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惯性测量系统零速修正的几种估计方法 被引量：41
1
作者 高钟毓 王进 +1 位作者 董景新 赵长德 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1995年第2期24-29,39,共7页
—零速修正（ＺＵＰＴ）在惯性测量系统中占据着至关重要的地位，它是进行误差控制的一种廉价而有效的手段。进行零速修正的方法主要有实时卡尔曼滤波和曲线拟合法。本文对国内外常用的几种估计方法和原理进行了分析和比较，并在卡尔曼... —零速修正（ＺＵＰＴ）在惯性测量系统中占据着至关重要的地位，它是进行误差控制的一种廉价而有效的手段。进行零速修正的方法主要有实时卡尔曼滤波和曲线拟合法。本文对国内外常用的几种估计方法和原理进行了分析和比较，并在卡尔曼滤波和状态方程解曲线拟合的基础上提出一种新的估计方法—平滑估计法。它将给出更好的零速修正结果。最后，我们利用改装的，И—２１惯导系统在北京郊区一条测线上跑车的实测数据，给出了实际处理结果，并对各种方法进行了评估。 展开更多
关键词 惯性测量系统 零速修正 估计方法
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叉指式硅微加速度计的结构设计 被引量：21
2
作者 袁光 丁衡高 +1 位作者 高钟毓 董景新 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第11期38-41,共4页
为了满足对中等精度的微机械加速度计的需求，讨论了一种硅片溶解法制造的平面叉指式加速度计，其敏感轴平行于检测质量平面。为了分析该种加速度计的分辨率和固有频率，分析了其机械模型和数值解，并且用有限元方法对几种设计尺寸进行... 为了满足对中等精度的微机械加速度计的需求，讨论了一种硅片溶解法制造的平面叉指式加速度计，其敏感轴平行于检测质量平面。为了分析该种加速度计的分辨率和固有频率，分析了其机械模型和数值解，并且用有限元方法对几种设计尺寸进行了仿真。着重研究了几个关键尺寸，如检测质量厚度和梁的宽度的改变对分辨率和固有频率的影响，并且给出了此种结构在当前条件下的所能得到的测量分辨率极限。最后，给出了两种尺寸的设计，其大小约为１．５ｍｍ×１．５ｍｍ，检测质量厚１０μｍ和１５μｍ，相对于当地重力加速度，分辨率分别为５×１０－３和３×１０－３。 展开更多
关键词 加速度计 有限元 叉指式 硅微加速度计
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一种基于PWCS的惯导系统可观测度分析方法 被引量：25
3
作者 孔星炜 董景新 +1 位作者 吉庆昌 薛建平 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期631-636,641,共7页
为研究惯导系统动基座滤波中各状态的收敛情况与载机机动的关系,提出一种基于分段线性定常系统(PWCS)的可观测度分析方法。该方法利用PWCS可观测性分析方法中的提取可观测矩阵,进一步进行可观测度的计算,用可观测阶数和相对可观测度两... 为研究惯导系统动基座滤波中各状态的收敛情况与载机机动的关系,提出一种基于分段线性定常系统(PWCS)的可观测度分析方法。该方法利用PWCS可观测性分析方法中的提取可观测矩阵,进一步进行可观测度的计算,用可观测阶数和相对可观测度两个指标对可观测性进行量化。分析结果能够明确表示出不同状态在观测中的耦合,准确预测可观测度不同的状态的收敛速度,弥补现有方法的不足。利用这种新方法对"速度+姿态"匹配传递对准进行了分析。车载试验结果表明,仅经过转弯三次的简单机动,俯仰角与横滚角的姿态误差的估计均方差可达到3'以下,陀螺和加速度计零偏也得到有效的估计。试验结果与所提出的可测度分析方法的结论一致,表明了该方法的正确性与有效性。 展开更多
关键词 惯性导航系统 可观测度分析 分段线性定常系统 传递对准 车载试验
