对欧拉角与旋转矩阵关系的理解

欧拉角与旋转矩阵

最近在研究姿态描述的问题,我需要根据已知的旋转角度求出旋转矩阵。上网查了一些资料,查到的旋转矩阵公式有些不同,还存在旋转顺序等的问题,最重要的是旋转矩阵的意义,只有自己算一遍才能真正理解,所以最终决定自己计算并验证一遍。以下是我的总结。
规定:绕机体坐标轴旋转,以右手法则方向旋转为正(即逆时针旋转为正)

绕X轴旋转:
对欧拉角与旋转矩阵关系的理解_第1张图片
绕Y轴旋转:
对欧拉角与旋转矩阵关系的理解_第2张图片
绕Z轴旋转:
对欧拉角与旋转矩阵关系的理解_第3张图片

示例如下:
在这里插入图片描述
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对欧拉角与旋转矩阵关系的理解_第4张图片

通常旋转矩阵的旋转顺序如X-Y-Z、X-Z-Y、Y-Z-Y等,可以按实际情况和需要确定,Z-Y-X顺序的旋转矩阵如下图:
对欧拉角与旋转矩阵关系的理解_第5张图片
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对欧拉角与旋转矩阵关系的理解_第6张图片
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这里要注意的三点是旋转方式(绕机体坐标系,旋转的欧拉角即飞行模型的横滚角,俯仰角,偏航角)旋转方向(逆时针旋转),以及旋转顺序(本文是Z-Y-X),要确定这些才能确定旋转矩阵。
(以上的验证的公式来源于广大网友。)

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