GNSS高动态导航终端检定系统设计及实现

随着特种装备对高精度、高动态性能及姿态测试的新需要,现有检测计量系统已不满足当前的测试需求。本文设计并构建了GNSS高动态导航终端检定系统,创新性地提出利用高精度转台模拟真实运动场景,通过角度编码器、高精度授时接收机保证控制及测试精度,运用转台状态显示及测试评估软件对测试数据进行处理,完成对被测对象的评估,并对建成后系统的关键指标进行了验证试验。结果证明,该系统可实现对导航终端进行高动态、高精度的测试。

仿生复眼光学偏振传感器及其大气偏振E矢量检测应用

大气光学偏振模式中包含了丰富的方向和位置信息,通过有效提取和利用大气偏振模式信息,可以实现一种全新概念的自主导航定位方式。E-矢量是其偏振信息中最为关键和最为稳定的参数,仿照昆虫的导航偏振敏感机理,设计了一种仿生复眼光学偏振传感器;根据昆虫的POL-神经元的信号处理方式,推导出传感器输出信号数学处理方法;对传感器进行了测试实验并在不同天气下对大气偏振模式中E-矢量方向进行检测。通过对晴朗无云的天气大气偏振模式进行检测,偏振E-矢量平均误差为0.467 52°。对大气E-矢量的检测表明仿生复眼光学偏振传感器能够实现对大气偏振模式的准确检测,为偏振光导航这一自主导航系统发展奠定了基础。

一种大量程加速度传感器的性能测试

设计的一种大量程加速度传感器敏感单元采用一对双端固支结构,实现硅平面内加速度的测量,通过马歇特锤冲击测试试验和Hopkinson杆激光干涉冲击测试,分别标定了传感器的灵敏度和动态响应,试验结果表明:测试传感器的灵敏度为0.126μV/gn,工作频带为21.46 kHz,工作频带的动态重复性为3.9%,能够满足实际的测试需求,为实现单芯片集成三独立质量块结构的三轴加速度传感器提供了参考依据。

银纳米颗粒的物理可控生长技术

目前纳米颗粒的合成方法基本都无法实现纳米颗粒的高纯度可控生长,制约着纳米颗粒的应用发展需求,我们课题组采用全新技术,利用物理合成法——气相凝聚法,通过调节气相凝聚工艺中的工艺参数,制备了粒径可控、密度可控、可重复性的银纳米颗粒,实现了物理方法对纳米颗粒生长的可控制,且该方法简单、有效、可重复操作。接着采用龙胆紫生物大分子作为探针,进一步研究了粒径、密度不同的银纳米颗粒薄膜的表面增强拉曼散射(SERS)和表面增强荧光(SEF)效应,结合理论,验证了该物理方法对纳米颗粒的可控生长,同时进行了纳米颗粒薄膜在生化传感方面的高灵敏检测应用探索。

基于ZEMAX的仿生DRA复眼阵列的仿真与分析

昆虫DRA区域复眼阵列可以接收天空偏振光,并将包含其中的偏振信息提取出来,使昆虫复眼具备导航的功能;根据生物解剖学得出的DRA复眼阵列结构,提出一种采用MEMS工艺制作的简化阵列结构,其体积小、质量轻、视角大,通过拼合可以实现180°天空区域的偏振信息的完整获取;并在ZEMAX中建立了DRA复眼阵列模型,通过仿真分析得出此DRA复眼阵列模型采用的材料及结构合理,可以用来检测天空光偏振分布模式(E-矢量分布模式)。

MEMS传感器敏感单元RTD的力敏特性优化

首先通过减小垒前阱的厚度消除了负阻区的"台阶区",提高负阻区的阻值为-7.916Ω,并通过加压测试RTD(共振隧穿二极管)的力电耦合灵敏度,使其灵敏度由原来的5.5 mA/g增大到7 mA/g,优化了RTD作为MEMS传感器敏感单元的灵敏度,同时也通过增大RTD结构的台面积大小,有效的消除了负阻区的"台阶区",并使其负阻区的阻值增大为-0.06Ω,提高了MEMS传感器敏感单元RTD结构的灵敏度。

基于FLASH和LVDS的高速图像数据存储器的研制

针对图像数据量大、传输速率快的特点,采用LVDS总线协议传输并对数据进行混合编帧的解决方案;为解决FLASH存储速度慢的问题,提出了高效的无效块管理算法与FLASH交叉双平面页编程技术,将写入速度提高到30MByte/s,有效地满足了图像高速存储的要求;为消除关键信号抖动可能会导致的系统不稳定,对关键信号进行消抖滤波,单元测试中,测试台通过LVDS接口发送码率为35Mbps的递增数信号源;结果表明,设计的数据存储器能够稳定地接收并存储图像数据,且具有很高的可靠性。

硅衬底键合砷化镓薄膜的力学仿真分析

采用介质键合技术制备的Si基GaAs材料衬底,缺陷密度小。对待键合的器件结构电学性能影响小。对采用目前常见的介质材料制备的Si基GaAs材料的力学性能进行了仿真分析,得到用于制备MEMS衬底的最佳介质键合层是SiO2,其衬底材料应力转换率高、量程大、位移小、制备工艺简单且为亲水性,制备的Si基GaAs衬底键合强度大,机械特性好。同时,对不同厚度的介质层材料对Si基GaAs材料的力学性能影响进行了研究分析,得到介质厚度越厚,其应力转换率越高,衬底材料的力敏效应就会越好。

一种GNSS动态检定方法及设计实现

针对全球卫星导航系统(GNSS)动态检定基准溯源和技术实现问题,该文提出一种基于转台的机械式动态检定技术。该平台给出的基准值由高精度绝对式角度编码器计算得到,其避免了与GNSS接收机定位解算的技术同源性和观测值的相关性,且可对一体式和分体式的接收机及天线进行检定,还可以用于长时段的动态搭载试验、对星信号捕获动态性能测试。该文对转台的自身基准给出了检定方法,并进行了验证。结果表明,该转台的综合位置偏差精度优于3 mm,可适用于绝大多数GNSS定位方式及精度的检定。