北航本科生論文格式

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　　北航本科生論文格式范文篇一

　　MEMS航空微時(shí)代

　　摘 要：MEMS(MicroElectronMechanicSystems)技術(shù)是從專用集成電路(ASIC)技術(shù)發(fā)展過來的，已經(jīng)在電子產(chǎn)品、汽車工業(yè)、機(jī)械、化工及醫(yī)藥等各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。近年來，MEMS器件在航空領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到各國(guó)重視。本文首先介紹了MEMS加速度計(jì)、MEMS陀螺儀、MEMS-IMU慣性導(dǎo)航組合系統(tǒng)等目前在航空領(lǐng)域有一定應(yīng)用前景的MEMS傳感器，對(duì)這些傳感器在國(guó)外的應(yīng)用研究進(jìn)行了匯總，最后，介紹國(guó)內(nèi)已有初步進(jìn)展的MEMS傳感器設(shè)計(jì)應(yīng)用，并指出我國(guó)的航空微時(shí)代的研究方向。

　　關(guān)鍵詞：MEMS傳感器;MEMS加速度計(jì);陀螺儀;MEMS-IMU

　　中圖分類號(hào)：TJ761.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-5048(2013)05-0018-04

　　MEMSEraofAviation

　　HANYing

　　(ChinaAirborneMissileAcademy，Luoyang471009，China)

　　Abstract：Microelectronmechanicsystem(MEMS)technologydevelopsonASIC，andhaswidely usedinelectronics，automotive，machinery，chemicalandpharmaceuticalfields，andsoon.Inrecent years，morecountriespayattentiontoMEMSdevicesintheaviationfield.Thispaperintroducesthe promisingMEMSdevicesfirstly，suchasMEMSaccelerometer，MEMSgyroscope，MEMSIMU，theninvestigatesandsummarizestheforeignstudiesofthesesensors.Finally，itintroducestheinitialprogressof MEMSsensorinChina，andpointsoutthedirectionofMEMSaviation.

　　Keywords：MEMSsensor;MEMSaccelerometer;gyroscope;MEMSIMU

　　0 引 言

　　自1962年第一個(gè)硅微型壓力傳感器問世以來，MEMS作為一種將微電子與精密機(jī)械融合為一體的新興微機(jī)械技術(shù)，得到了迅猛發(fā)展。MEMS技術(shù)已經(jīng)在汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)、GPS輔助導(dǎo)航系統(tǒng)、車輛姿態(tài)測(cè)量、數(shù)碼相機(jī)穩(wěn)像系統(tǒng)等方面有了成功應(yīng)用。

　　MEMS傳感器種類繁多，在航空領(lǐng)域有一定應(yīng)用前景的有MEMS加速度計(jì)、MEMS陀螺儀、

　　收稿日期：2013-03-25

　　作者簡(jiǎn)介：韓穎(1988-)，女，浙江溫州人，碩士研究生，主要從事紅外導(dǎo)引信息處理技術(shù)。MEMS慣性測(cè)量組合等。根據(jù)其測(cè)量精度的不同，每一種MEMS傳感器又可以分為低精度MEMS傳感器、中精度MEMS傳感器和高精度MEMS傳感器。中高精度的MEMS傳感器已經(jīng)可以滿足航空領(lǐng)域的使用要求。目前，在工程上MEMS加速度計(jì)的精度可以達(dá)到1×10-4g，MEMS陀螺可以達(dá)到10(°)/h的精度，滿足了戰(zhàn)術(shù)級(jí)導(dǎo)航的水平[1]。1 MEMS加速度計(jì)

　　1979年Roylance和Angell開始?jí)鹤枋轿⒓铀俣扔?jì)的研制。1991年Cole開始電容式微加速度計(jì)的研制。至今，MEMS加速度計(jì)已成為MEMS傳感器中技術(shù)最成熟，在商業(yè)化產(chǎn)品中應(yīng)用最成功的傳感器。MEMS加速度計(jì)在航空航天主要應(yīng)用在姿態(tài)航向基準(zhǔn)系統(tǒng)、飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、制導(dǎo)系統(tǒng)等[2]。

　　1.1 主要特點(diǎn)

