四元数在火控中的应用

介绍了四元数的定义、代数运算、三角形式和指数形式以及球面表示形式;综述了四元数在刚体姿态控制,计算机三维图像旋转,彩色图像处理和信号处理分析等实际应用中表示的物理含义,着重探讨了四元数理论在火控领域中应用方法,并对比传统欧拉角火控模型,分析了应用四元数火控模型的优点。最后从理论上得出,四元数理论方法在常规兵器火控系统有广阔的应用前景。     

四元数的实矩阵表示

四元数代数在计算机图形学、现代物理学、卫星的姿态表示等领域中都扮演着重要角色,从数学角度对四元数进行彻底研究是有价值的,但是,由于不可交换性,四元数并不像人们期望的那样易于掌握。处理四元数的方法之一是把它们等同为实数矩阵,其中各位置上的元素当然是可交换的。这样的\"等同\"实际上是从四元数代数到Rn×n的代数嵌入。研究了从四元数代数到Rn×n的代数嵌入问题,给出了把虚单位映成带符号置换矩阵条件下的所有可能的代数嵌入。我们用的方法是去考虑四元数代数生成元(即虚单位)的象。我们考察这些象的性质并确定有哪些实数矩阵满足它们。然后,我们运用群作用的语言化简了问题。我们得到的结论是有趣的:决定着嵌入的那些关键性的矩阵对是由的实数矩阵对构成的。而这样的矩阵对本质上只有两对。     

采用单位四元数的旋转约束RRT路径规划

针对船舶虚拟原型设计时装配拆卸路径规划中的旋转约束问题,提出了一种基于快速随机探索树的旋转约束路径规划算法。该算法首先针对三维空间中的旋转提出了一种新的单位四元组随机采样函数,然后将单位四元数内积引入到C空间距离度量函数中,对路径中的旋转变化量进行控制。实验证明:该算法能够对刚体的旋转范围进行有效控制,同时还降低了运动过程中的旋转变化量。     

基于四元数法的火炮随动系统解耦控制

用四元数法分析火炮随动控制中系统两个控制通道耦合的问题,提出了用解耦控制的方法消除火炮随动系统的静差。该方法可推广应用于同类随动系统的解耦控制中。     

刚体对偶四元数相关问题

介绍刚体对偶四元数的相关问题,其中包括对偶四元数的定义、运算法则、几何意义、对偶四元数运动学方程推导,及对偶四元数运动学方程数值解的概述。     

基于四元数法的反辐射武器飞行仿真研究

在开发反辐射武器攻击目标的三维飞行仿真系统中或分析处理三维运动数据时,针对传统的运动姿态旋转方法存在计算繁琐、旋转不均匀性及平衡环锁定等局限问题,采用四元数法可以避免这些局限,并且几何意义明确,计算简单。因此,提出在飞行仿真系统中利用四元数法来实现反辐射武器的运动姿态及飞行速度矢量的旋转,在飞行仿真试验中实现了飞行轨迹变化光滑连续的合理效果,仿真结果表明四元数法简化了矢量旋转计算模型,优化了解算性能,能够很好地应用于反辐射武器飞行仿真试验中。     

一类广义延拓四元数矩阵的奇异值分解

从普通四元数矩阵的奇异值分解出发,给出了具有行或列对称结构的一类四元数矩阵(即广义四元数延拓矩阵)的奇异值、奇异向量与其母矩阵的奇异值、奇异向量之间的定量关系,推广了现有文献的结果。理论分析和数值实验的结果表明,就一大类广义四元数延拓矩阵而言,仅用母矩阵进行奇异值分解不但可以节省计算量和存储量,而且不影响任何数值精度。     

鲁棒四元数无味卡尔曼滤波算法在组合导航姿态估计中的应用

针对SINS/GPS直接式组合导航姿态估计中,GPS信号易受外界干扰而引入污染观测量等问题,提出基于Huber的鲁棒化四元数无味卡尔曼滤波算法。通过研究在四元数无味卡尔曼滤波算法中引入Huber鲁棒化框架,对原算法的量测更新进行修正,增强滤波算法的鲁棒性与稳定性。以SINS/GPS位置松组合为应用背景,在不同仿真环境下,验证提出算法对姿态信息的估计效果。试验结果表明:与原算法相比,该算法具有更好的鲁棒性和稳定性。     

