kinematicTrajectory
速率驱动轨迹发生器
描述
的kinematicTrajectory系统对象™使用指定的加速度和角速度生成轨迹。
从利率生成轨迹:
创建
kinematicTrajectory对象并设置其属性。使用参数调用对象，就像调用函数一样。
有关系统对象如何工作的详细信息，请参见什么是系统对象?
创建
属性
使用
语法
描述
［输出轨迹状态，并根据更新轨迹状态位置，取向，速度，加速度，angularVelocity=轨迹(bodyAcceleration，bodyAngularVelocity）bodyAcceleration而且bodyAngularVelocity．
此语法仅在以下情况下有效AngularVelocitySource设置为“输入”而且AccelerationSource设置为“输入”．
［输出轨迹状态，并根据更新轨迹状态位置，取向，速度，加速度，angularVelocity=轨迹(bodyAngularVelocity）bodyAngularAcceleration．
此语法仅在以下情况下有效AngularVelocitySource设置为“输入”而且AccelerationSource设置为“属性”．
［输出轨迹状态，并根据更新轨迹状态位置，取向，速度，加速度，angularVelocity=轨迹(bodyAcceleration）bodyAcceleration．
此语法仅在以下情况下有效AngularVelocitySource设置为“属性”而且AccelerationSource设置为“输入”．
［输出轨迹状态，然后更新轨迹状态。位置，取向，速度，加速度，angularVelocity=轨迹()
此语法仅在以下情况下有效AngularVelocitySource设置为“属性”而且AccelerationSource设置为“属性”．
输入参数
输出参数
对象的功能
例子
创建默认的kinematicTrajectory
创建默认值kinematicTrajectory系统对象™，并探索输入、属性和生成的轨迹之间的关系。
轨迹=运动学轨迹
轨迹=运动学轨迹与属性:SampleRate: 100位置:[0 00]方向:[1x1四元数]速度:[0 00]加速度来源:'输入' angularvelocitsource: '输入'
默认情况下，kinematicTrajectory物体的初始位置为[0 0 0]，初始速度为[0 0 0]。方向用四元数1 (1 + 0i + 0j + 0k)表示。
的kinematicTrajectory对象在属性中保持可见和可写状态位置，速度,取向．调用对象时，将输出状态，然后更新状态。
例如，通过指定相对于物体坐标系的加速度和角速度来调用对象。
bodyAcceleration = [5,5,0];bodyAngularVelocity = [0,0,1];[位置，方向，速度，加速度，角速度]=轨迹(bodyAcceleration,bodyAngularVelocity)
位置=1×30 0 0
取向=四元数1 + 0i + 0j + 0k
速度=1×30 0 0
加速度=1×35 5 0
angularVelocity =1×30 0 1
的位置、方向和速度输出轨迹对象对应于属性在调用对象之前报告的状态。的轨迹State在被调用后被更新，并且可以从属性中观察到:
轨迹
轨迹=运动学轨迹与属性:SampleRate: 100位置:[2.5000e-04 2.5000e-04 0]方向:[1x1四元数]速度:[0.0500 0.0500 0]加速度来源:'输入' angularvelocitsource: '输入'
的加速度而且angularVelocity的输出轨迹对象对应于bodyAcceleration而且bodyAngularVelocity，除了它们在导航坐标系中返回。使用取向输出旋转加速度而且angularVelocity并验证它们近似等价于bodyAcceleration而且bodyAngularVelocity．
rotatedAcceleration =旋转点(方向，加速度)
rotatedAcceleration =1×35 5 0
rotatedAngularVelocity =旋转点(方向，角速度)
rotatedAngularVelocity =1×30 0 1
的kinematicTrajectory系统对象™允许您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调用具有指定加速度和角速度的对象。为说明目的，克隆轨迹对象，然后修改位置财产。调用两个对象并观察它们的位置是否偏离。
轨迹克隆=克隆(轨迹);轨迹。位置= [0,0,0]; position = trajectory(bodyAcceleration,bodyAngularVelocity)
位置=1×30 0 0
clonePosition = trajectory (bodyAcceleration,bodyAngularVelocity)
clonePosition =1×3103× 0.2500 0.2500
创建振荡轨迹
方法创建沿局部NED坐标系北轴振荡的轨迹kinematicTrajectory系统对象™。
创建默认值kinematicTrajectory对象。默认的初始方向与本地NED坐标系统对齐。
traj =运动学轨迹
traj = kinematicTrajectory with properties: SampleRate: 100 Position: [0 00] Orientation: [1x1四元数]Velocity: [0 00] AccelerationSource: 'Input' angularvelocitsource: 'Input'
定义一个持续10秒的轨迹，包括围绕东轴(俯仰)旋转和沿着局部NED坐标系的北轴振荡。使用默认值kinematicTrajectory采样率。
fs = traj.SampleRate;持续时间= 10;numSamples = duration*fs;cyclesPerSecond = 1;samplesPerCycle = fs/cyclesPerSecond;numCycles = ceil(numSamples/samplesPerCycle);maxAccel = 20;triangle = [linspace(maxAccel,1/fs-maxAccel,samplesPerCycle/2)，.．.linspace (-maxAccel maxAccel - (1 / fs), samplesPerCycle / 2)];振荡= repmat(triangle,numCycles,1);振荡=振荡(1:numSamples);accNED = [0 (numSamples,2)，振荡];angVelNED = 0 (numSamples,3);angVelNED(:，2) = 2*pi;
绘制加速度控制信号。