　　MEMS加速度計(jì)是一種基于HOOK定律的質(zhì)量塊單元，根據(jù)測(cè)量質(zhì)量塊偏移零點(diǎn)的距離x，彈簧的彈性系數(shù)k和已知質(zhì)量塊的質(zhì)量m來獲得加速度值a，由公式(1)，(2)可推出(3)。

　　MEMS加速度計(jì)根據(jù)測(cè)量形式可以分為電容式、壓電式和壓阻式。其區(qū)別在于，電容式加速度計(jì)利用慣性質(zhì)量塊在加速度作用下引起懸臂梁變形，通過電容值的變化來獲得加速度的大小，具有靈敏度高、噪聲低、漂移小的特點(diǎn);壓電式加速度計(jì)利用物體運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)置的質(zhì)量塊會(huì)產(chǎn)生壓力，使支撐的剛體發(fā)生應(yīng)變產(chǎn)生壓電效應(yīng)，從而把加速度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出，具有尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的特點(diǎn);壓阻式加速度計(jì)通過壓敏電阻阻值變化來獲得加速度，其結(jié)構(gòu)、制作工藝和檢測(cè)電路都相對(duì)簡(jiǎn)單。

　　1.2 國(guó)外發(fā)展動(dòng)態(tài)

　　美國(guó)ADI公司是最早實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)結(jié)構(gòu)和電路單片集成的公司。自1993年至今，以ADXL50為代表的微慣性器件全球銷量已超過1億件[3]。近年來，ADI推出體積更小，功耗更低的三軸加速度計(jì)系列。以ADXL330為代表，如圖1，其采用小封裝4mm×4mm×1.45mmLFCSP，在1.8V時(shí)消耗電流為180μA，加速度測(cè)量范圍±3g，耐沖擊強(qiáng)度10000g，并且具有出色的溫度穩(wěn)定性和良好的靈敏度，使得MEMS加速度計(jì)能夠在導(dǎo)航控制領(lǐng)域得到更廣泛、更可靠的應(yīng)用。

　　LittonSiACTM硅加速度計(jì)是一種單質(zhì)量塊三軸加速度計(jì)，其量程超過100g，零偏優(yōu)于20×10-6 g，標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性優(yōu)于5×10-5，是中高精度加速度計(jì)的典型代表[4]。LittonSiACTM硅加速度計(jì)與陀螺儀共同組成LN-200IMU等慣性測(cè)量裝置，已成功應(yīng)用在先進(jìn)中距空空導(dǎo)彈等武器平臺(tái)上。

　　Draper實(shí)驗(yàn)室研制的諧振式加速度計(jì)在世界上處于領(lǐng)先地位。其研制的差分式結(jié)構(gòu)加速度計(jì)，基頻為20kHz，標(biāo)度因數(shù)為100Hz/g，標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性為3×10-6，零偏穩(wěn)定性為5μg，品質(zhì)因數(shù)Q的典型值大于1×105，主要應(yīng)用于對(duì)穩(wěn)定性要求較高的領(lǐng)域。 　　瑞士Colibrys公司的RS9010.A，長(zhǎng)期偏置重復(fù)性總體目標(biāo)為1.5mg，顯示出優(yōu)異的振動(dòng)整流特性，其量程為+/-10g。這些性能驗(yàn)證了RS9010. A是未來的高精度航姿參考系統(tǒng)(AHRS)應(yīng)用的最佳選擇之一，如無人機(jī)、大型民用飛機(jī)、直升機(jī)和陸路或海上航行，或任何中精度低過載導(dǎo)航系統(tǒng)(IMU)。

　　Sunder2Strand公司研制的振梁式加速度計(jì)，是一種戰(zhàn)術(shù)級(jí)的MEMS傳感器，可以應(yīng)用于各種專門用途的制導(dǎo)系統(tǒng)，如RBA2500主要應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和智能炸彈的制導(dǎo)系統(tǒng)[5]。

