第三章 刚体运动学(Kinematics) 3.1 参考坐标系 地心惯性坐标系(ECI):简称i坐标系,在该坐标系下可运用牛顿定律。 地球坐标系(ECEF):简称e坐标系,该坐标系与地球固连,随地球一起转动。 北东地坐标系(NED):简称n坐标系,即导航坐标系。 载体坐标系(BODY):简称b坐标系,该坐标系与 AUV固连,随 AUV一起运动。 3.1 参考坐标系——六自由度运动 DOF forces and moments Linear and Angular velocities Positons and Euler angles 1 motion in the x-direction(surge) X u x 2 motion in the y-direction(sway) Y v y 3 motion in the x-direction(heave) Z w z 4 rotation about the x-axis(roll) K p 5 rotation about the y-axis(pitch) M q 6 rotation about the z-axis(yaw) N r 3.1 参考坐标系——符号 ECEF Longitude and position: latitude NED Attitude position: (Euler angles) Body-fixed Body-fixed Linear angular Velocity velocity 3expyz2lS 3nnped3S 3bouvvw3bnbpqr3.1 参考坐标系——符号 Body-fixed Body-fixed Force: moment 式中: nov = 原点 O的线速度v 在 n坐标系投影 neb = b坐标系相对于 e坐标系的角速度在 n坐标系投影 定义广义位置、速度和力: ep ,bobnbvv ,bobofm 3boXfYZ3boKmMN3.2 BODY坐标系与NED坐标系之间的坐标变换 三阶正交矩阵: (3),TTOR RRRR RI 3 3 特殊的正交矩阵: (3)det1SOR RRR,是 正 交 的, 且3 3 旋转矩阵: 例如: TTRRR RI, det1R totofromfromvRv 因为 R 是正交矩阵,所以1TRR 3.2 BODY坐标系与NED坐标系之间的坐标变换 叉乘算法: :()aSa 3213122130()()0,0TSS TSS 为反对称矩阵。 3.2 BODY坐标系与 NED坐标系之间的坐标变换 欧拉旋转定理: 2,3 3sin()(1cos)()RIS...