MATLAB飞行器姿态转换工具箱：欧拉角与方向余弦矩阵双向转换

资 源 简 介

本MATLAB工具箱实现飞行器姿态角的欧拉角与方向余弦矩阵之间的完整双向转换。支持ZYX、ZYZ和XYZ三种欧拉角序列，包含弧度与度的自动单位转换功能，适用于航空航天领域的姿态分析应用。

详 情 说 明

飞行器姿态角表示方法转换系统（Euler-Cosine Matrix Conversion System）

项目介绍

本项目实现飞行器姿态角的欧拉角表示与方向余弦矩阵（DCM）之间的高精度双向转换系统。通过严格的数学建模和解析算法，支持三种常用欧拉角序列，提供完整的输入验证、误差分析和可视化报告功能，适用于航空航天、机器人学等领域的三维姿态表示与转换需求。

功能特性

• 双向转换能力：实现欧拉角到方向余弦矩阵（E2C）及方向余弦矩阵到欧拉角（C2E）的完整转换
• 多序列支持：兼容ZYX（偏航-俯仰-滚转）、ZYZ和XYZ三种欧拉角旋转序列
• 智能单位转换：自动识别并处理弧度与角度单位，支持无缝切换
• 鲁棒性验证：内置输入参数验证和正交性检验机制，确保转换准确性
• 可视化报告：生成包含转换精度评估和三维姿态示意图的完整分析报告

使用方法

基本转换流程

1. 输入参数配置：

- 欧拉角输入：三元素数组 [ψ, θ, φ] - 方向余弦矩阵输入：3×3正交矩阵 - 指定转换类型：'E2C' 或 'C2E' - 选择欧拉角序列：'ZYX'、'ZYZ' 或 'XYZ'

1. 执行转换：系统自动进行数学计算和单位转换

1. 获取输出：

- 转换后的方向余弦矩阵（满足正交性条件） - 解算出的欧拉角数值（自动标准化到合理范围） - 包含精度评估的转换验证报告 - 三维坐标系下的姿态可视化图形

示例调用

% 欧拉角转方向余弦矩阵示例 euler_angles = [30, 45, 60]; % 角度制输入 dcm = attitude_conversion(euler_angles, 'E2C', 'ZYX');

% 方向余弦矩阵转欧拉角示例 dcm_matrix = [0.5, 0.5, 0.7071; ...]; % 3×3矩阵 euler = attitude_conversion(dcm_matrix, 'C2E', 'ZYZ');

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 运行环境：MATLAB R2020b 或更高版本
• 必备工具包：MATLAB基础安装（无需额外工具箱）

文件说明

项目的主入口文件实现了系统的核心调度功能，包括用户输入参数解析与验证、转换算法路由选择、数据计算流程控制、结果精度验证评估以及可视化报告生成等关键能力。该文件作为整个系统的协调中心，确保各功能模块有序协作，完成从数据输入到结果输出的完整处理流程。