欧拉角
- ABB 工业机器人在环形阵列异形产品中点位处理
上的点位示教及欧拉角变换的研究已有相关报道。李福武等[1]利用Robot-Studio 仿真软件对码垛机器人作业仿真分析，论证了工业机器人码垛作业的可行性，提高了识别效率，未对环形陈列产品的点位进行研究。朱程广等[2-3]对欧拉角到四元数转化展开了研究，欧拉角角度的变化范围广和精度高的特点。韩华[4]为了提高企业自动化生产线的生产效率，利用RobotStudio 仿真软件对生产线进行虚拟设计及论证，验证系统的可行性，减少产品调试时间。王阳等人[5]针对工人
装备制造技术 2023年6期2023-08-23
- 基于残差网络的实时头部姿态估计方法研究与应用
的人脸检测；在欧拉角的计算过程中融入回归和分类损失，利用交叉熵损失和均方差损失来计算模型估计的欧拉角，可以有效提高欧拉角的预测精度，从而提高头部姿态估计的准确率，使其在应用中得到更加有效的结果。关键词：头部姿态估计；欧拉角；残差网络；交叉熵损失中图法分类号：TP391 文献标识码：A１ 引言近年来，计算机技术发展迅速，各种电子科技产品进入人们的日常生活，如何合理开发和应用计算机在各个领域的功能，成为当前重要的研究工作之一。在计算机领域，计算机视觉技术（Ｃｏ
计算机应用文摘 2023年12期2023-07-14
- 基于残差网络的实时头部姿态估计方法研究与应用
的人脸检测；在欧拉角的计算过程中融入回归和分类损失，利用交叉熵损失和均方差损失来计算模型估计的欧拉角，可以有效提高欧拉角的预测精度，从而提高头部姿态估计的准确率，使其在应用中得到更加有效的结果。关键词：头部姿态估计；欧拉角；残差网络；交叉熵损失中图法分类号：TP391 文献标识码：A１ 引言近年来，计算机技术发展迅速，各种电子科技产品进入人们的日常生活，如何合理开发和应用计算机在各个领域的功能，成为当前重要的研究工作之一。在计算机领域，计算机视觉技术（Ｃｏ
计算机应用文摘·触控 2023年12期2023-07-14
- 基于Kinect的手方向实时估计系统
的四元数转换为欧拉角以便可以直观地观察手的方向变化。为了消除由Kinect噪声引起的欧拉角抖动，利用一种将卡尔曼滤波和中值滤波结合的算法来平滑欧拉角，滤除噪声。最后，对计算出的欧拉角进行可视化，主要通过两种方法，分别是在彩色图像中绘制代表手方向的坐标系以及运用OpenGL构建3D手模型。图1 手方向实时估计系统框图1.1 寻找目标用户深度传感器(Kinect)以其成本低，提供彩色图像数据以及来自红外传感器的深度数据的特点而在人机交互领域越来越被研究者青睐[
计算机应用与软件 2023年2期2023-03-15
- 基于极值搜索算法的多旋翼无人机姿态稳定控制
行期间，横滚轴欧拉角的偏差情况基本稳定在3°以内，在未加入阶跃信号扰动信号的前10 s内，无人机横滚轴欧拉角的偏差幅值为1.5°，在加入阶跃扰动信号后的初始阶段（10～30 s），无人机横滚轴欧拉角的偏差出现了较大幅度的波动，最大值达到了3°。但是在阶跃信号扰动作用中期（30～60 s），无人机横滚轴欧拉角的偏差逐渐恢复稳定，与未加入阶跃扰动信号前10 s内状态基本一致。在阶跃信号扰动作用后期（60～80 s），由于信号的阶跃属性，该阶段的信号扰动强度最大
信息记录材料 2022年9期2022-11-22
- 基于机器学习的声表面波温度传感器快速优化设计
型对敏感基片的欧拉角进行大步长优化；同时，结合仿真数据并利用多项式回归模型对敏感基片的欧拉角进行小步长快速优化。文中提出的FEM/BEM仿真模型与机器学习相结合优化设计方法不仅能够实现SAWR的精确模拟，而且可大幅提高优化效率。优化结果与实际器件的中心频率相对误差为0.4%，值相对误差为1.2%。文中提出的FEM/BEM仿真模型与机器学习相结合优化设计方法与纯FEM/BEM方法相比，单个切型计算速度提高了2 000多倍。所设计的优化系统可用于谐振器敏感基片
包装工程 2022年15期2022-08-23
- 线激光传感器测量系统的安装姿态标定方法*
标定模型，并以欧拉角描述安装姿态，以平面和球面为靶标分析绕X、Y、Z轴转动的姿态角，最后解算姿态矩阵。该方法结合了平面与球面的线激光测量特性，减小测量误差对标定的影响，可有效提高标定精度。1 线激光传感器测量系统建模系统由X、Y、Z三轴移动机构，线激光传感器，数据传输线和上位机等组成，其中线激光传感器采用了激光三角测量技术。在移动机构末端安装线激光传感器，使其按指定路径对零件扫描，传感器数据与机构数据以数据线传输到上位机构成三维数据，经过数据分析得到测量结
组合机床与自动化加工技术 2022年7期2022-07-27
- 基于数值历表的月球物理天平动研究
