探讨了四元数作为表现旋转的可选择方法之一,其在手术导航系统中的应用.分析了在不同坐标系中定位必然涉及的坐标系之间映射变换.从理论上研究了四元数在手术导航定位系统坐标映射变换以及在手术导航空间配准中应用的问题,并给出了具体的仿真结果.结果表明,将四元数法应用于手术导航系统中,成功地解决了手术导航系统的两大技术难题-空间配准和定位问题,在自行设计和实际开发的手术导航模体演示系统NEU-IGSS中,得到了成功的应用.

研究了倾角仪相对于电荷耦合器件的倾斜安装误差的标定方法和补偿技术．运用旋转矩阵描述了传感器之间的相对位置关系，并由此定义了3个安装误差参数，通过旋转矩阵的复合变换推导了测角系统因倾斜安装倾角仪而造成的测量误差的表达式，采用蒙特卡罗方法分别分析了3个安装误差参数对系统测量误差的影响，最后给出了3个安装误差参数的标定方法并进行了基于高精度三轴转台的安装误差补偿实验．实验证明所提方法有效地减小了倾角仪的倾斜安装误差对角度测量的影响，使系统获得了更高的测量精度．