姿态矩阵

摘要： 为解决蛇形管道探测机器人因处于地下管道,难以定位的问题,基于牛顿第二定律为蛇形管道探测机器人设计了一种高精度的捷联式惯性导航定位系统(strapdown inertial navigation system,SINS)。系统搭载九轴惯性测量器件(inertial measurement unit,IMU)对蛇形机器人的加速度及角速率信息进行测量,融合卡尔曼滤波算法对定位系统进行误差补偿,采用四元数法构造捷联式惯性导航系统姿态矩阵进行姿态更新,再积分得到速度和位移。利用MATLAB软件根据上述算法对机器人的速度、位移进行分析计算,并与机器人真实的速度位移做比较,验证算法的可靠性。实验结果表明:所提算法的定位误差最大不超过4.7%,能够为管道探测机器人提供准确地速度和位置信息,具有较高的实用价值和意义。

摘要： 文章根据海洋波浪的特性和惯性测量原理的特点,设计了一款波浪测量设备.该设备搭载在浮体上,可实现对海洋波高、波周期、波浪主方向的监测.文章先后进行了实验室测试和室外海洋环境测试,获取了汕尾金町湾和惠州霞涌码头附近海域不同时段的波浪特征参数.测试结果表明,利用惯性导航系统测量获得地理坐标系下波浪的运动数据与实际运动曲线吻合良好,波形平滑,且具有超前预测性,验证了设备设计算法的可行性和准确性.

摘要： 文章根据海洋波浪的特性和惯性测量原理的特点,设计了一款波浪测量设备。该设备搭载在浮体上,可实现对海洋波高、波周期、波浪主方向的监测。文章先后进行了实验室测试和室外海洋环境测试,获取了汕尾金町湾和惠州霞涌码头附近海域不同时段的波浪特征参数。测试结果表明,利用惯性导航系统测量获得地理坐标系下波浪的运动数据与实际运动曲线吻合良好,波形平滑,且具有超前预测性,验证了设备设计算法的可行性和准确性。

摘要： 为了拓展捷联惯性导航的应用,以进一步提高飞行器导航精度和效率为目标,设计了一种实用的飞行器捷联惯性导航算法,该算法融合惯性器件的姿态信息、速度信息、加速度信息及位置信息测量值,借助四元数法分别构造姿态矩阵、速度矩阵及位置矩阵,然后通过解算四元数的运动学微分方程求出飞行器的姿态角和位置.试验结果表明,本文所述算法能够准确计算出飞行器的姿态与位置信息,可以为飞行器导航系统设计人员提供参考,具有一定的理论意义和实用价值.

摘要： 传统导航方法模拟的运动轨迹位置高度存在误差,为此对捷联惯导基组合导航方法进行研究,并分析其发展趋势.首先测得重力加速度和地球自转角速度在导航坐标系上的投影,实现基座对准,在此基础上提高对准精度,得到初始姿态矩阵,对矩阵进行误差补偿使其达到误差界限,将姿态矩阵正交化提取姿态角,并计算其速率,最后利用GPS确定位置信息,输出姿态角、角速率和位置信息,实现捷联惯导基组合导航.实验结果表明,设计方法相比传统方法平均高度误差减少了3.3m.捷联惯导基组合导航不仅要应用于军事,还要降低其成本和体积,实现在民用产业方面的发展.

摘要： 针对目前轨道存在的不平顺现象,设计出了一种轨道不平顺检测系统.传统的惯性导航系统直接装在运载体上的底盘上,且为单惯性导航系统.振动信号传递不直接,采集数据不全面.通过在轨检车两侧的专用惯导平台进行双惯性导航系统的固装,信号采集更为直接和全面.内部导航采用四元数法进行姿态矩阵的实时更新.双惯性导航系统可以实现左右钢轨x、y以及z轴三轴数据的实时采集,对采集的数据进行拟合和积分,即可得到轨道的相关不平顺信息.且轨检车上搭配轴角编码器可以实现数据的同步采集,采样时间和采样里程的实时输出.通过系统动态测试和人为静态测试,验证了设计的合理性.左右轨垂向高低不平顺误差分别在(-0.66 mm,0.52 mm)和(-0.43 mm,0.56 mm);左右轨横向不平顺误差分别在(-0.51 mm,0.64 mm)和(-0.42 mm,0.43 mm)之间,轨距偏差在(-0.55 mm,0.83 mm)之间.

