无人机的偏航角,滚动角,俯仰角解释

本文深入解析了飞行器姿态控制中的三个关键角度:偏航角(yaw)、俯仰角(pitch)和滚动角(roll)。详细阐述了这些角度的定义、旋转轴关系及与摄影测量中的fai、omiga、Kappa角的对应关系,提供了丰富的参考资料。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

     

 1.偏航角(yaw)

           简单的定义:就是实际航向与计划航向之间的夹角 ,如图所示

            深刻的定义:机轴(沿机头方向)水平投影与地轴的夹角,如图所示

                                    或者:如上图所示,机体坐标系xb轴在水平面上投影与地面坐标系xg轴(在水平面上,指向目标为正)之间的夹角,由xg轴逆时针转至机体xb的投影线时,偏航角为正,即机头右偏航为正,反之为负。

 根据以上定义的机体坐标系,偏航角是按照z轴旋转的。即偏航就是绕着重力方向为轴旋转

 2.俯仰角(pitch)

           简单的定义:机体轴(沿机头方向)与地平面(水平面 )之间的夹角,飞机抬头为正;

           深刻的定义:机体坐标系X轴与水平面的夹角。当X轴的正半轴位于过坐标原点的水平面之上(抬头)时,俯仰角为正,否则为负。

 根据以上定义的机体坐标系,俯仰角是按照y轴旋转的。也就是以翅膀所在的直线(机翼)为轴发生旋转。

3.滚动角(roll)

           简单的定义:物体绕前后轴线转动的角度为横滚角;

           深刻的定义:机体坐标系zb轴与通过机体xb轴的铅垂面间的夹角,机体向右滚为正,反之为负。如图所画的,∠1=∠2=滚动角,也验证这个深刻的定义(我画的垂直的红色就是在包含机轴的垂直平面内)

根据以上定义的机体坐标系,滚动角是按照x轴旋转的。也就是以机轴(绕着机身所在的那个轴)为轴发生旋转。

                    

 

             俯仰角(pitch),滚动角(roll),偏航角(yaw)的旋转轴关系:

            

 

                 俯仰角(pitch),滚动角(roll),偏航角(yaw)与摄影测量的fai,omiga,Kappa角的关系:

       1.俯仰角(pitch)为fai角

       2.滚动角(roll)为omiga角

       3.偏航角(yaw)为Kappa角

推荐博客:

1.[图文]太原理工大学摄影测量学-第四章影像解析基础3-4 - 百度文库  https://wenku.baidu.com/view/98344e2d0129bd64783e0912a216147916117e24.html

2,Unity5实战读书笔记 —— 航向偏角(pitch)、偏航(yaw)和侧滚(roll) - vv_017的博客 - 优快云博客  https://blog.youkuaiyun.com/vv_017/article/details/80208068

3,无人机着陆信息预测与姿态控制 - 豆丁网  https://www.docin.com/p-982978977-f3.html

4.偏航角_百度百科  https://baike.baidu.com/item/%E5%81%8F%E8%88%AA%E8%A7%92/4783835?fr=aladdin

5.欧拉角pitch、yaw,roll的理解 - Dream World - 优快云博客  https://blog.youkuaiyun.com/sinat_27456831/article/details/50042915

6.Re:请问:俯仰角,横滚角,偏航角_百度知道  https://zhidao.baidu.com/question/366050156485394932.html

 

### AHRS(航姿参考系统)工作原理 AHRS全称为姿态航向参考系统,其核心任务是实时计算并提供载体的姿态信息以及相对于地理坐标系的方向。该系统的输入来自多个传感器的数据融合: - **加速度计**:用于检测重力方向,从而推断出俯仰角和横滚[^1]。 - **陀螺仪**:负责捕捉快速变化的度速率信号,适合短时间内的高精度度更新;然而由于漂移误差的存在,在长时间内单独依赖陀螺仪会导致累积错误。 - **磁力计**:用来感知地球磁场强度及其方向,进而确定设备与北方之间的相对位置关系,即所谓的“航向”。这弥补了仅靠前两者无法获取绝对方位信息的问题。 通过上述三种类型的惯性测量单元(IMU),结合复杂的滤波算法如卡尔曼滤波器或互补滤波器来处理这些数据流,最终得到稳定可靠的三维空间中的姿态描述——包括但不限于滚动(Roll)、倾斜(Pitch)及偏转(Yaw)[^2]。 ### 应用场景 AHRS广泛应用于航空航海导航领域之外还包括无人机飞行控制、虚拟现实(VR)/增强现实(AR)体验优化等方面。具体来说: - 在无人驾驶车辆中作为路径规划的基础; - 支持水下机器人定位定向需求; - 提升消费电子产品用户体验质量,例如智能手机和平板电脑内部集成此类技术实现自动屏幕旋转等功能特性。 ### 实现方式 要构建一个完整的AHRS解决方案通常涉及以下几个方面的工作: #### 数据采集层 安装必要的硬件组件,确保能够精确读取各个维度上的物理参数值。对于大多数应用场景而言,这意味着选用具备良好线性和低噪声特性的MEMS型IMUs (Micro-Electro-Mechanical Systems 微机电系统)。 #### 算法设计部分 采用适当的方法论去解决由不同源产生的异构化数值间可能存在的冲突矛盾之处。常用的技术手段有扩展卡尔曼滤波(EKF),无迹变换(UKF)或是简单的比例积分微分调节机制(PID Controller)等。 ```python import numpy as np from scipy.spatial.transform import Rotation as R def ahrs_update(gyro, accel, mag): # 基础四元数初始化 q = np.array([1., 0., 0., 0.]) # 更新逻辑省略... return q ```
评论 7
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值