基于FPGA的弹姿测试数字陀螺仪关键技术研究

提出了一种基于FPGA的弹姿测试数字陀螺仪设计方案。该系统微惯性测量单元由适配性强的单轴MEMS陀螺仪自由组合而成,嵌入了全温域温度补偿及安装误差角补偿模型算法,进行FPGA内部测试参数解析,通过FPGA多级乒乓操作缓解高速数据流压力,提高了系统的测试精度和环境适用性,实现了输出参数的标准化、简单化要求。通过试验充分验证了弹姿测试数字陀螺仪测量精度高,且设计体积小,适用于空间有限的弹载动态参数测试环境,具有工程推广应用价值。

弹载飞参高速测试系统关键技术分析与设计验证

针对某型制导炮弹发射与飞行过程中部分参数存在脉宽极窄的现象,弹载测试系统对采样率要求更高;而选用高采样率的模数转化器(ADC)存在设计成本高且难以满足实际所需的通道数量、采样率及采样精度等综合问题。基于低成本、小型化、可靠性高的原则,提出了一种基于多ADC菊花链式设计的方法,解决了单ADC采样率局限的难题,高速数据流经过FPGA乒乓操作处理以减小缓存空间及速度压力,实现了总体采样率成倍提高;设计了一种采样率高、采集精度高、通道多、体积小、成本低的弹载测试系统。该系统能够广泛适用于弹体空间狭小的环境,在不影响弹体自身装药量与打击效果的前提下,可靠地完成弹载试验测试任务。通过试验充分验证了该系统的功能有效性及测试准确性,具有一定的工程应用价值。

基于Transformer的DC/DC板级验证状态识别

为满足航天产品的高精度、高可靠性需求,实现元器件自主可控、芯片国产化及应用适应性验证十分必要,设计一种基于FPGA的国产DC/DC板级综合测试平台。在长时间的热学环境适应性板级验证项目中,为实现DC/DC器件应用板卡工作状态的实时监测,提出一种基于Transformer的智能识别算法。分别使用空载、负载电流3 A、负载电流5 A、高输入电压、低输入电压、短路状态下的DC DC输出序列,输入到Transformer模型中并利用注意力机制提取各序列的全局注意力特征,并对深度学习模型进行训练。实验结果表明,对于此6种工作状态数据集,Transformer模型识别的准确率为99.2%,具备良好的分类和监测性能,具有一定的工程应用价值。

智能弹药飞参数据高速回读系统关键技术研究

靶场实弹测试需要内置离线式采集存储装置记录各项飞参数据,数据回读过程中,存在由于靶场测试时间有限,现有的回读装置无法及时回读数据,导致靶场试验无法继续的问题。基于上述问题,设计了一种高速数据回读装置。接口芯片使用FT600,在数据传输中,通过乒乓操作节约了缓存空间,减小了传输速度的压力。使用QT编写上位机,实现数据接收及判读处理。通过验证,回读速度可达到160 MB/s,无丢帧、错帧问题,节约了回读时间,能够实现在有限时间内完成弹体内部所有模块运行参数的回读。

基于石英MEMS技术的光纤法布里-珀罗高温压力传感器

提出并实验验证了一种全石英光纤法布里-珀罗高温动态压力传感器,利用MEMS技术及三层石英玻璃高温热压键合技术实现了传感器敏感单元的批量化制造。为了减小传感器的温度系数,将敏感单元、中空石英管及镀金光纤通过CO_(2)激光熔接技术进行熔接,从而实现全石英结构光纤压力传感器的制作。对制作的传感器进行了高温静压及常温动压测试,高温静压实验结果表明传感器能在800℃,1 MPa温压环境下正常工作,且传感器表现出了良好的高温稳定性及超低温度系数(0.069 nm/℃)。常温动压测试结果表明传感器能实现2 kHz的动态压力测量。由于该种传感器具有全石英无胶粘结构,可批量化制造敏感单元以及超低温度系数的优点,使得该种全石英光纤法布里-珀罗动态压力传感器在高温环境下的动态压力测量领域具有潜在的应用潜力。

基于分区选择和Gabor小波的遮挡人脸识别

局部遮挡人脸识别是人脸识别应用中的一个难点问题.由于遮挡部分对人脸识别没有贡献,因此在进行分类时应排除这些部分.为了解决这一问题,提出一种将分区选择和Gabor小波相结合的遮挡人脸识别方法.首先,将图像分为互不相连的子块,根据图像均方根误差来确定人脸图像中的遮挡区域;其次,利用5尺度8方向的Gabor滤波器对未遮挡分区图像提取特征;然后,用余弦相似度作为纹理分类器对提取的特征进行识别分类;最后,将测试图像中未遮挡分区的识别结果进行决策融合,得到最终分类结果、统计识别正确率等评级指标.在包含不同遮挡的数据集中测试算法性能,识别准确率均达到95%以上.

