基于CMOS APS的微型数字式太阳敏感器

研制了一种适用于微型航天器的两轴数字式太阳敏感器,其光学系统由CMOS APS图像传感器和MEMS工艺制作的孔阵列结构光线引入器组成.敏感器外形尺寸68 mm×68 mm×58 mm, 质量小于300 g, 功耗低于2.5 W, 更新率优于2 Hz.该文介绍了CMOS APS图像传感器的优势及其在太阳敏感器中的应用,以及所研制微型太阳敏感器的系统硬件、软件设计.对微型太阳敏感器样机进行了标定,结果表明微型太阳敏感器在±64°视场以内精度优于0.1°, ±10°视场以内精度优于0.02°.     

微型数字式太阳敏感器的原理实验

对一种基于新型光线引入器和有源像素传感器(APS) CMOS图像传感器的微型数字式太阳敏感器进行了设计和原理实验研究.介绍了系统的工作原理、光线引入器的结构特点和APS CMOS图像传感器的特点,进行了系统误差分析与实验.实验结果表明太阳敏感器的角度估算精度在±10°视场角内为 0.16°. 对太阳敏感器的实验研究和屏阵列光线引入器的结构设计与使用性能的初步探讨说明大面阵CMOS图像传感器和新型光线引入器有助于太阳敏感器的微型化和高精度化.     

基于星敏感器的卫星瞬时姿态计算方法

在分析星敏感器姿态测量原理的基础上，给出了利用方程组进行姿态计算和平差的方法并予以实现，且对仿真结果进行了分析。结果表明，该方法具有较快的计算速度(0.1ms以下)，参与计算的星为5—8颗时满足星敏感器的精度要求，基于星敏感器的卫星瞬时姿态计算方法可以在实际中应用。     

CCD太阳敏感器精度标定方法

介绍了CCD太阳敏感器的工作原理,对CCD太阳敏感器的误差进行分析,采用分段拟合的方法进行CCD太阳敏感器的精度标定.     

基于MEMS光线引入器的太阳敏感器技术

太阳敏感器是卫星等航天器上的重要姿态测量部件,其原理是测量太阳光线和敏感器本体主轴的夹角,近而确定卫星的指向。随着MEMS技术和高精度图像传感器技术的发展,将MEMS光线引入器阵列和APS（Active Pixel Sensor）图像传感器技术进行组合,在不增加系统的质量和功耗的情况下通过多个成像阵列来降低系统的随机误差,提高成像中心位置的准确性,从而将太阳敏感器的测量精度提高一个量级。同时采用图像预测提取相关算法（Future Extraction and Image Corre-lation-FEIC）,提高了系统的鲁棒性,在部分小孔受到堵塞等干扰情况下,依然保证系统正常工作,精度上基本上不受影响。传统的太阳敏感器一般采用单孔式光线引入器和CCD等方案来实现的,精度比较低。这种新设计思路和实现方法为太阳敏感器系统的可靠性提供了重要保障。     

面向高精度太阳敏感器的探测器复用技术

为了提高太阳敏感器的精度,同时实现太阳敏感器的大视场与高精度,该文提出了一种探测器复用技术,解决了精度与视场角相互制约的矛盾。该技术利用带有多组定位孔的光线引入器,将太阳敏感器的视场进行了细分,并且通过数值仿真对定位孔图案进行了优化设计。基于探测器复用技术的太阳敏感器原理样机的测试实验表明:其精度可达5″(3σ),视场角为105°×105°。该技术能够将太阳敏感器的精度提升到角秒量级,同时保持较大视场角。     

立方星用太阳敏感器的设计

针对立方星的姿态控制中,获取卫星当前姿态的需求,设计了一种用于立方星的数字式太阳敏感器.通过线性CCD(Charge Coupled Device)和对应的狭缝型光学通路设计,实现了对点状光源相对于安装平面的法线双角度测量,并达到了视场角度40°,理论测量精度为0.01°的设计指标.该太阳敏感器采用了商用现成品和技术(...     

太阳敏感器输出误差测量装置研究

设计完成了一种太阳敏感器输出误差测量装置,其原理简单、成本较低,可以满足大部分太阳敏感器地面测试测量精度的需求。太阳敏感器是卫星动态模拟器敏感器部件的重要组件之一。太阳敏感器输出误差测量是卫星动态模拟器研制和实验操作的一项重要的前期工作,精确测量太阳敏感器误差对以后的理论计算和仿真实验有重要意义。太阳敏感器主要通过测量太阳光线与卫星某一体轴之间的夹角,确定太阳在敏感器本体坐标系中的位置,通过坐标矩阵变换得到太阳在卫星本体坐标系中的位置,最终在卫星的姿态控制系统中求出卫星姿态,即卫星的空间方位。提出了一种新的基于ARM7单片机的数字太阳敏感期输出误差测量装置设计方法。采用高精度数字式二自由度电动转台作为测量装置的基台,用于改变输入角度。采用ARM单片机控制器控制转台的转动角度和转动速度;采用专用的太阳模拟器作为太阳敏感器的输入光源;太阳敏感器的输出角度通过无线模块传送至PC机进行输出处理操作。对比转台角度和太阳敏感器的输出实测角度,可以得到太阳敏感器的输出误差曲线。本测试系统误差来源较少,主要为动力学转台的运动误差和太阳模拟器光源误差。转台的运动控制精度为0.00125mm/(°)。理想情形本装置的测量精度为角...     

