在俯仰角90时计算欧拉角的方法

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本文探讨了从姿态矩阵转换为欧拉角时遇到的问题，特别是在俯仰角接近90度时，方位和横滚角可能出现的剧烈跳动。提供了一种有效的解决方案，该方法摘自《捷联惯性导航技术》一书。

 由姿态矩阵计算欧拉角，在俯仰角接近90度时，方位和横滚角可能出现剧烈跳动，以下给出一种解决方法（摘自张天光译,捷联惯性导航技术,P32）

在俯仰角90时计算欧拉角的方法

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矩阵转欧拉角的PCL实现
姿态解算(用于飞行器或ROV等)的基本思路和数学原理
Nirvana_Tai的博客
04-16 5475
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Eigen中eulerAngles()得到欧拉角的奇异问题
WillWinston的博客
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IMU姿态解算中横滚或者俯仰到不了90度的解决办法
u014803614的博客
10-29 1921
主要是invSqrt这个函数的问题 划重点！！！invSqrt（） 均方根的倒数 这个函数的快速算法是有专门文档研究的，甚至有论文，这里不做深入讨论 有兴趣的可以去查查。 虽然比标准库的效率高了四倍 但是影响了精度导致四元数只能到0.997附近，反正切出来到不了90度，这个问题搞了两天多，甚至请教了飞控大佬，他们对这个不care，控制不会到90度附近去，所以也都习以为常了。 所以，各位，撸代码吃快餐，一时吃，一时爽，出来混光靠github早晚要翻车。 ...
欧拉角与姿态解算
Welcome To Nanwan‘Blog
12-29 4304
常用的姿态表示方法有欧拉角、方向余弦矩阵、四元数这几种。欧拉角表示方法采用来表示飞行器的姿态，其中为滚转角，为俯仰角和为航向角，表示飞行器首先航向偏转角度，再俯仰角度，然后机体滚转角度得到的姿态。方向余弦矩阵通过机体坐标和地面坐标的转换矩阵（DCM, Directional Cosine Matrix）来表示机体的姿态。四元数通过四个元数来表示飞行器全方位的姿态，它的特点是表征方式简洁，并且没有奇异点。机体坐标系1.欧拉角->方向余弦矩阵其中，
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03-21
人脸识别欧拉角及位移矩阵计算及求解 人脸识别中，坐标系变换和欧拉角计算是关键步骤之一。本文将详细介绍人脸识别中的坐标系变换、欧拉角计算和位移矩阵求解。 一、坐标系变换 在人脸识别中，坐标系变换是将世界...
fyanggundonghenggunjisuan.zip_俯仰角 横滚角_四元数 姿态角_姿态角_惯性导航_解算
07-14
2. 应用特定的旋转顺序（例如，Z-Y-X或航向-俯仰-横滚顺序）来计算欧拉角。 3. 使用以下公式进行转换： - 俯仰角（Pitch）: tan⁻¹(-2(q1*q3 - q0*q2)) - 横滚角（Roll）: tan⁻¹(2(q1*q2 + q0*q3)) - 航向角...
从旋转矩阵计算欧拉角代码
10-25
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欧拉角与万向锁
weixin_44616080的博客
02-02 1247
前沿 上一篇中我们讲了欧拉角与旋转变化，最后留了一个悬念，就是欧拉角在俯仰角为±90°时会出现万向锁现象，这是欧拉角表征飞行器姿态的一个局限性，今天我们就来谈谈这个局限性是怎么产生的，以及如何解决这个问题。 陀螺仪 为了能够清晰得看到欧拉旋转产生的万向锁现象，我们来观察一个三轴的万向节装置，它也是一个陀螺仪： 大家可以看到中间是一根竖轴穿过一个盘子，而盘子处于高速旋转状态，是陀螺的转...
计算机视觉_人脸姿态估计_OpenCV_Dlib_MTCNN_6点面部关键点检测_欧拉角计算_头部旋转角度测量_三维投影变换_相机矩阵校准_用于实时人脸姿态分析_包括偏航角俯仰角翻滚角检测_适.zip
最新发布
05-31
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三维坐标系带偏航角俯仰角_Spike怎么玩（十二）偏航、俯仰、横滚与三轴陀螺仪...
weixin_32374723的博客
01-11 4382
大家好，我来辣~~不知不觉拖更了很久呢今天我们来讲一讲Spike的三轴陀螺仪众所周知：EV3的陀螺仪是一个很让人头疼的传感器。单轴陀螺仪只能测定平面中两个方向的量陀螺仪校准时移动陀螺仪导致漂移而Spike套装中，这个头疼已久的问题终于迎来了更新。 陀螺仪集成在HUB中三轴陀螺仪能检测不同方向的角度同时也解决了漂移问题在三轴陀螺仪中，不...
关于无人机四元数解算姿态角解析你知道吗？
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04-23 5973
原文链接http://www.elecfans.com/d/705815.html 一、概述 无人机求解姿态角有多种算法，但由于各种算法的自身限制及计算机计算速度的限制，所以我们需要选择一个较佳的求解算法，下面我们先来看看几种求解姿态角的算法： 1.欧拉角法： 欧拉角法（又称三参数法）是欧拉在1776 年提出来的，其原理是动坐标系相对参考坐标系之间的位置关系可以用一组欧拉角来描述。...
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牛仔很忙