。1 月球转动欧拉角月球历表中包含各个天体在国际天球坐标系中的位置和速度状态信息，还包含月球的转动欧拉角。利用INPOP19a，INPOP17a和DE430历表中跨度600年的数据提取得到的欧拉角比较如图1～图3。图1 INPOP19a与INPOP17a欧拉角的差别图2 INPOP17a与DE430欧拉角的差别由图1～图3可知，INPOP17a与DE430欧拉角差别较大，INPOP19a更为稳定。其中，φ和θ在不同历表中相差0.05″左右。但是ψ随着时间逐
天文研究与技术 2022年4期2022-07-18
- 对定点运动刚体欧拉角的独立性及坐标变换矩阵的分析
定点运动姿态的欧拉角作为一组广义坐标是独立的,即,任意一个欧拉角的变化不会引起其余两个的变化,并且与欧拉角相对应的转动也与顺序无关,这与通常情况下定点运动刚体的有限位移与转动顺序有关并不矛盾,或者说欧拉角对应的转动与顺序无关是一个特例。在教学过程中,导出随体坐标系到固定坐标系的变换矩阵时,往往又是规定了先进动再章动最后自转的顺序,很容易引起学生困惑：既然欧拉角的变化与顺序无关,为何这时又要规定顺序？这里,对上述问题说明以下两点：(1)欧拉角作为一组广义坐标
力学与实践 2022年2期2022-04-28
- 基于离散滑模控制的四旋翼飞行器轨迹跟踪
数的研究均采用欧拉角表示旋转矩阵，并用欧拉角的一阶导数近似载体角速度。基于近似模型设计的控制器仅适合于欧拉角较小的悬停状态，并不能应用于机动性要求较高的大角度飞行。为了解决大角度飞行的控制问题，LEE等[6-7]提出了几何控制。几何控制在非线性群SO(3)(Special Orthogonal Group)上描述飞行器的动力学模型，并基于此模型设计控制律。文献[8-10]对基于该模型的轨迹跟踪控制算法进一步研究，结果表明，基于SO(3)的动力学模型设计控制
电光与控制 2022年4期2022-04-07
- 由欧拉角确定一次回转轴的简单解法
100083)欧拉角以及一次回转轴，不仅在教学上是理解定点运动的基础，而且在应用方面，如进行航天器、机器人、机械手等刚性部件的姿态描述、大角度姿态机动的轨迹规划[1]等，也起着重要作用。首先，欧拉角便于刚体姿态的描述，欧拉角是三个独立的广义坐标，当章动角不为零时，刚体姿态与欧拉角一一对应，两组欧拉角之差反映了刚体的有限位移。当章动角为零时，其运动退化为定轴转动，转轴的位置以及刚体转过的角度仍然是确定的，转动角度可以视为进动角与自转角之和，一旦根据其他条件给
力学与实践 2022年1期2022-03-12
- Unity3D随机寻路算法设计
的选择，这涉及欧拉角和四元数的转换问题，角色行走过程中的速度控制问题考虑通过插值运算函数来解决.本节通过深入讨论欧拉角、四元数、插值运算等相关的数学理论和应用，来设计实现随机寻路算法.1.1 欧拉角与四元数Unity3D游戏开发中，随机游走时要时刻根据地形调整移动对象的角度，这涉及对象的旋转控制问题，常用的角度旋转表示方法一般有欧拉角和四元数.欧拉角是指在三维空间通过指定与三个旋转轴相关联的三个角度来表示任意方向的方法，是用来表示三维坐标系中方向和方向变换
吉林师范大学学报（自然科学版） 2022年1期2022-01-13
- 基于最小二乘法MEMS惯性传感器姿态解算算法
数[4].根据欧拉角法对倾向角和航向角分开求解特点，减小磁场变化干扰[5].再对欧拉角中奇异值问题进行改进，分为两种状态的滤波模式，克服了传统欧拉角中的奇异值问题.1 姿态解算常用的姿态解算方法有欧拉角、方向余弦法、四元数法.方向余弦法方程参数多，计算量较大，效率低，不方便对姿态的变化的理解.四元数法计算量小，易于操作，但易受外界磁场影响.欧拉角表达姿态形象直观，简单易懂，但会出现万向锁现象[6].由于欧拉角法求取时倾斜角和航向角分离的特点，求取的倾斜角不
哈尔滨商业大学学报（自然科学版） 2021年6期2021-12-20
- 基于卡尔曼滤波法的船载惯性测量单元设计*
得稳定、可靠的欧拉角姿态信息。此方法简单易行，通过数据融合提升了常规的微电子传感器对欧拉角姿态信息测量的精度，可广泛的应用于各个行业，尤其为动中通系列产品及类似设备的民用化、普遍化提供了可能。1 姿态信息与欧拉角在介绍姿态板构成前首先要说明一下什么是姿态。此处的姿态源于飞行器姿态[3]，它着力描述的是研究对象体轴相对于地面的角位置，通常用偏航角、俯仰角与横滚角三个角度表示。偏航角(yaw)，研究对象机体纵轴在水平面上的投影与该面上参数线之间的夹角；俯仰角(
空间电子技术 2021年4期2021-11-10
- 基于欧拉角的捷联惯性组合导航滤波算法比较∗
，分别为3 双欧拉角姿态解算法欧拉角虽然使用简单易懂且独立方程数最少，但是一旦俯仰角达到±90°时方程组就会出现奇异点，进而无法确定横滚角与航向角的大小。于是可以考虑采用正反两组欧拉方程进行交替运算，避开各自奇异点。动坐标系相对参考坐标系方位，由动坐标系依次绕3个不同轴转动的3个转角来确定，如果三个轴的顺序是y-z-x，则令对应的航向角、俯仰角和横滚角为正欧拉角，分别记为 φ、θ、γ，如图1（a）所示，角速度为。如果变换顺序是y-x-z，则航向角、横滚角和
