仪器可同时获取多种数据类型(图 1)。主要地球物理系统包括机载重力系统、拖曳式航空磁系统、冰穿透雷达和激光高度计。该飞机的实验目标是恢复布格和自由空气重力异常、精确的磁异常、冰下地形以及冰面的精确描绘。定位和导航仪器包括激光环陀螺惯性导航系统、压力高度计、实时差分 GPS 导航系统、双 GLONASS/GPS 接收器和一套载波相位 GPS 接收器(GLONASS 是俄罗斯全球导航卫星系统)。飞机仪器套件由基站仪器支持,包括一个用于消除昼夜磁信号的基站磁力计、一个带有传输差分 GPS 校正的广播系统的固定 GPS 以及双频载波相位 GPS 接收器。各种仪器所需的定位精度如表1所示,定位系统的精度如表2所示。
磁性ELD的精确度量是材料,地质,生物学,医学,安全,空间和物理科学中许多重要分析技术的核心。这些应用需要在广泛的规格范围内进行有关灵敏度,空间分辨率,带宽,可伸缩性和温度的操作。在这项工作中,我们开发了基于钻石中氮呈(NV)缺陷的磁力计的能力技术,该缺陷有望覆盖该参数空间的更大部分。我们研究了如何准备用于磁力测定法优化的钻石材料,并观察到了NV中心的基本光学和自旋特性。使用一种新的方案灵感来自于这些研究中收集的有关NV中心的新信息,我们构建了一个传感器,该传感器在许多领域的最先进方面进行了改进。最后,我们概述了改进这些传感器的计划,以研究目前使用现有技术无法访问的微观和纳米级磁现象。
摘要 . 让每个学生都参与实践体验的学习活动被认为是一种有前途的课堂活动,可以激励年轻人接受科学、技术、工程和数学 (STEM) 教育。CanSat 就是这样一种结合物理、工程和编程的课堂学习活动。在本文中,我们介绍了有关嵌入在标准汽水罐体积和形状中的微卫星的设计和生产的几个结果,该卫星能够执行人造卫星从飞机发射后执行的一些任务。微卫星由一个 Arduino Pro-Micro MCU 组成,它使用 ATmega32u4 MCU、一个 9 DOF(自由度)传感器(包含 3 轴加速度计、3 轴陀螺仪和 3 轴磁力计)、压力和温度传感器、摄像头和收发器模块,以便与地面站通信。关于它、机械和电子子系统的详细信息与实验结果一起呈现。我们的 CanSat 设计与该设备可以测量的属性之间的相关性在 STEM 教育领域可能很有价值。关键词:Arduino 微控制器、CanSat、STEM 教育。
量子力学定律产生了违反直觉的影响。量子信息处理器使用“量子怪异”来执行经典信息处理器无法执行的任务。量子计算机,该计算机将处理存储在原子,光学和固态系统上的信息:它们旨在使用诸如量子叠加和纠缠等反直觉效果的效果,以执行量子模拟,量子搜索,量子搜索和代码违反诸如在传统经典计算机上很难或不可能解决问题的问题。量子通信系统传输了用单个光子编码的信息:他们利用了这样一个事实,即量子测量不可避免地是随机性和破坏性的,以制定量子加密通信,其安全性由物理定律保证。量子传感器和测量设备以最大的敏感性和物理定律允许的精度运行:从磁力计到量子钟,再到高级引力干涉仪(例如LiGO),量子计量学提供了推动测量值到其最终限制所需的技术所需的技术。
本文介绍了一种用于中小型无人机 (UAV) 飞行控制和气动数据收集研究的高频传感器数据采集系统 (SDAC)。该系统重量轻、功耗低,工作频率为 100 Hz,具有以下特点:高频、高分辨率六自由度 (6-DOF) 惯性测量单元 (IMU),配有全球定位系统 (GPS) 接收器、3 轴磁力计、皮托管、七个 10 位模数转换器 (ADC)、十六个 12 位模数转换器、一个 14 位模数转换器、二十个数字输入/输出 (I/O)、八个脉冲宽度调制 (PWM) 信号输入、一个 40 英里下行链路收发器、一个开放串行端口和一个开放 CANbus 端口,以及高达 64 GB 的板载存储。数据采集系统完全由商用现货 (COTS) 组件制成,从而降低了系统成本和实施时间。SDAC 将各种传感器流组合成统一的高保真状态数据流,该数据流被记录下来以供以后进行空气动力学分析,并同时转发到单独的处理单元,例如自动驾驶仪。
♦ 出色的可靠性和耐用性 G-823A 型包括久经考验的高性能 G-822A 传感器和超小型 CM-201 拉莫尔计数器。此型号提供无与伦比的性能、尺寸、功能和成本效益的多功能性。该系统有两个输出:叠加在 28 VDC 电源上的标准拉莫尔信号(可直接输入到任何 RMS Instruments 的 AARC500 系列实时补偿系统中),以及计数的拉莫尔信号,转换为“nT”并通过 RS-232 输出,以便在任何标准计算机上记录。这种强大的组合也是 G-823B 基站等新型专用型号的基础。G-823A 提供 1 Hz 时 0.002 nT 的灵敏度,最高 40 Hz 时 0.22 nT,可通过软件命令选择。默认配置提供 0.02 nT p-p(0.004 nT/√ Hz RMS),每秒 10 个样本。除了磁力计测量外,CM-201 计数器还包括儒略时间/日期、接受外部同步脉冲的装置和六个 A/D 转换器,用于数字化和记录信号幅度、雷达/气压高度计、EM 或其他
