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基于Rodrigues参数的视觉相对位姿确定算法 被引量:15
1
作者 岳晓奎 侯小娟 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期753-757,共5页
以Rodrigues参数作为姿态描述参数提出了一种视觉相对位姿确定算法。Rodrigues参数作为一种简洁、高效的姿态描述法,适用于实时性要求高的视觉相对位姿确定,但它本身的奇异性使其不能用于大角度的位姿确定。将视觉导航方法和无奇异姿态... 以Rodrigues参数作为姿态描述参数提出了一种视觉相对位姿确定算法。Rodrigues参数作为一种简洁、高效的姿态描述法,适用于实时性要求高的视觉相对位姿确定,但它本身的奇异性使其不能用于大角度的位姿确定。将视觉导航方法和无奇异姿态描述的Rodrigues参数切换理论结合起来,推导了基于Rodrigues参数的视觉相对位姿解算模型,并给出了这种相对位姿确定算法的流程。仿真结果表明该算法能很好地解决奇异问题,实现全姿态运动情形下的相对位姿确定。 展开更多
关键词 相对位姿 视觉导航 rodrigues参数 奇异性
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基于Rodrigues参数的姿态估计算法 被引量:11
2
作者 陈记争 袁建平 方群 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期960-965,共6页
以Rodrigues参数作为姿态描述参数提出一种快速的全姿态估计算法。Rodrigues参数具有简洁高效的特点,但它具有奇异性,不适用于大角度情况。首先将序贯旋转方法和Rodrigues参数相结合,提出了一种简洁、无奇异的姿态描述方法。然后应用该... 以Rodrigues参数作为姿态描述参数提出一种快速的全姿态估计算法。Rodrigues参数具有简洁高效的特点,但它具有奇异性,不适用于大角度情况。首先将序贯旋转方法和Rodrigues参数相结合,提出了一种简洁、无奇异的姿态描述方法。然后应用该姿态描述方法,针对"矢量观测+陀螺"这种典型的姿态测量方案,讨论飞行器的姿态估计问题。在姿态估计算法设计中,给出了陀螺模型和观测矢量模型,推导了状态和状态误差协方差阵的预测方程和量测更新方程,并提出了预测方程的一种高效积分方法。仿真结果表明在估计精度等同的条件下,该姿态估计算法比四元数算法效率大约提高10%。 展开更多
关键词 姿态估计 rodrigues参数 序贯旋转方法 奇异性 四元数
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单位四元数、罗德里格转换模型与欧拉角的映射关系 被引量:10
3
作者 程烺 俞家勇 +2 位作者 马龙称 周茂伦 曹岳飞 《北京测绘》 2020年第1期44-50,共7页
在大角度姿态运动场景中,运动状态通常采用单位四元数或罗德里格转换模型,但转换参数并不具有直观性和几何意义,因此研究单位四元数、罗德里格转换模型与欧拉角的映射关系十分必要。然而,单位四元数、罗德里格参数与欧拉角相互之间并不... 在大角度姿态运动场景中,运动状态通常采用单位四元数或罗德里格转换模型,但转换参数并不具有直观性和几何意义,因此研究单位四元数、罗德里格转换模型与欧拉角的映射关系十分必要。然而,单位四元数、罗德里格参数与欧拉角相互之间并不存在一一对应的关系。结合三种转换模型的特点及欧拉角、罗德里格参数存在奇异问题,本文对可能出现的情况进行推导分析,建立各模型间转换参数的映射关系,实现单位四元数、罗德里格转换模型与欧拉角大角度范围的转换。 展开更多
关键词 欧拉角 罗德里格参数 单位四元数 坐标转换
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基于Rodrigues参数的多线阵CCD外姿态测量系统的姿态解算 被引量:8
4
作者 李晶 袁峰 丁振良 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期858-863,共6页