舰船电子工程 2021年9期2021-10-11
- 基于自抗扰的多旋翼全姿态矢量控制方法
姿态控制还是以欧拉角作为姿态环的被控对象分别控制偏航角、俯仰角、横滚角三个自由度。这种方法不可避免地忽略了欧拉角表示刚体旋转的奇异点也就是万向节死锁问题[1],由于欧拉角的万向节死锁问题,无人机在处于机头向上垂直姿态时其真实值没有明确的物理意义可言,对于欧拉角万向节死锁问题,文献[2～4]提出了基于四元数反馈的姿态控制方法,文献[5～8]提出了基于李群李代数的姿态控制方法。本文将提出了一种基于方向余弦矩阵(DCM)姿态矢量的控制方法,避免使用欧拉角出现奇异
传感器与微系统 2021年7期2021-07-15
- 基于双欧拉角的UKF组合导航滤波算法
矩阵、四元数、欧拉角、罗德里格斯参数(Rodrigues parameter, RP)和修正RP(modified RP, MRP)等[10]。方向余弦矩阵可以全姿态表达,但求解计算量大;欧拉角、RP和MRP都是维数最小的姿态表示法,但存在奇异性;四元数凭借着全局非奇异、运动学方程为线性等优势,成为应用最广泛的姿态表达形式[11-12]。四元数参数之间相互并不独立,存在着规范性约束,若直接与非线性滤波结合,容易造成滤波发散。对此,Crassidis等[13
系统工程与电子技术 2021年7期2021-07-05
- 面向发动机喷管测量的多目拼接算法
thm2.3 欧拉角计算为降低算法的复杂度及更好地估计矢量喷管的姿态，将求出的转换矩阵转换为欧拉角表示。通过已求出的转换矩阵求解旋转矩阵R(9个参数)，进而求出欧拉角(3个参数)，从而降低算法的复杂度。旋转矩阵可表示为：绕X轴欧拉角可表示为：绕Y轴欧拉角可表示为：绕Z轴欧拉角可表示为：3 实验验证3.1 数据拼接实验数据矢量喷管喷口(静态状况下喷口边沿视为圆形)在偏转时会形成各种空间位姿，下面仅对喷口的几何形状进行仿真。仿真了半径为153.85 cm、圆心
燃气涡轮试验与研究 2021年5期2021-05-09
- 浅析欧拉角的定义及应用
本文首先介绍了欧拉角的定义及其在不同学科的应用，然后分析了欧拉角作为表达刚体姿态方法的优缺点.【关键词】欧拉角;姿态;偏航角;滚动角;俯仰角【基金项目】湖南工学院教研教改项目（JY201841）一、旋转矩阵描述刚体在空间中的姿态，我们可以用旋转矩阵.假设参考坐标系（固定坐标系）为坐标系{A}，固连于刚体的坐标系为{B}，则刚体相对于参考坐标系的姿态可表示为ABR=r11 r12 r13r21 r22 r23r31 r32 r33其中ABR是正交矩阵，构成矩
数学学习与研究 2021年2期2021-02-22
- 旋转载体圆锥姿态解算方法研究*
态解算方法是以欧拉角为基础的，如欧拉角姿态解算方法和基于旋转矢量的双步姿态解算方法，前者常用于控制系统设计，后者常用于定位、定向和导航系统，但两种方法均受锥形运动影响而出现不同程度的姿态解算误差[1-2]，因此姿态解算得到了国内外广大学者的关注。研究发现，旋转载体的锥形运动存在两种旋转方式，一种是通过绕3个正交轴旋转表征的形式，如图1所示；另一种是载体因定轴转动而发生的章动和进动表现的双轴旋转形式，如图2所示[3-4]。两种锥形运动均会影响姿态解算方法，特
弹箭与制导学报 2020年4期2020-09-17
- 球形电动机三维旋转运动轨迹插值算法
文提出一种基于欧拉角数字积分角度插补算法，此插值算法以传统数控系统中的数字积分法为基础，首先对球形电机建立运动学模型，通过逆运动学模型，求解出球形电机运动的欧拉角，并分析了欧拉角的奇异性问题，最后对三个欧拉角角度依次进行插补实现球形电机的运动控制.1 三自由度永磁球形电机结构与工作原理1.1 永磁球形电机装置结构三自由度永磁球形电动机装置结构示意图如图1 所示.永磁球形电动机由半壳定子和球形转子构成，在球形转子的表面赤道平面装有p 对永磁极，且按照N、S
天津理工大学学报 2020年4期2020-07-19
- 基于多传感器融合的老人跌倒检测
的姿态矢量包括欧拉角、四元数、加速度。欧拉角用于确定平躺姿态和非平躺姿态，四元数和加速度用来分析平躺时的活动强度。该算法具有计算量小、实时性好并且检测精度高、检测方便的特点。关键词： 老人; 跌倒检测; 欧拉角; 卡尔曼滤波方程; 姿态检测; 活动强度中图分类号： TP311 文献标志码： AFall Detecton for Elder People Based on Mult-sensor FusonOU Guowe， MENG Shan（C
微型电脑应用 2020年1期2020-05-11
- 后方交会解算方法选取的若干问题
将旋转变换采用欧拉角与四元数来表达，称为欧拉角法和四元数法［2］。但是由于欧拉角存在一些天生缺陷，在使用过程中需要特别注意。本文旨在从理论角度分析欧拉角方法是如何产生自身缺陷，并在此基础上介绍其与方向余弦阵以及四元数之间的关系，从而给出实际应用中的一些建议。1 欧拉角欧拉角（Euler angle）的概念最早由欧拉于1776年提出，简单来讲，它是描述三维空间任一刚体相对固定坐标系的姿态或者方位（orientation）的三个角度。对于任何一个空间物体上的随