timeVector = 0:1/fs:(duration-1/fs);图(1)plot(timeVector，振荡)xlabel(“时间(s)”) ylabel (“加速度(m / s) ^ 2”)标题(局域NED坐标系下的加速度）
在循环中生成一个一个样本的轨迹。的kinematicTrajectory系统对象假设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本体坐标系rotateframe和取向状态。每次更新位置的三维图。添加暂停模拟实时处理。循环完成后，绘制随时间变化的位置。旋转accNED而且angVelNED控制信号到局部身体坐标系，确保运动保持沿下轴。
图(2)plotHandle = plot3(traj.Position(1)，traj.Position(2)，traj.Position(3)，“波”）;网格在包含(“北”) ylabel (“东”) zlabel (“下来”)轴([-1 1 -1 1 0 1.5])保持在q = ones(numSamples,1，“四元数”）;为ii = 1:numSamples accBody = rotateframe(traj.Orientation,accNED(ii，:));angVelBody = rotateframe(traj.Orientation,angVelNED(ii，:));(pos (ii):), q (ii),或者,ac) = traj (accBody angVelBody);集(plotHandle,“XData”pos (2, 1),“YData”pos (2, 2),“ZData”、pos(2, 3))暂停(1 / fs)结束图(3)情节(timeVector pos (: 1),“波”，.．.timeVector, pos (:, 2),“r”。，.．.timeVector, pos (:, 3),“g”。)包含(“时间(s)”) ylabel (“位置(m)”)标题(“NED Position Over Time”)传说(“北”，“东”，“下来”）
将记录的方向转换为欧拉角并绘制。虽然平台的方向随着时间的推移而改变，但加速度始终沿北轴作用。
图4 eulerAngles = eulerd(q，“ZYX股票”，“帧”）;情节(timeVector eulerAngles (: 1),“波”，.．.timeVector eulerAngles (:, 2),“r”。，.．.timeVector eulerAngles (: 3)“g”。)轴([0,duration，-180,180])“偏航”，“节”，“滚”)包含(“时间(s)”) ylabel (的旋转(度))标题(“定位”）
生成线圈轨迹
方法生成线圈轨迹kinematicTrajectory系统对象™。
创建一个持续1000秒的圆形轨迹，采样率为10 Hz。设置圆的半径为5000米，速度为80米/秒。将爬升速率设置为每秒100米，坡度设置为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 = duration*fs;样本数%半径= 5000;%米速度= 80;米/秒climbRate = 50;米/秒initialYaw = 90;%度Pitch = 15;%度initPos = [radius, 0,0];initVel = [0, speed, climbRate];initOrientation =四元数([initialYaw,pitch,0]，“eulerd”，“zyx股票”，“帧”）;轨迹=运动学轨迹“SampleRate”fs,.．.“速度”initVel,.．.“位置”initPos,.．.“定位”, initOrientation);
在物体坐标系中指定恒定的加速度和角速度。旋转身体框架，以考虑pitch。
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;pitchRotation =四元数([0,pitch,0]，“eulerd”，“zyx股票”，“帧”）;angVelBody = rotateframe(pitchRotation,angVelBody);accBody = rotateframe(pitchRotation,accBody);
调用轨迹在物体坐标系中，用指定的加速度和角速度。画出位置，方向和速度随时间的变化。
[位置，方向，速度]=轨迹(accBody,angVelBody);eulerAngles = eulerd(方向，“ZYX股票”，“帧”）;速度=平方根(sum(速度。^2,2));timeVector = (0:(N-1))/fs;图(1)plot3(position(:，1)，position(:，2)，position(:，3))“北(m)”) ylabel (“东(m)”) zlabel (“下来(m)”)标题(“位置”网格)在
图(2)情节(timeVector eulerAngles (: 1),.．.timeVector eulerAngles (:, 2),.．.timeVector,eulerAngles(:，3))坐标轴([0,duration，-180,180])偏航(向下旋转)，“Pitch(围绕东方旋转)”，“Roll(向北旋转)”)包含(“时间(s)”) ylabel (的旋转(度))标题(“定位”）
图(3)plot(timeVector,speed) xlabel(“时间(s)”) ylabel (“速度(米/秒)”)标题(“速度”）
生成无输入的螺旋圆形轨迹
定义一个恒定的角速度和恒定的加速度来描述一个螺旋的圆形轨迹。
Fs = 100;R = 10;速度= 2.5;initialYaw = 90;initPos = [r 0 0];initVel = [0 speed 0];initOrient =四元数([initialYaw 0 0]，“eulerd”，“ZYX股票”，“帧”）;accBody = [0 speed^2/r 0.01];angVelBody = [0 0 speed/r];
创建一个运动学轨迹对象。
轨迹(“SampleRate”Fs,.．.“位置”initPos,.．.“速度”initVel,.．.“定位”initOrient,.．.“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。画出随时间变化的位置。
N = 10000;pos = 0 (N, 3);为i = 1:N pos(i，:) = traj();结束Plot3 (pos(:，1)， pos(:，2)， pos(:，3))“位置”)包含(“X (m)”) ylabel (“Y (m)”) zlabel (“Z (m)”）
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R2019b引入
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