提出了一种以Rodrigues参数作为姿态描述参数的线阵CCD外姿态解算算法用于多线阵CCD空间目标外姿态测量系统,以解决传统姿态解算算法约束条件多、计算量大、实时性差等缺点。利用Rodrigues参数简洁高效的特点,根据多点合作目标组成的线... 提出了一种以Rodrigues参数作为姿态描述参数的线阵CCD外姿态解算算法用于多线阵CCD空间目标外姿态测量系统,以解决传统姿态解算算法约束条件多、计算量大、实时性差等缺点。利用Rodrigues参数简洁高效的特点,根据多点合作目标组成的线段间的相交矢量关系推导出了一种新的基于Rodrigues参数的多线阵CCD外姿态解算模型。算法结合Rodrigues参数集切换理论避免了奇异性的发生,并给出了这种姿态解算方法的流程。仿真结果表明,与四元数算法相比,该算法在未损失计算精度的前提下,计算消耗时间减少了37.6%,实时性优于四元数法,并且避免了奇异性问题。 展开更多
关键词 外姿态测量 CCD测量系统 rodrigues参数 参数切换 奇异性
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Rodrigues参数与四元数间的关系分析 被引量:6
5
作者 王勇军 秦永元 舒东亮 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2008年第3期71-73,共3页
介绍了Rodrigues参数,从投影的角度,详细阐述了四元数与经典Rodrigues参数及改进型Rodrigues参数的关系,推导了Rodrigues参数微分方程以及与姿态阵的关系,建立了等效旋转时避免奇异值出现的方法。以典型圆锥运动为背景,对以Rodrigues参... 介绍了Rodrigues参数,从投影的角度,详细阐述了四元数与经典Rodrigues参数及改进型Rodrigues参数的关系,推导了Rodrigues参数微分方程以及与姿态阵的关系,建立了等效旋转时避免奇异值出现的方法。以典型圆锥运动为背景,对以Rodrigues参数描述的导弹捷联姿态算法和以四元数描述的姿态算法在计算量和计算精度上做了详细的比较。 展开更多
关键词 rodrigues参数 四元数 捷联姿态算法
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空间飞行器的姿态和扰动抑制控制器设计 被引量:4
6
作者 刘献平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1637-1641,共5页
针对存在参数不确定性和外部干扰的刚性空间飞行器,采用Rodrigues参数描述的飞行器模型,利用自适应控制方法处理了参数不确定性,并且结合Backstepping和Lyapunov稳定性分析方法设计了基于内模的自适应状态反馈控制器.仿真结果验证了控... 针对存在参数不确定性和外部干扰的刚性空间飞行器,采用Rodrigues参数描述的飞行器模型,利用自适应控制方法处理了参数不确定性,并且结合Backstepping和Lyapunov稳定性分析方法设计了基于内模的自适应状态反馈控制器.仿真结果验证了控制器的有效性和可行性. 展开更多
关键词 空间飞行器 姿态 扰动抑制 rodrigues参数 自适应 内模
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基于(w,z)参数描述的刚体航天器姿态运动 被引量:1
7
作者 吴永东 戈新生 《北京机械工业学院学报》 2008年第3期15-20,共6页
介绍了刚体航天器姿态运动的(w,z)参数描述方法和以(w,z)参数表示的姿态运动学方程,给出了(w,z)参数描述的方向余弦矩阵。推导出(w,z)参数与欧拉角、四元数、罗得里格斯参数常用姿态坐标之间转换关系,比较表明,(w,z)参数描述刚体具有简... 介绍了刚体航天器姿态运动的(w,z)参数描述方法和以(w,z)参数表示的姿态运动学方程,给出了(w,z)参数描述的方向余弦矩阵。推导出(w,z)参数与欧拉角、四元数、罗得里格斯参数常用姿态坐标之间转换关系,比较表明,(w,z)参数描述刚体具有简洁,直观的优点。 展开更多
关键词 (W Z)参数 方向余弦矩阵 rodrigues参数 欧拉角 四元数
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基于Rodrigues参数和量测非线性的SINS/GPS动基座对准 被引量:2
8
作者 梅春波 秦永元 +1 位作者 付强文 严恭敏 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期739-745,共7页