　　2 MEMS陀螺儀

　　1852年法國(guó)科學(xué)家J.B.L.傅科制作了第一個(gè)陀螺儀，這是一套能顯示地球轉(zhuǎn)動(dòng)的儀器。1914年，陀螺開始作為慣性基準(zhǔn)構(gòu)成飛機(jī)的電動(dòng)陀螺穩(wěn)定裝置。1988年，美國(guó)CSDL設(shè)計(jì)研制了最早的雙框架式MEMS陀螺。MEMS陀螺儀主要用于角速度的測(cè)量，是應(yīng)用于現(xiàn)代飛機(jī)姿態(tài)航向參考系統(tǒng)、船舶導(dǎo)航和航天與空間定位[2]等方面的一種慣性導(dǎo)航儀。

　　2.1 主要特點(diǎn)

　　目前公開的MEMS陀螺儀基本上都采用振動(dòng)物體傳感角速度的概念。其原理是一個(gè)基于科里奧利(Coriolis)力原理的微機(jī)械單元，以物體本身作為參照物，震動(dòng)質(zhì)量塊被懸掛在基座上(如圖2)，運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)基座旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正比于角速度的科里奧利力，從而檢測(cè)出物體運(yùn)動(dòng)的角速度。這種陀螺儀沒有旋轉(zhuǎn)部件、不需要軸承、可批量生產(chǎn)，已研制成功的MEMS陀螺主要有音叉式、諧振梁式和雙框架式等[6]。

　　2.2 國(guó)外發(fā)展動(dòng)態(tài)

　　JPL研制的四葉式硅陀螺，采用體加工技術(shù)和超精密機(jī)械加工，最后進(jìn)行微組裝工藝裝配，體積為73.8cm3，功耗1W，零偏穩(wěn)定性<1(°)/s，可以應(yīng)用于微小衛(wèi)星的導(dǎo)航控制。

　　美國(guó)BEI公司的高性能單軸、固態(tài)石英音叉MEMS振動(dòng)陀螺儀QRS11[7]，該陀螺的測(cè)量范圍有±50(°)/s、±100(°)/s、±200(°)/s、±500(°)/s和±1000(°)/s，恒溫100s內(nèi)穩(wěn)定值≤0.002(°)/s，分辨率為0.004(°)/s，質(zhì)量≤60g。目前已應(yīng)用于“捕食者”無人機(jī)和“幼畜”空對(duì)地導(dǎo)彈[8]、“阿帕奇”直升機(jī)和S-92直升機(jī)的穩(wěn)定平臺(tái)中。

　　美國(guó)霍尼韋爾公司(HoneyWell)研制的新型兩軸MEMS陀螺GG5200專為導(dǎo)引頭瞄準(zhǔn)線穩(wěn)定、天線指向穩(wěn)定、炮塔穩(wěn)定和飛行控制而設(shè)計(jì)。據(jù)悉，GG5200已替代機(jī)械陀螺應(yīng)用到Stryker裝甲車的炮塔穩(wěn)定平臺(tái)中。

　　英國(guó)BAE公司生產(chǎn)的硅振環(huán)式陀螺，能夠耐過載20000，精度達(dá)到10～20(°)/h。該MEMS陀螺技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于Si-IMU系列慣性測(cè)量組合，南非A-Darter空空導(dǎo)彈的中段制導(dǎo)中。

　　3 MEMS-IMU

　　MEMS-IMU(InertialMeasurementUnit)是MEMS技術(shù)組合的微型慣性測(cè)量單元，具有體積小、成本低、抗振動(dòng)和抗沖擊能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，適用于各種戰(zhàn)術(shù)武器的制導(dǎo)系統(tǒng)[9]。MEMS-IMU器件如圖3所示。

　　3.1 主要特點(diǎn)

　　MEMS-IMU主要由三個(gè)MEMS加速度傳感器及三個(gè)陀螺及解算電路組成。MEMS加速度計(jì)通過獲得物體運(yùn)動(dòng)的加速度來進(jìn)行測(cè)斜調(diào)平，MEMS陀螺儀利用慣性得到物體運(yùn)動(dòng)的角速率，從而控制物體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。加速度計(jì)多用在靜態(tài)或者勻慢速運(yùn)動(dòng)中，陀螺儀多應(yīng)用在動(dòng)態(tài)中。因此，將這幾種傳感器搭配使用，可更精確地偵測(cè)出物體的運(yùn)動(dòng)方向和軌跡。

　　3.2 國(guó)外發(fā)展動(dòng)態(tài)

