C++ 如何将旋转的横滚/俯仰/偏航角映射到0,0,0的参考坐标系？旋转矩阵还是四元数？

我们正在开发一个与硬件系统交互的应用程序，并使用电话和硬件系统的加速计和陀螺仪信息，通过4个延伸的机动臂执行桌子表面的自动调平。此水平面已指定前、后、左和右方向

硬件系统能够知道它的绝对横摇和俯仰，但不能知道它的真实偏航，因为它只是一个6轴传感器。现在，硬件系统安装在需要调平的曲面上不同的位置/方向（不同的滚动/俯仰/偏航组合），因此我们正在创建一个应用程序内“校准”例程，该例程应告知硬件其当前方向（相对于要调平的曲面前部）

校准步骤：

• 用户将手机沿表面中心线放置，手机顶部指向表面边缘的“前部”（如果我们要调平船只表面，请将手机放平，顶部指向船只前部）

• 用户按下calibrate（校准）按钮（该按钮记录我们所需的0、0、0参考）

• 然后，用户将手机移动到硬件系统盒，并将手机放在盒的顶部，手机顶部指向盒的指定“左侧”。使用该方法，我们可以根据初始0,0,0确定系统的横摇/俯仰/偏航方向

现在，我们需要使用旋转矩阵、四元数方法或某种方式将当前XX.XX/YY.YY/ZZ.ZZ方向的方框映射到原点0、0、0

因此，如果长方体的偏航角为90，这意味着俯仰和横滚已反转，现在俯仰读数为横滚，就好像它仍然处于相同的0,0,0方向，并正确控制曲面的正确侧面以使其水平。我们通过旋转矩阵实现了这一点，但这仅在俯仰和滚动为0时有效。不管横滚/俯仰/偏航角如何，我们都需要这样做。箱子可以安装在距离0,0,0设定点90度横滚、15度俯仰和100度偏航的位置，但其参考框架必须始终映射到我们最初设置的0,0,0

可以提供代码，但不确定它有多有用，因为它不能正常工作，我们正在尝试在深入研究技术细节之前巩固我们的方法

此应用程序是在IOS的C中编写的，最终的滚动/俯仰/偏航计算的映射将在船上的C++固件中完成（只有一次，一旦一个盒子被安装，它就不会移动。如果它确实移动，用户必须重新校准它的方向相对于0、0、0点的盒子）

我们真的为此绞尽脑汁，我几乎用尽了我所有的谷歌搜索词想法，因为我找不到很多有用的资源。我们用它来开发一个工作示例，但同样，这只适用于偏航是唯一轴变化的情况：

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任何意见都将不胜感激

您好@julianstogs，不幸的是，您的问题没有很好地提出，因此不太可能得到正确的答案。请在此阅读：。然而，为了至少帮一点忙，四元数和矩阵都是三维空间中方向的表示。在一天结束时，它们用稍微不同的数学表示相同的东西，允许一些运算更容易计算，但不会改变问题的基本原理。这两种方法都可以解决你的问题。