歐拉角
- ABB 工業(yè)機器人在環(huán)形陣列異形產品中點位處理
上的點位示教及歐拉角變換的研究已有相關報道。李福武等[1]利用Robot-Studio 仿真軟件對碼垛機器人作業(yè)仿真分析，論證了工業(yè)機器人碼垛作業(yè)的可行性，提高了識別效率，未對環(huán)形陳列產品的點位進行研究。朱程廣等[2-3]對歐拉角到四元數轉化展開了研究，歐拉角角度的變化范圍廣和精度高的特點。韓華[4]為了提高企業(yè)自動化生產線的生產效率，利用RobotStudio 仿真軟件對生產線進行虛擬設計及論證，驗證系統(tǒng)的可行性，減少產品調試時間。王陽等人[5]針對工人
裝備制造技術 2023年6期2023-08-23
- 基于殘差網絡的實時頭部姿態(tài)估計方法研究與應用
的人臉檢測；在歐拉角的計算過程中融入回歸和分類損失，利用交叉熵損失和均方差損失來計算模型估計的歐拉角，可以有效提高歐拉角的預測精度，從而提高頭部姿態(tài)估計的準確率，使其在應用中得到更加有效的結果。關鍵詞：頭部姿態(tài)估計；歐拉角；殘差網絡；交叉熵損失中圖法分類號：TP391 文獻標識碼：A１ 引言近年來，計算機技術發(fā)展迅速，各種電子科技產品進入人們的日常生活，如何合理開發(fā)和應用計算機在各個領域的功能，成為當前重要的研究工作之一。在計算機領域，計算機視覺技術（Ｃｏ
計算機應用文摘 2023年12期2023-07-14
- 基于殘差網絡的實時頭部姿態(tài)估計方法研究與應用
的人臉檢測；在歐拉角的計算過程中融入回歸和分類損失，利用交叉熵損失和均方差損失來計算模型估計的歐拉角，可以有效提高歐拉角的預測精度，從而提高頭部姿態(tài)估計的準確率，使其在應用中得到更加有效的結果。關鍵詞：頭部姿態(tài)估計；歐拉角；殘差網絡；交叉熵損失中圖法分類號：TP391 文獻標識碼：A１ 引言近年來，計算機技術發(fā)展迅速，各種電子科技產品進入人們的日常生活，如何合理開發(fā)和應用計算機在各個領域的功能，成為當前重要的研究工作之一。在計算機領域，計算機視覺技術（Ｃｏ
計算機應用文摘·觸控 2023年12期2023-07-14
- 基于Kinect的手方向實時估計系統(tǒng)
的四元數轉換為歐拉角以便可以直觀地觀察手的方向變化。為了消除由Kinect噪聲引起的歐拉角抖動，利用一種將卡爾曼濾波和中值濾波結合的算法來平滑歐拉角，濾除噪聲。最后，對計算出的歐拉角進行可視化，主要通過兩種方法，分別是在彩色圖像中繪制代表手方向的坐標系以及運用OpenGL構建3D手模型。圖1 手方向實時估計系統(tǒng)框圖1.1 尋找目標用戶深度傳感器(Kinect)以其成本低，提供彩色圖像數據以及來自紅外傳感器的深度數據的特點而在人機交互領域越來越被研究者青睞[
計算機應用與軟件 2023年2期2023-03-15
- 基于極值搜索算法的多旋翼無人機姿態(tài)穩(wěn)定控制
行期間，橫滾軸歐拉角的偏差情況基本穩(wěn)定在3°以內，在未加入階躍信號擾動信號的前10 s內，無人機橫滾軸歐拉角的偏差幅值為1.5°，在加入階躍擾動信號后的初始階段（10～30 s），無人機橫滾軸歐拉角的偏差出現了較大幅度的波動，最大值達到了3°。但是在階躍信號擾動作用中期（30～60 s），無人機橫滾軸歐拉角的偏差逐漸恢復穩(wěn)定，與未加入階躍擾動信號前10 s內狀態(tài)基本一致。在階躍信號擾動作用后期（60～80 s），由于信號的階躍屬性，該階段的信號擾動強度最大
信息記錄材料 2022年9期2022-11-22
- 基于機器學習的聲表面波溫度傳感器快速優(yōu)化設計
型對敏感基片的歐拉角進行大步長優(yōu)化；同時，結合仿真數據并利用多項式回歸模型對敏感基片的歐拉角進行小步長快速優(yōu)化。文中提出的FEM/BEM仿真模型與機器學習相結合優(yōu)化設計方法不僅能夠實現SAWR的精確模擬，而且可大幅提高優(yōu)化效率。優(yōu)化結果與實際器件的中心頻率相對誤差為0.4%，值相對誤差為1.2%。文中提出的FEM/BEM仿真模型與機器學習相結合優(yōu)化設計方法與純FEM/BEM方法相比，單個切型計算速度提高了2 000多倍。所設計的優(yōu)化系統(tǒng)可用于諧振器敏感基片
包裝工程 2022年15期2022-08-23
- 線激光傳感器測量系統(tǒng)的安裝姿態(tài)標定方法*
標定模型，并以歐拉角描述安裝姿態(tài)，以平面和球面為靶標分析繞X、Y、Z軸轉動的姿態(tài)角，最后解算姿態(tài)矩陣。該方法結合了平面與球面的線激光測量特性，減小測量誤差對標定的影響，可有效提高標定精度。1 線激光傳感器測量系統(tǒng)建模系統(tǒng)由X、Y、Z三軸移動機構，線激光傳感器，數據傳輸線和上位機等組成，其中線激光傳感器采用了激光三角測量技術。在移動機構末端安裝線激光傳感器，使其按指定路徑對零件掃描，傳感器數據與機構數據以數據線傳輸到上位機構成三維數據，經過數據分析得到測量結
