導航與控制

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導航與控制 關注(): 期刊周期：月刊; 期刊級別：省級; 國內統一刊號：11-5804/V; 國際標準刊號：1674-5558; 主辦單位：北京航天控制儀器研究所; 主管單位：中國航天科技集體公司; 上一本期雜志：道路交通管理道路交通管理雜志; 下一本期雜志：大慶石油學院學報黑龍江科技學報

　　《導航與控制》雜志是由《慣導與儀表》、《慣性器件》、《慣性儀表制造技術》三刊整合而成的，已有30余年的辦刊歷史和經驗，是導航與控制學術技術及儀表制造技術領域唯一的專業工程技術期刊，是中國宇航學會飛行器慣性器件專業委員會、中國慣性技術學會慣性儀表與元器件專業委員會及中國慣性技術學會材料與工藝專業委員會的核心期刊。

　　辦刊宗旨

　　《導航與控制》堅持反映導航與控制總體設計、系統集成、大型試驗、系統測試等工程技術方面的成果和經驗，堅持為型號產品研制服務，為從事航天器型號產品研制的廣大一線科研人員服務，對跟蹤世界先進慣性及導航控制技術，推動我國慣性器件及其工程制造技術的進步和創新發展，做出了貢獻，已成為國內慣性導航與控制技術工作者不可缺少的學術交流平臺。

　　面向對象

　　全國高等學校、科研及推廣院所站、各級黨政機關、企事業單位的廣大專家學者、工程技術人員、碩士博士研究生、管理人員等。

　　閱讀推薦：導航定位學報

　　《導航定位學報》創刊于1995年，自創刊以來，以新觀點、新方法、新材料為主題，堅持"期期精彩、篇篇可讀"的理念。導航定位學報內容詳實、觀點新穎、文章可讀性強、信息量大，眾多的欄目設置，導航定位學報公認譽為具有業內影響力的雜志之一。

　　導航與控制最新期刊目錄

基于正交鑒相方法的核磁共振陀螺儀惰性氣體橫向弛豫時間測量方法研究

摘要：原子氣室中惰性氣體原子的弛豫時間是影響核磁共振陀螺儀性能的關鍵參數，長弛豫時間對陀螺儀精度的提升至關重要。針對核磁共振陀螺儀弛豫時間測量的問題，基于布洛赫方程給出了核自旋進動信號與驅動磁場之間的相位差與惰性氣體橫向弛豫時間的關系公式，并提出了通過正交鑒相測量惰性氣體原子橫向弛豫時間的測量方法，最終通過實驗驗證了正交鑒相測量橫向弛豫時間的可行性，為原子氣室橫向弛豫時間測量提供一種新方法，為原子氣室性...

MEMS慣性傳感器的零偏漂移性能優化綜述

摘要：MEMS慣性傳感器是一種用于導航、定位與姿態測量的微型器件，主要包括MEMS陀螺儀和MEMS加速度計。然而由于器件結構、封裝工藝、環境改變以及硬件電路等因素，傳感器會出現零偏漂移，從而嚴重影響性能，因此零偏漂移補償技術具有重要研究意義。首先介紹了MEMS慣性傳感器的分類和基本原理，然后分析了零偏漂移的來源，主要來自頻率裂解、封裝應力、溫度波動和電路相移等。綜述了國內外零偏漂移補償技術的研究現狀，主...

序言

摘要：<正>現代裝備的智能化發展對小型化、低功耗的微機電系統(MEMS)傳感器提出了廣泛的需求，作為新一代慣性器件重要技術發展方向，MEMS慣性器件及系統在智能裝備的導航與控制中發揮越來越重要的作用，其性能提升已成為推動無人系統、智能裝備自主化發展的核心技術之一。MEMS慣性器件基于硅材料并通過微電子工藝進行批量制造，具有小體積、低成本、低功耗、易于數字化、高集成度的優勢，使慣性器件的應用領...

仿生飛行器多源信息融合與控制技術研究

摘要：本文綜述了仿生飛行器多源信息融合與控制技術的研究現狀和發展趨勢。文章首先概述了昆蟲和鳥類的導航與控制機制，揭示了它們如何整合視覺、嗅覺、地磁等多源信息進行導航，分析了其獨特的飛行感知系統和信息融合反饋控制機制。隨后，文章探討了仿生飛行器多源信息融合導航與控制技術的研究現狀，涵蓋了飛行器多源信息導航技術、仿生飛行器動力學模型、仿生飛行器運動控制與導航定位技術，以及生物啟發的分布式感知飛行控制技術。最...

抗高過載MEMS慣性器件及測試設備概述

摘要：精確制導彈藥因其具有打擊精度高、突防能力強、射程廣等優勢，已經成為了現代軍事體系中不可或缺的組成部分，以微機械加速度計和微機械陀螺儀為代表組成的微慣性制導系統在炮彈精確制導中有著極其重要的作用。因此，如何使微慣性器件在高過載環境中正常工作已經成為了各科研院所和高校的重點研究方向。旨在系統地概述MEMS慣性器件在高過載環境中的需求及其技術挑戰，并重點分析抗高過載技術的關鍵創新點和相關測試設備的最新進...

