导航与控制

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导航与控制 关注(): 期刊周期：月刊; 期刊级别：省级; 国内统一刊号：11-5804/V; 国际标准刊号：1674-5558; 主办单位：北京航天控制仪器研究所; 主管单位：中国航天科技集体公司; 上一本期杂志：道路交通管理道路交通管理杂志; 下一本期杂志：大庆石油学院学报黑龙江科技学报

　　《导航与控制》杂志是由《惯导与仪表》、《惯性器件》、《惯性仪表制造技术》三刊整合而成的，已有30余年的办刊历史和经验，是导航与控制学术技术及仪表制造技术领域唯一的专业工程技术期刊，是中国宇航学会飞行器惯性器件专业委员会、中国惯性技术学会惯性仪表与元器件专业委员会及中国惯性技术学会材料与工艺专业委员会的核心期刊。

　　办刊宗旨

　　《导航与控制》坚持反映导航与控制总体设计、系统集成、大型试验、系统测试等工程技术方面的成果和经验，坚持为型号产品研制服务，为从事航天器型号产品研制的广大一线科研人员服务，对跟踪世界先进惯性及导航控制技术，推动我国惯性器件及其工程制造技术的进步和创新发展，做出了贡献，已成为国内惯性导航与控制技术工作者不可缺少的学术交流平台。

　　面向对象

　　全国高等学校、科研及推广院所站、各级党政机关、企事业单位的广大专家学者、工程技术人员、硕士博士研究生、管理人员等。

　　阅读推荐：导航定位学报

　　《导航定位学报》创刊于1995年，自创刊以来，以新观点、新方法、新材料为主题，坚持"期期精彩、篇篇可读"的理念。导航定位学报内容详实、观点新颖、文章可读性强、信息量大，众多的栏目设置，导航定位学报公认誉为具有业内影响力的杂志之一。

　　导航与控制最新期刊目录

基于正交鉴相方法的核磁共振陀螺仪惰性气体横向弛豫时间测量方法研究

摘要：原子气室中惰性气体原子的弛豫时间是影响核磁共振陀螺仪性能的关键参数，长弛豫时间对陀螺仪精度的提升至关重要。针对核磁共振陀螺仪弛豫时间测量的问题，基于布洛赫方程给出了核自旋进动信号与驱动磁场之间的相位差与惰性气体横向弛豫时间的关系公式，并提出了通过正交鉴相测量惰性气体原子横向弛豫时间的测量方法，最终通过实验验证了正交鉴相测量横向弛豫时间的可行性，为原子气室横向弛豫时间测量提供一种新方法，为原子气室性...

MEMS惯性传感器的零偏漂移性能优化综述

摘要：MEMS惯性传感器是一种用于导航、定位与姿态测量的微型器件，主要包括MEMS陀螺仪和MEMS加速度计。然而由于器件结构、封装工艺、环境改变以及硬件电路等因素，传感器会出现零偏漂移，从而严重影响性能，因此零偏漂移补偿技术具有重要研究意义。首先介绍了MEMS惯性传感器的分类和基本原理，然后分析了零偏漂移的来源，主要来自频率裂解、封装应力、温度波动和电路相移等。综述了国内外零偏漂移补偿技术的研究现状，主...

序言

摘要：<正>现代装备的智能化发展对小型化、低功耗的微机电系统(MEMS)传感器提出了广泛的需求，作为新一代惯性器件重要技术发展方向，MEMS惯性器件及系统在智能装备的导航与控制中发挥越来越重要的作用，其性能提升已成为推动无人系统、智能装备自主化发展的核心技术之一。MEMS惯性器件基于硅材料并通过微电子工艺进行批量制造，具有小体积、低成本、低功耗、易于数字化、高集成度的优势，使惯性器件的应用领...

仿生飞行器多源信息融合与控制技术研究

摘要：本文综述了仿生飞行器多源信息融合与控制技术的研究现状和发展趋势。文章首先概述了昆虫和鸟类的导航与控制机制，揭示了它们如何整合视觉、嗅觉、地磁等多源信息进行导航，分析了其独特的飞行感知系统和信息融合反馈控制机制。随后，文章探讨了仿生飞行器多源信息融合导航与控制技术的研究现状，涵盖了飞行器多源信息导航技术、仿生飞行器动力学模型、仿生飞行器运动控制与导航定位技术，以及生物启发的分布式感知飞行控制技术。最...

抗高过载MEMS惯性器件及测试设备概述

摘要：精确制导弹药因其具有打击精度高、突防能力强、射程广等优势，已经成为了现代军事体系中不可或缺的组成部分，以微机械加速度计和微机械陀螺仪为代表组成的微惯性制导系统在炮弹精确制导中有着极其重要的作用。因此，如何使微惯性器件在高过载环境中正常工作已经成为了各科研院所和高校的重点研究方向。旨在系统地概述MEMS惯性器件在高过载环境中的需求及其技术挑战，并重点分析抗高过载技术的关键创新点和相关测试设备的最新进...

