一种消除欧拉角奇异性的转角增量方法技术

技术编号:3965205 阅读:805 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种消除欧拉角奇异性的转角增量方法,其特征是在反求欧拉角过程中发生奇异时,利用某个人为设定的转角增量消除其奇异性,求得新的欧拉角之后再推算出原坐标方位的欧拉角。本发明专利技术能解决利用旋转变换矩阵反求欧拉角过程中出现奇异性的缺陷,可广泛应用于CAD软件开发,3D动画、游戏等图形程序开发,以及物体的空间姿态描述等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
描述物体空间姿态时通常用欧拉角进行定义,比如描述一个装配体中各组成部 件之间的相对方位时,经常用欧拉角进行描述,通常可以由描述各部件局部坐标系方位的 旋转变换矩阵反求得到。但是由于欧拉角本身固有的缺陷,总是存在一对奇异点,在此情况 下,无法根据旋转变换矩阵反求得到其欧拉角的数值。以按3-1-2顺序旋转(3-1-2顺序是 指依次绕Z轴旋转α角-绕X轴旋转β角-绕Y轴旋转Y角)的欧拉角为例,当β为 士90°时,α角和Υ角无法唯一确定,参见J. Wittenburg著,谢传锋译《多刚体系统动力 学》。目前,克服欧拉角奇异点问题通常采取四元数法或双欧法。这些方法各有优缺点,都在 一定程度上能克服欧拉角的奇异性问题,但是算法复杂,并且不能直接给出欧拉角的表述, 在实际应用中还需要进行二次转换,增加程序开发和数学描述的难度。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足,提供一种对算法要求较低、便于程 序实现的消除欧拉角奇异性的转角增量方法。以期根据转换矩阵直接得到描述物体空间姿 态的欧拉角的准确数值,以便在实际应用场合中根除欧拉角奇异性大带来的不便。本专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除欧拉角奇异性的转角增量方法,假定描述对象的初始方位为OXYZ坐标系,当前方位为OX↓[1]Y↓[1]Z↓[1]坐标系,OX↓[1]Y↓[1]Z↓[1]坐标系相对OXYZ坐标系的方位用旋转变换矩阵M给出,旋转变换矩阵M与3-1-2顺序的欧拉角之间有如下的关系:***式中:角度α、β和γ分别表示OXYZ坐标系依次绕Z轴旋转α角、绕X轴旋转β角和绕Y轴旋转γ角即变换为OX↓[1]Y↓[1]Z↓[1]坐标系;欧拉角的奇异点是:当β为±90°时,α角和γ角无法唯一确定;所述消除欧拉角奇异性的转角增量方法的特点是按如下步骤操作:a、先将OXYZ坐标系绕OX轴旋转一个给定的转角增量θ,0°<θ<90...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:卢剑伟张斌龚子彬张代胜姜平刘俊
申请(专利权)人:合肥工业大学
类型:发明
国别省市:34[中国|安徽]

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