小量程高標度因數石英諧振加速度計研究

摘要：石英諧振加速度計具有穩定性高、功耗低等特點，已成為慣性測量領域的研究熱點。圍繞當前制約石英諧振加速度計性能提升的標度因數和穩定性瓶頸問題，通過系統的理論分析，建立了諧振式加速度計結構模型，提出了具有差動式雙對置擺組件結構的標度因數提升方案。通過多物理場耦合仿真優化參數，確定了加速度計芯片的最佳尺寸，并采用濕法腐蝕與精密機加工工藝實現芯片各部件制造及裝配封裝，初步研制出金屬基集成式石英諧振加速度計工...

基于腔光力系統與抗塌陷脊波導的微陀螺儀集成設計

摘要：陀螺儀作為角速度測量的核心傳感器，其微型化與高精度化對智能導航與精密制導領域至關重要。針對傳統微機電系統（Micro Electro Mechanical System, MEMS）陀螺儀噪聲抑制改進以及腔光力傳感器與MEMS工藝兼容性仍有挑戰的雙重問題，提出一種新型集成架構，旨在通過協同設計雙解耦腔光力系統與抗塌陷脊波導，解決腔光力傳感器波導集成難題并提升性能。首先，采用雙解耦結構降低驅動與檢測...

MEMS諧振梁加速度計的誤差抑制技術研究

摘要：以提升基于玻璃-硅微加工工藝的導航級MEMS諧振梁加速度計工程應用精度為目標，介紹了抑制加速度計溫漂、非線性和振動沖擊誤差的技術方案及樣機性能試驗結果。首先，研究了低溫漂結構設計、低熱應力封裝工藝、溫漂實驗建模與補償等溫漂抑制技術，樣機在-40～60℃范圍下零偏穩定性與標度因數穩定性的均值分別達到4.3μg和1.4 ppm。其次，通過將加速度測量改進為對諧振頻率平方進行差分方式，樣機在±20 g量...

一種自時鐘MEMS陀螺儀驅動回路ASIC電路設計

摘要：MEMS陀螺儀是用于測量運動物體角速度的重要慣性器件，特別是電容敏感型MEMS陀螺儀，因體積小、精度高、集成度高，廣泛應用于消費電子與國防領域。為實現高精度角速度檢測，設計實現了一種具有自時鐘功能的MEMS陀螺儀驅動回路。首先通過電容讀出電路將MEMS陀螺儀的動態電容信號轉換為模擬電壓信號，并經帶通Σ-Δ調制器轉換為數字信號。數字信號經處理后(包括穩幅PID控制)反饋驅動電壓至MEMS陀螺儀，激勵...

抗高過載微機電系統加速度傳感器設計與試驗

摘要：加速度傳感器是航空航天及國防裝備慣性導航、振動監測的關鍵器件，其工作過程中可能面臨高沖擊過載導致功能失效。為了滿足高沖擊過載場合對微機電系統(MEMS)加速度傳感器抗沖擊過載能力的要求，設計了一種抗高過載電容式加速度傳感器，采用“剛柔”結合的抗過載結構限位方案，具備剛性限位結構剛度大、可靠性強與柔性非線性限位結構不易崩裂、可吸收沖擊能量的特點；分析了結構阻尼及模態分離比，對關鍵尺寸進行多參數綜合優...

超高Q值MEMS陀螺帶寬拓展及噪聲優化技術研究

摘要：隨著陀螺儀品質因數的提升，MEMS陀螺儀的帶寬性能限制了其在高精度、高動態領域的應用。針對超高Q值MEMS陀螺帶寬極低的問題展開研究，首先對MEMS陀螺進行建模推導，接著基于傳統力平衡控制環路設計帶寬拓展算法，建立帶寬拓展后系統的噪聲模型，分析其主要噪聲源并進行優化。測試結果表明，所設計的帶寬拓展算法及優化方案適用于Q值為416k的超高Q值MEMS陀螺，相比于傳統力平衡PI控制方案，可以在相同零偏...

MEMS加速度計接口ASIC芯片溫度特性優化設計

摘要：MEMS加速度計是一種基于硅微加工技術、用于測量加速度信息的慣性傳感器，其接口電路的溫度特性決定了整個傳感器的性能。針對MEMS加速度計接口ASIC芯片全溫條件下的零位輸出漂移問題以及滯回特性問題，提出了三種溫度特性優化方案。首先提出了陣列電容補償方案，用于解決運算放大器失調、電容失配導致零位偏移所引起的溫度特性問題；其次設計了低溫漂帶隙基準源，用于提供載波電平及共模電平；最后設計了三階擬合數字溫...