小量程高标度因数石英谐振加速度计研究

摘要：石英谐振加速度计具有稳定性高、功耗低等特点，已成为惯性测量领域的研究热点。围绕当前制约石英谐振加速度计性能提升的标度因数和稳定性瓶颈问题，通过系统的理论分析，建立了谐振式加速度计结构模型，提出了具有差动式双对置摆组件结构的标度因数提升方案。通过多物理场耦合仿真优化参数，确定了加速度计芯片的最佳尺寸，并采用湿法腐蚀与精密机加工工艺实现芯片各部件制造及装配封装，初步研制出金属基集成式石英谐振加速度计工...

基于腔光力系统与抗塌陷脊波导的微陀螺仪集成设计

摘要：陀螺仪作为角速度测量的核心传感器，其微型化与高精度化对智能导航与精密制导领域至关重要。针对传统微机电系统（Micro Electro Mechanical System, MEMS）陀螺仪噪声抑制改进以及腔光力传感器与MEMS工艺兼容性仍有挑战的双重问题，提出一种新型集成架构，旨在通过协同设计双解耦腔光力系统与抗塌陷脊波导，解决腔光力传感器波导集成难题并提升性能。首先，采用双解耦结构降低驱动与检测...

MEMS谐振梁加速度计的误差抑制技术研究

摘要：以提升基于玻璃-硅微加工工艺的导航级MEMS谐振梁加速度计工程应用精度为目标，介绍了抑制加速度计温漂、非线性和振动冲击误差的技术方案及样机性能试验结果。首先，研究了低温漂结构设计、低热应力封装工艺、温漂实验建模与补偿等温漂抑制技术，样机在-40～60℃范围下零偏稳定性与标度因数稳定性的均值分别达到4.3μg和1.4 ppm。其次，通过将加速度测量改进为对谐振频率平方进行差分方式，样机在±20 g量...

一种自时钟MEMS陀螺仪驱动回路ASIC电路设计

摘要：MEMS陀螺仪是用于测量运动物体角速度的重要惯性器件，特别是电容敏感型MEMS陀螺仪，因体积小、精度高、集成度高，广泛应用于消费电子与国防领域。为实现高精度角速度检测，设计实现了一种具有自时钟功能的MEMS陀螺仪驱动回路。首先通过电容读出电路将MEMS陀螺仪的动态电容信号转换为模拟电压信号，并经带通Σ-Δ调制器转换为数字信号。数字信号经处理后(包括稳幅PID控制)反馈驱动电压至MEMS陀螺仪，激励...

抗高过载微机电系统加速度传感器设计与试验

摘要：加速度传感器是航空航天及国防装备惯性导航、振动监测的关键器件，其工作过程中可能面临高冲击过载导致功能失效。为了满足高冲击过载场合对微机电系统(MEMS)加速度传感器抗冲击过载能力的要求，设计了一种抗高过载电容式加速度传感器，采用“刚柔”结合的抗过载结构限位方案，具备刚性限位结构刚度大、可靠性强与柔性非线性限位结构不易崩裂、可吸收冲击能量的特点；分析了结构阻尼及模态分离比，对关键尺寸进行多参数综合优...

超高Q值MEMS陀螺带宽拓展及噪声优化技术研究

摘要：随着陀螺仪品质因数的提升，MEMS陀螺仪的带宽性能限制了其在高精度、高动态领域的应用。针对超高Q值MEMS陀螺带宽极低的问题展开研究，首先对MEMS陀螺进行建模推导，接着基于传统力平衡控制环路设计带宽拓展算法，建立带宽拓展后系统的噪声模型，分析其主要噪声源并进行优化。测试结果表明，所设计的带宽拓展算法及优化方案适用于Q值为416k的超高Q值MEMS陀螺，相比于传统力平衡PI控制方案，可以在相同零偏...

MEMS加速度计接口ASIC芯片温度特性优化设计

摘要：MEMS加速度计是一种基于硅微加工技术、用于测量加速度信息的惯性传感器，其接口电路的温度特性决定了整个传感器的性能。针对MEMS加速度计接口ASIC芯片全温条件下的零位输出漂移问题以及滞回特性问题，提出了三种温度特性优化方案。首先提出了阵列电容补偿方案，用于解决运算放大器失调、电容失配导致零位偏移所引起的温度特性问题；其次设计了低温漂带隙基准源，用于提供载波电平及共模电平；最后设计了三阶拟合数字温...