一元二次四元数单边多项式的求根公式

随着四元数代数广泛应用于量子力学、惯性导航及控制论等学科,四元数多项式的求根问题被许多学者关注。最近Janovska和Opfer从理论上给出了一种n次四元数单边多项式零点的求解方法,Feng和Zhao进一步给出了一般n次四元数单边多项式的零点显性表达式。本文根据Feng和Zhao的结果对一元二次四元数单边方程的根进行了讨论,并利用复数域上四次多项式的Ferrari求根公式建立了一元二次四元数单边方程的求解公式。与文献中现有的结果相比,本文建立的求根公式在许多方面展现了优越性。     

具有规范化的四元数递推计算的公式误差估计

对捷联式制导系统中目前常用的四元数递推公式进行误差估计,给出利用观测数据计算四元数的误差界的公式,还介绍了保持四元数范数不变的一类递推公式。     

复杂平面连杆机构连杆曲线的计算机辅助绘制

本文论述了利用计算机图形学的原理绘制平面连杆机构连杆曲线的技术及优越性,并给出绘制两自由度五杆机构连杆曲线的实例。按文中所述方法可类似地对其他多杆机构连杆曲线进行绘制。     

开放式CAD图形库的建造与管理

针对目前大多数CAD系统中图形库存在的通用性差、开发效率低、可维护性和可移植性差等方面的问题,提出建造和管理开放式CAD图形库的方法。按此法建造的CAD图形库可相对整个CAD系统独立,对各级用户具有良好的透明度,便于进行二次开发,便于维护和扩充,从而提高设计效率。     

Agent技术在决策支持系统中的应用研究

在作智能决策支持系统研究时,分析了几种Agent的工作原理及过程,综合利用智能界面Agent、流动Agent及信息Agent的良好特性,构筑了一个基于Agent技术的智能决策系统环境,综合地提出了一种新颖的决策系统研究方法。     

图象存储体与PC机接口设计

本文研究利用PC机扩充槽设计图象存储体与PC机的DMA接口,包括接口电路和接口驱动程序。主要完成图象存储体与PC机内存间DMA数据传送的启动及相应控制信号的产生、转换,并提供数据通道,本接口应用于“脉冲X光医疗诊断系统”,对其它图象处理系统的计算机接口亦有参考价值。     

雷达信号的计算机测量

复杂多变的雷达信号环境要求雷达侦察系统能快速、准确地测量各被测雷达的信号参数。结合当今的计算机技术,研究了雷达信号参数的计算机测量原理和方法,并实现了其测量系统。     

圆点曲线的计算机图形处理

根据运动杆的4个或5个相邻位置准确设计四杆机构的关键是求解圆点曲线。根据射影几何的原理,利用几何分析的方法建立了圆点曲线的参数表达式,分析了圆点曲线的变化规律,提出了一种圆点曲线的计算机图形处理方法。该方法较之几何法精度高,较之解析法求解方便、直观性强。给出了该方法在四杆机构设计中的应用示例。     

基于工控机的导弹指令系数测量方法

指令系数是防空导弹测试中比较重要的参数之一 ,通过对指令系数计算方法的分析 ,得出舵控信号起始采样时刻不会影响测量结果的结论 ,从而大大简化了测量系统的硬件结构和数据采集过程 ,提高了测量系统的稳定性 ,经过较长时间的应用表明 ,测量结果稳定性高 ,一致性好。     

PC—1500计算机配置软磁盘机的研究与设计

本文研究并设计了一种新的接口电路,使 PC-1500计算机能够与软磁盘机配接、并能通过键盘编制注解文件。本系统使用的软磁盘格式与 IBM-PC 系列微机完全兼容。文中论述了接口电路及软件设计原理.     

计算机房防静电方法研究

本文在分析讨论计算机房静电危害的基础上,对计算机房地面泄漏电阻、人体峰值电位和人体静电电荷的衰减进行了现场测试,指出机房中存在的静电隐患,并提出了具体的防静电措施。     

LLP10B火控计算机故障检测分析仪设计

研究了LLP1 0B火控计算机故障分析仪的设计及实现 ;给出了该分析仪的系统组成和工作流程。