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微机电传感器发展及应用的现状与趋势 被引量：14
4
作者 高钟毓 董景新 张嵘 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期7-16,共10页
介绍了微机电传感器自20世纪80年代初期以来发展及应用的现状与趋势。重点讨论了微机电惯性传感器在国际上的先进水平和国内的研究成果,以及军民两用领域的应用前景。最后提出了进一步研究的方向。
关键词 微机电传感器 微机电系统 微机电惯性传感器 MEMS
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基于DSP和CPLD的数字化转台伺服系统的设计与实现 被引量：7
5
作者 李恺 董景新 +1 位作者 赵长德 闵应宗 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第4期55-58,共4页
介绍了一种数字化转台伺服系统的设计及其实现。在设计中使用了数字信号处理器(DSP)以及复杂可编程逻辑器件(CPLD),有效地降低了模拟电路中噪声、漂移等固有因素的影响,使得系统具有较高的精度。实验证明了该方案的实用性和有效性。
关键词 DSP CPLD 转台 数字化伺服系统 设计 数字信号处理器 复杂可编程逻辑器件 噪声 漂移 惯性导航系统
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梳齿式微加速度计闭环系统性能的分析与优化 被引量：13
6
作者 吴天准 董景新 +1 位作者 刘云峰 赵长德 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期285-289,共5页
为定量研究梳齿式微加速度计闭环系统的性能和参数设计准则,通过静平衡方程得到闭环系统输出公式,由此公式推导出灵敏度、最大预载、最佳预载、量程、稳定性、线性度、分辨率等公式。分析了机械和电气参数变化对性能的影响,根据性能指... 为定量研究梳齿式微加速度计闭环系统的性能和参数设计准则,通过静平衡方程得到闭环系统输出公式,由此公式推导出灵敏度、最大预载、最佳预载、量程、稳定性、线性度、分辨率等公式。分析了机械和电气参数变化对性能的影响,根据性能指标提出参数的优化准则和设计公式。 展开更多
关键词 微机电系统 梳齿式微加速度计 性能分析 量 程 稳定性 线性度 分辨率 参数设计
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电容式微机械加速度计闭环系统的零偏 被引量：11
7
作者 吴天准 董景新 刘云峰 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期201-204,共4页
为解释电容式微加速度计闭环系统零点不惟一的特殊现象,对其力学模型和电路特性进行理论分析,推导了闭环输出、零偏、零偏重复性、检测盲区宽度等公式,建立新的静平衡模型。通过零偏与预载的关系实验,定量分析了零偏不重合度、零偏重复... 为解释电容式微加速度计闭环系统零点不惟一的特殊现象,对其力学模型和电路特性进行理论分析,推导了闭环输出、零偏、零偏重复性、检测盲区宽度等公式,建立新的静平衡模型。通过零偏与预载的关系实验,定量分析了零偏不重合度、零偏重复性等,并对实验数据进行误差分析。该静平衡模型揭示了动齿的运动规律,证明检测盲区宽度和零偏重复性成正比,成功解释了两个零点问题。指出提高零偏重复性指标的方法,对于微机械结构的设计、预载的选择也具有指导意义。 展开更多
关键词 电容式微加速度计 微机电系统 闭环系统 检测盲区 零偏 零偏重复性
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微机械加速度计的研究 被引量：13
8
作者 高钟毓 赵长德 +1 位作者 张嵘 董景新 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第11期4-8,共5页