組合機床與自動化加工技術 2022年7期2022-07-27
- 基于數值歷表的月球物理天平動研究
。1 月球轉動歐拉角月球歷表中包含各個天體在國際天球坐標系中的位置和速度狀態(tài)信息，還包含月球的轉動歐拉角。利用INPOP19a，INPOP17a和DE430歷表中跨度600年的數據提取得到的歐拉角比較如圖1～圖3。圖1 INPOP19a與INPOP17a歐拉角的差別圖2 INPOP17a與DE430歐拉角的差別由圖1～圖3可知，INPOP17a與DE430歐拉角差別較大，INPOP19a更為穩(wěn)定。其中，φ和θ在不同歷表中相差0.05″左右。但是ψ隨著時間逐
天文研究與技術 2022年4期2022-07-18
- 對定點運動剛體歐拉角的獨立性及坐標變換矩陣的分析
定點運動姿態(tài)的歐拉角作為一組廣義坐標是獨立的,即,任意一個歐拉角的變化不會引起其余兩個的變化,并且與歐拉角相對應的轉動也與順序無關,這與通常情況下定點運動剛體的有限位移與轉動順序有關并不矛盾,或者說歐拉角對應的轉動與順序無關是一個特例。在教學過程中,導出隨體坐標系到固定坐標系的變換矩陣時,往往又是規(guī)定了先進動再章動最后自轉的順序,很容易引起學生困惑：既然歐拉角的變化與順序無關,為何這時又要規(guī)定順序？這里,對上述問題說明以下兩點：(1)歐拉角作為一組廣義坐標
力學與實踐 2022年2期2022-04-28
- 基于離散滑模控制的四旋翼飛行器軌跡跟蹤
數的研究均采用歐拉角表示旋轉矩陣，并用歐拉角的一階導數近似載體角速度?；诮颇Ｐ驮O計的控制器僅適合于歐拉角較小的懸停狀態(tài)，并不能應用于機動性要求較高的大角度飛行。為了解決大角度飛行的控制問題，LEE等[6-7]提出了幾何控制。幾何控制在非線性群SO(3)(Special Orthogonal Group)上描述飛行器的動力學模型，并基于此模型設計控制律。文獻[8-10]對基于該模型的軌跡跟蹤控制算法進一步研究，結果表明，基于SO(3)的動力學模型設計控制
電光與控制 2022年4期2022-04-07
- 由歐拉角確定一次回轉軸的簡單解法
100083)歐拉角以及一次回轉軸，不僅在教學上是理解定點運動的基礎，而且在應用方面，如進行航天器、機器人、機械手等剛性部件的姿態(tài)描述、大角度姿態(tài)機動的軌跡規(guī)劃[1]等，也起著重要作用。首先，歐拉角便于剛體姿態(tài)的描述，歐拉角是三個獨立的廣義坐標，當章動角不為零時，剛體姿態(tài)與歐拉角一一對應，兩組歐拉角之差反映了剛體的有限位移。當章動角為零時，其運動退化為定軸轉動，轉軸的位置以及剛體轉過的角度仍然是確定的，轉動角度可以視為進動角與自轉角之和，一旦根據其他條件給
力學與實踐 2022年1期2022-03-12
- Unity3D隨機尋路算法設計
的選擇，這涉及歐拉角和四元數的轉換問題，角色行走過程中的速度控制問題考慮通過插值運算函數來解決.本節(jié)通過深入討論歐拉角、四元數、插值運算等相關的數學理論和應用，來設計實現隨機尋路算法.1.1 歐拉角與四元數Unity3D游戲開發(fā)中，隨機游走時要時刻根據地形調整移動對象的角度，這涉及對象的旋轉控制問題，常用的角度旋轉表示方法一般有歐拉角和四元數.歐拉角是指在三維空間通過指定與三個旋轉軸相關聯的三個角度來表示任意方向的方法，是用來表示三維坐標系中方向和方向變換
吉林師范大學學報（自然科學版） 2022年1期2022-01-13
- 基于最小二乘法MEMS慣性傳感器姿態(tài)解算算法
數[4].根據歐拉角法對傾向角和航向角分開求解特點，減小磁場變化干擾[5].再對歐拉角中奇異值問題進行改進，分為兩種狀態(tài)的濾波模式，克服了傳統(tǒng)歐拉角中的奇異值問題.1 姿態(tài)解算常用的姿態(tài)解算方法有歐拉角、方向余弦法、四元數法.方向余弦法方程參數多，計算量較大，效率低，不方便對姿態(tài)的變化的理解.四元數法計算量小，易于操作，但易受外界磁場影響.歐拉角表達姿態(tài)形象直觀，簡單易懂，但會出現萬向鎖現象[6].由于歐拉角法求取時傾斜角和航向角分離的特點，求取的傾斜角不
哈爾濱商業(yè)大學學報（自然科學版） 2021年6期2021-12-20
- 基于卡爾曼濾波法的船載慣性測量單元設計*
得穩(wěn)定、可靠的歐拉角姿態(tài)信息。此方法簡單易行，通過數據融合提升了常規(guī)的微電子傳感器對歐拉角姿態(tài)信息測量的精度，可廣泛的應用于各個行業(yè)，尤其為動中通系列產品及類似設備的民用化、普遍化提供了可能。1 姿態(tài)信息與歐拉角在介紹姿態(tài)板構成前首先要說明一下什么是姿態(tài)。此處的姿態(tài)源于飛行器姿態(tài)[3]，它著力描述的是研究對象體軸相對于地面的角位置，通常用偏航角、俯仰角與橫滾角三個角度表示。偏航角(yaw)，研究對象機體縱軸在水平面上的投影與該面上參數線之間的夾角；俯仰角(
空間電子技術 2021年4期2021-11-10
- 基于歐拉角的捷聯慣性組合導航濾波算法比較?
