MATLAB全角度四元数与欧拉角双向转换系统

资 源 简 介

本项目提供完整的飞行器姿态转换工具，实现-180°至+180°范围内的欧拉角与四元数双向精确转换。模块包含欧拉角转四元数及四元数转欧拉角功能，支持滚动、俯仰、偏航角全角度处理，适用于无人机、机器人等运动控制领域。

详 情 说 明

全角度四元数与欧拉角双向转换系统

项目介绍

本项目实现飞行器姿态表示中四元数与欧拉角之间的全角度（-180°～+180°）双向精确转换。系统攻克了传统欧拉角表示在±90°附近存在的奇异性问题，通过创新的全角度解析算法，实现了滚动、俯仰、偏航三轴全角度范围内的稳定转换。该系统为飞行器动力学仿真、导航系统设计和姿态控制算法开发提供了可靠的数学工具。

功能特性

• 全角度范围支持：突破传统-90°～+90°限制，实现-180°～+180°全角度解析
• 高精度转换算法：采用数值稳定的全角度欧拉角解析算法，避免奇异现象
• 双向无缝转换：支持欧拉角到四元数及四元数到欧拉角的完整双向转换
• 智能奇异性处理：内置姿态转换奇异值规避机制，确保转换过程稳定性
• 灵活单位配置：支持角度制/弧度制自由切换，满足不同应用场景需求
• 状态监控输出：提供转换过程状态标志，包括奇异性检测和角度象限标识
• 严格归一化处理：四元数转换过程中自动执行归一化处理，保证数学正确性

使用方法

欧拉角转四元数

输入欧拉角向量 [roll, pitch, yaw]，角度范围-180°～+180°，系统输出对应的4×1归一化四元数向量 [q0, q1, q2, q3]。

四元数转欧拉角

输入满足归一化条件的四元数向量 [q0, q1, q2, q3]，系统输出对应的3×1欧拉角向量 [roll, pitch, yaw]，角度范围覆盖-180°～+180°全角度范围。

单位配置

系统支持角度制（度）和弧度制两种单位模式，可通过配置参数灵活切换。

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 支持基本的矩阵运算和三角函数计算
• 无需额外工具箱依赖

文件说明

该项目的主程序文件整合了系统的所有核心功能，包括欧拉角至四元数的转换计算、四元数至欧拉角的全角度解析、输入数据的有效性验证、输出结果的归一化处理以及转换过程中的状态监测。该文件通过模块化设计实现了完整的双向转换流程，并提供了详细的转换状态反馈信息。