MATLAB姿态转换工具包：欧拉角与四元数双向转换系统

资 源 简 介

本项目提供一套完整的MATLAB工具，实现欧拉角（ZYZ、ZYX等顺序）与四元数之间的高效双向转换，支持多种旋转表示方法，并包含误差分析功能，适用于姿态解算与三维运动分析。

详 情 说 明

基于欧拉角与四元数相互转换的姿态表示系统

项目介绍

本项目开发了一个完整的MATLAB工具包，专门用于实现欧拉角与四元数之间的双向高精度转换。系统支持多种常见的旋转顺序（如ZYZ、ZYX等），并包含误差分析和可视化功能，能够有效验证四元数在连续旋转中避免万向节死锁的优势。本工具包适用于航空航天、机器人学、虚拟现实等需要精确姿态表示的工程领域。

功能特性

• 双向转换能力：实现欧拉角到四元数及四元数到欧拉角的完整转换链路
• 多旋转顺序支持：兼容ZYX、ZYZ、XYZ等多种旋转序列配置
• 单位灵活配置：支持角度输入输出的度/弧度单位切换
• 精度分析模块：提供最大误差、平均误差等量化指标评估转换精度
• 可视化分析：三维坐标系显示和连续旋转轨迹对比，直观展示两种表示方法的差异
• 数值稳定性优化：采用四元数归一化等处理确保转换过程的数值稳定性

使用方法

基本转换调用

% 欧拉角转四元数 eulerAngles = [30, 45, 60]; % 滚转、俯仰、偏航角（度） rotationOrder = 'ZYX'; unitsFlag = true; % true表示度，false表示弧度 quaternion = eulerToQuaternion(eulerAngles, rotationOrder, unitsFlag);

% 四元数转欧拉角 quat = [0.7071, 0, 0.7071, 0]; % [q0, q1, q2, q3] eulerAngles = quaternionToEuler(quat, rotationOrder, unitsFlag);

高级分析与可视化

% 执行完整分析流程 results = fullAnalysisPipeline(inputData, configParams);

% 生成可视化对比图 generateComparisonPlots(results);

系统要求

• MATLAB版本：R2018b或更高版本
• 必需工具箱：MATLAB基础模块
• 推荐配置：4GB以上内存，支持三维图形显示

文件说明

主程序文件整合了系统的核心转换逻辑与分析方法，实现了欧拉角与四元数相互转换的完整算法流程，包含旋转矩阵构建、四元数代数运算、角度归一化处理等关键计算模块。同时集成了误差统计分析和多种可视化输出功能，提供统一的配置接口供用户调用。