能线圈输出功率为目标,在温升安全性要求和机器人内部空间约束下,对绕组的轴向位置、层数、匝数和线径进行优化,获得了各设计参数选取的一般性结论.采用优化设计参数的绕组尺寸仅为(12.0~12.4)mm×9.9 mm,当其位于磁芯轴向中心位置时,输出功率高达1478.3mW.

摘要：为获取硬目标侵彻武器弹体侵彻过程中完整的三轴向加速度信号,研制了三维高冲击过载MEMS压阻式加速度传感器。提出了中心岛硬心质量块E型膜片结构设计方案和独特的三维力敏电阻的布桥方式,并详细阐述了传感器三维加速度测试的工作原理,运用有限元分析软件进行仿真验证,并运用零阶粗优化与一阶梯度寻优相结合的优化算法,对传感器敏感芯片的结构参数进行优化。优化仿真结果表明:传感器敏感芯片的结构强度足够,可承受的瞬态高冲击过载峰值最高可达2×105g;芯片固有频率可达231 kHz;三轴向加速度测试力敏电阻布设位置应力应变大,使得传感器有较高的输出灵敏度,理论上的优化仿真分析保证了传感器有可靠的工作性能,最后研制传感器原理样机,进行实验验证。

摘要：介绍了谐振式光学陀螺的系统构建及工作原理。针对谐振式光学陀螺系统中引入白噪声而影响其转动输出精度问题,该文从理论上对该系统中各信号间的互相关性原理进行了分析,并提出了一种采用数字低通滤波器对信号进行噪声滤除的处理方式。通过对该陀螺系统进行转动测试和零偏稳定性测试。研究发现,其转动输出信号幅度范围用数字量表示由原来的300减小到60。利用Allan方差对零偏稳定性测试数据进行拟合计算,得出其输出精度由265.29(°)/h提高到62.96(°)/h,结果表明,该系统输出精度得到有效提高。

摘要：对谐振式光学陀螺系统构建及原理进行了分析设计,并对该陀螺在国内外的研究现状进行了相应的介绍。同时针对谐振式光学陀螺的激光频率锁定这一问题,提出了叠加式的数字锁频算法,与比例积分(PI)控制器构成的锁频回路相比,能够提高频率锁定反馈响应,减小系统功率消耗。对该陀螺系统进行转动测试,并利用Allan方差进行一小时的零偏稳定性拟合计算,证明了设计的数字锁频算法能够满足谐振式光学陀螺系统测试需求,锁频精度达到了预期目标。

摘要：MEMS惯组具有体积小、价格低、易于集成等优点,已被广泛应用于各个领域。为提高MEMS姿态解算精度,采用Mahony互补滤波方法设计了MEMS惯性组件。Mahony互补滤波器将陀螺仪解算的高频姿态信号和加速度计-磁强计解算的低频姿态信号进行融合,提高测量精度。介绍了MEMS惯组硬件、软件、算法设计及无磁转台测试。无磁转台静态测量下的俯仰角精度0.51°;横滚角精度0.5°;航向角精度1.1°。

摘要：导航传感器在探险、应急、精确制导武器、船舶、航空器导航和定位系统中起着关键作用。针对偏振光罗盘在倾斜状态下误差较大的问题,提出了一种利用加速度计和陀螺仪对偏振光罗盘进行图像校正的方法,设计了一种基于陀螺仪校正的偏振光罗盘系统。首先利用加速度计和陀螺仪计算得到载体姿态角,对偏振光图像数据进行图像校正,采用Stokes矢量法解算大气偏振模式分布,进而提取导航特征点,最后对特征点进行拟合解算出航向角信息。并且进行了静态和动态测试实验,实验结果表明,该算法能够有效的对偏振光罗盘姿态变化引起的误差进行补偿,可以将偏振光罗盘的航向角测量误差控制在1.86°之内,平均误差为0.09°。

摘要：为了研究内锥型空心弹喉径面积之比与阻塞现象发生的关系,给空心弹的设计优化提供参考,基于可压雷诺时均Navier-Stokes方程与Spalart-Allmaras湍流模型,对入口锥角为12°的某型空心弹丸的流场进行了数值模拟。在来流Ma=2.5的流场中,保证弹丸其他几何参数相同的情况下,喉径面积比为0.4时空心弹发生了阻塞现象,喉径面积比为0.8时未发生阻塞,表明喉径面积之比是影响空心弹发生阻塞的重要因素。为得到空心弹的阻塞临界喉径面积比,利用穷举法计算得到了不同喉径面积比的空心弹流场,结果发现:同一空心弹丸在不同Ma下的阻塞临界喉径面积比不同,Ma=2.0时,空心弹的阻塞临界喉径面积比为0.701;Ma=2.5时为0.504;Ma=3.0时为0.372;Ma=3.5时为0.287;Ma=4.0时为0.226,Ma与阻塞临界喉径面积比成反比例关系。同一空心弹丸在不同Ma下,阻力系数随喉径面积比变化的趋势相似,流场变化过程相似。阻塞前阻近似力系数随喉径面积比的减小几乎不变;阻塞时,阻力系数突跃性增大;阻塞后,阻力系数随喉径面积比的减小而增大。

摘要：为提高MEMS陀螺的使用精度,基于微小型稳定平台应用背景设计了高精度MEMS陀螺信号调理电路,实验表明该电路提升了陀螺仪的使用精度。设计的调理电路采用高速24位Δ-Σ型A/D转换电路和高精度差分放大器对陀螺信号进行处理。基于MEMS陀螺仪搭建了两轴陀螺组件,并将两轴陀螺组件安装于高精度三轴转台,进行测试。采集MEMS陀螺模拟输出和数字输出数据,分别进行Allan方差分析。结果表明:该调理电路使X轴MEMS陀螺零偏不稳定性指标提升13.63%,Y轴MEMS陀螺零偏不稳定性指标提升19.347%。

摘要：本文提出了一种基于电子自旋共振效应的位移振动检测方法,以金刚石氮空位色心为敏感单元,利用其对磁场强度的高敏感机理来进行。我们设计并搭建了振动发生装置和磁场检测系统。其中,该系统由荧光聚焦系统、载流磁线圈和直尺组成。荧光聚焦系统负责高效地激发和收集荧光,并确定电子自旋效应的分裂程度。载流线圈负责产生一个高线性的梯度磁场,标尺作为振动源,产生振动信号,驱动载流线圈振动。然后,通过严格的静态与动态实验分析,当磁线圈携带0.1 A的电流时,该位移灵敏度为25.11 nm/Hz^(1/2),理论位移灵敏度约为2.106 nm/Hz^(1/2),最小磁灵敏度极限为0.198 nT/Hz^(1/2),振动信号的频率为6.31 Hz,振幅为0.744 mm。该实验验证了检测方法的可行性。这为高精度位移振动检测方法提供了新的途径。