MATLAB实现的312旋转顺序欧拉角-四元数转换系统

资 源 简 介

本MATLAB项目提供基于312旋转顺序（Z-X-Y轴）的欧拉角到四元数转换功能。通过严谨的数学公式实现角度参数输入验证和自动计算，适用于机器人学、航空航天等三维姿态描述场景。

详 情 说 明

基于312旋转顺序的欧拉角-四元数转换系统

项目介绍

本项目实现了一个专业的MATLAB转换工具，专门用于将按照312旋转顺序（Z-X-Y轴顺序）定义的欧拉角转换为对应的四元数表示。系统基于严格的四元数数学理论，通过优化的矩阵运算算法，提供准确可靠的旋转变换解决方案，适用于航空航天、机器人学、计算机图形学等领域的姿态描述需求。

功能特性

• 精确的312旋转顺序转换：严格按照Z轴→X轴→Y轴的旋转顺序实现转换算法
• 灵活的角度单位支持：自动处理度(degree)和弧度(radian)两种角度单位
• 批量数据处理能力：支持单组欧拉角转换，也支持向量形式的批量转换
• 归一化输出保证：自动将结果四元数规范化为单位四元数，确保数学正确性
• 健壮的输入验证：包含完整的参数检查和错误处理机制
• 可选的调试信息：提供中间计算结果的详细输出选项，便于验证和调试

使用方法

基本调用格式

quaternion = euler312_to_quaternion(angles, unit)

参数说明

• angles：欧拉角输入，格式为 [角度1, 角度2, 角度3]

- 角度1：绕Z轴的旋转角（偏航角，yaw） - 角度2：绕X轴的旋转角（滚动角，roll） - 角度3：绕Y轴的旋转角（俯仰角，pitch）

• unit：角度单位标识（可选参数）

- 'degree' 或 'deg'：角度单位为度（默认值） - 'radian' 或 'rad'：角度单位为弧度

使用示例

% 单组欧拉角转换（默认度单位） angles = [30, 45, 60]; % [Z-rotation, X-rotation, Y-rotation] q = euler312_to_quaternion(angles);

% 指定弧度单位转换 angles_rad = [pi/6, pi/4, pi/3]; q_rad = euler312_to_quaternion(angles_rad, 'radian');

% 批量转换（多组欧拉角） angles_batch = [30, 45, 60; 10, 20, 30; 5, 15, 25]; q_batch = euler312_to_quaternion(angles_batch);

系统要求

• MATLAB版本：R2016b或更高版本
• 必需工具箱：无特殊工具箱要求，仅使用MATLAB核心功能
• 内存要求：根据处理数据量而定，常规使用无特殊要求

文件说明

主程序文件完整实现了欧拉角到四元数的转换流程，包含输入参数解析与验证、角度单位统一化处理、基于312旋转顺序的四元数计算核心算法、结果归一化处理以及最终输出格式化等功能模块。该文件通过模块化设计确保了转换过程的准确性和代码的可维护性，为用户提供简洁易用的接口同时保持了算法实现的严谨性。