检索结果-内蒙古大学图书馆

仪表技术与传感器 2023年第1期 102-106页

作者：吴英杰李宏生东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室东南大学江苏南京210096

针对全角模式下半球谐振陀螺闭环检测回路中控制系统固有延迟与信号检测端增益失配导致的角度估计误差,提出了控制量运算与角度解算的优化方法。传统检测算法基于lynch平均法建立控制量与谐振子进动参数的关系,通过检测算法输出的控制... 详细信息

针对全角模式下半球谐振陀螺闭环检测回路中控制系统固有延迟与信号检测端增益失配导致的角度估计误差,提出了控制量运算与角度解算的优化方法。传统检测算法基于lynch平均法建立控制量与谐振子进动参数的关系,通过检测算法输出的控制量进行振型控制与方位角的解算,在此基础上,直接提取检测信号中的余弦分量进行方位角解算并忽略振幅控制量中的正交分量,缩减了控制量计算过程并抑制了检测端增益失配导致的角度输出误差。仿真结果表明:与传统算法相比,优化后的检测算法在振幅控制上有更优良的控制精度,角度输出误差显著降低。

关键词：半球谐振陀螺全角模式检测算法误差优化方法

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基于AGC线性化的谐振式加速度计相位噪声分析

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传感器与微系统 2023年第4期42卷 31-34,42页

作者：夏蓬勃丁徐锴黄丽斌东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 东南大学、微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室江苏南京210096

谐振式加速度计系统运行过程中会引入噪声,导致输出信号的相位发生偏移,从而影响测频精度。同时,由于自动增益控制(AGC)回路非线性的影响,噪声的传递无法直接利用传递函数分析。为了减小噪声的影响,根据谐振式加速度计的工作原理与噪声... 详细信息

谐振式加速度计系统运行过程中会引入噪声,导致输出信号的相位发生偏移,从而影响测频精度。同时,由于自动增益控制(AGC)回路非线性的影响,噪声的传递无法直接利用传递函数分析。为了减小噪声的影响,根据谐振式加速度计的工作原理与噪声理论,对谐振回路中引入的各种噪声进行了传递路径的线性化分析与数学推导,给出了相位噪声表达式。MATLAB曲线,Simulink噪声模型与谐振式加速度计高速采样的相位噪声一致,验证了相位噪声表达式与噪声模型的正确性。

关键词：谐振式加速度计自动增益控制线性化相位噪声仿真分析

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基于Si_(3)N_(4)和LRSPP的温度不敏感波导

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红外与激光工程 2023年第9期52卷 253-261页

作者：薛小枚秦妍妍李悦张彤东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航教育部重点实验室江苏南京210096 东南大学苏州校区苏州市金属纳米光电技术重点实验室江苏苏州215123 东南大学电子科学与工程学院信息显示与可视化国际合作联合实验室江苏南京210096

光子集成芯片将多种功能器件进行片上集成,具有损耗低、带宽大、抗电磁干扰等优势,是当前光电领域发展的主流方向。集成光学器件的温度稳定性是影响其光学性能的重要因素之一。为了提高集成光学器件温度稳定性,提出了基于氮化硅(Si_(3)N... 详细信息

光子集成芯片将多种功能器件进行片上集成,具有损耗低、带宽大、抗电磁干扰等优势,是当前光电领域发展的主流方向。集成光学器件的温度稳定性是影响其光学性能的重要因素之一。为了提高集成光学器件温度稳定性,提出了基于氮化硅(Si_(3)N_(4))和长程表面等离激元(Long-Range Surface Plasmon Polariton,LRSPP)波导的温度不敏感结构,对器件性能随温度的漂移进行抑制和补偿。首先,分析了Si_(3)N_(4)波导和LRSPP波导对接的模式耦合效率,当满足最佳匹配条件时,可实现耦合效率99.9%以上的高效耦合。对混合波导的温度特性进行了分析,结果表明,当LRSPP波导和Si_(3)N_(4)波导的最佳长度比为0.077,相位不随温度的变化而发生漂移,实现了温度不敏感的波导。当波导不能满足最佳长度比时,对LRSPP波导芯层施加电压实现主动补偿,亦可实现温度不敏感。此外,对LRSPP波导的传输特性进行了测试,测得偏振消光比为64 dB,具有良好的单偏振特性。文中提出的温度不敏感结构具有可主动调谐、损耗低、单偏振、普适性高等优点,能有效地解决Si_(3)N_(4)波导性能随温度变化发生漂移的问题,在Si_(3)N_(4)基光子集成芯片中具有广泛的应用前景。