对GPS辅助下,捷联惯导系统动基座对准问题进行了研究。利用姿态阵分解,将动态对准问题转换为一个常值姿态的估计,采用Rodrigues参数进行姿态描述,建立了系统方程线性,量测方程具有二阶非线性的对准模型,进而推导了基于二阶非线性量测完... 对GPS辅助下,捷联惯导系统动基座对准问题进行了研究。利用姿态阵分解,将动态对准问题转换为一个常值姿态的估计,采用Rodrigues参数进行姿态描述,建立了系统方程线性,量测方程具有二阶非线性的对准模型,进而推导了基于二阶非线性量测完整泰勒级数展开的滤波算法。同时,对Rodrigues参数描述姿态时的奇异点问题进行了详细地讨论,设计了能自动判别并规避奇异点的滤波对准方案。以车辆典型机动轨迹为对象进行了蒙特卡洛仿真,结果表明,所设计算法能够在5 s内实现奇异点的判别及处理,且当GPS速度误差为0.1 m/s,位置误差为3 m,更新率为1 s时,惯性级捷联惯导系统在120 s时间内,可以达到水平姿态误差角均方根小于10″,方位误差角均方根小于4′的对准精度。 展开更多
关键词 动基座对准 rodrigues参数 非线性量测 完整泰勒级数 奇异点
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3-RPS对称并联支撑结构误差灵敏度研究 被引量:2
9
作者 程刚 万勇健 葛世荣 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期146-150,共5页
针对以3-RPS并联机构为核心的光电跟踪系统支撑结构,运用矩阵全微分理论,建立了基于Rodrigues参数的机构位姿误差模型。针对机构可达空间内各误差来源,提出了一种通过归一化描述灵敏度的新方法,并建立基于数学统计意义的灵敏度系数数学... 针对以3-RPS并联机构为核心的光电跟踪系统支撑结构,运用矩阵全微分理论,建立了基于Rodrigues参数的机构位姿误差模型。针对机构可达空间内各误差来源,提出了一种通过归一化描述灵敏度的新方法,并建立基于数学统计意义的灵敏度系数数学模型。通过此模型的数值仿真,可知在机构设计、加工以及装配过程中,对机构驱动误差与定平台上轴向误差需严格控制;当定、动平台结构比例系数改变时,其对整个运动空间各误差灵敏度系数百分比改变不大,即高灵敏度的误差源仍需严格控制。根据各误差的灵敏度系数可对其标定进行修正,达到有效减小误差灵敏度系数较高的运动学参数误差的目的,实现空中目标轨迹的实时跟踪瞄准。 展开更多
关键词 并联支撑结构 矩阵全微分理论 rodrigues参数 灵敏度模型
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基于Rodrigues参数的飞行器姿态鲁棒控制
10
作者 周宗锡 吴方向 +1 位作者 李锋 佟明安 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期133-136,共4页
利用修正的 Rodrigues参数对刚体姿态和姿态误差的构形空间进行参数化 ,在非线性 H∞控制的框架内 ,研究了飞行器姿态的鲁棒控制问题 ,设计了一个用于飞行器姿态控制的鲁棒跟踪控制器。数值仿真结果表明 ,本文所设计的控制器对飞行器结... 利用修正的 Rodrigues参数对刚体姿态和姿态误差的构形空间进行参数化 ,在非线性 H∞控制的框架内 ,研究了飞行器姿态的鲁棒控制问题 ,设计了一个用于飞行器姿态控制的鲁棒跟踪控制器。数值仿真结果表明 ,本文所设计的控制器对飞行器结构参数的不确定性具有鲁棒性。 展开更多
关键词 姿态控制 鲁棒控制 H∞控制 rodrigues参数
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星间激光输能姿态指向自适应控制器设计 被引量:1
11
作者 杨业伟 黄勇 李小将 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期1-9,共9页