摘要： 针对数控连续展成磨齿机的精密加工需求,进行了机床空间误差解耦及补偿方法研究.首先,基于多体理论与坐标变换原理构建了机床各部件间的相对位姿变换矩阵,建立了涵盖所有几何误差元素的连续展成磨齿机空间误差模型;然后,分别基于姿态矩阵和位置矩阵对机床空间误差进行分步解耦;最后,通过具体数值计算对分步解耦补偿方法进行了实例计算,并采用球杆仪验证了空间误差解耦补偿理论的正确性与有效性.

摘要： 特征坐标系LCS用于指令和启动五轴机床的倾斜面加工功能,其Z轴定义为倾斜面的法向,是加工过程中刀具相对于工件的定向方向;LCS是工作坐标系WCS的局部子坐标系,一经建立直至取消一直有效,LCS建立后程序中的指令位置相对于LCS给出.CAM软件编制零件倾斜面上轮廓要素加工程序的前置处理过程中刀位轨迹与刀轴矢量相对于WCS给出,启用倾斜面加工功能后需要根据LCS在WCS中的静态位置和姿态求解出动态建立LCS的平移量与旋转欧拉角,然后再将刀位轨迹坐标变换到LCS,生成满足零件要求的数控加工程序.研究了LCS在WCS中的姿态矩阵与方位欧拉角之间的换算关系,设计了倾斜面加工后处理算法,开发了自动倾斜面加工后处理程序,并成功应用于生产实际.

摘要： 以临近空间飞行器半实物仿真试验需求为背景,利用坐标转换理论推导了航空和航天两种体系下姿态矩阵的关系.首先,介绍了坐标转换理论,包括两种直角坐标系之间的转换关系,以及两种不同参考系下的姿态矩阵转换关系.然后,分析了航空和航天体系下坐标系之间的关系,推导了从航天体系下姿态矩阵到航空体系下姿态矩阵的转换关系.半实物仿真试验表明,推导的方法正确可行,保证了临近空间飞行器导航系统的仿真验证.%The relationship between the direction cosine matrix (DCM) in the space field and DCM in the aeronautics field is derived,to meet the demand of hardware-in-the-loop (HWIL) simulation of near space hypersonic vehicle flight control system.Firstly,the coordinate transformation (CT) theory is introduced,and the conversion method between two cartesian coordinate system is Introctuced.As well as the relationship of DCMs between the matrix transformation under two different reference systems is presented.Then,the analyzes the relationship of coordinate frames between the space field and the aeronautics field.How to convert the coordinate frame in the space field to the coordinate frame in the aeronautics field is researched.Finally,the HWIL simulation indicates that the method is correct and feasible.It ensures the HWIL simulation of navigation system of near space hypersonic vehicle.

摘要： 在INS/CNS组合导航方式下,利用星矢量的像平面坐标和天球直角坐标信息建立导弹姿态转换矩阵模型是一个关键,且姿态矩阵解算为非线性方程组求解,涉及导数运算,计算量大、复杂.针对此,本文详细讨论了导弹姿态转换矩阵的计算模型建立,利用四元数姿态矩阵特性,提出了一种导弹姿态转换矩阵的线性化解算方法,为INS/CNS组合导航方式下,弹体姿态解算提供了新的数值解算思路.

摘要： 为了减小离散角速度插值重构的误差,提高无陀螺捷联惯导(GFINS)的姿态矩阵解算精度,提出了一种新的姿态矩阵的解算方法.与通常姿态解算仅依靠角速度信息不同,该方法同时利用角速度和角加速度信息进行姿态求解,三阶艾尔米特插值方法(H法)取代了线性插值方法(L法)进行离散角速度插值重构,利用重构后分段连续的角速度信息进行姿态矩阵求解.分析了新算法的基本步骤,并进行了典型圆锥运动仿真实验.结果表明,在仿真时间为5s,采样步长为0.001s时,采用新方法求解姿态矩阵的精度能提高45％以上.

