基于MEMS的动作跟踪器的研制

本文针对增强现实中的跟踪定位的需求,采用嵌入式系统设计思想,以新型的微机电惯性器件为核心,利用单片机来构建了一种结构紧凑、低功耗、低成本的通用型惯性测量硬件平台。实现模拟信号处理,并采用多传感器的数据融合算法。最后,通过实验分析,验证了惯性跟踪器的功能。     

四元数正定矩阵的等价表示

四元数矩阵的理论,由于其在理论上和应用上的重要意义而引起人们的广泛关注,并取得了一系列的重要成果。而四元数正定（半正定）自共轭矩阵的理论无疑是这一理论的重要内容之一。作为四元数正定自共轭矩阵的推广,引入了正定四元数矩阵的概念,并利用四元数矩阵的复表示给出它的几个等价表示,从而将四元数正定矩阵的判定转化为复正定矩阵的判定或正定Ｈｅｒｍｉｔｅ矩阵的判定。因此,不仅这里所采用的研究方法是新颖的,而且所得结果的现形式也是新颖的。     

基于CDKF的飞机姿态角估计

针对扩展卡尔曼滤波(Extend Kalman Filter ,EKF)在飞机姿态估计中存在着计算复杂、线性化误差大等缺点,将一种基于Stirling内插公式的非线性滤波算法—中心差分卡尔曼滤波算法(Central Difference Kalman Filter, CDKF)应用于由低精度高噪声传感器组成的低成本飞机姿态估计系统中。首先建立基于四元数的飞机姿态数学模型,然后用CDKF方法进行姿态估计,并通过实测数据进行验证。实验结果表明, CDKF方法不仅有效地提高了飞机姿态估计的精度和稳定性;而且不需要模型的具体解析形式,避免了复杂的Jacobian矩阵的计算,算法更简单,也更容易实现,优于常用的EKF方法。     

柔性多体开链系统运动分析的四元数法

将模态分析理论和四元数方法应用于柔性多体开链系统的运动学研究中，导出了有关该系统分析的四元数速推公式，并在此基础上，进一步建立了该系统的角运动和线运动的计算公式．     

基于四元数的姿态变换关系在SAR运动补偿中的应用

SAR运动补偿技术是SAR系统获得高质量图像的关键。当雷达载体发生横滚角、俯仰角和偏航角运动时,天线平台需要得到实时的姿态角以稳定天线的指向,而捷联惯导系统能满足这一要求。捷联矩阵的实时修正是捷联系统姿态解算的主要任务,考虑到系统实时性和稳定性的要求,用一种新的方法推导了四元数与姿态角的变换关系,并根据此关系分析了载机角运动误差对SAR成像的影响。基于四元数的方法能减少SAR运动补偿中复杂的三角函数运算,提高了运算效率,增强了系统的实时性。     

四元数小波变换在图像处理中的应用

根据四元小波理论提出了一种新的参数估计方法,用于估计刚体在空间的旋转位置。该方法将四元代数理论与小波变换相结合,推导出基于多分辨率分析的四元小波金字塔。金字塔将二维图像映射到四维空间,其每个层次提供3个相位,利用相位与图像变化之间的线性关系估计空间差距和旋转角度,实现一个自上而下的有效参数估计,从而推广了小波变换的应用。通过物体旋转检测程序对旋转前后的图像进行处理,得到空间变换趋势,证明该理论的可行性。     

基于Hermite方法的机器人任务空间二阶平滑位姿路径构造

机器人任务空间的路径构造一直是研究者们重点关注的对象,更加平滑的路径对于机器人运动尤为关键。提出一种机器人任务空间二阶平滑位姿构造方法。位姿路径分为位置路径与姿态路径,用直线和圆弧来表示基本的位置路径,用四元数来表示姿态路径。根据环境给定的过渡区域,基于Hermite方法分别构造位置和姿态路径的过渡曲线,并设计高效易懂的数值积分算法实现位姿路径长度的计算,然后综合数值积分和二分法查找算法实现给定路径长度的插值计算。最后,在MATLAB软件上进行数值仿真分析,验证了所提算法在机器人任务空间二阶平滑位姿路径构造方面的有效性。     

基于多变换域的彩色图像多功能水印算法

针对单水印存在功能单一的问题,提出一种基于离散小波变换（DWT）和四元数离散余弦变换（QDCT）的彩色图像多功能水印算法。首先,将彩色图像分通道置乱后进行DWT,选择低、中频子带作分块QDCT,利用部分实数系数构造系数矩阵,鲁棒性水印通过加法原则嵌入该系数矩阵的奇异值中;然后,将图像进行2×2分块的QDCT,特征脆弱水印利用QDCT的低频模值系数产生,并嵌入空域最低有效位（LSB）。实验结果表明,鲁棒性水印具有良好的抗JPEG压缩、噪声、对比度调节、剪切、旋转以及混合攻击的能力,脆弱水印对篡改敏感且具有精确的篡改定位功能。     

基于四元数的Root-MUSIC的双基地MIMO雷达中角度估计算法

该文将四元数理论应用到双基地集中式多输入多输出(MIMO)雷达的角度估计中。文中通过传统数据模型构造四元数矩阵,提出了基于四元数的求根-多重信号分类(Root MUltiple SIgnal Classification, Root-MUSIC)的MIMO雷达中角度估计算法,该算法通过奇异值分解和Root-MUSIC来估计出发射角(Direction Of Departure, DOD)和接收角(Direction Of Arrival, DOA)。该算法的角度估计性能远优于现有文献的方法,并且无需谱峰搜索,复杂度大大降低。仿真结果验证了算法的有效性。