電容式MEMS陀螺儀低噪聲讀出電路的集成化設計

摘要：讀出電路作為傳感器系統的前端模塊，是決定整個系統性能的關鍵部分。針對MEMS電容式陀螺儀的低噪聲讀出需求，采用180 nm CMOS工藝設計了包含驅動環路和檢測電路的集成化讀出電路。根據陀螺實際結構，使用Verilog-A構建了一種可以與CMOS讀出電路進行聯合仿真的陀螺傳感器模型；基于斬波技術，設計了低噪聲電容放大器，在降低低頻噪聲的同時實現了增益可調；對檢測電路中的解調和濾波部分進行了集成化處...

基于貝葉斯優化的分段多項式MEMS陀螺零偏溫補方法

摘要：MEMS陀螺儀因其微機械結構與硅基材料的熱敏特性，在實際應用中表現出顯著的溫度依賴性。為解決這一問題，提出了一種基于貝葉斯優化的自適應分段多項式擬合的溫度補償方法。該方法突破了傳統多項式擬合在溫度區間劃分和參數優化方面的局限性，主要包含三個關鍵技術環節。首先，通過K均值聚類算法對溫度變化區間進行數據驅動式的自適應劃分；其次，在各溫度區間內利用貝葉斯優化框架，同步求解最優多項式階數與正則化系數；最后...

正交剛度校正與檢測軸力平衡雙閉環MEMS陀螺儀快速啟動特性研究

摘要：正交耦合是影響陀螺儀輸出的關鍵因素。在雙閉環MEMS陀螺儀啟動過程中，環路控制參數對輸出穩定時間有著顯著的影響。實驗發現，增大正交環路積分參數KIQ,使檢測解調相位與檢測軸實際相位對齊，可使陀螺儀啟動后30 ms即實現零偏穩定。但在高低溫下，檢測Q值變化使檢測解調相位偏離最佳值，會延長啟動穩定時間。為此提出了一種正交校正固定配置與實時閉環相結合的控制方法，配置固定正交校正偏壓，抵消固有正交耦合，從...

諧振式加速度計驅動技術研究及接口電路集成設計

摘要：諧振式加速度計是一種新型加速度傳感器，具有體積小、功耗低、精度高等優點。針對諧振式加速度計閉環自激驅動技術展開研究，通過分析諧振式加速度計的工作原理，完成敏感結構電學模型的建立及仿真。在完成包含低噪聲運算放大器、非線性乘法器在內的前級跨阻檢測單元和自動增益控制單元設計的基礎上，進行了閉環自激驅動電路的搭建及仿真驗證。仿真結果表明，閉環自激驅動電路在100 ms內完成了驅動信號的建立，PI控制器輸出...

MEMS陀螺電路相位誤差分析與優化技術研究

摘要：隨著MEMS陀螺相關誤差技術的發展，相位誤差成為制約其成為高性能、高穩定性慣性器件的重要因素。針對相位誤差導致正交誤差耦合到角速率輸出等問題，對控制電路相位誤差進行建模推導，并提出拋物線插值法來識別補償相位誤差，通過不斷迭代更新區間范圍，尋找驅動電壓最小值，從而達到識別和補償的目的。相較于傳統方法，該方法更加高效，適應陀螺閉環控制。實驗結果表明，相位誤差補償后驅動幅值達到最小，角速率輸出中的正交耦...

編碼孔徑快照光譜成像：硬件、模型與算法綜述

摘要：編碼孔徑快照光譜成像(Coded Aperture Snapshot Spectral Imaging, CASSI)技術通過單次曝光壓縮成像機制，實現空間與光譜信息的高效協同獲取，突破了傳統光譜成像技術依賴掃描機制、數據存儲傳輸成本高的局限。本文系統綜述了CASSI技術的硬件架構、理論模型及重建算法的研究進展。硬件設計部分探討了系統架構的迭代優化與編碼孔徑設計對成像性能的提升。理論模型部分分析了...

面向距離測量的激光器非線性校正技術及驗證

摘要：調頻連續波激光測距技術憑借其高精度的測距測速能力，在衛星編隊飛行、航天器交會對接等宇航領域具有巨大的應用潛力，但激光器存在固有的非線性導致信號頻譜展寬，制約了測量精度的提升。針對這一問題，基于半導體蝶形激光器提出了一種非線性校正技術及裝置。通過對輔助干涉光路進行拍頻生成特定相位點作為采樣觸發時鐘，實現了對測量信號的重采樣，抑制了信號的頻譜展寬，進而實現了激光器的非線性校正。通過搭建光路系統裝置對非...

MEMS慣性器件晶圓級封裝氣密可靠性評價方法綜述

摘要：封裝氣密性直接決定著MEMS慣性器件的長期穩定性和壽命。從封裝形式來看，相比器件級封裝，晶圓級封裝具有尺寸小、成本低、封裝良率高等特點，已經成為MEMS慣性器件的主流封裝形式。介紹了MEMS慣性器件晶圓級封裝氣密可靠性評價領域的研究進展，包括參數測量和壽命預測方法。針對氣密封裝關鍵參數的測量方法——漏率測量、壓力測量和氣體成分分析，詳細介紹了其發展現狀并做了優缺點比較。最后，對MEMS慣性器件壽命...

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