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由于攻角、侧滑角在实际飞行中难以精确测量，而复杂的机动动作又难以描述，因此希望通过数据驱动的方式实现，而欧拉角在实际飞行中可以相对精确得到，此处针对俯仰、滚转、偏航角进行动态逆控制律的设计。 注：本文的符号定义参照博客F-16飞行器非线性Simulink模型https://blog.youkuaiyun.com/nudt_zrs/article/details/81199010 同样，对体轴系动态逆...
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伊伊_f
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四元数与欧拉角（RPY角）的相互转换
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    pitch是俯仰角，是“点头“，（在固定翼飞机中则由升降舵舵机控制）     yaw是偏航角，是‘摇头’，（在固定翼飞机中则由方向舵舵机控制）     roll是旋转角，是“翻滚”，（在固定翼飞机中则由副翼舵机控制）     欧拉角是表达旋转的最简单的一种方式，形式上它是一个三维向量，其值分别代表物体绕坐标系三个轴(x,y,z轴）的旋转角度。
LIS3DH三轴加速度计-实现欧拉角(俯仰角,横滚角)
抵抗时间扭曲，坚持做一件有意义的事
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1. LIS3DH管脚定义 PS:LIS3DH和mpu6050的X和Y方向是相反的, mpu6050如下图所示: 2.LIS3DH加速度计介绍 由于LIS3DH只可以得到XYZ加速度,无法获取角速度,所以LIS3DH是无法测出偏航角(yaw). 3. LIS3DH之转换欧拉角介绍 3.1偏航角(yaw) 如下图所示,偏航角是指机头在水平面上的投影与地轴之间的夹角，以机头右偏为正.范围为[...
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STM32F103C8T6读取陀螺仪MPU6050的角度数据，使用6050自带DMP库姿态解算出各个方向的角度，并使用OLED实时刷新显示，同时可以将数据通过串口发送到计算机，每一组数据50ms。本操作过程简单，方便移植，显示屏接PA5/7，陀螺仪接PB6/7，串口为PA9/10改变俯仰角Pitch改变横滚角Roll改变航偏角Yaw。
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12-13 3468
由以上分析，对于使用正、反欧拉角，如果是出于精度目的，我并不觉得四元数方法精度较差；如果出于显示目的，我觉得姿态角切换会跳变，而且反欧拉角定义对常人来说比较难理解，对使用者来说也会有很大困难；如果是出于飞控目的，可以直接使用四元数做飞控，而不是姿态角
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### 当俯仰角为90度时惯性导航系统的解算方法 在惯性导航系统中，当运载体的俯仰角达到90度时，意味着运载体处于垂直向上或向下的姿态。此时，坐标变换矩阵会出现奇异情况，导致常规的姿态解算算法失效。 对于这种情况，通常采用特殊处理手段来解决： - **重新定义参考轴**：由于传统基于水平面的姿态计算不再适用，可以选择重新设定局部坐标系，使得新坐标系的一个轴与当前加速度计读数方向一致[^1]。 - **引入辅助传感器数据**：为了改善大角度条件下的性能，可以通过融合其他类型的传感器（如磁力计、气压计等），提供额外的信息用于修正和稳定姿态估计[^3]。 - **使用四元数表示法**：相比于欧拉角容易遇到万向锁问题，在极端情况下推荐使用四元数来进行更稳健的姿态表达和转换操作[^4]。 下面给出一段简单的伪代码示例，展示如何应对这种特殊情况下的姿态更新逻辑： ```cpp if (abs(pitch_angle) >= PI/2 - threshold){ // 处理接近直立的情况 Vector acc = imu.getAcceleration(); Quaternion q_new; if (acc.z != 0){ // 如果存在有效的重力分量，则调整姿态 Matrix R_body_to_nav = computeRotationMatrix(q_current); Vector g_proj = R_body_to_nav * Vector(0, 0, gravity); double delta_theta = atan2(acc.x, acc.y); // 计算绕Z轴旋转的角度 // 更新四元数以反映新的姿态变化 q_new = quaternionFromAxisAngle(Vector(0, 0, 1), delta_theta) * q_current; }else{ // 若无有效重力分量，可能需要依赖外部传感器或其他机制确定方位 // 这里假设有一个备用的方法可以获得可靠的航向信息 float heading_from_alternative_source = getHeadingAlternativeSource(); q_new = updateQuaternionWithNewHeading(q_current, heading_from_alternative_source); } } ```
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