基于组合滤波的低成本飞行器姿态解算算法

在低成本的飞行器姿态检测系统中,互补滤波器由于原理简单、计算量小,而被广泛应用。针对低成本飞行器在非匀速运动时因为加速度计不能区分重力加速度与运动加速度引起基于互补滤波的姿态解算误差较大的问题,提出了一种互补与自适应限幅组合滤波的姿态解算算法,并给出了自适应限幅滤波门阀的设计方法。通过融合陀螺仪输出的角速度与加速度计输出的加速度获取限幅滤波的限幅阀值;然后将归一化的加速度计输出增量通过限幅滤波的结果代替原互补滤波的加速度计输入,提高非匀速运动下姿态解算精度。经实际系统实时性能测试表明,所提算法估计精度高、计算量小,易于在低成本飞行器控制系统中实现。     

基于四元数的电磁矢量传感器MMSE波束形成算法

为了提高电磁矢量传感器波束形成的抗干扰能力,根据四元数具有更强的正交约束的这一特性,故四元数能更好地描述电磁矢量传感器的正交结构;因此,首先建立了四元数电磁矢量传感器模型,在此模型基础上推导出四元数MMSE(最小均方误差)波束形成算法;对于复数和四元数两种算法而言,在同等低快拍数的情况下,基于四元数的MMSE波束形成算法比复数MMSE波束形成算法的输出信干噪比(SINR)大,而最小均方误差(MMSE)小;因此四元数方法响应速度快,滤波效果更好,抗干扰能力更强。仿真实验验证了算法有效性。     

基于四元数Zernike矩的RST不变彩色图像水印

提出一种基于四元数Zernike矩( QZM)的RST( Rotation, Scale, Translation)不变彩色图像水印方案,利用缩放平移归一化后的QZM模值具有旋转、缩放和平移不变性,采用抖动量化调制的方法在QZM模值中嵌入水印信息。该水印算法可以把水印嵌入所带来的误差扩散到红、绿、蓝3幅分量图像中,实验表明该算法在具有良好的不可感知性的同时对旋转、缩放和平移等几何攻击具有较好的鲁棒性。     

基于滑模趋近律的防空导弹垂直发射姿态控制研究

为了实现一种针对光纤制导的低空战术防空导弹垂直发射过程的姿态控制,首先利用四元数在弹体坐标系下对垂直发射的防空导弹建立了运动方程,并在纵向通道利用小扰动线性化理论将运动方程简化为状态空间模型,然后设计了基于滑模趋近律的姿态控制律,最后建立了Simulink六自由度弹道仿真模型并进行了数字仿真验证,结果表明:基于四元数的运动方程形式运行有效,基于滑模趋近律的姿态控制律可实现对防空导弹垂直发射的有效控制.     

基于自回归模型的汽车姿态角在线预测系统

针对汽车姿态角在线预测问题,利用微惯性测量单元以捷联方式测量汽车6自由度运动参数,通过四元数法解算汽车的姿态角,应用卡尔曼滤波器对姿态角进行最优估计处理,在此基础上建立自回归模型对未来1 s~3 s的姿态角进行实时预测,使用Visual Basic 2005、NI Measurement Studio开发汽车姿态角在线预测软件,并对其进行实车道路试验,结果证明该软件具有较高的预测准确性。     

基于ADIS16354的姿态角传感器设计

介绍了ADIS16354器件(陀螺仪和加速度计集成传感器)的基本功能;利用TMS320F2812 DSP搭建了一个硬件平台并通过SPI接口完成对ADIS16354的控制、数据采集和状态查询;结合捷联惯性导航系统姿态解算算法及DSP快速解算的特点实现了载体的俯仰角和倾斜角的测量;编写上位机程序实现对ADIS16354的配置和解算结果的实时显示。在无磁转台上进行了静态和动态条件下的测试,结果表明:该姿态角传感器具有较高的角度稳定度(陀螺漂移率小于0.02°/s)和准确度,抗磁干扰能力强,可广泛用于在工业自动化、导航定位、航空航天等场合。     

基于离散四元数傅里叶变换的彩色图像信息隐藏技术

为了提高秘密信息传输的安全性,将离散四元数傅里叶变换(DQFT)应用于彩色图像的信息隐藏技术中,提出了一种在彩色图像中嵌入秘密信息的新技术。应用四元数理论把彩色图像作为一个整体进行傅里叶变换,在彩色宿主图像的DQFT变换域中实现秘密信息的嵌入。实验结果表明,该方法简单易行、保密性强,对高斯噪声和椒盐噪声及剪切、缩放等攻击具有较好的鲁棒性。     

Kinematic control of free rigid bodies using dual quaternions

This paper proposes a new type of control laws for free rigid bodies. The start point is the dual quaternion and its characteristics. The logarithm of a dual quaternion is defined, based on which kinematic control laws can be developed. Global exponential convergence is achieved using logarithmic feedback via a generalized proportional control law, and an appropriate Lyapunov function is constructed to prove the stability. Both the regulation and tracking problems are tackled. Omnidirectional control is discussed as a case study. As the control laws can handle the interconnection between the rotation and translation of a rigid body, they are shown to be more applicable than the conventional method.     

采用自适应无迹卡尔曼滤波的卫星姿态确定

针对现有算法卫星姿态确定中模型参数估计不准确,系统存在外界干扰下稳定性差和跟踪精度不足的问题,提出一种自适应无迹卡尔曼滤波算法,对卫星三轴姿态进行估计.首先分析了陀螺和星敏组合定姿的工作原理,然后推导了以误差四元数为状态变量的卫星姿态运动学方程.滤波过程中,该算法引入自适应矩阵,对量测噪声协方差矩阵进行调整;依据滤波发...     

传递对准中时间延迟的补偿方法

在机载战术导弹动基座传递对准过程中,主惯导数据传递给弹载计算机有时间延迟因而会影响传递对准中卡尔曼滤波器的收敛速度和精度.研究分析了从机载火控计算机所传递的主惯导数据以及这些数据的延迟时间,提出直接利用主惯导姿态四元素、载机角速度和延迟时间等主惯导数据进行四元素计算,得出延迟后的主惯导姿态四元素,进而获得补偿后的量测失准角的算法,并建立基于"速度 姿态"匹配方式的传递对准仿真模型进行验证,仿真结果表明该算法能有效的抑制时间延迟所造成的影响.