作者:王建国; 李林; 石又新; 宁文学; 梁海峰 期刊:《火力与指挥控制》 2019年第11期
现有的压制武器自动调炮主要包括二次调炮和一次调炮两种方案,两种调炮方案难以兼顾调炮性能和造价成本。因此,在压制武器系统中采用成本相对较低的双天线GPS定位测向装置,在满足火炮调炮高精度的同时降低成本。最后结合四元数理论,推导出基于双天线GPS的一次调炮解耦模型,目前该模型已在若干项目中得到成功应用。
作者:程宏波; 张伟; 伦利; 徐学平; 王勋 期刊:《铁道标准设计》 2019年第12期
对接触线振动进行监测可判断受电弓当前运行状态,也可为接触网运维提供基础数据。对此提出一种接触线振动在线监测方法,以加速度计为核心设计一套接触线振动无线监测装置,并针对接触线的特点设计一种可靠性的安装结构,可对接触线的振动加速度进行直接采样并利用无线进行上传,利用四元数理论去除监测装置加速度的重力分量误差,以获取的振动加速度数据为基础,应用带滤波的离散频域积分方法求解接触线振动位移,最后利用接触线结构参数...
作者:李方硕; 李朝阳; 郜秀春 期刊:《工业控制计算机》 2019年第12期
“过三点的姿态规划”这一问题,要求姿态曲线平滑经过指定三点,其常规解决思路是构造四元数样条曲线,然而由于四元数插值函数高度非线性,反求控制顶点十分困难。针对此问题,通过增加辅助点的方式重新构造了三段定轴转动,借助多项式插值函数可以将三段定轴转动联结起来,进而推导了姿态曲线表达式。为了验证姿态曲线的连续性,求解了姿态曲线一阶和二阶导数,确定了姿态导数连续条件。推导过程表明,只要辅助点和多项式函数满足特定条件...
作者:何光进; 高峰 期刊:《船电技术》 2019年第10期
传统的基于长矢量模型的MUSIC算法没有充分利用矢量水听器各分量之间的正交特性,存在多目标分辨能力不足的缺点。针对这一情况,文中引入了四元数的概念,利用四元数能更好地描述矢量水听器各分量的正交结构这一优点,提出了三种基于四元数模型的二维声矢量阵方位估计算法:Q-VV算法、Q-PV算法和Q-PVV算法。与基于长矢量模型的MUSIC算法相比,新算法降低了协方差矩阵的维数,占用更少的内存空间。同时,由于利用了四元数强正交性约束的特...
作者:高宁; 李杰; 冯凯强; 许廷金; 高诗尧; 李炳臻 期刊:《传感技术学报》 2019年第12期
陀螺仪的漂移、载体的线性加速度和磁场的干扰是影响MARG传感器姿态测量精度的主要原因。针对传统姿态测量算法在磁干扰环境下由于航向角误差导致水平角测量精度降低以及载体线性加速度影响水平角精度的问题,提出了一种基于四元数的双级互补滤波姿态融合算法。该算法利用加速度计和磁力计测量数据分别对估计四元数进行补偿修正,避免了磁干扰环境下航向角误差对水平姿态测量的影响。同时引入线性加速度误差和磁干扰误差自适应补偿方...
作者:李会军; 袁帅; 汤翔; 唐超权 期刊:《控制工程》 2019年第10期
云台的稳定性对搭载的设备有重要影响,为实现云台自稳,设计了一种基于多传感器数据融合的云台自稳控制方法。采用三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁的(Attitude and Heading Reference System,AHRS)系统获取角速度、加速度及地磁强度等信号,采用卡尔曼滤波算法对加速度进行处理,采用四元数对三种数据进行融合,并求解云台俯仰姿态角和偏航姿态角,使用串级双闭环PID作为控制策略。实验结果表明,该方法能够使云台在复杂环境下具有较...
作者:马力; 李天松; 阳荣凯; 黄艳虎 期刊:《桂林电子科技大学学报》 2019年第05期
针对中小型飞行器使用微机电系统(MEMS)器件无初始对准过程导致姿态估计精度低的问题,提出一种基于增强型显式互补滤波的无人机姿态算法。利用加速度计算出俯仰角与横滚角,通过磁强计算出航向角,并使用陀螺仪进行信息融合,算出导航前一时刻的姿态角及四元数。在显式互补滤波基础上,构造了利用地磁场强度信息及比例积分误差控制来修正航向角的增强型显式互补滤波(EECF)算法。仿真结果表明,采用EECF算法可有效解算航向角,并且加入初...
作者:李俊龙; 郭仁春; 姜檬; 王志淳 期刊:《无线互联科技》 2019年第20期
首先,文章介绍了刚体最短旋转的概念,刚体从一个方位旋转到另一个方位的过程中,可以有无限种方式,在这些方式中存在一种方式,绕某一轴旋转一次就能到达指定方位,并且该角在﹣180°~180°之间,称这样的旋转方式为最短旋转。其次,给出最短旋转的数学表达式,即两个方位角的四元数之比。在Unity 3D中,表示刚体方位的参数分别是欧拉角和四元数。文章采用具体实例验证最短旋转与四元数的关系,给出了寻找最短旋转的解决方案。
利用四元数表示刚体的有限转动,得到刚体的有限转动方程。在球面3-RRR并联机器人基础上增加角位移传感器支架,检测动平台的姿态角,并转化为四元数形式的定位偏差,从而将机器人应用于空间定位问题的执行机构。以系统具有大范围渐近稳定的动态品质为目标,得到动平台角速度应该满足的条件,建立动平台在定位过程中四元数分量形式的运动微分方程。实例给出了机器人在定位过程中的偏差四元数的解轨迹和动平台姿态的变化历程,求得了施加于...