讨论了一种扭摆式微机械加速度计。介绍了它的敏感元件的结构尺寸、振动模态以及数学模型。阐述了位移检测电路的原理和要求，以及满足这些要求所采用的技术措施。推导了这种加速度计的敏感元件和位移检测电路的灵敏度公式。叙述了敏感... 讨论了一种扭摆式微机械加速度计。介绍了它的敏感元件的结构尺寸、振动模态以及数学模型。阐述了位移检测电路的原理和要求，以及满足这些要求所采用的技术措施。推导了这种加速度计的敏感元件和位移检测电路的灵敏度公式。叙述了敏感元件的体硅溶解薄片法制造工艺。从热噪声和电噪声两方面分析了这种加速度计的精度极限，相对于当地重力加速度应该能达到１０－５。但是，试验样机的初步实验结果表明，目前精度只有１０－２～１０－３，因此，还有巨大潜力。 展开更多
关键词 微机械 加速度计 噪声 微加工 体硅溶解薄片法
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捷联惯导快速传递对准的可观测性与机动方案 被引量：12
9
作者 孔星炜 郭美凤 董景新 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期232-236,共5页
为研究捷联惯导"速度+姿态"匹配快速传递对准中滤波模型的可观测性与载体机动的关系,提出一种分段线性定常系统(PWCS)可观测性逆向分析方法。该方法将原模型近似为PWCS。通过分析PWCS可观测性矩阵的秩的时变,推导出使PWCS完... 为研究捷联惯导"速度+姿态"匹配快速传递对准中滤波模型的可观测性与载体机动的关系,提出一种分段线性定常系统(PWCS)可观测性逆向分析方法。该方法将原模型近似为PWCS。通过分析PWCS可观测性矩阵的秩的时变,推导出使PWCS完全可观测的各种状态段组合,包含其中任一种状态段组合的机动方案即满足滤波模型完全可观测的条件。摇翼机动传递对准仿真结果验证了PWCS可观测性逆向分析方法。由该方法的分析结果提出利用载体普通机动的快速传递对准机动方案。 展开更多
关键词 捷联惯导系统}传递对准}可观测性 机动
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MEMS加速度计温漂预测补偿模型 被引量：12
10
作者 徐哲 刘云峰 董景新 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期601-604,610,共5页
温度漂移是影响MEMS加速度计实用效能的关键问题,为提高加速度计的精度和使用范围,需对温漂进行建模和补偿。首先通过温度循环试验对MEMS加速度计温漂特性进行了分析,然后分别采用曲面拟合法、SVM模型和RVM模型建立了温漂预测补偿模型,... 温度漂移是影响MEMS加速度计实用效能的关键问题,为提高加速度计的精度和使用范围,需对温漂进行建模和补偿。首先通过温度循环试验对MEMS加速度计温漂特性进行了分析,然后分别采用曲面拟合法、SVM模型和RVM模型建立了温漂预测补偿模型,最后应用环境温度试验数据对模型进行检验和验证。结果表明:三种方法均能够有效的预测加速度计温漂,补偿后的温漂滞环开口由60 mg分别下降到5 mg、10 mg、15 mg。曲面拟合法简单、精度高,但对系统重复性要求高,且对噪声比较敏感;SVM模型法计算能力强,但计算量较大,模型参数较多;RVM模型法模型参数较少,计算量小,但训练时间较长,且预测精度不如其他两种方法高。 展开更多
关键词 微机械加速度计 温漂 滞环 曲面拟合 支持向量机 相关向量机
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一种叉齿式微硅加速度计的设计与分析 被引量：7
11
作者 秦君华 董景新 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期83-86,共4页