，分別為3 雙歐拉角姿態(tài)解算法歐拉角雖然使用簡單易懂且獨立方程數最少，但是一旦俯仰角達到±90°時方程組就會出現奇異點，進而無法確定橫滾角與航向角的大小。于是可以考慮采用正反兩組歐拉方程進行交替運算，避開各自奇異點。動坐標系相對參考坐標系方位，由動坐標系依次繞3個不同軸轉動的3個轉角來確定，如果三個軸的順序是y-z-x，則令對應的航向角、俯仰角和橫滾角為正歐拉角，分別記為 φ、θ、γ，如圖1（a）所示，角速度為。如果變換順序是y-x-z，則航向角、橫滾角和
艦船電子工程 2021年9期2021-10-11
- 基于自抗擾的多旋翼全姿態(tài)矢量控制方法
姿態(tài)控制還是以歐拉角作為姿態(tài)環(huán)的被控對象分別控制偏航角、俯仰角、橫滾角三個自由度。這種方法不可避免地忽略了歐拉角表示剛體旋轉的奇異點也就是萬向節(jié)死鎖問題[1],由于歐拉角的萬向節(jié)死鎖問題,無人機在處于機頭向上垂直姿態(tài)時其真實值沒有明確的物理意義可言,對于歐拉角萬向節(jié)死鎖問題,文獻[2～4]提出了基于四元數反饋的姿態(tài)控制方法,文獻[5～8]提出了基于李群李代數的姿態(tài)控制方法。本文將提出了一種基于方向余弦矩陣(DCM)姿態(tài)矢量的控制方法,避免使用歐拉角出現奇異
傳感器與微系統(tǒng) 2021年7期2021-07-15
- 基于雙歐拉角的UKF組合導航濾波算法
矩陣、四元數、歐拉角、羅德里格斯參數(Rodrigues parameter, RP)和修正RP(modified RP, MRP)等[10]。方向余弦矩陣可以全姿態(tài)表達,但求解計算量大;歐拉角、RP和MRP都是維數最小的姿態(tài)表示法,但存在奇異性;四元數憑借著全局非奇異、運動學方程為線性等優(yōu)勢,成為應用最廣泛的姿態(tài)表達形式[11-12]。四元數參數之間相互并不獨立,存在著規(guī)范性約束,若直接與非線性濾波結合,容易造成濾波發(fā)散。對此,Crassidis等[13
系統(tǒng)工程與電子技術 2021年7期2021-07-05
- 面向發(fā)動機噴管測量的多目拼接算法
thm2.3 歐拉角計算為降低算法的復雜度及更好地估計矢量噴管的姿態(tài)，將求出的轉換矩陣轉換為歐拉角表示。通過已求出的轉換矩陣求解旋轉矩陣R(9個參數)，進而求出歐拉角(3個參數)，從而降低算法的復雜度。旋轉矩陣可表示為：繞X軸歐拉角可表示為：繞Y軸歐拉角可表示為：繞Z軸歐拉角可表示為：3 實驗驗證3.1 數據拼接實驗數據矢量噴管噴口(靜態(tài)狀況下噴口邊沿視為圓形)在偏轉時會形成各種空間位姿，下面僅對噴口的幾何形狀進行仿真。仿真了半徑為153.85 cm、圓心
燃氣渦輪試驗與研究 2021年5期2021-05-09
- 淺析歐拉角的定義及應用
本文首先介紹了歐拉角的定義及其在不同學科的應用，然后分析了歐拉角作為表達剛體姿態(tài)方法的優(yōu)缺點.【關鍵詞】歐拉角;姿態(tài);偏航角;滾動角;俯仰角【基金項目】湖南工學院教研教改項目（JY201841）一、旋轉矩陣描述剛體在空間中的姿態(tài)，我們可以用旋轉矩陣.假設參考坐標系（固定坐標系）為坐標系{A}，固連于剛體的坐標系為{B}，則剛體相對于參考坐標系的姿態(tài)可表示為ABR=r11 r12 r13r21 r22 r23r31 r32 r33其中ABR是正交矩陣，構成矩
數學學習與研究 2021年2期2021-02-22
- 旋轉載體圓錐姿態(tài)解算方法研究*
態(tài)解算方法是以歐拉角為基礎的，如歐拉角姿態(tài)解算方法和基于旋轉矢量的雙步姿態(tài)解算方法，前者常用于控制系統(tǒng)設計，后者常用于定位、定向和導航系統(tǒng)，但兩種方法均受錐形運動影響而出現不同程度的姿態(tài)解算誤差[1-2]，因此姿態(tài)解算得到了國內外廣大學者的關注。研究發(fā)現，旋轉載體的錐形運動存在兩種旋轉方式，一種是通過繞3個正交軸旋轉表征的形式，如圖1所示；另一種是載體因定軸轉動而發(fā)生的章動和進動表現的雙軸旋轉形式，如圖2所示[3-4]。兩種錐形運動均會影響姿態(tài)解算方法，特
彈箭與制導學報 2020年4期2020-09-17
- 球形電動機三維旋轉運動軌跡插值算法
文提出一種基于歐拉角數字積分角度插補算法，此插值算法以傳統(tǒng)數控系統(tǒng)中的數字積分法為基礎，首先對球形電機建立運動學模型，通過逆運動學模型，求解出球形電機運動的歐拉角，并分析了歐拉角的奇異性問題，最后對三個歐拉角角度依次進行插補實現球形電機的運動控制.1 三自由度永磁球形電機結構與工作原理1.1 永磁球形電機裝置結構三自由度永磁球形電動機裝置結構示意圖如圖1 所示.永磁球形電動機由半殼定子和球形轉子構成，在球形轉子的表面赤道平面裝有p 對永磁極，且按照N、S
天津理工大學學報 2020年4期2020-07-19
- 基于多傳感器融合的老人跌倒檢測
的姿態(tài)矢量包括歐拉角、四元數、加速度。歐拉角用于確定平躺姿態(tài)和非平躺姿態(tài)，四元數和加速度用來分析平躺時的活動強度。該算法具有計算量小、實時性好并且檢測精度高、檢測方便的特點。關鍵詞： 老人; 跌倒檢測; 歐拉角; 卡爾曼濾波方程; 姿態(tài)檢測; 活動強度中圖分類號： TP311 ? ? ?文獻標志碼： AFall Detecton for Elder People Based on Mult-sensor FusonOU Guowe， MENG Shan（C