一种融合多种特征的SLIC超像素图像分割方法

为进一步提高分割精度、得到视觉效果更好的分割结果,提出一种融合多种特征的简单线性迭代聚类(SLIC)算法与由FCM和PCM算法(FCMPCM)结合的图像分割方法。算法先将局部同质性特征与纹理特征融入传统SLIC算法特征中,提出一种融合多种特征的SLIC超像素分割算法(SLICHT);然后对由SLICHT超像素分割算法得到的超像素块运用FCMPCM算法进行聚类合并,实现图像分割。与其他图像分割方法相比,该算法的实验结果在分割精度和视觉效果方面都有很好的表现。

国产数字元器件板级综合测试平台的设计与实现

为满足航天产品的高精度、高可靠性需求,实现元器件自主可控,需要对其核心部件乃至关键元器件进行国产化替代及应用适应性验证,设计一种基于FPGA的国产数字元器件板级综合测试平台。该平台兼容CMOS、LVDS等多种数字接口和电压、电流等模拟信号输入接口,可满足不同芯片的输入输出电平标准;内置DDR3 SDRAM进行数据缓存,Flash阵列作为数据存储器,可实现高速实时数据读写及大容量存储;适用于时序逻辑、组合逻辑数字元器件的板级验证,可并行测试多种异构元器件,节约测试成本。最后利用该平台进行器件板级验证测试,实验结果表明:器件板级应用功能正常,动态功耗稳定,在极端环境下工作性能良好,具备较高的工程应用价值。

一种双端排布热电堆结构设计与仿真优化

微机电系统(MEMS)红外热电堆是光谱仪、气体传感器、远程温度传感器等现代信息探测系统的核心工作器件,较高的表面利用率和响应度以及更简易的制备工艺将是未来该类器件制造技术的发展趋势。分别采用热偶条双端对称排布、取消红外吸收区、扩大冷端欧姆接触面积、支撑膜边缘开通绝热槽、充分发挥氮化硅钝化与红外吸收双功能作用等设计理念,对热偶条温差分布进行优化,研究热电堆性能的变化规律。采用ANSYS Workbench有限元分析软件对器件进行仿真发现:当传感器设计尺寸为1.5 mm×1.5 mm×0.3 mm,有效面积为1.21 mm^(2),绝热槽为1.1 mm×20μm时,双端开槽的热电堆探测器在具备更低制备成本的同时表现出最优性能。通过与普通双端热电堆性能进行仿真对比,发现绝热槽的引入使得探测器输出电压提升88.5%。这为未来温度传感器的设计制造提供了新颖的思路。

基于多壁碳纳米管的电阻式温度传感器

为解决热敏型电阻式温度传感器线性度差、可测温度范围小等问题,介绍了一种以多壁碳纳米管(MWCNT)为温敏材料的电阻型温度传感器。利用微机电系统(MEMS)工艺制备叉指电极作为热敏电阻,在80℃下将MWCNT超声分散溶液涂覆组装在电极上,使用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对MWCNT进行形貌表征,并搭建温度测试平台对传感器进行性能测试。测试结果表明:在40~340℃范围内,传感器的电阻随着温度的上升而下降,传感器的灵敏度约-122.230Ω/℃,线性相关系数为0.995 71;200℃时,传感器响应时间为5 s,恢复时间为4 s。同时,该传感器的迟滞性小,稳定性良好。

激光刻蚀在覆盖Cu-Ni的PVDF薄膜图案化中的应用

为了对表面镀有纳米级别金属层的聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜上进行金属图案化处理,利用光刻技术,分别通过湿法腐蚀和干法刻蚀两种途径。实施了不同配方的湿法腐蚀、离子束刻蚀(IBE)、激光刻蚀对表层覆盖Ni-Cu的PVDF薄膜进行尝试。结果发现:激光刻蚀可以得到宽度为100μm,厚度为450 nm,长度为600μm的曲梁电极图案。

基于MEMS传感器的弹载数字惯性测量组合设计

MEMS惯性传感器组成的惯性测量组合,在弹载测试中有着广泛的应用。但由于MEMS传感器多为模拟输出,解算系统难以简单方便的获取物理量信息,而且模拟量在传输过程中易受到外界环境因素的干扰,影响测量结果。针对以上问题,设计了一种数字惯性测量组合,以FPGA作为主控芯片,控制ADC时序,将传感器输出转为数字量,并且对采集到的数字量进行实时解析处理,利用分布式算法,实现FIR低通数字滤波,并建立了常用温度域理想温度补偿模型,以及安装误差补偿模型,采用RS-422方式输出传感器测量的物理量,对惯性测量组合的测量精度,长线传输稳定性,有明显提升。可以实现测量组合与解算系统分离式安装,便于弹载环境下狭小空间测试,同时简化了后续解算过程。