本文介绍了一种适合军民两用市场的、中低精度的叉齿式微硅加速度计的设计和仿真 ,其敏感轴平行于检测质量平面 ,微结构梁采用了折叠梁结构。对这种加速度计的结构参数进行了理论设计和优化选择 ,利用Ansys结构分析软件重点研究了折叠... 本文介绍了一种适合军民两用市场的、中低精度的叉齿式微硅加速度计的设计和仿真 ,其敏感轴平行于检测质量平面 ,微结构梁采用了折叠梁结构。对这种加速度计的结构参数进行了理论设计和优化选择 ,利用Ansys结构分析软件重点研究了折叠梁结构参数对加速度计固有谐振频率和力学特性的影响。最后给出了一个符合仪表性能要求的微加速度计 ,其中心摆片大小为 1.6 mm× 1.0 mm ,量程为 2 5 g,分辨率为 0 .5× 10 - 3g。 展开更多
关键词 叉齿式微硅加速度计 折叠梁结构参数 有限元分析 分辨率 Ansys结构分析软件
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静电悬浮式惯性仪表中的微位移检测技术 被引量：9
12
作者 韩丰田 吴秋平 董景新 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第1期72-76,共5页
静电陀螺仪、空间静电加速度计等基于静电悬浮的惯性仪表在高精度的惯性导航和空间微重力测量领域得到广泛应用。近年来,对基于MEMS工艺的悬浮式微惯性传感器的研究引起了广泛的重视。介绍了静电悬浮式惯性仪表中采用的差动电容式微位... 静电陀螺仪、空间静电加速度计等基于静电悬浮的惯性仪表在高精度的惯性导航和空间微重力测量领域得到广泛应用。近年来,对基于MEMS工艺的悬浮式微惯性传感器的研究引起了广泛的重视。介绍了静电悬浮式惯性仪表中采用的差动电容式微位移检测电路的原理,分别对静电陀螺、静电加速度计和MEMS微陀螺、微加速度计的电极配置方案和位移检测的接口电路进行了分析,并对不同的位移检测方案进行了比较。 展开更多
关键词 静电悬浮 差动电容传感器 微位移检测 惯性仪表
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基于蒙特卡罗法的弹道导弹落点密集度验前估计 被引量：11
13
作者 郑小兵 董景新 +1 位作者 张志国 孟令晶 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期116-121,共6页
为获得弹道导弹落点密集度的验前估计,应用蒙特卡罗法设计了一种基于制导工具误差的模拟打靶试验统计方法。建立了由制导工具误差到导弹飞行主动段终点偏差的误差传递方程,推导出18项参数的环境函数矩阵,然后利用椭圆弹道理论将主动段... 为获得弹道导弹落点密集度的验前估计,应用蒙特卡罗法设计了一种基于制导工具误差的模拟打靶试验统计方法。建立了由制导工具误差到导弹飞行主动段终点偏差的误差传递方程,推导出18项参数的环境函数矩阵,然后利用椭圆弹道理论将主动段终点偏差折算落点偏差,完成了由靶场验前测试数据到落点密集度的统计试验估计模型。实现了伪随机数的产生和抽样,并对其进行了参数检验、均匀性检验和随机性检验。利用某型弹道导弹靶场单元测试数据进行模拟打靶试验,统计试验结果得到落点CEP和密集度的估计值和置信区间。飞行试验结果证实了该方法的可行性。 展开更多
关键词 弹道导弹 落点密集度 蒙特卡罗法 制导工具误差 环境函数矩阵
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微机械杠杆力放大效果的计算和提高 被引量：10
14
作者 胡淏 董景新 +1 位作者 刘云峰 曹宇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期91-94,共4页