微型電腦應用 2020年1期2020-05-11
- 后方交會解算方法選取的若干問題
將旋轉變換采用歐拉角與四元數來表達，稱為歐拉角法和四元數法［2］。但是由于歐拉角存在一些天生缺陷，在使用過程中需要特別注意。本文旨在從理論角度分析歐拉角方法是如何產生自身缺陷，并在此基礎上介紹其與方向余弦陣以及四元數之間的關系，從而給出實際應用中的一些建議。1 歐拉角歐拉角（Euler angle）的概念最早由歐拉于1776年提出，簡單來講，它是描述三維空間任一剛體相對固定坐標系的姿態(tài)或者方位（orientation）的三個角度。對于任何一個空間物體上的隨
廣東土木與建筑 2020年3期2020-04-07
- Unity3D中的最短旋轉研究
位的參數分別是歐拉角和四元數。文章采用具體實例驗證最短旋轉與四元數的關系，給出了尋找最短旋轉的解決方案。關鍵詞：Unity 3D;最短旋轉;四元數在Unity 3D中，實現物體旋轉有多種方式，如旋轉矩陣、歐拉角和四元數等[1]。旋轉需要兩個基本參量軸和角，物體從一個方位旋轉到另一個方位可以采用多次改變軸和角的方式，依次旋轉。其中，有一種旋轉方式是只繞一個軸旋轉一次就能達到指定方位，且旋轉角度在﹣180°～180°之間，稱這樣的旋轉方式為最短旋轉。這個定義由
無線互聯科技 2019年20期2019-12-25
- 四旋翼無人機飛行控制中四元數與歐拉角的轉換
行控制環(huán)路中，歐拉角便于終端輸出，適合人的直觀觀察和理解，方便人為調整姿態(tài)控制參數，進而調整四旋翼飛行姿態(tài)，但是占用內存較大。而四元數占用內存少，且方便在環(huán)路控制中實現插值操作，因此可提高機器運算速度，實現快速參數設定，因此研究四元數與歐拉角之間的轉換方式具有一定的研究意義。關鍵詞：無人機;姿態(tài);四元數;歐拉角1 四元數四元數（Quaternions）是簡單的超復數，由愛爾蘭數學家哈密頓在1843年提出的數學概念，總所周知復數是由實數加上虛數單位i組成，其
科學導報·學術 2019年45期2019-10-21
- 智能預警消防車定位研究
姿態(tài)角，要用到歐拉角，如圖1所示。圖1 歐拉角歐拉角是用來確定定點轉動剛體位置的一組獨立角參量，由章動角β、旋進角(即進動角)α和自轉角γ組成。任何方向都可以通過3個基本旋轉角來實現，即圍繞坐標系的軸旋轉。歐拉角可以通過這3個旋轉角來定義，它們也可以通過元素定義的幾何形狀和幾何定義來表明。3個角的基本旋轉可以是外在的，或者固有的。不同的需求或場合可以使用不同的旋轉軸組來定義歐拉角。因此，任何使用歐拉角分析的模型都應該在定義之后進行研究。在此項目里，歐拉角只
中國現代教育裝備 2019年17期2019-10-16
- 基于修正羅德里格參數的繩系衛(wèi)星動力學模型
述參數主要有：歐拉角、等效旋轉矢量法、方向余弦矩陣、四元數、修正羅格里格參數及其變化形式[16]。歐拉角是一組由3個元素組成的參數，對旋轉描述無冗余，但在旋轉角為90°時產生奇點。方向余弦矩陣和歐拉角可以相互推導，有9個分量，無奇點，但增加了計算復雜度。四元數是一組滿足特定條件的4個元素的參數，無奇點，但對旋轉描述有一個參數的冗余。修正羅格里格斯參數(Modified Rodrigues Parameters，MRPs)是一組由三個元素組成的參數向量，在旋
航天控制 2019年4期2019-09-19
- 歐拉角和等效軸角參數表示下機械腕的軌跡規(guī)劃和奇異性分析
問題，研究了由歐拉角和等效軸角參數表示的數學奇點。通過計算角速度和角加速度，研究機械腕的奇異位形，并根據它們之間的關系，設計了三種軌跡規(guī)劃方案，以保證機械腕運動的連續(xù)性和穩(wěn)定性，以及機械腕姿態(tài)的優(yōu)雅性和簡潔性，實現實時控制。關鍵詞：歐拉角;奇異性;軌跡規(guī)劃中圖分類號：O152.5文獻標識碼： A隨著科學技術的進步，機器人技術有了巨大的發(fā)展。機器人操作手是由一系列連桿和相應運動組成，要實現復雜的運動，完成規(guī)定的操作，研究機械腕的運動規(guī)律必不可少[1]。在笛卡
貴州大學學報（自然科學版） 2019年6期2019-09-10
- 基于陀螺儀的智能騎行掛飾
元數（四元），歐拉角格式（EulerAngleforma）的數據融合算法。產品通過求解在6050，滾動角和俯仰角獲得的算法計算偏航角來解決。我們知道，歐拉角表達被旋轉的最簡單的方法，形成一個三維向量，表示所述對象物的旋轉角度大約三個坐標軸（X，Y，歐拉角表達被旋轉的最簡單的方法，形成一個三維向量，表示所述對象物的旋轉角度大約三個坐標軸（X，Y，Z軸）的值。以x，y，z軸表示偏航、橫滾和俯仰非常簡單。因此我們需要編程將6050得到的四元數矩陣轉化成歐拉角矩陣
科學導報·學術 2019年37期2019-09-10
- 軸對稱推力矢量控制伺服機構空間運動解耦研究*
提出了一種利用歐拉角描述噴管姿態(tài)、通過空間齊次坐標變換矩陣原理對兩路噴管伺服機構進行空間位移計算的空間解耦計算方法。圖1 噴管軸對稱推力矢量控制系統(tǒng)Fig.1 Symmetrical thrust vector control system of nozzle1 理論建模分析1.1 空間歐拉角描述歐拉角的物理概念直觀，特別適合于描述物體的空間姿態(tài)。歐拉角的示意圖如圖2所示，做定點轉動的物體有三個自由度，對應的三次任意有限轉動均可描述物體在固定坐標系下的空間