电容式MEMS陀螺仪低噪声读出电路的集成化设计

摘要：读出电路作为传感器系统的前端模块，是决定整个系统性能的关键部分。针对MEMS电容式陀螺仪的低噪声读出需求，采用180 nm CMOS工艺设计了包含驱动环路和检测电路的集成化读出电路。根据陀螺实际结构，使用Verilog-A构建了一种可以与CMOS读出电路进行联合仿真的陀螺传感器模型；基于斩波技术，设计了低噪声电容放大器，在降低低频噪声的同时实现了增益可调；对检测电路中的解调和滤波部分进行了集成化处...

基于贝叶斯优化的分段多项式MEMS陀螺零偏温补方法

摘要：MEMS陀螺仪因其微机械结构与硅基材料的热敏特性，在实际应用中表现出显著的温度依赖性。为解决这一问题，提出了一种基于贝叶斯优化的自适应分段多项式拟合的温度补偿方法。该方法突破了传统多项式拟合在温度区间划分和参数优化方面的局限性，主要包含三个关键技术环节。首先，通过K均值聚类算法对温度变化区间进行数据驱动式的自适应划分；其次，在各温度区间内利用贝叶斯优化框架，同步求解最优多项式阶数与正则化系数；最后...

正交刚度校正与检测轴力平衡双闭环MEMS陀螺仪快速启动特性研究

摘要：正交耦合是影响陀螺仪输出的关键因素。在双闭环MEMS陀螺仪启动过程中，环路控制参数对输出稳定时间有着显著的影响。实验发现，增大正交环路积分参数KIQ,使检测解调相位与检测轴实际相位对齐，可使陀螺仪启动后30 ms即实现零偏稳定。但在高低温下，检测Q值变化使检测解调相位偏离最佳值，会延长启动稳定时间。为此提出了一种正交校正固定配置与实时闭环相结合的控制方法，配置固定正交校正偏压，抵消固有正交耦合，从...

谐振式加速度计驱动技术研究及接口电路集成设计

摘要：谐振式加速度计是一种新型加速度传感器，具有体积小、功耗低、精度高等优点。针对谐振式加速度计闭环自激驱动技术展开研究，通过分析谐振式加速度计的工作原理，完成敏感结构电学模型的建立及仿真。在完成包含低噪声运算放大器、非线性乘法器在内的前级跨阻检测单元和自动增益控制单元设计的基础上，进行了闭环自激驱动电路的搭建及仿真验证。仿真结果表明，闭环自激驱动电路在100 ms内完成了驱动信号的建立，PI控制器输出...

MEMS陀螺电路相位误差分析与优化技术研究

摘要：随着MEMS陀螺相关误差技术的发展，相位误差成为制约其成为高性能、高稳定性惯性器件的重要因素。针对相位误差导致正交误差耦合到角速率输出等问题，对控制电路相位误差进行建模推导，并提出抛物线插值法来识别补偿相位误差，通过不断迭代更新区间范围，寻找驱动电压最小值，从而达到识别和补偿的目的。相较于传统方法，该方法更加高效，适应陀螺闭环控制。实验结果表明，相位误差补偿后驱动幅值达到最小，角速率输出中的正交耦...

编码孔径快照光谱成像：硬件、模型与算法综述

摘要：编码孔径快照光谱成像(Coded Aperture Snapshot Spectral Imaging, CASSI)技术通过单次曝光压缩成像机制，实现空间与光谱信息的高效协同获取，突破了传统光谱成像技术依赖扫描机制、数据存储传输成本高的局限。本文系统综述了CASSI技术的硬件架构、理论模型及重建算法的研究进展。硬件设计部分探讨了系统架构的迭代优化与编码孔径设计对成像性能的提升。理论模型部分分析了...

面向距离测量的激光器非线性校正技术及验证

摘要：调频连续波激光测距技术凭借其高精度的测距测速能力，在卫星编队飞行、航天器交会对接等宇航领域具有巨大的应用潜力，但激光器存在固有的非线性导致信号频谱展宽，制约了测量精度的提升。针对这一问题，基于半导体蝶形激光器提出了一种非线性校正技术及装置。通过对辅助干涉光路进行拍频生成特定相位点作为采样触发时钟，实现了对测量信号的重采样，抑制了信号的频谱展宽，进而实现了激光器的非线性校正。通过搭建光路系统装置对非...

MEMS惯性器件晶圆级封装气密可靠性评价方法综述

摘要：封装气密性直接决定着MEMS惯性器件的长期稳定性和寿命。从封装形式来看，相比器件级封装，晶圆级封装具有尺寸小、成本低、封装良率高等特点，已经成为MEMS惯性器件的主流封装形式。介绍了MEMS惯性器件晶圆级封装气密可靠性评价领域的研究进展，包括参数测量和寿命预测方法。针对气密封装关键参数的测量方法——漏率测量、压力测量和气体成分分析，详细介绍了其发展现状并做了优缺点比较。最后，对MEMS惯性器件寿命...

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