READ 是一款用于农业的农药喷洒六旋翼无人机,可帮助农民在其土地上喷洒农药,从而减轻农民的工作负担。在这里,农民可以使用 Android 应用程序控制无人机,并且可以使用无人机接口的蓝牙模块连接到该应用程序。无人机通过遥测远程操作,操作员可以与飞机保持视觉接触,也可以使用 GPS 沿预编程路径自主操作。它将使用 GPS 精确地规划该农民土地的面积。在这里,我们使用了 ATmega2560 板,它是与蓝牙模块和 GPS 接口的开源电子原型平台。为了平衡方向和方位,我们使用了加速度计、陀螺仪和磁力计。当今世界,人们对绿色社会的渴望与日俱增,因此需要为飞机提供替代能源。目前还有许多其他替代能源,包括生物燃料和氢燃料电池,但与太阳能技术相比,没有什么是无限的。太阳能是无限的可再生能源之一,可用于增加无人机的续航能力,而不会增加大量重量。我们的无人机上安装了太阳能电池板,可作为补充电源延长无人机的飞行时间。随着续航能力的提高,我们的无人机覆盖的陆地面积也更大。READ 的实施考虑了低成本、可靠性、替代电源和自动控制。目标:
1) 如果您选择使用高分辨率调查数据进行评估,请根据《给承租人和经营人的通知》(NTL)第 2005-G07 号,使用足以提供 100% 侧扫声纳覆盖海底的线间距,在所有计划进行海底扰动活动的区域获取数据。例如,如果您计划的作业水深超过 400 米,并且您决定将井位或相关锚点移动最多 500 英尺(如 NTL 第 2009-G27 号所述),请确保调查覆盖的区域足够大,以解释这种变化。此外,可以使用之前收集的侧扫声纳数据,前提是它是使用 DGPS 定位收集的,并且具有足够的分辨率和质量,可供合格的海洋考古学家准确解释。如果使用多个数据集,则必须将所有数据合成为综合考古评估。 2) 如果您选择使用 ROV 调查进行评估,ROV 应配备声学定位和扇区扫描声纳。视频、声纳和导航都应录制到 DVD 中,以供查看。如果您打算在获得场地许可认证后立即开展已获批准的活动,则专业的海洋考古学家应在调查进行过程中观察调查情况,观察方式可以是亲自到场或通过远程互联网馈送,该馈送的质量和分辨率足以让考古学家进行分析。此外,考古学家必须能够与 ROV 驾驶员实时通信,以指导调查。如果发生视频或通信中断,则应在视频或通信恢复时从中断发生的位置继续调查。如果考古学家未能亲自到场从 ROV 控制室观察调查,他/她应在考古评估报告中通过审查记录的导航、声纳和视频文件证明调查已完成,项目区域得到充分覆盖,潜在目标未被忽略。3) 如果您提议拆除的结构位于之前未调查过的区块内,或者您的调查未涵盖拟议行动的所有影响,例如场地清理拖网、驳船锚、锚链、钢丝绳、电缆等,请使用常规调查仪器(即磁力计、侧扫声纳、海底剖面仪,数字记录并绑定到 DGPS 或其他相称的导航系统)在足够大的区域进行调查,以涵盖所有拟议的海底扰动活动。在水深超过 200 米(656 英尺)的地方,不需要使用磁力计。如果无法使用常规仪器,可以使用自主水下航行器 (AUV) 或深水拖曳系统获取这些数据。NTL 2005-GO7 提供了有关特定仪器的指导(http://www.boem.gov/Regulations/Notices-To-Lessees/2005/05-G07.aspx)。
Xsens 的 MTi 产品组合目前有 7 个系列成员,功能范围从惯性测量单元 (IMU) 到完全集成的 GPS/INS 解决方案。所有产品都包含 3D 惯性传感器组件(ISA:陀螺仪和加速度计)和 3D 磁力计,可选配气压计和 GNSS 接收器。MTi 产品系列分为两个系列,即 MTi 10 系列和 MTi 100 系列。MTi 10 系列是 Xsens 的入门级型号,具有强大的精度和有限的 IO 选项范围。100 系列是革命性的新型 MEMS IMU、方向和位置传感器模块,提供前所未有的精度和广泛的 IO 接口。所有 MTi 都具有强大的多处理器核心设计,能够以极低的延迟处理滚动、俯仰和偏航,以及输出校准的 3D 线性加速度、转速(陀螺仪)、(地球)磁场和大气压力(仅限 100 系列)数据。MTi-G-700 GPS/INS 还提供 3D 位置和 3D 速度。MTi 接口可直接提供 50 多种不同的输出格式。每种产品的各种输出可在第 4.1 节中找到。本文档描述了所有 7 个 MTi 的使用、基本通信接口和规格。它们的不同之处已明确指出。从机械和软件接口的角度来看,所有产品都设计为可互换。
本文提出一种新的多传感器组合姿态确定方法,可高精度测量高转速刚体飞行器的姿态。分析飞行器在飞行过程中所受的外力矩,在刚体绕质心旋转的运动方程基础上,通过理论推导,提出了一种基于多传感器组合姿态确定方法。该方法融合GPS、陀螺仪和磁力计测得的数据,采用改进的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法进行滤波。首先,根据高转速飞行器的运动特点,对刚体绕质心运动方程作出适当的假设和简化近似。利用这些假设和近似,推导出欧拉姿态角与飞行路径角、弹道偏转角之间的约束方程,作为状态方程。其次,利用地磁场模型和三轴磁强计测量的地磁强度计算出含有误差的滚转角,并与陀螺仪获取的角速度信息进行融合,建立测量方程;最后在UKF预测阶段采用龙格-库塔法对状态方程进行离散化,提高预测精度。仿真结果表明,所提方法能有效确定高速飞行器的姿态信息,并能保证飞行器姿态的准确性。