针对同轨道平面两星之间激光能量传输时的姿态指向控制问题,基于反步(Backstepping)法提出了一种自适应控制器设计方法。该方法先基于罗德里格参数(MRP)对卫星进行姿态描述;然后根据星间激光输能任务对姿态指向的特殊要求通过多个姿态... 针对同轨道平面两星之间激光能量传输时的姿态指向控制问题,基于反步(Backstepping)法提出了一种自适应控制器设计方法。该方法先基于罗德里格参数(MRP)对卫星进行姿态描述;然后根据星间激光输能任务对姿态指向的特殊要求通过多个姿态矩阵的转换解算出了用户星期望姿态的表达式;之后基于Backstepping法,设计了自适应控制律,该控制律能解决控制输入有限和转动惯量不确定的问题,而且有效克服空间干扰力矩;最后通过Lyapunov稳定性定理证明了控制系统的稳定性。仿真结果显示,在约15s后,用户星的姿态误差和角速度误差收敛到0,并且角速度和控制力矩的值都在约束条件的范围内,说明文章设计的控制器不仅能够使用户星按最短路径调整到期望姿态,而且能够有效地抑制空间干扰力矩和解决转动惯量不确定的问题,并且通过合理地设计控制参数,可以在保证控制精度和速度情况下使控制输入满足约束条件。 展开更多
关键词 星间激光输能 自适应 反步法 姿态指向 控制器设计 罗德里格参数 李雅普诺夫定理 卫星
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考虑噪声特性未知的多传感器姿态融合方法 被引量:1
12
作者 王硕 宋申民 于浛 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期653-661,共9页
研究了噪声特性和互协方差未知情况下多传感器系统的协方差交叉融合估计问题,其中噪声特性未知是指系统的状态噪声和量测噪声的相关性和真实方差均是未知的。首先,每个子系统根据最新更新时刻的测量信息,选择相应的CKF估计器,从而得到... 研究了噪声特性和互协方差未知情况下多传感器系统的协方差交叉融合估计问题,其中噪声特性未知是指系统的状态噪声和量测噪声的相关性和真实方差均是未知的。首先,每个子系统根据最新更新时刻的测量信息,选择相应的CKF估计器,从而得到各子系统在每一时刻的一个局部估计。其次,以矩阵加权线性最小方差为最优融合准则,提出了一种快速连续的协方差交叉(SCI)融合策略,将多维优化问题简化到对几个一维非线性代价函数的优化,得到最优融合估计。再次,在子系统的估计中采用误差四元数和误差修正罗德里格斯参数相互切换的方法来避免四元数的规范约束和误差修正罗德里格斯参数奇异的发生。最后,通过一个卫星姿态估计的例子验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 CKF估计 信息融合 协方差交叉 四元数 罗德里格斯参数
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卫星姿态调节的滑模PID控制器设计 被引量:11
13
作者 吕建婷 李传江 马广富 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1009-1012,共4页
针对刚体卫星的姿态调节问题,提出了一种滑模PID控制器设计方法.根据李亚普诺夫方法,推导出了采用PID形式的切换面的滑模PID控制器.在卫星转动惯量参数存在不确定性和存在外干扰时,该控制律也具有全局稳定性和鲁棒性.最后对卫星姿态控... 针对刚体卫星的姿态调节问题,提出了一种滑模PID控制器设计方法.根据李亚普诺夫方法,推导出了采用PID形式的切换面的滑模PID控制器.在卫星转动惯量参数存在不确定性和存在外干扰时,该控制律也具有全局稳定性和鲁棒性.最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究.结果表明,所设计的控制方案在实现姿态调节控制的同时,对于卫星转动惯量的摄动及外部扰动力矩是鲁棒的. 展开更多
关键词 姿态调节 滑模PID控制 修正罗德里格参数
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利用修正罗德里格参数进行飞行器姿态估计 被引量:11
14
作者 程杨 杨涤 崔祜涛 《飞行力学》 CSCD 2002年第4期18-21,26,共5页
给出了一种利用修正罗德里格参数 (Modified Rodrigues Parameters)进行姿态估计的算法。该算法用于利用矢量观测的无陀螺姿态和姿态角速度的确定 ,采用切换方法处理了修正罗德里格参数的奇异性问题 ,修正罗德里格参数的误差定义为从估... 给出了一种利用修正罗德里格参数 (Modified Rodrigues Parameters)进行姿态估计的算法。该算法用于利用矢量观测的无陀螺姿态和姿态角速度的确定 ,采用切换方法处理了修正罗德里格参数的奇异性问题 ,修正罗德里格参数的误差定义为从估计姿态到真实姿态的旋转。根据姿态误差运动方程 ,用扩展卡尔曼滤波方法设计了姿态和姿态角速度估计器 ,用数值算例验证了算法的可行性。 展开更多
