导航、制导与传感技术-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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导航、制导与传感技术

项目名称：导航、制导与传感技术
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：60825305
申请代码：F0303
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2009-01-01-2012-12-31

项目负责人：房建成
负责人职称：教授
依托单位：北京航空航天大学
批准年度：2008

中文摘要：

在飞行器惯性导航、天文导航、组合导航与航天器姿态控制惯性执行机构等领域的基础理论与关键技术方面开展了开拓性和创新性研究工作。围绕我国高分辨率对地观测、载人航天等重大需求，开辟了我国机载高分辨率合成孔径雷达（SAR）高性能运动补偿用捷联惯性组合导航系统和航天器姿态控制磁悬浮惯性执行机构等新技术方向，解决了多个基础理论难题和重大技术瓶颈，取得了一系列具有国际先进水平的创新性成果。主持研制成功我国首个机载0.5米分辨率SAR运动补偿用捷联惯性系统、首台磁悬浮飞轮和磁悬浮控制力矩陀螺，已在我国高分辨率航空遥感、飞行器自主导航、卫星高精度长寿命姿态控制等领域获得重大应用，在国内外产生重大影响。获国家技术发明一等奖1项（排名第1）。国家科技进步一等奖1项（排名第3）、二等奖1项（排名第1）。近五年授权国家发明专利41项，出版专著1部，发表论文150余篇，其中SCI收录7篇、EI收录117篇。

中文主题词：磁悬浮飞轮；磁悬浮控制力矩陀螺；惯性测量；惯性稳定平台；原子自旋陀螺

英文摘要：

magnetic suspended flywheel；magnetically suspended CMG；inertially measurement；inertially stabilized platform；Atom Spin Gyroscope

英文主题词： magnetic suspended flywheel；magnetically suspended CMG；inertially measurement；inertially stabilized platform；Atom Spin Gyroscope

结论摘要：

在磁悬浮飞轮与控制力矩陀螺方向，本项目突破了四个关键技术1）针对永磁偏置混合磁轴承电磁设计，提出了基于混合因子的最小功耗磁路设计方法和基于耦合度的磁路解耦设计方法；2）针对强陀螺效应高速磁悬浮转子系统的高稳定和高精度控制，提出了基于正负频率的章动和进动稳定判据，给出了磁悬浮大惯量刚性转子的稳定裕度；3）针对磁悬浮转子高精度主动振动控制，提出了基于惯性自对中原理的磁悬浮飞轮自适应陷波高精度不平衡振动抑制方法，显著降低了不平衡振动；4）针对磁悬浮CMG多体动力学解耦控制，提出了磁悬浮转子、内框架、外框架三体动力学系统解耦控制方法。研究成果已应用于磁悬浮飞轮型号产品以及小型、中型磁悬浮CMG工程样机、大型磁悬浮CMG原理样机和双框架磁悬浮CMG原理样机的研制。其中，主持研制的我国第一个五自由度全主动磁悬浮飞轮达到国际先进水平，2012年在实践九号A星搭载试验成功。　　　在高精度POS与惯性稳定平台方向，围绕高分辨率对地观测的高精度运动成像中的基础科学问题，深入研究了惯性敏感器与惯性测量系统误差建模与补偿方法，高动态、非线性、非高斯随机运动误差的高精度惯性/GNSS组合估计理论和惯性稳定平台高精度、高稳定度控制理论等难题。研制的高精度POS和惯性稳定平台与中国测绘院航空测绘相机进行了联合飞行实验，空中三角检校验证实验结果表明研制的高精度POS精度（航向0.0043°，水平姿态0.0028°）优于国外产品POS/AV610实测精度（航向0.0053°，水平姿态0.0038°），惯性稳定平台指向精度（0.015°）优于国外产品PAV80精度（0.02°），成功实现1500测图。高精度POS已成功应用于中科院电子所X波段干涉SAR航空遥感系统，使高程分辨率从2.7米提高到0.27米，研究成果达到国际先进水平。同时开展了多节点测量分布式POS估计理论和高精度大负载磁悬浮惯性稳定平台控制理论研究，为超高分辨率对地观测系统跨越式发展提供了坚实的理论支撑。　　　在原子自旋陀螺方向，针对我国超高精度惯性仪表的迫切需求，自2008年在国内率先开展原子自旋陀螺仪技术的探索研究，构建了国内首套原子自旋陀螺仪实验研究装置，于2011年10月在国内首次实现原子自旋陀螺效应的实验验证，惯性测量灵敏度已实现3.6×10-5°/s/Hz1/2，磁场测量灵敏度已实现8fT/Hz1/2。

成果综合统计