关键词：光子集成芯片温度不敏感相位调谐氮化硅表面等离激元

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智能换电站电池包锁止机构位姿视觉估计

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光学精密工程 2023年第21期31卷 3135-3144页

作者：王立辉苏余足威韩华春陈良亮张浩东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室江苏南京210096 国网江苏省电力有限公司江苏南京210024 国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211100

面向电动汽车的电池换电需求,对换电站电池包对接中的锁止机构定位问题,提出了一种基于点云分割的电池包锁止机构6D位姿估计方法。该方法使用YOLOv5网络从场景中分割出锁止机构的点云,并使用体素滤波与移动最小二乘拟合进行点云的滤波... 详细信息

面向电动汽车的电池换电需求,对换电站电池包对接中的锁止机构定位问题,提出了一种基于点云分割的电池包锁止机构6D位姿估计方法。该方法使用YOLOv5网络从场景中分割出锁止机构的点云,并使用体素滤波与移动最小二乘拟合进行点云的滤波与平滑;通过引入点云分割网络预测点云标签,为快速点特征直方图特征加入全局语义特征,弥补快速点特征直方图只有点云局部特征的缺陷,并根据该特征进行随机抽样一致性刚体点云配准,估计锁止机构点云的6D位姿,最后使用迭代最近点方法算法校正位姿估计结果。实验结果表明,基于点云分割的锁止机构6D位姿估计算法精度较高,可以克服环境噪声导致的误匹配,精确获取锁止机构位姿,其位姿估计的角度误差可以达到1.90°,位移误差可以达到1.4 mm,RMSE可以达到1.5 mm,为换电站电池对接定位提供了有效的解决途径。

关键词：换电机器人电池包位姿估计点云配准点云分割

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基于惯性/仿生视觉/激光雷达的智能感知无人系统

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飞控与探测 2024年第3期7卷 22-30页

作者：刘丰宇程向红李艺恒龙腾飞柳婷何祉其东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

针对当前缺乏对集成自主导航、目标探测、环境感知技术为一体的无人系统的研究,提出一种基于惯性/仿生视觉/激光雷达的智能感知无人系统,将基于仿生偏振视觉/惯性/激光雷达的组合导航技术、基于YOLOv7的目标探测与环境感知技术应用在无... 详细信息

针对当前缺乏对集成自主导航、目标探测、环境感知技术为一体的无人系统的研究,提出一种基于惯性/仿生视觉/激光雷达的智能感知无人系统,将基于仿生偏振视觉/惯性/激光雷达的组合导航技术、基于YOLOv7的目标探测与环境感知技术应用在无人系统上,一方面可避免战时卫星导航易被反侦察与干扰的问题,提高无人系统在复杂环境下(野外环境与封闭未知环境)的隐蔽性与自主导航能力,增强组合导航系统的稳定性与鲁棒性;另一方面针对复杂环境利用视觉相机进行智能感知,提高无人系统的目标探测以及自主避障能力。利用搭建的无人系统进行实验验证。结果表明,该方法可以实现无人系统的自主导航以及目标识别功能。与传统方法相比,提高了自主避障能力。其导航精度在野外环境下误差在1°以内。

关键词：无人系统偏振光导航目标探测组合导航深度学习

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面向无人艇的轻量级水面小目标检测算法

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全球定位系统 2025年

作者：冀越文张涛东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室东南大学南通海洋高等研究院

为适应复杂水面环境与资源受限的水面无人艇(unmanned surface vehicle, USV)平台，满足水面目标检测对高精度和轻量化算法的需求，本文提出了一种改进YOLOv11n的轻量级水面目标检测算法YOLO-WaterLite.首先，在主干网络中引入C3K2-SCG... 详细信息

