运动学
速率驱动轨迹发生器
描述
这个运动学系统对象™使用指定的加速度和角速度生成轨迹。
要根据速率生成轨迹，请执行以下操作：
创建
运动学对象并设置其属性。使用参数调用对象，就像调用函数一样。
要了解有关系统对象如何工作的更多信息，请参见什么是系统对象?．
创建
属性
用法
语法
描述
[输出轨迹状态，然后根据轨迹状态进行更新位置,方向,速度,加快,angularVelocity]=轨迹(bodyAcceleration,bodyAngularVelocity)bodyAcceleration和bodyAngularVelocity．
此语法仅在以下情况下有效：角速度源设置为“输入”和AccelerationSource设置为“输入”．
[输出轨迹状态，然后根据轨迹状态进行更新位置,方向,速度,加快,angularVelocity]=轨迹(bodyAngularVelocity)体角加速度．
此语法仅在以下情况下有效：角速度源设置为“输入”和AccelerationSource设置为“属性”．
[输出轨迹状态，然后根据轨迹状态进行更新位置,方向,速度,加快,angularVelocity]=轨迹(bodyAcceleration)bodyAcceleration．
此语法仅在以下情况下有效：角速度源设置为“属性”和AccelerationSource设置为“输入”．
[输出轨迹状态，然后更新轨迹状态。位置,方向,速度,加快,angularVelocity] =轨迹()
此语法仅在以下情况下有效：角速度源设置为“属性”和AccelerationSource设置为“属性”．
输入参数
输出参数
目标函数
例子
创建默认值运动学
创建默认值运动学系统对象™ 并探索输入、属性和生成轨迹之间的关系。
轨迹=运动轨迹
[0 0] Position: [0 0] Orientation: [1x1 quaternion] Velocity: [0 00] AccelerationSource: 'Input' AngularVelocitySource: 'Input'
默认情况下,运动学物体的初始位置为[0 0 0]，初始速度为[0 0 0]。方位用四元数(1 + 0i + 0j + 0k)来描述。
这个运动学对象在属性中保持可见和可写状态位置,速度和方向．当您调用对象时，将输出状态并更新。
例如，通过指定相对于身体坐标系的加速度和角速度来调用对象。
车身加速度=[5,5,0]；车身角速度=[0,0,1]；[位置、方向、速度、加速度、角速度]=轨迹（车身加速度、车身角速度）
位置=1×30 0 0
定向=四元数1 + 0i + 0j + 0k
速度=1×30 0 0
加速=1×35 5 0
angularVelocity =1×30 0 1
从输出的位置、方向和速度弹道对象对应于属性在调用对象之前报告的状态。这个弹道状态在被调用后更新，并且可以从属性中观察到：
弹道
轨迹= kinematicTrajectory with properties: SampleRate: 100 Position: [2.5000e-04 2.5000e-04 0] Orientation: [1x1 quaternion] Velocity: [0.0500 0.0500 0] AccelerationSource: 'Input'
这个加快和angularVelocity的输出弹道对象对应于bodyAcceleration和bodyAngularVelocity，但它们是在导航坐标系中返回的。使用方向要旋转的输出加快和angularVelocity到物体坐标系，并验证它们近似等价于bodyAcceleration和bodyAngularVelocity．
旋转加速度=旋转点（方向、加速度）
旋转加速度=1×35 5 0
旋转角度速度=旋转点（方向，角度速度）
旋转角速度=1×30 0 1
这个运动学系统对象™可以通过属性修改轨迹状态。将位置设置为[0,0,0]，然后在物体坐标系中以指定的加速度和角速度调用对象。为说明目的，克隆弹道对象，然后再修改位置属性。调用这两个对象并观察位置是否有差异。
trajectoryClone =克隆(轨迹);轨迹。位置= [0,0,0]; position = trajectory(bodyAcceleration,bodyAngularVelocity)
位置=1×30 0 0
clonePosition=轨迹Clone（车身加速度、车身角度速度）
克隆定位=1×310-3× 0.2500 0.2500 0
创建振荡轨迹
此示例演示如何使用创建沿本地NED坐标系的北轴振荡的轨迹运动学系统对象™.