关键词 飞行器 姿态 估计 修正罗德里格参数 扩展卡尔曼滤波 马尔可夫过程
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基于低成本MEMS传感器的皮卫星融合定姿算法研究 被引量:9
15
作者 蒙涛 王昊 +1 位作者 金仲和 韩柯 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1569-1573,1605,共6页
基于低成本低精度的MEMS陀螺、太阳敏感器、磁强计组合,设计了Unscented Kalman融合滤波算法。同时考虑到可能的故障模式,提出了仅依赖磁强计的备份滤波算法。在姿态参数选取上,采用修正罗德里德参数来描述卫星姿态,降低了滤波器的维数... 基于低成本低精度的MEMS陀螺、太阳敏感器、磁强计组合,设计了Unscented Kalman融合滤波算法。同时考虑到可能的故障模式,提出了仅依赖磁强计的备份滤波算法。在姿态参数选取上,采用修正罗德里德参数来描述卫星姿态,降低了滤波器的维数,避免了采用四元数时解算状态误差协方差参数的奇异。利用MEMS陀螺采集的随机噪声数据进行半物理仿真,仿真结果表明:该融合算法能有效对卫星姿态进行实时估计,在个别敏感器失效的情况下,同样能实现较高的精度,满足普通任务的要求。该算法具有工程实现意义,是对低精度MEMS敏感器在低成本皮卫星上应用的有益探索。 展开更多
关键词 皮卫星 姿态确定 UKF 修正罗德里格参数 MEMS陀螺
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刚体航天器姿态跟踪的高阶滑模控制器设计 被引量:6
16
作者 林壮 段广仁 宋申民 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2009年第11期1753-1756,共4页
针对存在参数不确定性和外加干扰的刚体航天器的姿态跟踪控制问题,提出一种基于高阶滑模的姿态跟踪控制方法.首先介绍高阶滑模控制的基本原理,并建立基于修正罗德里格参数描述的航天器数学模型;然后采用李雅普诺夫第2法推导出高阶滑模... 针对存在参数不确定性和外加干扰的刚体航天器的姿态跟踪控制问题,提出一种基于高阶滑模的姿态跟踪控制方法.首先介绍高阶滑模控制的基本原理,并建立基于修正罗德里格参数描述的航天器数学模型;然后采用李雅普诺夫第2法推导出高阶滑模姿态控制律.理论分析和仿真结果均表明,该方法能够有效消除系统抖振,实现航天器姿态跟踪的精确定位,并且系统具有全局稳定性和鲁棒性. 展开更多
关键词 刚体航天器 姿态跟踪 高阶滑模控制 修正罗德里格参数
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基于UPF和修正Rodrigues参数的无陀螺姿态确定算法 被引量:4
17
作者 杨亚非 李建国 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期148-152,共5页
针对无陀螺或陀螺失效等情况下的飞行器姿态确定问题,基于无冗余姿态描述形式修正Rodrigues参数,提出了仅利用星敏感器矢量观测信息来确定飞行器姿态的UPF(Unscented Particle Filter)算法。UPF利用UKF(Unscented Kalman Filter)得到粒... 针对无陀螺或陀螺失效等情况下的飞行器姿态确定问题,基于无冗余姿态描述形式修正Rodrigues参数,提出了仅利用星敏感器矢量观测信息来确定飞行器姿态的UPF(Unscented Particle Filter)算法。UPF利用UKF(Unscented Kalman Filter)得到粒子滤波的重要性密度函数,从而克服了标准的粒子滤波没有考虑最新量测信息和UKF只能应用于噪声为高斯分布的不足。修正Rodrigues参数描述飞行器姿态具有简洁高效的特点,通过切换方法避免了奇异性现象。仿真结果表明,该姿态确定算法可以取得比UKF更快的滤波收敛性和更高的滤波精度,并且比四元数算法计算效率提高近10%。 展开更多
