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DARPA国防科学办公室启动“霍克拉克斯”项目,寻求开发小型惯性传感器。
该项目是DARPA自2015年启动“弹药用精确稳健惯性制导”项目之后,在微机电系统惯性传感器方向启动的又一项目。
微机电系统(图源:DARPA)
突袭鼠以为,该项目能够建造小尺寸惯性导航系统,在惯性导航领域带来颠覆性影响。
视觉+惯性,将成为GPS拒止环境特种作战的有效导航体制。
背景情况
商业应用领域基于微机电系统的惯性传感器的技术成熟度迅速提高,但是国防领域尚不能实现重要目标,即在GPS拒止的动荡环境中为单兵或小型载具提供精确导航。
其中关键局限是,惯性传感器在极端动态场景的不稳定性,例如在对抗性空域或者载具发射和着陆期间的精确机动场景。
例如,可重复使用飞行器以高转速的速度发射,减速抵达目标,随后返回基地。行动的变化意味着,导航传感器必须具有足够动态范围、动荡环境的冲击和振动生存性,以及所有状态近精确运行能力。目前的策略是使用具有不同带宽和动态范围的传感器阵列,但是增加平台的尺寸、重量与功率。
项目内标
“霍克拉克斯”项目将运用基于机械频率梳的机械传感器和悬架设计的非线性,以开发单惯性传感器,使动态范围显著增加、具有抵抗冲击和振动的韧性,并在宽域速度和加速度中维持正常功能。该项目通过解决单感知校验质量同时实现优异灵敏度、抗冲击和振动性的挑战,开发高性能惯性传感器。该项目成果可支持无人机在动荡环境中的精确着陆。
关键挑战
“霍克拉克斯”项目面临的关键挑战是,在高动态环境中兼顾高灵敏度与抗冲击和振动性例如,微机电系统惯性传感器能在千赫兹频率下运行且具有良好的灵敏度,但其机械顺从性较大,容易受到除传感轴之外的冲击和振动等不良信号的影响。
“霍克拉克斯”项目将利用微机电系统的独特性能解决该挑战。由于微型谐振器的芯片级尺寸,具有不同震动模式,包括来自同一模族和来自不同模族的谐波模式。鉴于低噪声光学频率梳展现出具有精确色散控制和频率锁定能力,该项目寻求开发并演示类似的微机电频率。