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matlab中的三维坐标系与旋转

2013-07-24 21:53 295 查看
1. matlab中的三维坐标系

matlab中的三维坐标系是使用的右手坐标系;

输入以下代码:

>> plot3(0,0,0)

>> xlabel('axis X')

>> ylabel('axis Y')

>> zlabel('axis Z')



可以看出是个很明显的右手坐标系。

2. matlab中的欧拉角和四元数旋转

euler angles ----> quaternion ----> dcm ---->rotation

MATLAB中欧拉角旋转基本遵循以上步骤,欧拉角、四元数、旋转矩阵之间是可以相互转换的,具体可以参见help文档中的Aerospace Toolbox ----> Functions ----> Axes ----> Axes Transformations中查看。

假设我在三维坐标系中有一向量r,绕Z轴旋转90度,结果为:

close all;

clear;

clc;

r = [0 1 1];

% 默认的旋转顺序是ZYX,所以[90 0 0]表示绕Z轴旋转90度

angle = [90 0 0] * pi / 180;

quaternion = angle2quat(angle(1),angle(2),angle(3));

n = quatrotate(quaternion,r)

结果:

n =

1.0000 0.0000 1.0000

原始向量在YZ平面上[0 1 1],旋转后的平面在XZ的平面上[1 0 1],可以看出从Z轴的正方向来看,顺时针旋转;

再次验证:

close all;

clear;

clc;

r = [0 1 1];

% 默认的旋转顺序是ZYX,所以[0 0 -90]表示绕X轴旋转90度

angle = [0 0 -90] * pi / 180;

quaternion = angle2quat(angle(1),angle(2),angle(3));

n = quatrotate(quaternion,r)

结果:

n =

0   -1.0000    1.0000


结论:MATLAB中的默认坐标系是右手坐标系,且进行欧拉角旋转时,顺着轴的正方向来看,顺时针方向为正,逆时针方向为负。

另外,MATLAB自带rotate函数,解释如下:

rotate

Rotate object in specified direction

Syntax

rotate(h,direction,alpha)

rotate(...,origin)

Description

The rotate function rotates a graphics object in three-dimensional space, according to the right-hand rule.

rotate(h,direction,alpha) rotates the graphics object h by alpha degrees. direction is a two- or three-element vector that describes the axis of rotation in conjunction with the origin.

rotate(...,origin) specifies the origin of the axis of rotation as a three-element vector. The default origin is the center of the plot box.


此旋转函数可选择三维空间中的图像,遵循右手坐标系,顺着轴的正方向来看,且逆时针方向为正,顺时针方向为负。
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