Nov, 2017

基于四元数的误差状态卡尔曼滤波器运动学

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TL;DR本文对于三维空间内的四元数和旋转相关的概念和公式进行详尽的修订，并探讨了它们在估计引擎 (如误差状态 Kalman 滤波器) 中的正确使用。论文深入研究了旋转群及其李群结构，使用四元数和旋转矩阵进行公式推导，并对旋转扰动、导数和积分进行特别关注。论文的整体材料用于设计适用于 IMU 信号集成的实际应用的误差状态 Kalman 滤波器的精确公式。
quaternionsrotationsestimation engineskalman filtersinertial measurement unit
发现论文，激发创造
  • 基于接触辅助的不变扩展卡尔曼滤波法用于机器人状态估计

    该研究开发了利用 Lie 群和不变观测器设计技术的接触辅助不变扩展卡尔曼滤波器（InEKF），该滤波器结合了接触惯性动力学和正向运动学校正，可估计姿态和速度以及所有当前接触点。研究表明，误差动力学遵循对数线性自治微分方程，从而提高了收敛性能，并产生了符合非线性系统的本地可观测矩阵。该过程在 Cassie 系列双足机器人上进行了模拟和实验，并表明其比基于四元数的 EKF 具有更好的性能。

    Apr, 2019

  • 多元机器学习的四元数实验结果

    本研究通过实验研究了四元数在多种机器学习算法中的应用。四元数是三维空间中旋转的数学表示，可用于表示复杂数据转换。通过随机生成的四元数数据和相应标签，将四元数转换为旋转矩阵作为输入特征，基于四元数和多种机器学习算法，研究表明在预测任务中具有更高的准确度和显著改善的性能。总体而言，本研究为利用四元数进行机器学习任务提供了实证基础。

    Aug, 2023

  • 使用双四元数代数对七自由度人体下肢进行运动学和动力学建模

    本研究利用双四元数理论，针对七自由度人类下肢在三维空间内的正、逆运动学和递归牛顿 - 欧拉动力学算法提供了快速准确的解决方案。

    Feb, 2023

  • 三维刚体运动模型的双四元数旋转和平移等变性

    利用双四元数表示 3D 空间中刚体运动，以同时描述旋转和平移，克服了传统代数无法准确编码平移的问题，并在实验证明了该方法在学习对象轨迹方面的有效性。

    Oct, 2023

  • TLIO：紧密学习的惯性测距

    本文提出了一种紧密耦合的扩展卡尔曼滤波器框架，使用训练有素的神经网络来回归三维位移估计和其不确定性，进而在滤波器中实现测量更新步骤，从而解决姿态、速度和传感器偏差问题。与速度积分和 AHRS 姿态滤波器方法相比，本文的系统在位置和姿态估计方面表现更好，且该网络可用于步行者数据的统计一致的测量和不确定性。

    Jul, 2020

  • 使用卡尔曼滤波约束的姿态估计的四维变形部分模型

    使用卡尔曼滤波器与 4 维变形模型部分解法相结合对姿态估计精度的影响进行分析，实验结果表明该方法比先进方法提高了姿态估计的准确度，并且卡尔曼滤波器有助于提高此准确度。

    Feb, 2024

  • 由二元四元数参数化的欧几里得群上概率密度函数的近似

    本文介绍了一个概率建模的框架，用于从机器人的传感器中融合与合并弱信息以便精确定位厨房中的物体，以及传递不确定信息数据。该框架对包括融合和合并估计在内的操作提供了大量概率分布的表示。

    Jun, 2017

  • 使用局部回归测地线在双四元数流形上过滤相机姿态

    本文提出了一种基于双四元数 Riemann 流形的新型主成分局部回归滤波器，并在 7 维实射影空间中，共同处理旋转和平移，利用此流形结构提供一种异常鲁棒的通用姿势过滤 IRLS 算法，从理论和实验上表明了该流形感知滤波对姿态跟踪和平滑处理的实际优势。

    Apr, 2017

  • 一种不变量 - EKF VINS 算法用于提高一致性

    本文提出了一种基于不变扩展卡尔曼滤波器 (RIEKF-VINS) 的方法，并通过 Monte Carlo 模拟和实际实验验证了该方法在视觉惯性导航系统中的有效性。该方法使用一种新的不确定性表示方法，可以保留 VINS 中的不变性质，并将 RIEKF-VINS 适用于多状态约束卡尔曼滤波器框架，从而获得一致性的状态估计。

    Feb, 2017

  • 基于四元数神经网络的人体运动建模

    通过使用 quaternions 表示旋转，使用前向运动学来惩罚绝对位置误差，同时比较 quaternions 和 Euler 角的性能，我们提出了一种新方法 --QuaterNet，用于预测和生成 3D 人体姿势序列。经过实验证明这种方法在短期和长期预测和生成任务中都取得了良好的效果，相比于人体图像学界最新的神经策略，我们的方法被评估为非常逼真。此外，我们还发现，Human3.6M 的标准评估协议产生了高方差结果，提出了简单的解决方案。

    Jan, 2019