关键词 姿态确定 UPF 修正rodrigues参数 星敏感器
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基于滚动优化和微分Theta-D方法的快速绕飞航天器姿轨协同控制 被引量:6
18
作者 朱志斌 李果 +1 位作者 何英姿 魏春岭 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期167-174,共8页
针对近距离快速绕飞的视线保持要求和姿轨耦合特点,研究航天器姿轨协同最优控制方法。建立了六自由度相对运动耦合非线性模型,偏心推力矢量同时提供位置和姿态控制能力;考虑到近距离相对运动对动态性能的高精度要求,不同于无限时域经典T... 针对近距离快速绕飞的视线保持要求和姿轨耦合特点,研究航天器姿轨协同最优控制方法。建立了六自由度相对运动耦合非线性模型,偏心推力矢量同时提供位置和姿态控制能力;考虑到近距离相对运动对动态性能的高精度要求,不同于无限时域经典Theta-D方法,提出了一种包含终端状态约束的滚动优化有限时域最优控制快速解算方法,推导了中间过程微分Riccati方程和微分Lyapunov方程的横截条件。控制器设计充分考虑了有限脉冲小推力器和有限力矩输出装置的约束。对近距离快速绕飞的仿真结果说明了方法的有效性,所提方法在保证相对运动稳定和动态性能的前提下控制输出幅值小,具有工程实际意义。 展开更多
关键词 快速绕飞 姿轨协同控制 微分Theta-D最优控制器 修正罗德里格参数
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斜直圆筒内基于Euler-Rodrigues参数的细长杆螺旋屈曲研究 被引量:4
19
作者 袁张贤 王鑫伟 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期549-556,共8页
基于Euler-Rodrigues参数描述受约束细杆的后屈曲变形状态,建立相应的能量泛函,导出非线性平衡微分方程及接触力表达式.采用有限元法对能量泛函进行分析计算,通过与现有文献中数值、理论结果比较,验证了公式和求解过程的正确性.结合算例... 基于Euler-Rodrigues参数描述受约束细杆的后屈曲变形状态,建立相应的能量泛函,导出非线性平衡微分方程及接触力表达式.采用有限元法对能量泛函进行分析计算,通过与现有文献中数值、理论结果比较,验证了公式和求解过程的正确性.结合算例,揭示了正弦屈曲模态与螺旋屈曲模态之间的转化过程,证实了在受约束细长杆的后屈曲响应中存在不同屈曲模态之间的互相转变. 展开更多
关键词 Euler-rodrigues参数 斜直圆筒 螺旋屈曲 模态转变 有限元
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刚体姿态估计的类Rodrigues参数算法研究
20
作者 杨永 张根宝 +1 位作者 宁小磊 陈连华 《上海航天》 2011年第4期27-32,共6页
针对Rodrigues参数描述刚体姿态运动时的缺陷,提出了一种类Rodrigues参数的姿态估计算法,从定义上避免了Rodrigues参数和修正Rodrigues参数在π,-π,2π,-2π时的奇异性。推导了类Rodrigues参数描述的姿态运动学微分方程,给出了坐标变... 针对Rodrigues参数描述刚体姿态运动时的缺陷,提出了一种类Rodrigues参数的姿态估计算法,从定义上避免了Rodrigues参数和修正Rodrigues参数在π,-π,2π,-2π时的奇异性。推导了类Rodrigues参数描述的姿态运动学微分方程,给出了坐标变换的类Rodrigues参数描述,讨论了类Rodrigues的性质和运算,证明了类Rodrigues参数描述姿态的唯一性,并导出了类Rodrigues参数与其他常用姿态描述间的转换公式。给出了用于捷联惯导的姿态解算中的类Rodrigues递推解法。在Matlab软件中对基于STK生成的某标准弹道轨迹的仿真结果表明:类Rodrigues参数的姿态估计算法不存在奇异,计算效率优于目前广泛应用的四元数方法,有一定的理论参考价值。 展开更多
关键词 姿态估计 rodrigues参数 rodrigues参数
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