羅德里格斯公式的簡單推導


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羅德里格斯旋轉公式是通過反對稱矩陣求旋轉矩陣的方法,起初我在看別人寫的姿態解算分析文章里看到,他的推導如下:

請注意我做標記的地方,我剛開始一直不明白這種推導,這樣會有誤差的推導,難道羅德里格斯公式是對旋轉矩陣R的近似?這樣做並不好,反而會使解算的姿態更不准確,后來在群里討論這個問題,有大神給我解惑了。
首先我們明白這是一個SO(3)到SO(3)的李群的映射。不要擔心自己不知道李群是什么,因為我們下面的推導會非常簡單!首先我們來看什么是反對稱矩陣,在這之前,先展示它和向量叉乘的關系:

這是一個簡單的叉乘運算,下面看看我們的反對稱矩陣運算:

所以我們得出:

我們知道我們的旋轉矩陣R和我們的三角函數的關系,這里就不多說了,所以現在我們來看一個反對稱矩陣的性質,首先定義一個反對稱矩陣:

同時我們有如下的約束:

現在我們可以看到我們的反對稱陣有如下性質:

現在可以進行我們的羅德里格斯公式推導了:


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