通过复向量在三维空间中应用旋转
四元数是在力学、航空航天、计算机图形学、视觉处理和其他应用中用于计算旋转的向量。它们由四个元素组成:三个扩展了已知的虚数,一个定义了旋转的大小。四元数通常表示为:
\ [q = w + x \ mathbf{我}+ y \ mathbf {j} + z \ mathbf {k}{哪里}\四\ \四\文本mathbf{我}^ 2 = \ mathbf {j} ^ 2 = \ mathbf {k} ^ 2 = \ mathbf{我}\ mathbf {j} \ mathbf {k} = 1 \]
这种旋转格式需要的计算量比旋转矩阵少。
使用四元数的常见任务包括:
- 四元数、旋转矩阵和方向余弦矩阵之间的转换
- 执行四元数数学,如范数逆和旋转
- 模拟用四元数数学建立的六自由度(6DoF)模型
例子
- 基于Simulink的四元数估计(例子)
- Astrium在飞机和通信卫星之间创建双向激光光学链路(用户故事)
- 航空航天导航中的坐标系统(例子)
- 用于传感器融合和跟踪应用的旋转、定向和四元数(例子)
软件参考
- 航空航天工具箱中的四元数数学与函数(文档)
- 6自由度(四元数)(文档)
- 将四元数转换为旋转角度(函数)
参见:欧拉角,线性化,数值分析,优化设计,实时仿真,蒙特卡罗模拟,基于模型的测试,航空航天工具箱,航空航天Blockset,传感器融合和跟踪工具箱