为适应复杂水面环境与资源受限的水面无人艇(unmanned surface vehicle, USV)平台，满足水面目标检测对高精度和轻量化算法的需求，本文提出了一种改进YOLOv11n的轻量级水面目标检测算法YOLO-WaterLite.首先，在主干网络中引入C3K2-SCG模块，该模块优化了特征提取过程，进一步避免特征冗余，同时增强了全局与局部特征的表达能力，保持了网络的轻量化特性.其次，针对多尺度特征融合问题，设计了一种多尺度特征聚合-扩散机制，提升了网络的多尺度上下文信息整合能力，从而提高检测精度.最后，提出联合任务动态检测头(joint task dynamic detection head, JT-DDH)，通过共享特征提取器增强分类与定位任务的交互，显著提升模型对水面小目标的检测鲁棒性与精确性.实验结果表明，YOLO-WaterLite在水面目标检测数据集(water surface object detection dataset,WSODD)和水面废弃物检测数据集(FloW-Img)上的mAP@0.5分别较基准模型YOLOv11n提高了5.4%和2.8%，召回率分别提高了3.4%和3.9%.此外，YOLO-WaterLite的模型参数量仅为2.4 M，相较于其他主流轻量级检测算法，在性能与效率上均表现出显著优势.

关键词：水面无人艇(USV) 水面目标小目标检测 YOLOv11 轻量化

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基于温度补偿的野外无人机视觉/惯性鲁棒定位方法

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海军航空大学学报 2025年

作者：顾文栋马妍邵峰李杨王薇陈宇雷刘丰宇程向红大丰隆盛实业有限公司东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室

针对无人机在野外GNSS拒止环境下受到光照变化、纹理特征稀疏等因素的影响导致视觉相机退化，MEMS-IMU受到温度变化、高频振动导致零偏误差较大，从而导致定位精度下降的问题，提出一种基于温度补偿的野外无人机视觉/惯性鲁棒定位方法... 详细信息

针对无人机在野外GNSS拒止环境下受到光照变化、纹理特征稀疏等因素的影响导致视觉相机退化，MEMS-IMU受到温度变化、高频振动导致零偏误差较大，从而导致定位精度下降的问题，提出一种基于温度补偿的野外无人机视觉/惯性鲁棒定位方法。首先设计LSTM零偏在线补偿网络，引入Teacher Forcing机制提高网络的学习能力。然后构建IMU误差模型，利用经过离线标定的IMU量测、温度、陀螺与加速度计的零偏真值对LSTM网络进行训练，获得基于LSTM的无人机零偏模型。在无人机运行过程中，调取训练好的模型，对每一时刻的陀螺、加速度计零偏进行在线补偿。最后，在组合导航系统中利用零偏补偿后的IMU量测与视觉残差构建联合优化函数，解算得到定位信息；其中，设计视觉自适应因子来调节野外场景造成的视觉退化问题，提高视觉特征参与优化的可靠性。实验结果表明，在自行搭建的四旋翼无人机上所提算法的平均绝对位置误差相比VINS-Mono减小了54.1%；消融实验也验证了所提算法有效提高了组合导航系统的鲁棒性。

关键词：温度补偿零偏补偿无人机视觉惯性定位视觉退化

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金刚石氮-空位色心的原子自旋声子耦合机理

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物理学报 2021年第6期70卷 274-290页

作者：沈翔赵立业黄璞孔熙季鲁敏东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 南京大学物理学院南京210093

金刚石氮-空位色心结构因在量子精密测量领域的高灵敏度优势而备受关注.本文引入耦合声子场对氮-空位色心原子自旋进行共振调控,以提高氮-空位色心的自旋跃迁效率.首先,基于波函数和晶格的点阵位移矢量关系,分析了声子与晶格能量交互作... 详细信息

