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坐标系与欧拉角系列之四元数乘法

坐标系与欧拉角系列之四元数乘法 微迪航天FlightSim软件
2026-10-21
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导读:飞行器在飞行过程中,往往会用到各种坐标系,各个坐标系之间该如何转换呢,采用四元数乘法是其中最简单的一种方法,下

飞行器在飞行过程中,往往会用到各种坐标系,各个坐标系之间该如何转换呢,采用四元数乘法是其中最简单的一种方法,下面我们来学习一下。

之前我们介绍过,四元数是用四个参数描述三维空间中坐标系之间关系的工具,比如可以用Q0→1表示坐标系A0到坐标系A1的变换,Q1→2表示坐标系A1到坐标系A2的变换,那么四元数Q0→1乘以四元数Q1→2便可得到坐标系A0到坐标系A2的变换

写成标量的形式

需要注意的是,四元数乘法不满足交换律,调换相乘顺序,结果一般不同。

下面打开四元数计算小工具进行验证。

输入第一个四元数Q0→1,设置为绕 X 轴旋转 90°。
输入第二个四元数Q1→2,设置为绕 Z 轴旋转 90°。
计算后得到Q0→2=(0.5,0.5,-0.5,0.5)它表示原始坐标系先绕 X 轴旋转 90°,再绕Z轴旋转90°后的新四元数。

把这个新四元数作为乘子,分别乘以绕Z轴转-90°和绕X轴转-90°的四元数,即可得到初始四元数(1,0,0,0)。从而简单地验证了四元数乘法的有效性。


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