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2005年度国家技术发明奖


基于MEMS的载体测控系统及其关键技术研究

由清华大学周兆英等完成

    该项目属微机械、微电子、控制、通讯和信号处理等多学科交叉技术领域。 
    该项目研究开发了集多种MEMS传感器、微型GPS、微型控制单元、微型通讯单元及微型记录单元为一体的微型测控系统技术平台。该平台包括:多功能微型器件的一体化集成技术、基于MEMS的载体传感器技术、多自由度传感器的几何误差补偿技术、全姿态和动态的数据融合技术、面向运动对象的应用技术等5项关键技术;无人飞行器的自动驾驶系统、人体恣态测量系统、车辆自动导航系统等3类应用系统。该项目有下列主要创新点:
    1. 采用一体化集成设计技术,将11个微型传感器、微处理器、微存储器、微通讯单元等一体化集成,研制出具有多功能、高集成度、高可靠性和电磁兼容能力的新型MEMS集成系统;
    2. 提出基于线性Kalman滤波的多传感器数据融合的姿态算法和基于光对准的多自由度传感器的几何误差补偿方法,实现载体全姿态的动态跟踪;
    3. 提出基于MEMS器件的微型气压高度计;
    4. 提出基于MEMS器件的微型气压空速计;
    5. 提出双处理器协同的并行处理结构,主处理器负责信号的处理与数据图像通讯,协处理器负责信号的存储与控制,处理器之间采用高速通讯交换数据;
    6. 结合应用,提出电子罗盘的姿态优化算法和肢体运动姿态的相对解算方法。
    该项目获2项中国发明专利、1项美国发明专利授权,并已应用于微型飞行器、机器人、车辆和医疗仪器等相关项目中,取得了良好的经济效益和社会效益。

 

        
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