飛控與探測 2019年4期2019-09-09
- 復雜應力狀態(tài)下Schmid因子
0.2以下。在歐拉角為(85.5°,45°,65°)時，Schmid因子取得最大0.4925。(0-110)[-2110]柱面滑移的Schmid因子(見圖2b)隨著φ的增大而增大，在歐拉角為(10°,90°,75°)時，取得最大Schmid因子 0.4827。(2-1-12)[-2113]的錐面滑移系的Schmid分布，見圖2c。φ貼近在0°或者90°范圍時，Schmid因子更大，基本呈現出Schmid因子隨φ的增加先增加再減小的趨勢。結合室溫下臨界分切應
沈陽航空航天大學學報 2019年3期2019-07-29
- 任意姿態(tài)下矢量物理量的測量數據修正計算方法探討
法都是直接引用歐拉角旋轉變換公式[1-3]。但是仔細分析,歐拉角旋轉變換公式是基于有先后次序的繞坐標軸的旋轉變換,而實際測量的姿態(tài)角,有陀螺儀測量、慣導系統(tǒng)測量、傾斜儀測量、磁場傳感器測量以及多傳感器組合測量,測量傳感器或設備輸出的姿態(tài)角有不同的定義,與旋轉歐拉角的定義不一定完全一致。因此,直接引用歐拉角旋轉變換公式進行修正計算,可能存在原理性誤差。在運動載體中的矢量測量以及導航定位中的坐標旋轉變換中也都存在類似的問題。本文對姿態(tài)角定義和傳感器測量原理進行
數字海洋與水下攻防 2019年1期2019-05-08
- 基于光電編碼器的永磁球形電動機轉子方位測量系統(tǒng)*
表示轉子方位的歐拉角后，由串口發(fā)送到電機閉環(huán)控制系統(tǒng)中作為反饋信號，并在液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)上實時顯示。系統(tǒng)試驗得到表示球形轉子方位的歐拉角參數，分析了該系統(tǒng)的性能，并對系統(tǒng)測量結果進行驗證。1 永磁球形電動機結構球形轉子方位測量裝置的機械結構中，采用O型框作為平衡框的外框，采用C型框作為平衡框的中框，采用球形轉子作為內框， O型框可以繞安裝支座旋轉；C型框可以繞O型框正交軸旋轉；轉子可以繞C型框正交軸旋轉。三
傳感器與微系統(tǒng) 2019年5期2019-05-07
- 基于WebGL的三維GIS空間算法的研究與實現
轉有三種方式：歐拉角[11]、旋轉矩陣和四元數[12]。歐拉角：這是最直觀也最容易理解的旋轉表達方式，物體從初始狀態(tài)到結束狀態(tài)可以將物體分別繞x、y、z軸按順序旋轉不同的角度完成。一共用三個旋轉值和一個旋轉順序表示：(x,y,z,order)其中，x、y、z分別表示物體繞x、y、z軸旋轉的角度。order表示三次旋轉的順序。當用歐拉角控制[13]對象旋轉時其實需要將物體繞三個坐標軸的三次旋轉，并且如果旋轉的順序不同得到的結果也不相同，一個歐拉角的參數中包含
計算機應用與軟件 2019年4期2019-04-15
- 基于彈載捷聯慣性導航系統(tǒng)精確導航的雙歐拉全姿態(tài)方法
法、四元數法、歐拉角法[3-5]等。其中：方向余弦法更新姿態(tài)矩陣需求解9個微分方程，求解的姿態(tài)矩陣可全姿態(tài)工作，但計算量較大[3]；四元數法計算量小、計算精度高，但每次求解到的姿態(tài)矩陣必須經過正交化的誤差修正處理，在飛行過程中會出現有界參數誤差出界的情況[6-8]；歐拉角法求解歐拉角只需求解3個微分方程，與其他算法相比，需要求解的方程個數最少，且求解到的姿態(tài)矩陣永遠是正交陣，無需正交化處理，但歐拉角系統(tǒng)有1對奇異點，在奇異點附近會產生解算誤差，使輸出姿態(tài)角
上海航天 2019年1期2019-04-03
- 歐拉角姿態(tài)解算的改進
究中，用于求解歐拉角的微分方程中包含大量的三角運算，會給實時解算帶來了一定的困難，而且存在的“GimbalLock”現象[2]。所以歐拉角方法不適用于全姿態(tài)飛行器的姿態(tài)確定。本文引入四元數，進而使用了一階龍哥庫塔求解四元數微分方程，最終轉化為歐拉角得到飛行器空中姿態(tài)。1 坐標變換首先進行坐標變換，利用歐拉角描述一次平面旋轉，見圖1.圖1 坐標系間的變換關系[3]設坐標系繞旋轉α角后得到坐標系X2OY2，空間中有一個矢量在坐標系X1OY1中的投影為rx2，在
裝備制造技術 2018年3期2018-05-21
- 基于多傳感器數據融合的機器人定位系統(tǒng)
姿態(tài)描述方法有歐拉角與四元數兩種。歐拉角便于用戶使用，但是歐拉角本身在運算中卻具有極大的缺點： 一，歐拉角運算的時候會有大量的三角函數運算，計算量大；二，歐拉角存在萬向節(jié)死鎖。因此本文采用旋轉四元數描述旋轉過程，旋轉四元數可以表示成如下形式：（1）上式中 描述旋轉角度， 是一個單位向量，描述的是旋轉軸的方向，所以上述四元數描述的是物體繞 旋轉軸旋轉了 。通過查閱文獻可以知道四元數微分如下：其中Gyrox，Gyroy，Gyroz分別表示陀螺儀測量輸出的三軸角
知識文庫 2018年17期2018-05-14
- 基于3-RPS 并聯機構的視覺設備安裝 平臺建模與仿真