摘要： 捷联式惯导系统的对准,是在系统进入工作前建立姿态矩阵的初始值.本文研究了捷联式惯导系统的三种对准方法,并针对低精度捷联式惯导系统的对准,提出了一种改进的方法.提出的方法不仅可以保证较少的计算量和较高的精度,还能有效抑制传感器输出的跳变.用实际设备进行了实验,验证该方法是正确的.

摘要： 介绍了捷联式三轴稳定跟踪装置的组成及工作原理,论述了载体姿态矩阵的获得,推导了机构的正、逆运动学数学模型,并通过仿真验证了模型的正确性.在此基础上,分析了载体姿态变化和跟踪目标运动造成的探测器的空间位置偏移对系统的影响,并通过仿真验证了此影响可以忽略.

摘要： 本文利用求解正交矩阵微分方程的三阶最小参数方法,对方向余弦矩阵微分方程进行递推数值法求解,并进行了仿真计算.结果表明,其精度与经典的Peano-Baker三阶数值解法相当,但实时性却得到极大提高.

摘要： 本文利用求解正交矩阵微分方程的三阶最小参数方法,对方向余弦矩阵微分方程进行递推数值法求解,并进行了仿真计算.结果表明,其精度与经典的Peano-Baker三阶数值解法相当,但实时性却得到极大提高.

摘要： 本文利用求解正交矩阵微分方程的三阶最小参数方法,对方向余弦矩阵微分方程进行递推数值法求解,并进行了仿真计算.结果表明,其精度与经典的Peano-Baker三阶数值解法相当,但实时性却得到极大提高.

摘要： 本文利用求解正交矩阵微分方程的三阶最小参数方法,对方向余弦矩阵微分方程进行递推数值法求解,并进行了仿真计算.结果表明,其精度与经典的Peano-Baker三阶数值解法相当,但实时性却得到极大提高.

摘要： 本发明实施例公开了一种基于姿态旋转矩阵的控制性能边界设计方法、装置及介质；该方法包括：根据刚体本体系相对于惯性系的当前姿态旋转矩阵和刚体本体系相对于惯性系的期望姿态旋转矩阵获取针对被控刚体的姿态误差矩阵；根据所述姿态误差矩阵生成姿态误差函数；根据基于姿态旋转矩阵的无穷小转动的表达式计算姿态误差函数的导数；利用叉乘运算和迹运算的性质化简姿态误差函数的导数并导出3维姿态误差向量；根据设定的控制性能要求，对所述姿态误差向量中的每个分量进行不等式约束；利用SO(3)上的平移不变度量将所述对姿态误差向量中每个分量的不等式约束上界转化为对被控刚体在所述控制性能要求下的姿态误差边界，即控制性能边界。

摘要： 本发明提出一种基于旋转矩阵拓扑结构的姿态路径规划方法、系统、设备和介质。所述方法具体包括具体为：步骤一、姿态的离散化与图结构的建立：将被处理的对象离散化并在其上建立图结构；步骤二、建立姿态限制；步骤三、对A*算法中代价函数进行设计，从而完成路径规划。本发明能够规划出一条快速从危险姿态机动到安全姿态的路径，并且在机动过程中避开危险姿态。

摘要： 本发明提出一种基于方向余弦矩阵的复杂约束下航天器姿态机动规划方法、设备和介质。本发明所述方法通过时域变换，解耦了空间和时间，使得姿态约束和动力学约束逐步得到满足。首先建立基于方向余弦矩阵的航天器姿态运动学和动力学模型，并对复杂约束进行建模，从而完成对复杂约束下姿态机动问题的描述。然后在虚拟时域内进行路径规划，得到满足姿态约束和边界条件的姿态机动。最后进行运动规划，通过时域变换得到实际时域的角速度和控制力矩。本发明使用方向余弦矩阵作为姿态参数，使得规划所得结果更加直观，更易使用。

摘要： 本发明公开了一种基于协方差矩阵变换的卷积神经网络用于人体姿态识别方法，涉及人工智能的应用领域，该方法包括利用智能手机采集关于人体姿态的传感器时间序列，并且对原始数据进行归一化，滑窗等操作切分数据集并固定动作属性标签，然后利用协方差矩阵变换搭建卷积神经网络系统，利用协方差矩阵的逆变换来消除数据的相关性，在每层卷积之前均加入协方差操作可以避免数据的相关性，用训练数据集来训练网络参数，测试数据集来验证网络精度，最后固化网络模型生成pb文件通过Android studio迁移到android客户端，可以使移动设备利用自带的加速度计和陀螺仪来识别用户当前所处状态。