硅微谐振式加速度计是一种高精度的惯性传感器,它通过谐振梁刚度随惯性力的变化检测输入加速度的大小。为了得到较高的标度因数,国内外的研究机构普遍使用微机械杠杆机构来放大惯性力,但实验中微机械杠杆往往达不到理想的放大倍数,尤其... 硅微谐振式加速度计是一种高精度的惯性传感器,它通过谐振梁刚度随惯性力的变化检测输入加速度的大小。为了得到较高的标度因数,国内外的研究机构普遍使用微机械杠杆机构来放大惯性力,但实验中微机械杠杆往往达不到理想的放大倍数,尤其是多级杠杆对力的放大作用非常有限。结合国内加工条件,微机械杠杆力放大机构的模型被合理简化,使用有限元分析运动模态的方法,分别计算微机械杠杆、检测质量支撑梁以及谐振梁的刚度,并按此仿真计算结果估算微机械杠杆的力放大倍数。通过理论推导、ANSYS仿真和对微机械杠杆实验的结果验证了这种方法的正确性。为分析微机械杠杆实际的力放大效果提供了一种实用方法,并基于此方法提出通过提高输出刚度来提高微机械杠杆力放大倍数的方法。通过对杠杆结构的优化,可将原有3.9倍的杠杆放大倍数提高到7.0倍。 展开更多
关键词 微机电系统 微机械加速度计 谐振梁 微机械杠杆 有限元分析
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随钻测井用涡轮发电机叶轮组水力性能分析 被引量：10
15
作者 药晓江 董景新 +3 位作者 尚捷 菅志军 张冠琪 祝昭 《石油机械》 2015年第6期6-10,75,共6页
采用CFD方法对某型随钻井下涡轮发电机叶轮组进行数值分析,计算叶片的水力特性,预测叶轮的输出性能。首先,提取叶轮模型的几何特征参数,采用CFD分析软件FINE/Turbo建立仿真模型,并对叶轮组进行全三维数值仿真模拟,得出静子叶片出口流动... 采用CFD方法对某型随钻井下涡轮发电机叶轮组进行数值分析,计算叶片的水力特性,预测叶轮的输出性能。首先,提取叶轮模型的几何特征参数,采用CFD分析软件FINE/Turbo建立仿真模型,并对叶轮组进行全三维数值仿真模拟,得出静子叶片出口流动角和转子叶片进口流动角沿径向分布规律,以及转子叶片压力系数沿径向分布等水力特性参数。然后通过计算得到叶轮的输出功率、输出扭矩和效率等宏观特性参数,并解释了叶轮输出特性与叶片水力特性之间的关系。最后通过试验验证数值仿真叶轮的转速误差在6%以内。研究结果可为叶片改型和叶轮输出性能的改进提供参考。 展开更多
关键词 随钻测井 涡轮发电机 水力性能 CFD分析 数值仿真
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微加速度计温度特性及敏感元件自恒温方案 被引量：9
16
作者 李童杰 刘云峰 +1 位作者 董景新 刘继奎 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1013-1017,共5页
温度是影响微加速度计精度的一个相当重要的因素。该文首先分析了微加速度计闭环系统各部分的温度特性对系统的影响;接着,设计实验分别测试各个部分的温度特性,确定出敏感元件的温度特性是系统温漂的主要来源;最后,设计了敏感元件芯片... 温度是影响微加速度计精度的一个相当重要的因素。该文首先分析了微加速度计闭环系统各部分的温度特性对系统的影响;接着,设计实验分别测试各个部分的温度特性,确定出敏感元件的温度特性是系统温漂的主要来源;最后,设计了敏感元件芯片自恒温系统,并进行温度补偿。该方案在增加少量加热功率的基础上大大提高了系统的温度特性。实验结果表明:温控后,在增加760 mW加热功率的情况下,能保证微加速度计零偏温漂和二次补偿后零偏稳定性,分别从2.061 mgn/℃和2.269 mgn提高到0.199 mgn/℃和0.129 mgn。 展开更多
关键词 梳齿式 微加速度计 芯片自恒温系统 温度补偿
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基于静电悬浮转子的硅微陀螺技术 被引量：7
17
作者 韩丰田 吴秋平 +1 位作者 吴黎明 董景新 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第3期339-342,347,共5页
