四元数动力学(一) :四元数的定义与性质

tech2022-07-07  226

参考文献:《Quaternion kinematics for the error-state Kalman filter》

本系列文章主要参考Sola的四元数动力学论文进行学习总结,便于自己查看,仅供参考。

1.1 四元数的定义

     定义两个虚数A=a+bi,C=c+di。构造四元数为Q=A+Cj。另k=ij,则Q=a+bi+cj+dk.其中.i,j,k符合右手定则。(本文采取的定义方式)

1.2 四元数主要的性质

 1.2.1 加法

              

 加法满足交换律与结合律。

 1.2.2   乘法

四元数乘法满足结合律和分配律。

注:当且仅当两四元数虚部共线时,四元数乘积才满足交换律。

定义四元数左右算子:(求a系到b系的变换可以用这个算子计算)

其简洁形式为:

对空间点的变换:

         可得:  

1.2.3 单位1

1.2.4 共轭四元数

     

1.2.5 四元数的模

1.2.6 四元数的逆

1.2.7 单位四元数

    

1.3 四元数的附加性质

1.3.1 四元数的交换子

1.3.2 纯虚四元数乘积

1.3.3 纯虚四元数的乘方

1.3.4 纯虚四元数的指数映射

            

    注:纯虚四元数的指数映射是单位四元数

1.3.6 单位四元数的对数映射

     其中arctan(y,x)=arctan(y/x).

  注:单位四元数的对数映射是纯虚四元数

1.3.7 一般四元数的对数映射

1.3.8 类型的指数映射

 

类比于四元数的插值。

本章完

PS:公式实在太多了,打了两个就不想打了^.^。公式我都推导过,有疑问欢迎同行交流QQ:532042725. 

 

 

 

 

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