广东土木与建筑 2020年3期2020-04-07
- Unity3D中的最短旋转研究
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。关键词：Unity 3D;最短旋转;四元数在Unity 3D中，实现物体旋转有多种方式，如旋转矩阵、欧拉角和四元数等[1]。旋转需要两个基本参量轴和角，物体从一个方位旋转到另一个方位可以采用多次改變轴和角的方式，依次旋转。其中，有一种旋转方式是只绕一个轴旋转一次就能达到指定方位，且旋转角度在﹣180°～180°之间，称这样的旋转方式为最短旋转。这个定义由
无线互联科技 2019年20期2019-12-25
- 四旋翼无人机飞行控制中四元数与欧拉角的转换
行控制环路中，欧拉角便于终端输出，适合人的直观观察和理解，方便人为调整姿态控制参数，进而调整四旋翼飞行姿态，但是占用内存较大。而四元数占用内存少，且方便在环路控制中实现插值操作，因此可提高机器运算速度，实现快速参数设定，因此研究四元数与欧拉角之间的转换方式具有一定的研究意义。关键词：无人机;姿态;四元数;欧拉角1 四元数四元数（Quaternions）是简单的超复数，由爱尔兰数学家哈密顿在1843年提出的数学概念，总所周知复数是由实数加上虚数单位i组成，其
科学导报·学术 2019年45期2019-10-21
- 智能预警消防车定位研究
姿态角，要用到欧拉角，如图1所示。图1 欧拉角欧拉角是用来确定定点转动刚体位置的一组独立角参量，由章动角β、旋进角(即进动角)α和自转角γ组成。任何方向都可以通过3个基本旋转角来实现，即围绕坐标系的轴旋转。欧拉角可以通过这3个旋转角来定义，它们也可以通过元素定义的几何形状和几何定义来表明。3个角的基本旋转可以是外在的，或者固有的。不同的需求或场合可以使用不同的旋转轴组来定义欧拉角。因此，任何使用欧拉角分析的模型都应该在定义之后进行研究。在此项目里，欧拉角只
中国现代教育装备 2019年17期2019-10-16
- 基于修正罗德里格参数的绳系卫星动力学模型
述参数主要有：欧拉角、等效旋转矢量法、方向余弦矩阵、四元数、修正罗格里格参数及其变化形式[16]。欧拉角是一组由3个元素组成的参数，对旋转描述无冗余，但在旋转角为90°时产生奇点。方向余弦矩阵和欧拉角可以相互推导，有9个分量，无奇点，但增加了计算复杂度。四元数是一组满足特定条件的4个元素的参数，无奇点，但对旋转描述有一个参数的冗余。修正罗格里格斯参数(Modified Rodrigues Parameters，MRPs)是一组由三个元素组成的参数向量，在旋
航天控制 2019年4期2019-09-19
- 欧拉角和等效轴角参数表示下机械腕的轨迹规划和奇异性分析
问题，研究了由欧拉角和等效轴角参数表示的数学奇点。通过计算角速度和角加速度，研究机械腕的奇异位形，并根据它们之间的关系，设计了三种轨迹规划方案，以保证机械腕运动的连续性和稳定性，以及机械腕姿态的优雅性和简洁性，实现实时控制。关键词：欧拉角;奇异性;轨迹规划中图分类号：O152.5文献标识码： A随着科学技术的进步，机器人技术有了巨大的发展。机器人操作手是由一系列连杆和相应运动组成，要实现复杂的运动，完成规定的操作，研究机械腕的运动规律必不可少[1]。在笛卡
贵州大学学报（自然科学版） 2019年6期2019-09-10
- 基于陀螺仪的智能骑行挂饰
元数（四元），欧拉角格式（EulerAngleforma）的数据融合算法。产品通过求解在6050，滚动角和俯仰角获得的算法计算偏航角来解决。我们知道，欧拉角表达被旋转的最简单的方法，形成一个三维向量，表示所述对象物的旋转角度大约三个坐标轴（X，Y，欧拉角表达被旋转的最简单的方法，形成一个三维向量，表示所述对象物的旋转角度大约三个坐标轴（X，Y，Z轴）的值。以x，y，z轴表示偏航、横滚和俯仰非常简单。因此我们需要编程将6050得到的四元数矩阵转化成欧拉角矩阵
科学导报·学术 2019年37期2019-09-10
- 轴对称推力矢量控制伺服机构空间运动解耦研究*
提出了一种利用欧拉角描述喷管姿态、通过空间齐次坐标变换矩阵原理对两路喷管伺服机构进行空间位移计算的空间解耦计算方法。图1 喷管轴对称推力矢量控制系统Fig.1 Symmetrical thrust vector control system of nozzle1 理论建模分析1.1 空间欧拉角描述欧拉角的物理概念直观，特别适合于描述物体的空间姿态。欧拉角的示意图如图2所示，做定点转动的物体有三个自由度，对应的三次任意有限转动均可描述物体在固定坐标系下的空间
飞控与探测 2019年4期2019-09-09