　　自1994年至今，美國(guó)諾斯羅普・格魯門公司已經(jīng)向100多家客戶交付LN-200IMU超過20000套。LN-200IMU是一種體型小、重量輕、可靠性高的光纖慣導(dǎo)組合。它由3個(gè)光纖陀螺和3個(gè)MEMS硅加速度計(jì)組成，主要用于儀器穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和備用導(dǎo)航傳感器?，F(xiàn)已在“火星漫游者”、AGM-142空地導(dǎo)彈、BQM-74E亞聲速靶機(jī)、“蘭天”機(jī)載吊艙式光電系統(tǒng)、“全球鷹”無人機(jī)及先進(jìn)中距空空導(dǎo)彈等武器平臺(tái)上得到應(yīng)用。

　　Draper實(shí)驗(yàn)室最新研制的MEMSIMU體積為133cm3，質(zhì)量為272g，輸入電壓為5V(DC)，總功耗為3.1W，最大可承受加速度為20000g，零偏和標(biāo)度因數(shù)的多次啟動(dòng)重復(fù)性分別為3(°)/h和7.0×10-5，隨機(jī)游走在0.05～0.09(°)/h之間，在0～70℃溫度變化范圍內(nèi)，一次啟動(dòng)的零偏和標(biāo)度因數(shù)平均為8(°)/h和2.5×10-4，采用ALLAN方差評(píng)價(jià)該IMU內(nèi)陀螺的零偏穩(wěn)定性，對(duì)1000s時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，IMU內(nèi)部陀螺的零偏穩(wěn)定性指標(biāo)達(dá)到0.1(°)/h[10]。

　　使用了英國(guó)BAE公司MEMSIMU產(chǎn)品的雷神公司的增程制導(dǎo)彈藥(ERGM)和美軍亞瑟王神劍(Excali2bur)XM2982制導(dǎo)炮彈都已出色地完成制導(dǎo)發(fā)射任務(wù)[11]。其中ERGMIMU在專用81mm迫擊炮多發(fā)彈發(fā)射試驗(yàn)中抗震能力達(dá)16000g[12]，性能卓越，為新一代制導(dǎo)武器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

　　3.3 MEMS-IMU的多軸發(fā)展趨勢(shì)

　　目前，在航空領(lǐng)域應(yīng)用范圍最廣泛的是三軸MEMS-IMU。但為了保持領(lǐng)先的市場(chǎng)地位，各大傳感器公司都在研制新型多軸MEMS器件，這使得微航空時(shí)代更加具有創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性。2012年意法半導(dǎo)體推出LSM330。這是一款可以自定義運(yùn)動(dòng)識(shí)別功能的六軸MEMS-IMU。所謂六軸MEMS-IMU，就是在一個(gè)模塊中整合了一個(gè)三軸MEMS陀螺、一個(gè)三軸MEMS加速度計(jì)和兩個(gè)嵌入式有限狀態(tài)機(jī)(FiniteStateMachine)。同年，意法半導(dǎo)體又推出LSM333D。相對(duì)于LSM330，LSM333D在模塊中增加了一個(gè)三軸磁力計(jì)，從而成為九軸MEMS-IMU。美國(guó)克爾斯博科技公司研制的NAV440型組合導(dǎo)航就是一款內(nèi)置GPS的九軸MEMS-IMU，該系統(tǒng)裝配了高穩(wěn)定性的硅MEMS陀螺儀，采用復(fù)雜環(huán)境密封形式，定位誤差<2.5 m，水平速度誤差<0.4m/s，垂直速度誤差<0.5 m/s，主要應(yīng)用于無人飛機(jī)控制、陸地車輛導(dǎo)航、平臺(tái)穩(wěn)定控制等領(lǐng)域。ADI公司不甘落后，在增加一個(gè)壓力傳感器和ADI的ADSPBF512Blackfin處理器后，推出了十軸ADIS16480MEMSIMU。這種十軸MEMS-IMU強(qiáng)大的性能，在未來飛機(jī)導(dǎo)航、無人飛機(jī)、移動(dòng)式平臺(tái)定位等要求實(shí)時(shí)定位但卻存在持續(xù)運(yùn)動(dòng)，并且具有復(fù)雜、動(dòng)態(tài)特點(diǎn)的系統(tǒng)中是非常必要的。 　　4 國(guó)內(nèi)研究動(dòng)態(tài)

