融合MT2503与MEMS传感器的惯性导航定位算法

为提高惯性导航室内定位算法的精度与连续性,提出一种融合MT2503与MEMS传感器的惯性导航定位算法,算法以MT2503芯片作为定位终端,并将加速度计传感器、陀螺仪,磁力计等传感器与其进行融合,通过加速度计传感器解算步长、步幅、步频,通过陀螺仪与磁力计来识别定位终端微动偏移量,最后在初始位置上累加定位终端位移得出定位终端实时位置。实验证实通过零速修正和卡尔曼滤波对误差进行校正,有效的解决了MEMS(micro-electro mechanical system)定位算法中存在的导航解算误差累积问题,提升了MEMS惯性导航室内定位算法的精度。     

MEMS器件捷联惯导系统旋转调制技术

使用微机电(MEMS)惯性器件利于捷联惯导系统的低成本和小型化,但MEMS器件误差较大.为提高系统精度,引入了一种全自主误差补偿方法——旋转调制.说明了旋转调制对常值误差的抑制作用和对导航精度的改善效果,并在旋转轴数目、旋转方向、旋转连续性和旋转速度等方面比较了不同旋转调制方案.根据MEMS器件的误差特性,选择了一种适合MEMS器件捷联惯导系统的旋转调制方案并自主研发了原理样机.静态和车载实验表明:旋转调制可以明显抑制MEMS器件常值误差对导航精度的影响,200s内俯仰和横滚姿态精度提高了5倍,速度和位置精度提高了近10倍.     

MEMS 器件的白光干涉测量

白光干涉测量法适用于 MEMS 器件的三维表面形貌测量。通过 Matlab 仿真,讨论了在局部峰点插值法中采用三次样条插值的优势,从测量速度、测量精度、抗噪能力和扫描步距等方面对局部峰点插值法与傅立叶变换滤波法、希尔伯特变换法、小波变换法进行比较。最后经过中值滤波预处理、局部峰点插值法处理后,得到器件的三维表面形貌。     

深度紫外光刻图形精度模拟研究

UV-LIGA技术是制作大高宽比微电子机械(MEMS)的方法之一,而UV-LIGA技术的关键工艺之一为深度紫外光刻.由于紫外光衍射效应影响紫外光刻的微结构图形精度.本文主要研究了衍射效应对深紫外光刻精度的影响,并与实验结果进行了比较,理论模拟结果和实验比较吻合.因此,可以通过模拟结果得到不同厚度光刻胶的最佳曝光剂量,以便得到高质量的微结构图形.     

基于力学咬合的楔形腔锥形光纤耦合封装结构研究

对楔形腔光场传输模式进行对比分析,改变MEMS工艺参数,加工出楔角外侧下边缘带有"齿"的10°楔角楔形腔;设计光纤架与壳体,采用力学咬合的方式,对锥形光纤耦合位置进行固定,实现力学无胶封装,消除了封装材料性能退化对倏逝场产生的破坏,获得了稳定的倏逝场耦合模式,进而得到稳定的高品质因数(Q);封装前后楔形腔倏逝场耦合模式改变微小,Q值不随时间产生退化。使用高速转台对封装结构进行稳定性测试,5g离心转动前后,楔形腔与锥形光纤耦合位置不变。     

基于四元数EKF算法的小型无人机姿态估计

针对小型无人机设计的姿态测量系统,提出一种用于小型无人机姿态估计的四元数扩展Kalman滤波算法.该算法通过建立四元数姿态运动模型和航姿传感器测量模型,构建了以四元数和陀螺仪随机漂移为状态向量、以加速度计测量值和磁阻仪解算的航向角为观测向量的扩展Kalman滤波器,并设计了自适应测量噪声协方差矩阵修正法.实验结果表明,该算法不但解决了微机电系统惯性器件用于载体姿态测量时精度低、易发散、易被干扰的问题,而且显著减小了陀螺仪随机漂移对姿态估计的影响,有效提高了姿态估计的精度.     

MEMS热式微流量传感器发展综述

MEMS热式微流量传感器具有灵敏度高、量程宽、响应时间短等优点,在生化医疗等领域具有重要的实用价值和意义。本综述首先介绍了MEMS热式流量传感器的工作原理和基本结构,随后阐述了此类传感器的分类、发展历史与技术特性,最后展望了其今后的发展趋势和应用前景。     

基于自适应平方根UKF的微机械传感器融合航姿估计

提出一种新的基于自适应平方根UKF的微机械传感器组合姿态测量系统.该系统采用3轴微机械陀螺积分得到姿态角,采用3轴微机械加速度计测量重力矢量得到俯仰角和横滚角,分别校正俯仰漂移和横滚陀螺漂移;采用磁强计得到航向角,并与陀螺积分角度融合校正航向陀螺漂移.跑车实验结果表明,基于自适应平方根UKF算法可实时估计机动加速度干扰,并在融合滤波器中进行补偿,能够有效去除车辆机动加速度干扰,姿态角估计精度在±0.6°以内.     

含大规模端口的MEMS宏模型提取及角度参数化

针对含大规模输入输出端口的MEMS结构,提出分块叠加Arnoldi方法提取其宏模型,针对MEMS器件中广泛存在几何形状相同而初始方位不同的结构,采用矩阵坐标变换实现宏模型的角度参数化,解决宏模型的重复提取问题。最后,结合一种微型可编程光栅的设计验证了宏模型的效率与精度,与有限元仿真结果进行比较,基于宏模型的MEMS器件系统级仿真结果相对误差小于2%,时域仿真速度提高了45倍。     

MEMS微变形镜单元间耦合的优化控制研究

通过计算MEMS微变形镜校正畸变波面后的残余误差,研究不同单元间耦合情况对变形镜校正效果的影响.针对连续镜面MEMS微变形镜单个致动器单元工作时,相邻及以外的单元都会有一个变形量,用耦合系数来表征单元工作时对相邻单元变形量的影响程度.以单元间距为3mm的10×10单元阵列MEMS微变形镜为例,研究了变形镜校正不同畸变波面时,最佳耦合系数与波面畸变因素对应关系.当校正对象为前20阶Zernike多项式波面,此变形镜的最佳耦合系数为10%.分析了单元间距分别为2,2.5,3,3.5,4mm时,10×10单元阵列MEMS微变形镜校正效果的变化情况;不同单元间距对应的最佳耦合系数分别为12%,11%,10%,9%,8%.