- 复杂应力状态下Schmid因子
0.2以下。在欧拉角为(85.5°,45°,65°)时，Schmid因子取得最大0.4925。(0-110)[-2110]柱面滑移的Schmid因子(见图2b)随着φ的增大而增大，在欧拉角为(10°,90°,75°)时，取得最大Schmid因子 0.4827。(2-1-12)[-2113]的锥面滑移系的Schmid分布，见图2c。φ贴近在0°或者90°范围时，Schmid因子更大，基本呈现出Schmid因子随φ的增加先增加再减小的趋势。结合室温下临界分切应
沈阳航空航天大学学报 2019年3期2019-07-29
- 任意姿态下矢量物理量的测量数据修正计算方法探讨
法都是直接引用欧拉角旋转变换公式[1-3]。但是仔细分析,欧拉角旋转变换公式是基于有先后次序的绕坐标轴的旋转变换,而实际测量的姿态角,有陀螺仪测量、惯导系统测量、倾斜仪测量、磁场传感器测量以及多传感器组合测量,测量传感器或设备输出的姿态角有不同的定义,与旋转欧拉角的定义不一定完全一致。因此,直接引用欧拉角旋转变换公式进行修正计算,可能存在原理性误差。在运动载体中的矢量测量以及导航定位中的坐标旋转变换中也都存在类似的问题。本文对姿态角定义和传感器测量原理进行
数字海洋与水下攻防 2019年1期2019-05-08
- 基于光电编码器的永磁球形电动机转子方位测量系统*
表示转子方位的欧拉角后，由串口发送到电机闭环控制系统中作为反馈信号，并在液晶显示器(liquid crystal display,LCD)上实时显示。系统试验得到表示球形转子方位的欧拉角参数，分析了该系统的性能，并对系统测量结果进行验证。1 永磁球形电动机结构球形转子方位测量装置的机械结构中，采用O型框作为平衡框的外框，采用C型框作为平衡框的中框，采用球形转子作为内框， O型框可以绕安装支座旋转；C型框可以绕O型框正交轴旋转；转子可以绕C型框正交轴旋转。三
传感器与微系统 2019年5期2019-05-07
- 基于WebGL的三维GIS空间算法的研究与实现
转有三种方式：欧拉角[11]、旋转矩阵和四元数[12]。欧拉角：这是最直观也最容易理解的旋转表达方式，物体从初始状态到结束状态可以将物体分别绕x、y、z轴按顺序旋转不同的角度完成。一共用三个旋转值和一个旋转顺序表示：(x,y,z,order)其中，x、y、z分别表示物体绕x、y、z轴旋转的角度。order表示三次旋转的顺序。当用欧拉角控制[13]对象旋转时其实需要将物体绕三个坐标轴的三次旋转，并且如果旋转的顺序不同得到的结果也不相同，一个欧拉角的参数中包含
计算机应用与软件 2019年4期2019-04-15
- 基于弹载捷联惯性导航系统精确导航的双欧拉全姿态方法
法、四元数法、欧拉角法[3-5]等。其中：方向余弦法更新姿态矩阵需求解9个微分方程，求解的姿态矩阵可全姿态工作，但计算量较大[3]；四元数法计算量小、计算精度高，但每次求解到的姿态矩阵必须经过正交化的误差修正处理，在飞行过程中会出现有界参数误差出界的情况[6-8]；欧拉角法求解欧拉角只需求解3个微分方程，与其他算法相比，需要求解的方程个数最少，且求解到的姿态矩阵永远是正交阵，无需正交化处理，但欧拉角系统有1对奇异点，在奇异点附近会产生解算误差，使输出姿态角
上海航天 2019年1期2019-04-03
- 欧拉角姿态解算的改进
究中，用于求解欧拉角的微分方程中包含大量的三角运算，会给实时解算带来了一定的困难，而且存在的“GimbalLock”现象[2]。所以欧拉角方法不适用于全姿态飞行器的姿态确定。本文引入四元数，进而使用了一阶龙哥库塔求解四元数微分方程，最终转化为欧拉角得到飞行器空中姿态。1 坐标变换首先进行坐标变换，利用欧拉角描述一次平面旋转，见图1.图1 坐标系间的变换关系[3]设坐标系绕旋转α角后得到坐标系X2OY2，空间中有一个矢量在坐标系X1OY1中的投影为rx2，在
装备制造技术 2018年3期2018-05-21
- 基于多传感器数据融合的机器人定位系统
姿态描述方法有欧拉角与四元数两种。欧拉角便于用户使用，但是欧拉角本身在运算中却具有极大的缺点： 一，欧拉角运算的时候会有大量的三角函数运算，计算量大；二，欧拉角存在万向节死锁。因此本文采用旋转四元数描述旋转过程，旋转四元数可以表示成如下形式：（1）上式中 描述旋转角度， 是一个单位向量，描述的是旋转轴的方向，所以上述四元数描述的是物体绕 旋转轴旋转了 。通过查阅文献可以知道四元数微分如下：其中Gyrox，Gyroy，Gyroz分别表示陀螺仪测量输出的三轴角
知识文库 2018年17期2018-05-14
- 基于3-RPS 并联机构的视觉设备安装 平台建模与仿真
运动特点，采用欧拉角来描述。2.2 视觉设备安装平台的运动学正解如图2 所示，设 φi（ i = 1,2,3）为支杆 AiBi和基座OAi的夹角。例如，在固定坐标系下球关节 Bi的位置向量可以表示为：将式（2）~（4）代入式（5）可得：球关节iB 对于定平台的位置向量2q 也可以写成：因此，通过式（9）~（12）可以求得Z-Y-X 型欧拉角，如下式：2.3 视觉设备安装平台的运动学逆解如图2 所示，动坐标相对与定坐标的旋转变换矩阵为：其中，点P 为上平台形