運動特點，采用歐拉角來描述。2.2 視覺設備安裝平臺的運動學正解如圖2 所示，設 φi（ i = 1,2,3）為支桿 AiBi和基座OAi的夾角。例如，在固定坐標系下球關節(jié) Bi的位置向量可以表示為：將式（2）~（4）代入式（5）可得：球關節(jié)iB 對于定平臺的位置向量2q 也可以寫成：因此，通過式（9）~（12）可以求得Z-Y-X 型歐拉角，如下式：2.3 視覺設備安裝平臺的運動學逆解如圖2 所示，動坐標相對與定坐標的旋轉變換矩陣為：其中，點P 為上平臺形
新型工業(yè)化 2018年12期2018-04-24
- 用于艦艇運動條件下姿態(tài)測量補償的坐標變換算法
，還將姿態(tài)角與歐拉角等同［6～12］。本文就姿態(tài)角和歐拉角的概念進行了研究，通過嚴格的推導得出了利用姿態(tài)角求解艦艇載體坐標系到地理坐標系的坐標變換矩陣的一種實用公式。2 相關定義說明從文獻［13］中摘錄姿態(tài)角相關定義：縱軸：沿運載體主體所規(guī)定的運動方向并通過設計重心的軸。橫軸：垂直于縱軸，通常與對稱平面垂直并通過設計重心的軸。沿縱軸正向向右取為正向。姿態(tài)角：運載體首向角、橫搖角、和縱搖角的統(tǒng)稱。如圖1所示。O-XYZ表示地理東北天坐標系，O-X′Y′Z′表
艦船電子工程 2018年2期2018-03-23
- 絞刀運動姿態(tài)的歐拉角表示
絞刀運動姿態(tài)的歐拉角表示蘇召斌，林 森（中交天津港航勘察設計研究院有限公司，天津 300457）傳統(tǒng)的絞刀運動往往被簡化為橫移加旋轉的二維運動方式，這種運動簡化方法難以準確地定義絞刀的位置和姿態(tài)。以剛體運動學為出發(fā)點，嚴格推導了絞刀運動的歐拉表示方法，以全新的視角描述了絞刀的運動。對繞任意軸轉動的歐拉旋轉進行了公式推導，能夠簡單而準確地描述絞刀的位置和姿態(tài)變化。使用絞刀橫移偏轉角度、下放角度和旋轉角度定義絞刀的位置和姿態(tài)，并給出了絞刀和刀齒位置姿態(tài)的表達形
中國港灣建設 2017年12期2017-12-28
- 利用三分量磁傳感器解算姿態(tài)問題研究
傳感器；姿態(tài)；歐拉角；坐標旋轉了解載體姿態(tài)對于載體導航、定位等工作具有重大幫助[1]。載體姿態(tài)的測量方式有多種，根據對象以及任務要求的不同，姿態(tài)傳感器可選用磁感應式、慣性式等。磁感應傳感器由于利用了地磁場，結構中沒有可動部件，所以具有較好的抗沖擊和抗干擾性，而且其結構簡單、重量輕、體積較小、啟動快、成本低，成為許多載體姿態(tài)測量的首選器件[2]。三分量磁傳感器由三軸微加速度計和三軸微磁強計組成，利用大地磁場和重力場在地理坐標系和載體坐標系之間的方向余弦轉換進
聲學與電子工程 2017年3期2017-10-14
- 從CATIA位置矩陣求解歐拉角的計算方法分析
行位置矩陣求解歐拉角的應用場合，接著對位置矩陣和歐拉角的定義進行了描述。然后推導了從位置矩陣到歐拉角的轉換公式，并提出兩種從位置矩陣求解歐拉角的計算方法，分別為下三角矩陣求解方法和上三角矩陣求解方法。同時說明了上述方法的優(yōu)缺點及適用條件。最后說明了一類特殊類型的位置矩陣，分析其對應的歐拉角無唯一解的原因并提出相應的求解方法?！娟P鍵詞】位置矩陣；歐拉角；計算方法0 引言在進行多體動力學仿真時通常需要將三維設計軟件中的數模導入到多體仿真軟件中[1]，以CATI
科技視界 2017年6期2017-07-01
- 星敏數據轉換為參考系歐拉角姿態(tài)的方法*
據轉換為參考系歐拉角姿態(tài)的方法*淡 鵬**1，2,王 丹2，郭延臣2(1.宇航動力學國家重點實驗室，西安 710043；2.西安衛(wèi)星測控中心，西安 710043)針對三軸穩(wěn)定衛(wèi)星星敏感器姿態(tài)測量數據轉換參考系歐拉角姿態(tài)計算的相關問題，首先，系統(tǒng)地總結了轉換計算的方法，給出了星敏數據計算姿態(tài)矩陣及姿態(tài)矩陣解算歐拉角的方法；然后，對工程上常用的312及321轉序，從編程角度提出了一種全角度歐拉角解算及值選擇方法；最后，分析了采用所提方法轉換計算中的常見誤差因素
電訊技術 2016年12期2017-01-03
- 一種基于EGI和標準人臉模板的三維人臉點云拼合算法
應的特征點計算歐拉角，分別使待配準三維人臉點云旋轉至與人臉模型大致相同的位置，完成粗配準，并把粗配準結果作為新的初始位置。采用最近點迭代算法（ICP）分別對三維人臉點云與標準人臉模型進行精確配準，從而實現兩組三維人臉點云的拼接。關鍵詞關鍵詞：點云拼接；三維人臉；高斯圖；最近點迭代算法；歐拉角DOIDOI：10.11907/rjdk.162008中圖分類號：TP312文獻標識碼：A 文章編號文章編號：16727800（2016）011004204基金項目基金
軟件導刊 2016年11期2016-12-22
- 旋轉矢量在高動態(tài)全姿態(tài)飛行器運動方程中的應用
框架。既克服了歐拉角法不適于全姿態(tài)解算的缺點，同時，相比于四元數法又提高了高動態(tài)角運動情況下姿態(tài)解算的效率。對旋轉矢量法、四元數法和歐拉角法在數值解算中的不可交換誤差進行了分析。據此，針對單通道具有高動態(tài)特性的軸對稱飛行器，建立了基于準彈體系的旋轉矢量法，提高了解算效率?；谀承蜐L轉導彈運動方程的數字仿真表明了旋轉矢量法在姿態(tài)解算中的有效性和廣泛性。飛行器控制、導航技術；旋轉矢量；歐拉角；四元數；高動態(tài)；全姿態(tài)0 引言飛行器運動方程是表征飛行器運動規(guī)律的數