摘要： 本发明公开了一种矩阵式人体脊椎姿态监测系统，包括监测模块、处理模块、提醒模块和电源模块，所述监测模块包括位于最底层的弯曲应变传感层、位于中间层的扭曲角度传感层和位于最上层的保护壳体，所述弯曲应变传感层设置有多个呈矩阵式排列的横向应变传感器和多个呈矩阵式排列的纵向应变传感器，所述扭曲角度传感层沿纵向设置有多个六轴传感器。本发明一种矩阵式人体脊椎姿态监测系统，通过在监测模块中设计多个呈矩阵式排列的横向应变传感器和多个呈矩阵式排列的纵向应变传感器及多个六轴传感器，可对人体脊椎进行多向的弯曲监测和扭曲监测，不仅监测范围广，而且监测精度高，大大提高了使用效果。

摘要： 本发明公开了一种姿态矩阵的计算方法及基于姿态矩阵的定位导航方法,其中姿态矩阵的计算方法可基于智能机加速度计、智能机磁力计或者智能机Android系统函数中的getRotationMatrix函数。通过计算得到的姿态矩阵Rg的第1行是智能机x轴在局部坐标系下的单位矢量；第2行是智能机y轴在局部坐标系下的单位矢量；第3行是智能机z轴在局部坐标系下的单位矢量；其中局部坐标系是z轴沿重力指向地球外，x轴朝北y轴朝西的坐标系。运用姿态矩阵可以进行室内外导航、运动测量姿态控制、遥控、指向控制、视频图像纠正处理、基于图像的定位等。

摘要： 本发明属于水下地磁辅助导航技术领域，具体涉及一种基于地磁梯度张量矩阵正交对角化的水下全姿态确定方法。本发明通过地磁梯度张量矩阵的对角化和特征向量的正交归一化处理，得到姿态矩阵，从而确定水下载体的姿态。本发明无积累误差且具有很好的隐蔽性，能较为准确地反演出载体的姿态角信息，且稳定性好，对姿态角初始解的要求不高，姿态确定完全自主，计算量也较小，更适用于大初始姿态误差下水下载体的全姿态确定。

摘要： 本发明涉及一种基于卫星惯性空间旋转姿态的陀螺安装矩阵标定方法，为计算出陀螺在轨的实际安装矩阵，需要卫星在惯性空间中以陀螺积分的定姿方式依次绕星体的X、Y、Z轴以固定角速度单轴旋转，并将星敏感器与陀螺的数据进行下传，将陀螺角速度转换到星体坐标系下后通过四阶龙格库塔积分解算出姿态，并与星敏感器解算出的姿态进行联立可解算出姿态矩阵。本发明的方法通过三次特定的姿态机动过程即可完成安装矩阵的计算，计算过程简单，计算结果准确，适用于卫星在轨陀螺安装矩阵的标定。

摘要： 本发明公开了一种姿态矩阵的计算方法及基于姿态矩阵的定位导航方法,其中姿态矩阵的计算方法可基于智能机加速度计、智能机磁力计或者智能机Android系统函数中的getRotationMatrix函数。通过计算得到的姿态矩阵Rg的第1行是智能机x轴在局部坐标系下的单位矢量；第2行是智能机y轴在局部坐标系下的单位矢量；第3行是智能机z轴在局部坐标系下的单位矢量；其中局部坐标系是z轴沿重力指向地球外，x轴朝北y轴朝西的坐标系。运用姿态矩阵可以进行室内外导航、运动测量姿态控制、遥控、指向控制、视频图像纠正处理、基于图像的定位等。

摘要： 本发明属于水下地磁辅助导航技术领域，具体涉及一种基于地磁梯度张量矩阵正交对角化的水下全姿态确定方法。本发明通过地磁梯度张量矩阵的对角化和特征向量的正交归一化处理，得到姿态矩阵，从而确定水下载体的姿态。本发明无积累误差且具有很好的隐蔽性，能较为准确地反演出载体的姿态角信息，且稳定性好，对姿态角初始解的要求不高，姿态确定完全自主，计算量也较小，更适用于大初始姿态误差下水下载体的全姿态确定。