新型工业化 2018年12期2018-04-24
- 用于舰艇运动条件下姿态测量补偿的坐标变换算法
，还将姿态角与欧拉角等同［6～12］。本文就姿态角和欧拉角的概念进行了研究，通过严格的推导得出了利用姿态角求解舰艇载体坐标系到地理坐标系的坐标变换矩阵的一种实用公式。2 相关定义说明从文献［13］中摘录姿态角相关定义：纵轴：沿运载体主体所规定的运动方向并通过设计重心的轴。横轴：垂直于纵轴，通常与对称平面垂直并通过设计重心的轴。沿纵轴正向向右取为正向。姿态角：运载体首向角、横摇角、和纵摇角的统称。如图1所示。O-XYZ表示地理东北天坐标系，O-X′Y′Z′表
舰船电子工程 2018年2期2018-03-23
- 绞刀运动姿态的欧拉角表示
绞刀运动姿态的欧拉角表示苏召斌，林 森（中交天津港航勘察设计研究院有限公司，天津 300457）传统的绞刀运动往往被简化为横移加旋转的二维运动方式，这种运动简化方法难以准确地定义绞刀的位置和姿态。以刚体运动学为出发点，严格推导了绞刀运动的欧拉表示方法，以全新的视角描述了绞刀的运动。对绕任意轴转动的欧拉旋转进行了公式推导，能够简单而准确地描述绞刀的位置和姿态变化。使用绞刀横移偏转角度、下放角度和旋转角度定义绞刀的位置和姿态，并给出了绞刀和刀齿位置姿态的表达形
中国港湾建设 2017年12期2017-12-28
- 利用三分量磁传感器解算姿态问题研究
传感器；姿态；欧拉角；坐标旋转了解载体姿态对于载体导航、定位等工作具有重大帮助[1]。载体姿态的测量方式有多种，根据对象以及任务要求的不同，姿态传感器可选用磁感应式、惯性式等。磁感应传感器由于利用了地磁场，结构中没有可动部件，所以具有较好的抗冲击和抗干扰性，而且其结构简单、重量轻、体积较小、启动快、成本低，成为许多载体姿态测量的首选器件[2]。三分量磁传感器由三轴微加速度计和三轴微磁强计组成，利用大地磁场和重力场在地理坐标系和载体坐标系之间的方向余弦转换进
声学与电子工程 2017年3期2017-10-14
- 从CATIA位置矩阵求解欧拉角的计算方法分析
行位置矩阵求解欧拉角的应用场合，接着对位置矩阵和欧拉角的定义进行了描述。然后推导了从位置矩阵到欧拉角的转换公式，并提出两种从位置矩阵求解欧拉角的计算方法，分别为下三角矩阵求解方法和上三角矩阵求解方法。同时说明了上述方法的优缺点及适用条件。最后说明了一类特殊类型的位置矩阵，分析其对应的欧拉角无唯一解的原因并提出相应的求解方法。【关键词】位置矩阵；欧拉角；计算方法0 引言在进行多体动力学仿真时通常需要将三维设计软件中的数模导入到多体仿真软件中[1]，以CATI
科技视界 2017年6期2017-07-01
- 星敏数据转换为参考系欧拉角姿态的方法*
据转换为参考系欧拉角姿态的方法*淡 鹏**1，2,王 丹2，郭延臣2(1.宇航动力学国家重点实验室，西安 710043；2.西安卫星测控中心，西安 710043)针对三轴稳定卫星星敏感器姿态测量数据转换参考系欧拉角姿态计算的相关问题，首先，系统地总结了转换计算的方法，给出了星敏数据计算姿态矩阵及姿态矩阵解算欧拉角的方法；然后，对工程上常用的312及321转序，从编程角度提出了一种全角度欧拉角解算及值选择方法；最后，分析了采用所提方法转换计算中的常见误差因素
电讯技术 2016年12期2017-01-03
- 一种基于EGI和标准人脸模板的三维人脸点云拼合算法
应的特征点计算欧拉角，分别使待配准三维人脸点云旋转至与人脸模型大致相同的位置，完成粗配准，并把粗配准结果作为新的初始位置。采用最近点迭代算法（ICP）分别对三维人脸点云与标准人脸模型进行精确配准，从而实现两组三维人脸点云的拼接。关键词关键词：点云拼接；三维人脸；高斯图；最近点迭代算法；欧拉角DOIDOI：10.11907/rjdk.162008中图分类号：TP312文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2016）011004204基金项目基金
软件导刊 2016年11期2016-12-22
- 旋转矢量在高动态全姿态飞行器运动方程中的应用
框架。既克服了欧拉角法不适于全姿态解算的缺点，同时，相比于四元数法又提高了高动态角运动情况下姿态解算的效率。对旋转矢量法、四元数法和欧拉角法在数值解算中的不可交换误差进行了分析。据此，针对单通道具有高动态特性的轴对称飞行器，建立了基于准弹体系的旋转矢量法，提高了解算效率。基于某型滚转导弹运动方程的数字仿真表明了旋转矢量法在姿态解算中的有效性和广泛性。飞行器控制、导航技术；旋转矢量；欧拉角；四元数；高动态；全姿态0 引言飞行器运动方程是表征飞行器运动规律的数