兵工學報 2016年3期2016-10-14
- 坐式垂直起降無人機的一種姿態(tài)解算算法的設計
四元數轉換出的歐拉角會出現奇異點，即萬向節(jié)死鎖。從解算算法出發(fā)，提出了一種更改旋轉順序的方法，避免奇異點出現。結果表明，此方法可以很好地應用在垂直起降無人機的姿態(tài)解算上。關鍵詞：飛行器控制；坐式垂直起降無人機；姿態(tài)測量；四元數；歐拉角；萬向節(jié)死鎖E-mail：liudh@hebust.edu.cn劉東輝,奚樂樂,牛孟然，等.坐式垂直起降無人機的一種姿態(tài)解算算法的設計[J].河北科技大學學報,2016,37(1):47-51.LIU Donghui, XI
河北科技大學學報 2016年1期2016-03-03
- 三種坐標轉換模型的比較
羅德里格參數、歐拉角、四元數構造旋轉矩陣,進行坐標轉換,然后做出比較。文章對三種模型的誤差和效率都作出了實驗分析,結果表明,在沒有較好的初值情況下,羅德里格和四元數模型效率較高,但歐拉角和羅德里格模型的精度較高。因此,在沒有初值的情況下,建議優(yōu)先選取羅德里格模型。羅德里格參數;歐拉角;四元數;坐標轉換0 引 言在大地測量、攝影測量、和工程測量等應用中,經常用到坐標轉換,這就需要解算坐標轉換模型中的未知參數,其中關鍵的部分是解算構成旋轉矩陣的未知參數。有多種
全球定位系統(tǒng) 2016年6期2016-02-21
- 基于單位四元數的單獨像對相對定向
共面條件方程；歐拉角中圖分類號：P23收稿日期：2014-10-30基金項目：國家自然科學基金資助項目(41471381；41101441);南京航空航天大學研究生創(chuàng)新基地開放基金項目(kfjj130133)作者簡介：柳建鋒(1990-)，男，碩士研究生.Independent relative orientation based on unit quaternionLIU Jian-feng,SHENG Qing-hong,WANG Hui-nan(Co
測繪工程 2015年6期2015-12-29
- 基于位姿分離法的模塊化機械臂逆運動學分析
態(tài)逆解時,采用歐拉角表示機械臂末端相對于基座的姿態(tài),減少了計算量.以SCHUNK模塊化7自由度機械臂為例,進行了運動學正逆解分析,并基于虛擬樣機進行了仿真驗證.7自由度;冗余機械臂;逆運動學;位姿分離法7自由度機械臂屬于冗余自由度機械臂[1].在機械臂末端(以下簡稱末端)位姿確定的情況下,非冗余機械臂的關節(jié)變量和末端位姿是一一對應的.而冗余機械臂和非冗余機械臂最大的區(qū)別就在于自運動特性[2].同樣在末端位姿確定的情況下,冗余自由度機械臂有多組關節(jié)角與之相對
上海大學學報（自然科學版） 2015年5期2015-07-24
- 基于四元數的四旋翼飛行器姿態(tài)解算算法
有多種方法，如歐拉角、方向余弦、四元數法等。1 歐拉角算法飛行器在飛行過程中相對于水平面發(fā)生了一定角度的傾斜，此時我們不能直觀的說飛行器傾斜了多少角度，因為物體的運動是合運動，我們可以把它的運動矢量正交分解為幾個運動的合成。同理，我們把飛行器的旋轉分解為三個軸上的旋轉，這個旋轉的角度就是歐拉角[2]，如圖1所示，圖中α、β、γ就是歐拉角。1.1 坐標系飛行器飛行的參數必須在一個確定的坐標系下才能進行描述。對于飛行器來說常用的坐標系有地理坐標系和機體坐標系。
制造業(yè)自動化 2015年23期2015-05-11
- 基于歐拉角分析法的電動二維轉鏡讀數修正
致的問題，利用歐拉角加以分析，并提出了一種軟件修正的方法。1 問題的提出實際應用中二維轉臺多數采用力矩電機實現方位、俯仰方向的轉動功能，高精度的光電編碼器給出轉臺兩軸的轉角值［3］。如圖1所示的二維轉鏡即是一個實例。本文中的二維轉鏡是用于輕武器紅外瞄具瞄準基線變化量測量系統(tǒng)。在測量系統(tǒng)中二維轉鏡對光線進行調整，并對光線走動量進行測量。二維轉臺包括方位和俯仰兩個方向的轉動，其中俯仰的轉動軸是固定的，方位的轉動軸方向隨著俯仰軸的轉動改變。其通過對平面鏡進行調整
長春理工大學學報（自然科學版） 2014年6期2014-12-07
- 6自由度在剛體初始軌跡中的數值研究
究傳統(tǒng)求解剛體歐拉角缺點的基礎上，采用全角度轉換的四元數法求解歐拉角，解決了非全角度轉換的四元數法在大攻角情況下轉換不準確的問題。對6自由度方法進行了算例驗證，結果表明該方法正確、實用，與已有的模型相比具有更好的工程應用價值。6自由度;歐拉角;四元數;角度轉換;機彈分離在研究物體(如飛行器外掛物、導彈等)6自由度運動姿態(tài)[1]時，本文引入“固化原理”，即忽略物體運動時的變形，這樣物體的姿態(tài)可看作繞各個坐標軸的轉動。物體的運動是關于時間的連續(xù)性問題，可以通過
機械設計與制造工程 2014年3期2014-09-05
- 大姿態(tài)角入水時的魚雷半實物仿真方法研究
