尤拉角表示方位與萬向鎖問題

2021-09-05 11:15:24 字數 862 閱讀 3503

用尤拉角表示方位將會比矩陣更加的直觀而且易於使用,尤拉角的基本思想是將角位移分解為繞三個互相垂直軸的三個旋轉組成的序列.

那麼這個三個互相垂直的軸是如何定義的呢?其實任意三個軸和任意順序都是可以的,但是最常用的就是使用笛卡爾座標系並且按照一定順序組成的旋轉序列.最常用的約定,就是所謂的"heading-pitch-bank"約定,在這個系統中,乙個方位被定義為heading角,乙個pitch角,乙個bank角.其中,在左手座標系中,我們把heading角定義為繞y軸旋轉量,pitch角為繞x軸旋轉量,bank角為繞z軸旋轉量.旋轉法則遵守左手法則,它的基本思想是讓物體開始於"標準"方位,就是物體座標軸和慣性座標軸對齊.讓物體做heading、pitch、bank旋轉之後達到最終的空間方位.

左手座標系和右手座標系:

在unity中,面板中transform的rotation就是使用這個約定。通常規定heading和bank範圍在$[-180°,180°]$,pitch範圍在$[-90°,90°]$。 「roll-pitch-yaw」 圍繞軸分別代表:z、x、y,從物體座標系到慣性座標系。不同於上面那個y,這個yaw代表的是物體座標系。 heading 和 yaw的區別:

萬向鎖問題

如果pitch軸(x軸)為±90°,則heading(y軸)和bank(z軸)旋轉軸相同。y是慣性座標,一直向上,pitch(x軸)轉到±90°,bank軸(z軸)就會和豎直軸(y軸)平行。為了消除這種兩個軸同時控制同乙個方向的現象,使用四元數來旋轉。

尤拉角中萬向鎖問題簡單理解

尤拉角提供了一種非常直觀的方式來描述旋轉 它使用了三個分離的轉角,把乙個旋轉分解成三次繞不同軸的旋轉。我們以zyx定義旋轉方式,且繞旋轉之後的軸旋轉,即先繞z軸旋轉,再繞y軸旋轉,最後繞x軸旋轉。zyx轉角相當於把任意旋轉分解成以下三個軸上的轉角 1.繞物體的z軸旋轉,得到偏航角 yaw 2.繞旋轉...

關於尤拉角與萬向鎖的理解

要理解萬向鎖,如果從定義上去解釋,那理解起來會非常困難,我們不如從萬向鎖會導致什麼問題入手。萬向鎖其實是就是導致物體的旋轉不按我們的意願進行轉動,如乙個人體,從站立到平躺,只需乙個軸的動動可以完成,但由於萬向鎖,這個軸被鎖定了,所以需要另外兩個軸的運 動才可以輔助完成轉動,目的一樣能達到,但這個過程...

尤拉角與萬向節鎖的理解

參考文章 概念 unity 3d尤拉角的旋轉順序 父子關係 是y x z。即旋轉y軸x和z軸都變,旋轉x軸只有z軸變化,旋轉z軸其它軸不變。再解釋說明前,先說明一些座標概念。模型座標系 及模型匯入時的座標系,通過此座標系記錄模型頂點等的位置。世界座標系 主要作用是表示模型與模型間的相對位置。慣性座標...