　　我國(guó)MEMS技術(shù)起步于20世紀(jì)90年代初，現(xiàn)已研制出一系列微電機(jī)、微泵與微調(diào)、微操作系統(tǒng)模型等。尤其是在“九五”期間，先后建立了兩個(gè)加工基地(IC、LIGA)和一個(gè)項(xiàng)目研究中心[13]，使得我國(guó)某些MEMS產(chǎn)品的技術(shù)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品水平。但是，我國(guó)目前的研究重點(diǎn)傾向于MEMS器件的設(shè)計(jì)制造，在航空領(lǐng)域MEMS傳感器的應(yīng)用相對(duì)較少。

　　據(jù)調(diào)查，國(guó)內(nèi)已有將云臺(tái)穩(wěn)像系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)與ADI公司ADXRS300型號(hào)MEMS陀螺相結(jié)合[14]的設(shè)計(jì)方案。這種結(jié)合了MEMS陀螺的框架結(jié)構(gòu)價(jià)格低廉，布局簡(jiǎn)單緊湊，系統(tǒng)平穩(wěn)性好，能夠快速跟蹤目標(biāo)，最終成功隔離空氣動(dòng)力、溫度擾動(dòng)等對(duì)空中云臺(tái)的影響，得到穩(wěn)定的跟蹤圖像，從而使空中云臺(tái)的測(cè)量精度得到很大的提升。該研究中的空中云臺(tái)，類似于導(dǎo)引系統(tǒng)中用作跟蹤控制的穩(wěn)定平臺(tái)，因此，在飛航導(dǎo)彈中使用MEMS傳感器，也是未來國(guó)內(nèi)航空微時(shí)代的一大發(fā)展趨勢(shì)。

　　在微型慣性測(cè)量單元MEMS-IMU倍受青睞的同時(shí)，對(duì)其可靠性的研究也必不可少。國(guó)內(nèi)有研究利用AD公司的MEMS陀螺和ADIS16355加速度計(jì)作為慣性傳感器組成捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，以Fastrax公司的iTrax02衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)和Honey Well公司的HMR3000為磁導(dǎo)航系統(tǒng)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)硬件，軟硬件融合。構(gòu)成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)在三軸多功能轉(zhuǎn)臺(tái)上的試驗(yàn)結(jié)果表明，組合導(dǎo)航系統(tǒng)MEMS-IMU的精度優(yōu)于三個(gè)獨(dú)立導(dǎo)航系統(tǒng)的任一子系統(tǒng)精度，可靠性得到提高[15]。這一研究為MEMS-IMU具有更高的精度可靠性，提供了理論依據(jù)。

　　在IMU慣性組合的實(shí)際應(yīng)用中，MEMS陀螺和加速度計(jì)常會(huì)因?yàn)闇囟鹊挠绊懏a(chǎn)生誤差，因此，對(duì)MEMS慣性器件的溫度補(bǔ)償研究也非常重要。有研究利用最小二乘建模、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及小波分析法分別建立零點(diǎn)溫度模型和比例因子的溫度模型[16]，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，誤差最小的是小波分析法，誤差最大的是最小二乘建模。但是，因?yàn)樾〔ǚ治龇▽?shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜，因此推斷出BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是解決溫度誤差的有效途徑。這一結(jié)論為后續(xù)的MEMS-IMU慣性組合研究工作奠定了基礎(chǔ)。

　　近幾年，MEMS技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)研究逐漸受到重視。在創(chuàng)新基金項(xiàng)目中，由MEMS系統(tǒng)中發(fā)展起來的MOEMS(微光機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)嶄露頭角。

　　此外，國(guó)內(nèi)還有其他關(guān)于MEMS器件在航空航天方面的應(yīng)用研究，各種研究均說明，MEMS傳感器在我國(guó)航空航天領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用指日可待。