兵工学报 2016年3期2016-10-14
- 坐式垂直起降无人机的一种姿态解算算法的设计
四元数转换出的欧拉角会出现奇异点，即万向节死锁。从解算算法出发，提出了一种更改旋转顺序的方法，避免奇异点出现。结果表明，此方法可以很好地应用在垂直起降无人机的姿态解算上。关键词：飞行器控制；坐式垂直起降无人机；姿态测量；四元数；欧拉角；万向节死锁E-mail：liudh@hebust.edu.cn刘东辉,奚乐乐,牛孟然，等.坐式垂直起降无人机的一种姿态解算算法的设计[J].河北科技大学学报,2016,37(1):47-51.LIU Donghui, XI
河北科技大学学报 2016年1期2016-03-03
- 三种坐标转换模型的比较
罗德里格参数、欧拉角、四元数构造旋转矩阵,进行坐标转换,然后做出比较。文章对三种模型的误差和效率都作出了实验分析,结果表明,在没有较好的初值情况下,罗德里格和四元数模型效率较高,但欧拉角和罗德里格模型的精度较高。因此,在没有初值的情况下,建议优先选取罗德里格模型。罗德里格参数;欧拉角;四元数;坐标转换0 引 言在大地测量、摄影测量、和工程测量等应用中,经常用到坐标转换,这就需要解算坐标转换模型中的未知参数,其中关键的部分是解算构成旋转矩阵的未知参数。有多种
全球定位系统 2016年6期2016-02-21
- 基于单位四元数的单独像对相对定向
共面条件方程；欧拉角中图分类号：P23收稿日期：2014-10-30基金项目：国家自然科学基金资助项目(41471381；41101441);南京航空航天大学研究生创新基地开放基金项目(kfjj130133)作者简介：柳建锋(1990-)，男，硕士研究生.Independent relative orientation based on unit quaternionLIU Jian-feng,SHENG Qing-hong,WANG Hui-nan(Co
测绘工程 2015年6期2015-12-29
- 基于位姿分离法的模块化机械臂逆运动学分析
态逆解时,采用欧拉角表示机械臂末端相对于基座的姿态,减少了计算量.以SCHUNK模块化7自由度机械臂为例,进行了运动学正逆解分析,并基于虚拟样机进行了仿真验证.7自由度;冗余机械臂;逆运动学;位姿分离法7自由度机械臂属于冗余自由度机械臂[1].在机械臂末端(以下简称末端)位姿确定的情况下,非冗余机械臂的关节变量和末端位姿是一一对应的.而冗余机械臂和非冗余机械臂最大的区别就在于自运动特性[2].同样在末端位姿确定的情况下,冗余自由度机械臂有多组关节角与之相对
上海大学学报（自然科学版） 2015年5期2015-07-24
- 基于四元数的四旋翼飞行器姿态解算算法
有多种方法，如欧拉角、方向余弦、四元数法等。1 欧拉角算法飞行器在飞行过程中相对于水平面发生了一定角度的倾斜，此时我们不能直观的说飞行器倾斜了多少角度，因为物体的运动是合运动，我们可以把它的运动矢量正交分解为几个运动的合成。同理，我们把飞行器的旋转分解为三个轴上的旋转，这个旋转的角度就是欧拉角[2]，如图1所示，图中α、β、γ就是欧拉角。1.1 坐标系飞行器飞行的参数必须在一个确定的坐标系下才能进行描述。对于飞行器来说常用的坐标系有地理坐标系和机体坐标系。
制造业自动化 2015年23期2015-05-11
- 基于欧拉角分析法的电动二维转镜读数修正
致的问题，利用欧拉角加以分析，并提出了一种软件修正的方法。1 问题的提出实际应用中二维转台多数采用力矩电机实现方位、俯仰方向的转动功能，高精度的光电编码器给出转台两轴的转角值［3］。如图1所示的二维转镜即是一个实例。本文中的二维转镜是用于轻武器红外瞄具瞄准基线变化量测量系统。在测量系统中二维转镜对光线进行调整，并对光线走动量进行测量。二维转台包括方位和俯仰两个方向的转动，其中俯仰的转动轴是固定的，方位的转动轴方向随着俯仰轴的转动改变。其通过对平面镜进行调整
长春理工大学学报（自然科学版） 2014年6期2014-12-07
- 6自由度在刚体初始轨迹中的数值研究
究传统求解刚体欧拉角缺点的基础上，采用全角度转换的四元数法求解欧拉角，解决了非全角度转换的四元数法在大攻角情况下转换不准确的问题。对6自由度方法进行了算例验证，结果表明该方法正确、实用，与已有的模型相比具有更好的工程应用价值。6自由度;欧拉角;四元数;角度转换;机弹分离在研究物体(如飞行器外挂物、导弹等)6自由度运动姿态[1]时，本文引入“固化原理”，即忽略物体运动时的变形，这样物体的姿态可看作绕各个坐标轴的转动。物体的运动是关于时间的连续性问题，可以通过
机械设计与制造工程 2014年3期2014-09-05
- 大姿态角入水时的鱼雷半实物仿真方法研究