设计了一种转子采用五自由度静电悬浮的微机械陀螺。微陀螺基于玻璃-硅-玻璃键合的三明治结构、环形转子、体硅工艺、电容式位移检测方案;采用公共电极施加高频激励信号,基于隔离网络和频分复用的方法实现检测电极与加力电极的复用以简... 设计了一种转子采用五自由度静电悬浮的微机械陀螺。微陀螺基于玻璃-硅-玻璃键合的三明治结构、环形转子、体硅工艺、电容式位移检测方案;采用公共电极施加高频激励信号,基于隔离网络和频分复用的方法实现检测电极与加力电极的复用以简化陀螺结构;通过有源静电悬浮系统约束环形转子沿五自由度的运动,并提供足够的支承刚度;转子的转速控制基于三相可变电容式电机驱动方式,借助于检测转子与定子旋转电极的电容变化获得转子速度以实现转速闭环控制。目前已加工出基于深反应离子刻蚀工艺的微结构,采用基于DSP的数字控制器实现了环形转子的五自由度稳定悬浮。 展开更多
关键词 硅微陀螺 静电悬浮 体硅工艺 电容式位移检测 可变电容式电机
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GNSS/MIMU组合导航技术综述 被引量：7
18
作者 马芮 董景新 《飞航导弹》 北大核心 2007年第4期42-46,62,共6页
详细介绍了当前GNSS系统(GPS,GLONASS,GALILEO)的现状和发展方向。对几种卫星导航系统的异同进行了综合对比说明,并对卫星导航系统的发展前景进行了分析和预测。最后对GNSS/MIMU组合导航技术进行了综合介绍。
关键词 GNSS MIMU 组合导航 制导
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大陀螺零偏条件下的快速传递对准算法 被引量：8
19
作者 孔星炜 郭美凤 +2 位作者 董景新 李冬梅 薛建平 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第5期509-512,517,共5页
针对某些某些微机械陀螺零偏重复性差的特点,提出了滤波反馈修正和陀螺零偏粗对准预处理两种方法,使"速度+姿态"快速传递对准算法在大陀螺零偏条件下能够不损失估计精度。在简要介绍"速度+姿态"快速传递对准算法数... 针对某些某些微机械陀螺零偏重复性差的特点,提出了滤波反馈修正和陀螺零偏粗对准预处理两种方法,使"速度+姿态"快速传递对准算法在大陀螺零偏条件下能够不损失估计精度。在简要介绍"速度+姿态"快速传递对准算法数学模型的基础上,探讨了大陀螺零偏导致的惯导系统非线性误差。为减小上述非线性误差的影响,提出用每一步滤波估计值修正子惯导状态的反馈修正方法,和在进行卡尔曼滤波前直接测量比较主、子惯导陀螺输出的陀螺零偏粗对准预处理方法。仿真结果表明,采用上述两种方法,快速传递对准算法可在陀螺零偏过大的情况下保持算法的有效性和估计精度。 展开更多
关键词 传递对准 “速度+姿态”匹配 微机械陀螺 零偏
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静电悬浮加速度计检测线路设计及实验研究 被引量：7
20
作者 吴黎明 董景新 韩丰田 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1569-1572,共4页
本文首先介绍静电悬浮加速度计在国内外的发展现状以及在空间技术中的应用,然后介绍静电悬浮加速度计的基本工作原理。针对测量微弱差动电容ΔC的检测线路进行设计,建立了用于调制ΔC的变压器电流电桥的等效电路模型,导出了用于调制信... 本文首先介绍静电悬浮加速度计在国内外的发展现状以及在空间技术中的应用,然后介绍静电悬浮加速度计的基本工作原理。针对测量微弱差动电容ΔC的检测线路进行设计,建立了用于调制ΔC的变压器电流电桥的等效电路模型,导出了用于调制信号放大的宽带放大电路的放大倍数KAC,分析了采用2路TTL同步方波信号控制4路单刀单掷模拟开关的解调电路工作过程,估算了滤波电路的截止频率f-3dB,使得解调信号在工作频带fs内基本保持0 dB增益,在高于载波频率f0上获得较大的衰减。实验结果表明,该检测线路实际灵敏度为0.601 mV/fF,考虑线路固有噪声和寄生电容的影响,最小分辨率达到1.06 fF。 展开更多
关键词 静电悬浮 加速度计 变压器电桥 宽带放大 相敏检波
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