　　5 結(jié) 束 語

　　從各國(guó)研制MEMS傳感器的情況來看，低成本、小型化、高可靠性是未來武器系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)。MEMS器件已經(jīng)在國(guó)外的航空航天領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展。雖然在國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域有關(guān)MEMS傳感器應(yīng)用的公開報(bào)道還很少，但是，國(guó)家的支持和各研究機(jī)構(gòu)前瞻性的探索使在航空機(jī)載設(shè)備中使用MEMS傳感器已逐漸成為可能?？梢灶A(yù)計(jì)，在這個(gè)國(guó)際航空微時(shí)代的大環(huán)境中，國(guó)內(nèi)MEMS傳感器的應(yīng)用也將會(huì)成為舉世矚目的焦點(diǎn)，對(duì)未來戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈智能化、微型化起到不可估量的作用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]蔣慶仙.關(guān)于MEMS慣性傳感器的發(fā)展及在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用前景[J].測(cè)繪通報(bào)，2006(9).

　　[2]佟玲，鄒文江，劉瀟瀟.航空航天MEMS傳感器應(yīng)用及其發(fā)展現(xiàn)狀[J].電子世界，2011(1)：20-21.

　　[3]張英，戚紅向，李德強(qiáng)，等.MEMS航天慣導(dǎo)產(chǎn)品及技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介[J].航天標(biāo)準(zhǔn)化，2010(3).

　　[4]王勇.MEMS技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[J].飛航導(dǎo)彈，2011(5).

　　[5]黎敏，李玉林.光纖陀螺與精確制導(dǎo)[J].中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，15(3)：175-180.

　　[6]王淑華.MEMS傳感器現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].微納電子技術(shù)，

　　[7]楊業(yè)飛，申文濤.慣性穩(wěn)定平臺(tái)中陀螺技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用研究[J].飛航導(dǎo)彈，2011(2).

　　[8]谷慶紅.微機(jī)械陀螺儀的研制現(xiàn)狀[J].中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2003，11(5)：67-72.

　　[9]任子西.MEMS技術(shù)將會(huì)為戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈帶來一場(chǎng)革命[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2010(1).

　　[10]李榮冰，劉建業(yè)，曾慶化，等.基于MEMS技術(shù)的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2004，12(6)：88-94.

　　[11]張純學(xué)，王培.更小、更輕、更廉價(jià)的微機(jī)電系統(tǒng)[J].

　　北航本科生論文格式范文篇二

　　航空攝影測(cè)量試析

　　摘要：我國(guó)的測(cè)量技術(shù)隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展已經(jīng)有了大大的提高。航空攝影測(cè)量已成為測(cè)量工程的重要組成部分，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和一些突發(fā)事件的發(fā)生提供了幫助。筆者就航空攝影測(cè)量進(jìn)行了較為系統(tǒng)的介紹。

　　關(guān)鍵詞：航空;攝影;測(cè)量

　　1. 航空攝影測(cè)量的基本該概念及種類

　　航空攝影測(cè)量指的是“在飛機(jī)上用航攝儀器對(duì)地面連續(xù)攝取像片，結(jié)合地面控制點(diǎn)測(cè)量、調(diào)繪和立體測(cè)繪等步驟，繪制出地形圖的作業(yè)”。航空攝影測(cè)量單張像片測(cè)圖的基本原理是中心投影的透視變換，立體測(cè)圖的基本原理是投影過程的幾何反轉(zhuǎn)。利用航空攝影測(cè)量技術(shù)可以快速獲得道路阻斷、河流阻塞、城鎮(zhèn)的損壞和重要基礎(chǔ)設(shè)施的破壞情況，為抗震救災(zāi)決策指揮提供依據(jù)。也可以在城鎮(zhèn)規(guī)劃中提供數(shù)據(jù)依據(jù)。航空攝影測(cè)量的作業(yè)分外業(yè)和內(nèi)業(yè)。外業(yè)包括：像片控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)，像片控制點(diǎn)一般是航攝前在地面上布設(shè)的標(biāo)志點(diǎn)，也可選用像片上明顯地物點(diǎn)(如道路交叉點(diǎn)等)，用測(cè)角交會(huì)、等外水準(zhǔn)、測(cè)距導(dǎo)線、高程導(dǎo)線等普通測(cè)量方法測(cè)定其高程和平面坐標(biāo)。綜合法測(cè)圖。內(nèi)業(yè)包括：加密測(cè)圖控制點(diǎn)，以外業(yè)像片控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，一般用空中三角測(cè)量加密方法，推求測(cè)圖需要的控制點(diǎn)、檢查其平面坐標(biāo)和高程。