数字太阳敏感器高精度电激励信号源设计

介绍了一种数字太阳敏感器的电激励测试系统的设计。设计中采用FPGA为数据处理、时序控制核心,采用数模转换器以及运算放大器构成模拟输出模块,采用串口与上位机进行通信。设计采用一种整体偏移的方法来模拟仿真太阳敏感器的图像探测器的输出。系统输出的电信号满足太阳敏感器大视场、高精度的要求,目前数字式太阳敏感器高精度电激励信号源系统已经在太阳敏感器研制过程中的地检实验中得到应用。     

热变形对数字式太阳敏感器精度影响研究

简单介绍了数字式太阳敏感器的工作原理,对数字式太阳敏感器在不同工况下的热变形进行了仿真计算,并分析其对数字式太阳敏感器的输出精度的影响,最后对仿真结果与实验结果进行了比较.     

基于修正矩法的数字太阳敏感器图像处理

为提高数字太阳敏感器的角度测量精度,降低计算量,提高运算速度,选用矩法进行太阳成像质心的估算。针对矩法对图像背景敏感的缺点,考虑数字太阳敏感器所成图像背景大而有效亮斑小的特点,对矩法进行修正以消除背景影响,通过小孔衍射的计算机仿真结果确定修正矩法中的关键参数。在数字太阳敏感器的标定实验中,用修正矩法处理图像,分析了影响质心精度的因素,结果表明修正矩法在很大程度上消除了背景对质心估算精度的影响。综合各种误差因素后,在整个±64°视场内太阳敏感器成像质心的估算精度达到0.02像素。     

微机电系统科学与技术发展趋势

阐明了微机电系统（ＭＥＭＳ）的学科内涵与应用范畴,着重介绍了国外ＭＥＭＳ的研究情况,研究表明微尺度下一些物理现象与宏观世界的存在差别;论述了ＬＩＧＡ加工、刻蚀技术等微制造技术。总结了国内的研究工作,给出了我国在基础理论、材料、工艺、元器件、测试及微系统等方面的研制情况,并提出发展我国微电机电系统的几点建议。     

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.     

基于微型传感器的虚拟人运动控制

利用传感器数据和相邻肢体段相互关联的特点,根据人体运动特征建立了层次化结构的虚拟人运动模型,通过微型传感器采集的数据驱动虚拟人每个关节旋转,计算出关节的旋转角度,给出基于下肢运动的人体位移的计算方法。最后采用微型传感器数据和前向动力学相结合的方法对虚拟人运动进行控制,实现人体运动的重现。     

SISO-CMAC算法在传感器非线性误差补偿中应用

研究了一种单输入单输出的小脑神经网络(SISO-CMAC),并对SISO-CMAC的收敛性进行了证明.SISO-CMAC具有收敛速度快、算法简单和函数逼近精度高等优点,可以在单片机上实现.将SISO-CMAC直接用于传感器误差非线性补偿中,提高了测量系统的精度,并通过试验验证了该方法的有效性.     

电火花沉积加工微细结构的研究

论述了一种新的微细电火花加工方法.先确定微细电火花沉积加工工艺参数的选取原则,然后使用铜、钢和钨为电极,在空气介质中沉积出直径0.19 mm、高7.35 mm的微小圆柱体,又通过仅仅改变极性进行有选择性的去除加工.在此基础上提出单圆柱连续沉积策略,得到HIT字符型阵列.实验表明,重力对微细沉积加工的影响微弱,氩气介质有助于提高微圆柱体表面质量.最后的组织结构、能谱和硬度检测等显示,沉积材料致密、坚硬,并呈明显的分层结构.     

数字式温度传感器MAX6575的非线性补偿设计

在分析了数字单总线温度传感器MAX6575的特点、时序和工作原理的基础上，设计了基于单片机MCS-51的温度检测电路。利用所设计的电路得出了传感器MAX6575的温度与误差曲线，针对该曲线，根据传感器非线性拟合方法中端点连线平移法，绘制了拟合直线，列出了非线性补偿方程，并编制软件对温度传感器MAX6575的非线性进行补偿，精度高于0.4℃，满足温度测控系统的要求。     

发射光谱法测定牙齿中十二种微量元素

本文通过对牙齿中微量元素的测定,叙述了试样处理,标样制备和数据测量与处理中一些问题。对分析结果进行了适当讨论。     

利用液体桥力的微球转移操作

为了克服粘着对微机电系统装配的影响,提出了一种利用液体桥力实现微球转移操作的方法。利用操作臂和微球之间的液体桥力实现微球的抓取,利用目标平面和微球之间的液体桥力实现微球的释放。对微球受力的理论分析表明,重力可以被忽略。由于干燥微球和粗糙平面之间的粘着力很小,抓取操作容易实现;释放操作要求操作臂末端的半径小,操作液体的界面能尽量低。使用该方法实现了一种微滚动导轨的装配,从而验证了该方法的可行性。