创建默认值运动学对象。默认初始方向与本地坐标系对齐。
traj=运动轨迹
traj=具有属性的运动学轨迹：采样器：100位置：[0]方向：[1x1四元数]速度：[0]加速度源：'Input'角度速度源：'Input'
定义持续时间为10秒的轨迹，包括围绕东轴旋转（俯仰）和沿本地NED坐标系的北轴振荡。使用默认值运动学采样率。
fs=traj.采样器；持续时间=10；numSamples=持续时间*fs；周期秒=1；samplesPerCycle=fs/周期秒；numCycles=ceil（numSamples/samplesPerCycle）；maxAccel=20；三角形=[linspace（maxAccel，1/fs maxAccel，samplesPerCycle/2），...linspace (-maxAccel maxAccel - (1 / fs), samplesPerCycle / 2)];振荡= repmat(三角形numCycles 1);振荡=振荡(1:numSamples);accNED = [0 (numSamples, 2),振动);angVelNED = 0 (numSamples, 3);angVelNED(:, 2) = 2 *π;
绘制加速度控制信号。
时间向量=0:1/fs：（持续时间-1/fs）；图（1）绘图（时间向量，振荡）xlabel(‘时间’)伊拉贝尔('加速度（m/s）^2')头衔(“本地坐标系中的加速度”)
在循环中逐样本生成轨迹样本运动学System object假定加速度和角速度输入在局部传感器体坐标系中。使用将加速度和角速度控制信号从NED坐标系旋转到传感器体坐标系旋转场和方向状态。每次更新位置的3-D图。添加暂停模拟实时处理。一旦循环完成，绘制位置随时间的变化。旋转意外和angVelNED发送到局部身体坐标系的控制信号确保运动沿下轴进行。
图(2)plotHandle = plot3(traj.Position(1)，traj.Position(2)，traj.Position(3)，“波”）;网格在…上xlabel(“北方”)伊拉贝尔(“东方”)兹拉贝尔(“向下”)轴（[-11-1011.5]）保持在…上q=一（numSamples，1，“四元数”）;对于ii=1:numSamples accBody=rotateframe（平移方向，accNED（ii，：）；angVelBody=rotateframe（平移方向，angveled（ii，：）；[pos（ii，：），q（ii），vel，ac]=traj（accBody，angVelBody）；set（plotHandle，“扩展数据”，位置（ii，1），“伊达塔”，位置（ii，2），“ZData”，位置（ii，3））暂停（1/fs）终止图（3）绘图（时间向量，位置（：，1），“波”,...时间向量，位置（：，2），“r.”,...时间向量，位置（：，3），“g”。)xlabel(‘时间’)伊拉贝尔(‘位置（m）’)头衔(“随时间变化的NED位置”)传说(“北方”,“东方”,“向下”)
将记录的方向转换为欧拉角并绘图。虽然平台的方向随时间变化，但加速度始终沿北轴作用。
图（4）eulerAngles=eulerd（q，“ZYX”,“框架”)；绘图（时间向量，欧拉曲线（：，1），“波”,...时间向量，欧拉格（：，2），“r.”,...timeVector eulerAngles (: 3)“g”。)轴（[0，持续时间，-180180]）图例(“偏航”,“投球”,“滚”)xlabel(‘时间’)伊拉贝尔(的旋转(度))头衔(“方向”)
生成一个线圈轨迹
此示例显示如何使用运动学系统对象™.
创建持续时间为1000秒、采样率为10 Hz的圆形轨迹。将圆形半径设置为5000米，速度设置为80米/秒。将爬升速率设置为100米/秒，将俯仰设置为15度。指定指向运动方向的初始方向。
持续时间=1000；%秒fs=10；%赫兹N=持续时间*fs；%样本数半径=5000；%米速度=80；%米每秒上升率=50；%米每秒initialYaw = 90;%学位螺距=15；%学位initPos=[半径，0，0]；initVel=[速度，爬坡率]；initOrientation=四元数（[初始偏航，俯仰，0]，“欧勒德”,“zyx”,“框架”）;轨迹= kinematicTrajectory (“SampleRate”，财政司司长，...“速度”，initVel，...“位置”，initPos，...“方向”, initOrientation);
在躯干坐标系中指定恒定加速度和角速度。旋转躯干框架以考虑俯仰。
accBody=0（N，3）；accBody（：，2）=速度^2/半径；accBody（：，3）=0.2；angVelBody=0（N，3）；angVelBody（：，3）=速度/半径；俯仰旋转=四元数（[0，俯仰，0]，“欧勒德”,“zyx”,“框架”）;angVelBody = rotateframe (pitchRotation angVelBody);accBody = rotateframe (pitchRotation accBody);
呼叫弹道在身体坐标系中具有指定的加速度和角速度。绘制随时间变化的位置、方向和速度。
[位置、方向、速度]=轨迹（accBody、angVelBody）；eulerAngles=eulerd（方向、，“ZYX”,“框架”)；速度=sqrt（和（速度^2,2））；时间向量=（0:（N-1））/fs；图（1）绘图3（位置（：，1），位置（：，2），位置（：，3））xlabel("北(m)")伊拉贝尔("东(m)")兹拉贝尔(‘向下（m）’)头衔(“位置”网格)在…上
图（2）绘图（时间向量，欧拉曲线（：，1），...时间向量，欧拉格（：，2），...时间向量，欧拉曲线（：，3））轴（[0，持续时间，-180180]）图例(“偏航(旋转四周向下)”,'俯仰（绕东旋转）',“Roll(绕北旋转)”)xlabel(‘时间’)伊拉贝尔(的旋转(度))头衔(“方向”)
图（3）绘图（时间矢量、速度）xlabel(‘时间’)伊拉贝尔(‘速度（米/秒）’)头衔(“速度”)
生成无输入的螺旋圆形轨迹
定义描述螺旋圆形轨迹的恒定角速度和恒定加速度。
Fs=100；r=10；速度=2.5；初始偏航=90；初始位置=[r 0]；初始水平=[0速度0]；初始方向=四元数（[初始偏航0]，“欧勒德”,“ZYX”,“框架”)；accBody=[0速度^2/r 0.01]；angVelBody=[0速度/r]；
创建运动轨迹对象。
traj=运动轨迹(“SampleRate”，财政司司长，...“位置”，initPos，...“速度”，initVel，...“方向”，东方，...“AccelerationSource”,“属性”,...“加速”accBody,...“AngularVelocitySource”,“属性”,...“AngularVelocity”，angVelBody）；
在循环中调用运动学轨迹对象并记录位置输出。绘制随时间变化的位置。
N=10000；pos=0（N，3）；对于i = 1:N pos(i，:) = traj();终止图3（位置（：，1），位置（：，2），位置（：，3））标题(“位置”)xlabel(‘X（m）’)伊拉贝尔(‘Y（m）’)兹拉贝尔(‘Z（m）’)
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