作者:赵刚; 周琳莉; 黄席樾 期刊:《工程科学与技术》 2011年第01期
针对高精度空间飞行器编队要求,对主从式飞行器相对平动和相对转动运动进行建模,用四元数叉乘表示主从航天器的相对姿态,构建航天器的误差动力学方程,进而得到六自由度飞行器编队的非线性动力学模型。基于所得模型,设计了六自由度飞行器编队控制的滑模控制器,使得从飞行器的平动与转动能够跟踪期望的状态轨迹,并基于Lyapunov定理证明该系统为一致渐近稳定。仿真结果表明,该控制器能够保证从飞行器六自由度运动跟踪误差的一致渐近收...
8关于多重性的表示 数学上的n-tuple是n个元素的序列(sequence)。这个-tuple的表示,源自拉丁语的plus,或者希腊语的-πλο ,意思是多(重)的。二元数(binarion),可以表示为2-tuple,四元数(quaternion)可以表示为4-tuple,八元数(octonion)可以表示为8-tuple.
作者:姚佳乐; 沈宏君; 张虹波 期刊:《信息技术与网络安全》 2017年第06期
变桨距四旋翼飞行器是通过改变旋翼的桨距大小来改变升力的,这种控制策略可使飞行器姿态的响应和控制的延迟都会小很多,同时可以节省资源和能耗。通过分析对比变桨距与传统的变转速四旋翼飞行器的结构和飞行原理,根据其数学模型和控制要求,设计了变桨距四旋翼飞行器的控制系统。该系统采用STM32F427微处理器作为主控制器,使用MPU6000等惯性测量单元及其他传感器用于检测飞行器的位置、姿态;基于四元数方法进行姿态解算;利用PID控制...
作者:梁赫西; 黄晓东; 周密 期刊:《信息技术与网络安全》 2015年第15期
对比分析了伪逆法和最优能量算法的原理,给出了最优能量算法的优化方案。笛卡尔空间体系中采用齐次矩阵和四元数法获得位置和姿态的插值;利用优化后的最优能量算法求出逆解,得到与笛卡尔空间中对应的在关节空间中的关节值。文中给出了实际仿真实例,该实例表明本文给出的优化方案在满足正常作业情况下,相对于伪逆法,方案中四元数算法在姿态插值运算上更快并且能量优化效果更好,七轴机械手最小能量消耗节约10%~20%左右。
作者:陈银溢; 郭圣权; 岳凤英 期刊:《图书情报导刊》 2004年第08期
阐述了MIMU(micro—inertial measurement unit)定位定向系统原理.引入了四元数三阶泰勒展开递推式作为捷联惯导系统的姿态更新算法,并用程序进行算法仿真,为改进捷联惯导系统算法提供了参考依据。
作者:王磊; 梁开龙 期刊:《测绘工程》 2004年第03期
为了对船体姿态进行高精度检测,介绍了四元代数的基础知识和性质及其在GPS船姿测量中的应用.得到了一种更为便捷的解算方法,对保障舰艇武备性能的发挥具有一定实际作用。
作者:任元斌; 吴玉敬; 韩瑞; 王璞; 刘小强 期刊:《兵器装备工程学报》 2018年第05期
将四元数相关理论应用于光电稳瞄系统的瞄准线指向研究,从四元数的角度描述了光电稳瞄系统随载体的一般三维运动,分析了载体的一般三维运动对光电稳瞄系统瞄准线的影响,结合所搭载载体的惯导数据,求解了经历载体运动后载体导航系下光电稳瞄系统要保持指示目标所需调转到的三轴姿态角度.以机载光电稳瞄系统为实例对该求解方法进行验证,仿真结果表明:使用该求解方法得出的姿态四元数结果能正确地将瞄准线矢量旋转并指示原目标。
作者:徐继军; 任喜风 期刊:《轻工学报》 2012年第05期
讨论了四元数自共轭矩阵的一个性质,利用该性质把n阶四元数正定(半正定、负定)自共轭矩阵的定义予以简化,得到了与四元数自共轭矩阵的相同结论.
作者:王鑫; 龚辉; 周艳霞 期刊:《海洋测绘》 2013年第04期
利用四元数来整体描述多光谱遥感影像,采用四元数插值算法对影像进行重采样,并通过对重采样后的影像进行融合处理来分析比较遥感影像的四元数插值和现有插值方法的效果和区别。实验验证了四元数插值算法的可行性和优越性,为遥感影像的重采样提供了一条新的技术途径。
作者:王慧; 王冬红; 刘军; 叶秋果; 王利勇 期刊:《海洋测绘》 2011年第03期
介绍了面阵CCD相机的径向畸变、偏心畸变模型,建立了用于非量测相机标定的扩展共线条件方程。引入了四元数姿态描述方法,利用单位四元数替代外方位角元素(ω,φ,κ)构建旋转矩阵,建立了基于单位四元数的相机标定数学模型。采用室内三维控制场对小像幅面阵CCD相机进行了标定实验,取得了优于0.2个像素的定位精度。
作者:何光进; 程锦房; 许杰 期刊:《探测与控制学报》 2012年第02期
传统的声矢量阵子空间旋转不变(ESPRIT)方位估计算法没有利用矢量水听器各输出分量之间的正交特性,对相关声源的估计精度和分辨能力较差,针对此问题,提出了一种基于四元数的二维声矢量阵EP—SIRT算法。首先将矢量水听器的声压和振速输出表示为四元数形式;然后将传统的ESPRIT算法推广至四元数数域,得到目标的方位估计结果。对算法的运算量和方位估计性能进行的仿真说明:与传统的EPSIRT算法相比,四元数域EPSIRT算法运算复杂...