—四元数 /
欧拉角可视化
从默认共原点的纯旋转,到开启平移后分离的 OW 与 OB:看见旋转轴、平移箭头,以及同一向量在两个坐标系中的分量变化。所有计算都在浏览器本地完成,适合调试 IMU、里程计和导航消息。
姿态输入
01 / INPUT坐标系变换
02 / FRAME MAPB 系中的分量保持不变;机体系转动后,向量在世界中的方向随之改变。
把旋转和平移联系起来:勾选后,前三段只改变 B 的轴向且 OB = OW;姿态完成后才在第四段沿 tWB 移动 OB。关闭平移则只播放三段纯旋转。自由向量 v 只受 R 影响,点 p 与位姿则受 R + t 共同影响。
——可选q_WB = qz(yaw) ⊗ qy(pitch) ⊗ qx(roll)开启平移:① Z → ② Y′ → ③ X″ → ④ 平移 · 关闭:纯旋转前三段固定基准:相机视角默认固定,动画期间 W 与 OW 不动,只有 B 的原点和轴随 t / R 变化;拖动画布是在转动观察相机,不是在转动世界系。
[0.780, 0.380, 0.460]
ZYX 三段关键姿态快照
播放或拖动越过分段边界时,记录该轮真实的 Z、Y′、X″ 结束姿态。
———t = 0 为初始位姿;开启平移时前三阶段只旋转且 OB = OW,第四阶段才移动原点。当前阶段由播放状态动态说明。
[ — ][ — ]p_W = R_WB p_B + t_WB前三段 OB = OW;姿态完成后第四段移动 OB。——q₀ / q₁ / t · SLERP 匀角速度对照
SLERP 沿单位四元数最短弧插值;当 t 匀速变化时,从 q₀ 出发的旋转角也按相同比例增长。它和上面的分段 ZYX 中间路径通常不同。
—约定先写清楚,姿态才可复现
本页定义 q_WB 为机体系 B 到世界系 W 的旋转映射,采用 Z-up、XY 地面。默认纯旋转时 OW 与 OB 重合;开启平移后,t_WB 给出 OB 在 W 中的位置,而矩阵 R 的三列仍是 B 的三根单位轴在 W 中的坐标。
随动轴 ZYX
先绕初始 Z 轴 yaw,再绕更新后的 Y′ 轴 pitch,最后绕更新后的 X″ 轴 roll。组合为 R = Rz(yaw) · Ry(pitch) · Rx(roll)。
w 在最前
页面使用 Hamilton 四元数 q = [w, x, y, z]。q 与 -q 表示同一旋转;输入会先归一化。
分量不变,向量转动
固定 v_B 时,v_W = R_WB v_B。金色箭头跟随机体系转动,彩色折线表示它沿 x_B / y_B / z_B 的三个分量。
向量不动,只换坐标
固定世界中的几何向量时,v_B = R_WB^T v_W。金色箭头不动,但机体系转动会让三个坐标读数变化。
一段轴角与三段 ZYX
合成轴角沿相对四元数的一根固定轴走最短路径;等价 ZYX 则依次走 Z、Y′、X″ 三段。二者终点相同,中间路径通常不同。
欧拉角有奇异性
pitch 接近 ±90° 时会出现万向节锁,反算出的 roll / yaw 组合不唯一;此时三段动画只展示其中一组等价分解。
向量与点要分开
自由向量只做 v_W = R_WB v_B;点与坐标系原点则做 p_W = R_WB p_B + t_WB。统一进度只是为了观察方便,不改变这两类对象的数学区别。