　　2. 解析空中三角測(cè)量

　　在精密立體坐標(biāo)量測(cè)儀或解析測(cè)圖儀上，立體量測(cè)加密點(diǎn)及框標(biāo)在左右像片上的坐標(biāo)。當(dāng)作業(yè)人員通過觀測(cè)系統(tǒng)使左右眼分別觀察左片和右片，則可看到重建的立體光學(xué)模型。其他建立立體視覺的方法，包括：互補(bǔ)色法，偏振光立體眼鏡法;液晶立體眼鏡法等。

　　2.1 內(nèi)定向、相對(duì)定向和絕對(duì)定向

　　內(nèi)定向是指“根據(jù)量測(cè)的像片四角框標(biāo)坐標(biāo)和相應(yīng)的攝影機(jī)檢定植，恢復(fù)像片與攝影機(jī)的相關(guān)位置，即確定像點(diǎn)在像框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)”。在立體測(cè)圖儀上的內(nèi)定向，是通過嚴(yán)格的裝片來實(shí)現(xiàn)的，即使用對(duì)點(diǎn)器(―種精巧的放大鏡)，分別地將滌綸像片上的框標(biāo)精確對(duì)準(zhǔn)承片盤上的相應(yīng)框標(biāo)。從而就實(shí)現(xiàn)了恢復(fù)像片內(nèi)方位元素.對(duì)于解析測(cè)圖儀，則只需將像片的基線大致平行于儀器的X 軸.像片的內(nèi)定向，是通過精確量測(cè)像片的四角框標(biāo)，利用嚴(yán)密的解析公式計(jì)算求解，同時(shí)進(jìn)行像片的變形改正。

　　相對(duì)定向是指“恢復(fù)攝影瞬間立體像對(duì)內(nèi)左右像片之間的相對(duì)空間方位”。確定兩個(gè)像片的相對(duì)空間方位需要五 個(gè)參數(shù).相對(duì)定向的數(shù)學(xué)關(guān)系通常用同名光線共面條件表示，即左右攝影中心至地面點(diǎn)的兩條光線共面。相對(duì)定向至少需量測(cè)六個(gè)定向點(diǎn)，利用最小二乘法平差解算。對(duì)于模擬型立體測(cè)圖儀，包括機(jī)助測(cè)圖系統(tǒng)，立體像片對(duì)的相對(duì)定向，是通過左右像片車架的空間運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，以便消除立體模型內(nèi)各點(diǎn)的上下視差，從而實(shí)現(xiàn)恢復(fù)立體像對(duì)左右片在攝影瞬間的相對(duì)空間方位。

　　絕對(duì)定向是指“確定立體模型或由多個(gè)立體模型構(gòu)成的區(qū)域的絕對(duì)方位，也就是確定立體模型或區(qū)域相對(duì)地面的關(guān)系”。絕對(duì)定向參數(shù)為七個(gè)。傳統(tǒng)的模擬立體測(cè)圖儀絕對(duì)定向，通常分成高程置平和平面對(duì)點(diǎn)兩個(gè)步驟來完成的.立體模型的絕對(duì)定向，通常需要六個(gè)已知平高定向點(diǎn)，至少應(yīng)有四個(gè)平高點(diǎn)。解析測(cè)圖儀和機(jī)助測(cè)圖系統(tǒng)，立體模型的絕對(duì)定向，是按三維正形變換算法，利用最小二乘法進(jìn)行平差解算的。

　　2.2 區(qū)域平差和聯(lián)合平差

　　區(qū)域平差也稱“區(qū)域空中三角測(cè)量”，俗稱“電算加密”，是“對(duì)整個(gè)區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行絕對(duì)定向和誤差配賦”。區(qū)域平差目前一般采用獨(dú)立模型法或光線束法。獨(dú)立模型法是以單個(gè)立體模型為單元，而光線束法則以單張像片為單元。聯(lián)合平差是指“攝影測(cè)量數(shù)據(jù)與非攝影測(cè)量數(shù)據(jù)的整體聯(lián)立解算”。聯(lián)合平差指“帶輔助數(shù)據(jù)的解析空中三角測(cè)量”。輔助數(shù)據(jù)系指大地測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)，例如地面距離、水平角、方位角，像片外方位元素，湖面點(diǎn)等高等條件。目前，聯(lián)合平差主要是指，攝影測(cè)量數(shù)據(jù)與機(jī)載GPS 精確定位數(shù)據(jù)的同時(shí)整體解算。這是解析空中三角測(cè)量的一項(xiàng)重要進(jìn)展，可以實(shí)現(xiàn)少地控或無地控空中三角測(cè)量。