。通過重新定義歐拉角以及合理設置轉臺的角速率限幅值和角加速度限幅值可以解決上述問題。本文對大姿態(tài)角入水下的半實物仿真問題進行深入分析，針對立式三軸轉臺提出基于正歐拉角或反歐拉角的半實物仿真方法，試驗結果表明仿真方法有效可行，而采用正歐拉角還是反歐拉角，可以事先通過數學仿真進行確定。1 問題分析和解決方法1.1 歐拉角定義繞定點轉動的剛體相對參考坐標系的角位置，可以用3次獨立轉動的3個轉角來確定。這就是著名的歐拉法。這3個獨立的角度稱為歐拉角。在實際使用中歐
艦船科學技術 2014年3期2014-08-26
- 慣導系統(tǒng)拐彎狀態(tài)下姿態(tài)角誤差變化研究
過程中水平方向歐拉角誤差大小發(fā)生“跳變”的現象，找出影響拐彎狀態(tài)下水平姿態(tài)角誤差變化的因素。首先對轉動前后失準角變化大小進行了定量分析；然后推導出歐拉角誤差和失準角之間關系式，得出產生歐拉角誤差變化的原因；最后通過仿真和試驗對上述結論進行驗證。慣導系統(tǒng)；定量分析；歐拉角誤差；失準角地面車載慣性導航系統(tǒng)中，由于水平姿態(tài)角誤差的大小對導航定位結果影響非常大[1]，0.01°水平姿態(tài)角誤差對應的經緯度誤差中舒拉振蕩幅值大約為1.5n mile。在進行車載試驗時，
航天控制 2014年3期2014-08-09
- 四元數在水下航行體運動建模中的應用
并給出四元數與歐拉角之間的關系。隨后，在建立動力學方程時，將水下航行體視為由水下航行體和CMG組成的多剛體系統(tǒng)，并使用四元數來代替動力學方程中的歐拉角項。最后，使用龍格庫塔法對所建立的模型進行仿真。仿真結果表明，所建立的模型能有效避免使用歐拉角方法建立模型時所產生的奇異問題。四元數；控制力矩陀螺；水下航行體；運動模型0 引 言目前，大多數水下航行體均采用歐拉角方法來建立其運動學方程，而當水下航行體俯仰角出現±90°情況時，其運動學方程就會出現奇異［1］。由
中國艦船研究 2014年2期2014-07-19
- 四元數與歐拉角剛體動力學數值積分算法及其比較
程中的應用，對歐拉角表示的狀態(tài)方程數值積分與四元數的保辛積分進行比較.重陀螺的數值仿真結果表明四元數保辛積分的數值結果明顯優(yōu)于歐拉角狀態(tài)方程積分.與歐拉角狀態(tài)方程積分相比，四元數保辛積分在剛體動力學的數值仿真中更具優(yōu)勢.關鍵詞：四元數； 歐拉角； 剛體動力學； 保辛； 重陀螺中圖分類號： TP391.9； O313.3文獻標志碼： A0引言四元數、歐拉角和方向余弦[1]是描述剛體旋轉最主要的3種坐標形式.方向余弦法需要9個參量，應用較少；而另外2種則應用廣
計算機輔助工程 2014年1期2014-03-13
- 傾轉機身無人機俯仰角奇異問題研究
對傳統(tǒng)四元數向歐拉角轉換公式的奇異性,分析了尾坐式垂直起降無人機在傾轉機身時俯仰角奇異的問題,提出一種新的四元數向歐拉角轉換方法。將雙歐法與四元數法相結合,利用正歐拉角與反歐拉角奇異倒掛的特點,克服了傳統(tǒng)四元數向歐拉角轉換時俯仰角出現的奇異性。仿真結果表明,該方法實現了俯仰角在全角度范圍的變化,有效地解決了尾坐式垂直起降無人機在傾轉機身時俯仰角奇異的問題。傾轉機身; 四元數; 雙歐法; 奇異性; 全角度0 引言垂直起降飛行器對跑道無依賴,且具有可懸停的優(yōu)勢
飛行力學 2013年5期2013-11-06
- 雙歐控制法在運載器水彈道中的應用
工作。采用正反歐拉角2套姿態(tài)描述系統(tǒng), 利用各自的奇異特點, 設計了在彈道初始階段利用正歐拉角控制規(guī)避和爬升彈道、末期利用反歐拉角精確控制出水俯仰角至90°的雙歐拉控制法, 并進行了仿真試驗。仿真結果表明, 利用雙歐拉控制法既可以保證彈道數據的直觀性, 又可大幅提高運載器出水俯仰角的控制精度。該方法不但可以用于運載器水彈道控制方案設計, 亦可用于同類別的涉及大姿態(tài)機動的控制系統(tǒng)設計。導彈運載器; 水彈道; 雙歐拉控制法; 控制系統(tǒng)0 引言潛射導彈具有攻擊突
水下無人系統(tǒng)學報 2013年6期2013-09-19
- 基于擬歐拉角描述的上面級姿態(tài)控制律設計
108?基于擬歐拉角描述的上面級姿態(tài)控制律設計夏喜旺 劉漢兵 杜 涵上海宇航系統(tǒng)工程研究所,上海 201108上面級在多星部署過程中將涉及大角度姿態(tài)機動問題，衛(wèi)星釋放所引起的質心橫移將給上面級姿態(tài)控制帶來困難。根據系統(tǒng)質心的橫移情況，在上面級體坐標系中確定矢量噴管的平衡位置，進而確定出矢量噴管指向指令方向時的上面級姿態(tài)。調制姿態(tài)四元數可以得到描述上面級姿態(tài)偏差的擬歐拉角及相應的擬歐拉角速度，在擬歐拉角描述的上面級姿態(tài)運動模型的基礎上，選擇合適的滑模面，構造
航天控制 2012年3期2012-08-12
- 基于MATLAB的一種并聯頂舉機構逆解與工作空間分析
-XYZ的可用歐拉角表示的齊次坐標變換矩陣描述。用歐拉角描述機構空間姿態(tài)，由于歐拉角表示的旋轉矩陣只有三個參數，所以用歐拉角將平臺的位姿參數與變換矩陣聯系起來，方便了求解運算。設上平面的單位矢量為Nt=（ntx,nty,ntz）T，歐拉角為α、β 、γ，運動平臺與絕對坐標系坐標軸的方向余弦角為θx、θy、θz。為了計算方便以及保證 ntx、nty、ntz與 α、β、γ 為單值對應，需要對歐拉角做如下規(guī)定：平臺的法向單位矢量即為方向余弦：根據實際的運動情況，
制造業(yè)自動化 2011年3期2011-02-19