【姿态角 Euler角：yaw pitch roll】在三维空间中，物体的姿态通常由三个角度来描述，即欧拉角（Euler angles），它们分别是偏航角（Yaw）、俯仰角（Pitch）和滚转角（Roll）。这些角度用于描述物体相对于参考坐标系的旋转状态，在飞行器、机器人、虚拟现实等领域广泛应用。
一、基本概念
- 偏航角（Yaw）：绕Z轴的旋转，表示物体在水平面上的转向。
- 俯仰角（Pitch）：绕Y轴的旋转，表示物体上下倾斜的角度。
- 滚转角（Roll）：绕X轴的旋转，表示物体左右翻转的角度。
这三种旋转可以组合在一起，用来描述任意方向上的物体姿态。需要注意的是，欧拉角的定义方式可能因应用领域不同而有所变化，例如在航空领域，通常使用“航向-俯仰-滚转”顺序；而在计算机图形学中，可能会采用不同的旋转顺序。
二、姿态角的应用场景
| 应用领域 | 描述 |
| 飞行器控制 | 用于飞机、无人机的姿态控制与导航 |
| 机器人运动 | 在机械臂或移动机器人中描述其姿态 |
| 虚拟现实 | 用于头戴设备中用户视角的追踪与显示 |
| 计算机图形学 | 在3D建模中定义物体的朝向 |
三、欧拉角的优缺点
| 优点 | 缺点 |
| 直观易懂，易于理解 | 存在万向节锁（Gimbal Lock）问题 |
| 便于编程实现 | 旋转顺序影响最终结果，容易混淆 |
| 可以用于动画与游戏开发 | 不适合高精度的航天器姿态控制 |
四、总结
姿态角（Euler角）是描述物体在三维空间中旋转状态的一种常用方法，包括偏航（Yaw）、俯仰（Pitch）和滚转（Roll）三个角度。它们在多个工程和科学领域中具有重要应用，但也存在一定的局限性，如万向节锁问题。因此，在实际应用中需要根据具体需求选择合适的表示方式，如四元数或旋转矩阵等替代方案。
