基于三元角的坐标旋转变换方法

摘要：

坐标旋转变换常用方法有四元数和欧拉角.欧拉角需3次转位,3个参数,有12种转位次序;四元数需一次转位,4个参数.欧拉角因转位次序固定,极易出现万向节锁现象.四元数虽可避免万象节锁现象,但比欧拉角多一个维度,在数据存储上要多33％的数据量,且易因浮点数舍入误差累积而导致不合法现象.为避免上述方法的缺陷,提出一种新的坐标旋转变换方式,引入偏矢轴和偏矢角等全新概念,并严格推导了基于三元角的坐标旋转变换矩阵.在描述上,该方法仅需2次转位,比欧拉角转位次数少,且避免了万象节锁现象;比四元数参数少,且更形象直观,易理解,在对复合运动的描述上更为方便.所提方法对惯性导航、旋转调制等相关领域中姿态变换的设计与分析提供了更加方便的数学手段.

关键词：四元数、欧拉角、三元角、坐标变换、偏矢轴、偏矢角

所属期刊栏目：43

分类号：V221+.3;TB553(飞机构造与设计)

在线出版日期：2018-05-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：2539-2546