金刚石氮-空位色心结构因在量子精密测量领域的高灵敏度优势而备受关注.本文引入耦合声子场对氮-空位色心原子自旋进行共振调控,以提高氮-空位色心的自旋跃迁效率.首先,基于波函数和晶格的点阵位移矢量关系,分析了声子与晶格能量交互作用,研究了基于声子共振调控的氮-空位色心的自旋跃迁机理,建立了基于应变诱导的能量转移声子-自旋交互耦合激发模型.其次,基于氮-空位色心晶格振动理论,引入满足布洛赫定理的系数矩阵,建立了不同轴向氮-空位色心第一布里渊区特征区域的声子谱模型.同时,基于德拜模型,考虑热膨胀效应,解析该声子共振系统的声子热平衡性质,并对其比热模型进行研究.最后,基于分子动力学仿真软件CASTEP和密度泛函理论进行第一性原理研究,构建了声子模式下不同轴向氮-空位色心的结构优化模型,并分析了其结构特性、声子特性和热力学特性.研究结果表明,系统声子模式的演化依赖于氮-空位的占位,声子模式强化伴随着热力学熵的降低.含氮-空位色心金刚石的共价键较纯净无缺陷金刚石更弱,热力学性质更不稳定.含氮-空位色心金刚石的声子主共振频段处于THz量级,次共振频率约为[800,1200]MHz.根据次共振频段设计叉指宽度为1.5μm的声表面波共振机构,其中心频率约为930 MHz.在该声子共振调控参数条件下,声子共振调控方法可有效增大氮-空位色心的自旋跃迁概率,实现氮-空位色心原子自旋操控效率的提高.

关键词：密度泛函理论声子耦合色心跃迁概率热力学熵热力学性质德拜模型位移矢量

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多传感器融合的激光雷达点云矫正与定位方法

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激光与光电子学进展 2023年第24期60卷 267-274页

作者：蒲文浩刘锡祥陈昊徐浩刘烨东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室江苏南京210096 国网江苏省电力有限公司南京供电公司江苏南京210019

针对单一传感器难以解决激光雷达在运动场景中因为点云畸变和误差累积产生的运动失真与定位精度差的问题,提出一种融合惯性测量单元数据和轮速计数据的激光雷达点云畸变矫正与定位方法。首先,以激光雷达数据为时刻基准,利用积分的方法... 详细信息

针对单一传感器难以解决激光雷达在运动场景中因为点云畸变和误差累积产生的运动失真与定位精度差的问题,提出一种融合惯性测量单元数据和轮速计数据的激光雷达点云畸变矫正与定位方法。首先,以激光雷达数据为时刻基准,利用积分的方法对惯性测量单元和轮速计的数据进行预处理;之后,将融合数据与激光雷达数据融合,以矫正产生畸变的激光点云;最后,利用线性插值的方式来保证传感器间数据的时间同步,并将计算的位姿作为里程计迭代计算的初值,降低计算复杂度并提高里程计的定位精度。实验结果表明,相比没有采用多传感器融合的传统方案(LOAM、FLOAM),在公开数据集实验中,所提方法的定位均方根误差分别降低了81.11%和21.54%,在自测数据集实验中,定位均方根误差分别降低了52.76%和24.29%。

关键词：激光雷达畸变补偿多传感器融合激光雷达里程计

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一种微半球陀螺分时控制系统降噪方法

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仪表技术与传感器 2022年第5期 117-120页

作者：陈鹤丁徐锴李宏生东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室江苏南京210096

为提高微半球陀螺仪分时控制系统输出信号的测量精度,提出了一种在系统开关切换通道中增加卸荷通道的降噪方法。通过建立陀螺工作状态切换等效模型,对降噪方法的有效性进行理论分析和仿真验证,然后设计相应数字测控电路进行噪声性能测... 详细信息

为提高微半球陀螺仪分时控制系统输出信号的测量精度,提出了一种在系统开关切换通道中增加卸荷通道的降噪方法。通过建立陀螺工作状态切换等效模型,对降噪方法的有效性进行理论分析和仿真验证,然后设计相应数字测控电路进行噪声性能测试。实验数据显示,改进后的分时系统输出信号均方差降低了67%,角度随机游走降低了52%,噪声性能有效提升。

关键词：微半球谐振陀螺分时控制系统卸荷通道工作状态均方差角度随机游走

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