。通过重新定义欧拉角以及合理设置转台的角速率限幅值和角加速度限幅值可以解决上述问题。本文对大姿态角入水下的半实物仿真问题进行深入分析，针对立式三轴转台提出基于正欧拉角或反欧拉角的半实物仿真方法，试验结果表明仿真方法有效可行，而采用正欧拉角还是反欧拉角，可以事先通过数学仿真进行确定。1 问题分析和解决方法1.1 欧拉角定义绕定点转动的刚体相对参考坐标系的角位置，可以用3次独立转动的3个转角来确定。这就是著名的欧拉法。这3个独立的角度称为欧拉角。在实际使用中欧
舰船科学技术 2014年3期2014-08-26
- 惯导系统拐弯状态下姿态角误差变化研究
过程中水平方向欧拉角误差大小发生“跳变”的现象，找出影响拐弯状态下水平姿态角误差变化的因素。首先对转动前后失准角变化大小进行了定量分析；然后推导出欧拉角误差和失准角之间关系式，得出产生欧拉角误差变化的原因；最后通过仿真和试验对上述结论进行验证。惯导系统；定量分析；欧拉角误差；失准角地面车载惯性导航系统中，由于水平姿态角误差的大小对导航定位结果影响非常大[1]，0.01°水平姿态角误差对应的经纬度误差中舒拉振荡幅值大约为1.5n mile。在进行车载试验时，
航天控制 2014年3期2014-08-09
- 四元数在水下航行体运动建模中的应用
并给出四元数与欧拉角之间的关系。随后，在建立动力学方程时，将水下航行体视为由水下航行体和CMG组成的多刚体系统，并使用四元数来代替动力学方程中的欧拉角项。最后，使用龙格库塔法对所建立的模型进行仿真。仿真结果表明，所建立的模型能有效避免使用欧拉角方法建立模型时所产生的奇异问题。四元数；控制力矩陀螺；水下航行体；运动模型0 引 言目前，大多数水下航行体均采用欧拉角方法来建立其运动学方程，而当水下航行体俯仰角出现±90°情况时，其运动学方程就会出现奇异［1］。由
中国舰船研究 2014年2期2014-07-19
- 四元数与欧拉角刚体动力学数值积分算法及其比较
程中的应用，对欧拉角表示的状态方程数值积分与四元数的保辛积分进行比较.重陀螺的数值仿真结果表明四元数保辛积分的数值结果明显优于欧拉角状态方程积分.与欧拉角状态方程积分相比，四元数保辛积分在刚体动力学的数值仿真中更具优势.关键词：四元数； 欧拉角； 刚体动力学； 保辛； 重陀螺中图分类号： TP391.9； O313.3文献标志码： A0引言四元数、欧拉角和方向余弦[1]是描述刚体旋转最主要的3种坐标形式.方向余弦法需要9个参量，应用较少；而另外2种则应用广
计算机辅助工程 2014年1期2014-03-13
- 倾转机身无人机俯仰角奇异问题研究
对传统四元数向欧拉角转换公式的奇异性,分析了尾坐式垂直起降无人机在倾转机身时俯仰角奇异的问题,提出一种新的四元数向欧拉角转换方法。将双欧法与四元数法相结合,利用正欧拉角与反欧拉角奇异倒挂的特点,克服了传统四元数向欧拉角转换时俯仰角出现的奇异性。仿真结果表明,该方法实现了俯仰角在全角度范围的变化,有效地解决了尾坐式垂直起降无人机在倾转机身时俯仰角奇异的问题。倾转机身; 四元数; 双欧法; 奇异性; 全角度0 引言垂直起降飞行器对跑道无依赖,且具有可悬停的优势
飞行力学 2013年5期2013-11-06
- 双欧控制法在运载器水弹道中的应用
工作。采用正反欧拉角2套姿态描述系统, 利用各自的奇异特点, 设计了在弹道初始阶段利用正欧拉角控制规避和爬升弹道、末期利用反欧拉角精确控制出水俯仰角至90°的双欧拉控制法, 并进行了仿真试验。仿真结果表明, 利用双欧拉控制法既可以保证弹道数据的直观性, 又可大幅提高运载器出水俯仰角的控制精度。该方法不但可以用于运载器水弹道控制方案设计, 亦可用于同类别的涉及大姿态机动的控制系统设计。导弹运载器; 水弹道; 双欧拉控制法; 控制系统0 引言潜射导弹具有攻击突
水下无人系统学报 2013年6期2013-09-19
- 基于拟欧拉角描述的上面级姿态控制律设计
108基于拟欧拉角描述的上面级姿态控制律设计夏喜旺 刘汉兵 杜 涵上海宇航系统工程研究所,上海 201108上面级在多星部署过程中将涉及大角度姿态机动问题，卫星释放所引起的质心横移将给上面级姿态控制带来困难。根据系统质心的横移情况，在上面级体坐标系中确定矢量喷管的平衡位置，进而确定出矢量喷管指向指令方向时的上面级姿态。调制姿态四元数可以得到描述上面级姿态偏差的拟欧拉角及相应的拟欧拉角速度，在拟欧拉角描述的上面级姿态运动模型的基础上，选择合适的滑模面，构造
航天控制 2012年3期2012-08-12
- 基于MATLAB的一种并联顶举机构逆解与工作空间分析
-XYZ的可用欧拉角表示的齐次坐标变换矩阵描述。用欧拉角描述机构空间姿态，由于欧拉角表示的旋转矩阵只有三个参数，所以用欧拉角将平台的位姿参数与变换矩阵联系起来，方便了求解运算。设上平面的单位矢量为Nt=（ntx,nty,ntz）T，欧拉角为α、β 、γ，运动平台与绝对坐标系坐标轴的方向余弦角为θx、θy、θz。为了计算方便以及保证 ntx、nty、ntz与 α、β、γ 为单值对应，需要对欧拉角做如下规定：平台的法向单位矢量即为方向余弦：根据实际的运动情况，
制造业自动化 2011年3期2011-02-19