　　3. 數(shù)據(jù)采集―測(cè)圖

　　3.1地物采集

　　作業(yè)人員在完成立體模型的絕對(duì)定向后，需經(jīng)專職質(zhì)量檢查人員聯(lián)機(jī)檢查，確認(rèn)精度符合要求后，方可進(jìn)行地物采集。應(yīng)參照外業(yè)調(diào)繪片，在立體模型上仔細(xì)辨認(rèn)，分類進(jìn)行測(cè)繪.對(duì)于數(shù)字化測(cè)圖，應(yīng)按統(tǒng)一的地物編碼系統(tǒng)分類進(jìn)行采集，并且分層進(jìn)行存儲(chǔ)。同時(shí)采集的數(shù)據(jù)還應(yīng)加上地物屬性，以方便于同GIS 建立接口。為了便于在采集和編輯中明顯地區(qū)分不同的地物，各種現(xiàn)狀地物通常賦予相應(yīng)的顏色。

　　3.2 地貌采集

　　在傳統(tǒng)的模擬測(cè)圖中，包括機(jī)助測(cè)圖中，地貌采集是由等高線描繪和注記高程點(diǎn)兩個(gè)部分組成的。等高線的基本等高距，應(yīng)按規(guī)范根據(jù)成圖比例尺、地形類別及用圖需要選定;計(jì)曲線則取基本等高距，即首曲線的5 的倍數(shù)。高程注記點(diǎn)，一般選在明顯地物點(diǎn)和地形點(diǎn)上，依據(jù)地形類別及地物點(diǎn)和地形點(diǎn)的多少，其密度規(guī)范規(guī)定圖上每10cm×10cm 為5・20 個(gè)點(diǎn)。在解析測(cè)圖儀上，地貌測(cè)繪可以有多種選擇方式，除按等高線和高程注記點(diǎn)外，還可采用按程序控制的矩形格網(wǎng)或斷面方式采集地形點(diǎn)。

　　4. 原圖編輯及原圖清繪

　　地形原圖編輯包括對(duì)原圖中地物地貌表示不合理之處的處理，相鄰圖幅的接邊處理，以及道路、河流、街道等名稱的注記。在傳統(tǒng)的模擬測(cè)圖中，原圖清繪的主要任務(wù)是在鉛筆稿原圖上進(jìn)行清理著色，或者在聚脂薄膜上刻繪。對(duì)于數(shù)字化測(cè)圖，在經(jīng)過圖形編輯和審校后，可直接利用高精度繪圖機(jī)繪制線劃地形圖，還可用磁介質(zhì)提供數(shù)字地形圖產(chǎn)品。航空攝影測(cè)量是根據(jù)攝影過程的幾何反轉(zhuǎn)原理，置立體像對(duì)于立體測(cè)圖儀內(nèi)，建立起所攝地面縮小的幾何模型，借以測(cè)繪地形圖的方法的。航空攝影測(cè)量的主題，是將地面的中心投影變換為正射投影。這一問題可以采取許多途徑來解決。如圖解法、光學(xué)機(jī)械法和解析法等。在每一種方法中還可細(xì)分出許多具體方法，而每種具體方法又有其特有的理論。其中有些概念和理論是基礎(chǔ)性的，帶有某些共性，如像片的內(nèi)方位元素和外方位元素，像點(diǎn)同地面點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)系式，共線條件方程，像對(duì)的相對(duì)定向，模型的絕對(duì)定向和立體觀測(cè)原理等。

　　參考文獻(xiàn)

　　肖志婷，郝娜. 數(shù)字航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)探討[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2014(07).

　　劉先林，段福洲，宮輝力. 航空攝影科技發(fā)展成就與未來展望[J].2007(03).