判断左手坐标系和右手坐标系的方法
判断三维空间直角坐标系的左右手属性,主要依据坐标轴方向与手部规则的匹配关系。以下是两种常用方法:
1. 手部规则判定法
- 右手坐标系:伸出右手,拇指指向X轴正方向,食指指向Y轴正方向,中指自然指向Z轴正方向(即Z轴垂直于X-Y平面向外)。
- 左手坐标系:伸出左手,拇指指向X轴正方向,食指指向Y轴正方向,中指指向Z轴正方向(即Z轴垂直于X-Y平面向内)。
2. 旋转方向观察法
从Z轴正方向看向原点:
- 若Y轴在X轴逆时针旋转90°方向,则为右手坐标系。
- 若Y轴在X轴顺时针旋转90°方向,则为左手坐标系。
3. 叉积方向验证法
在右手系中,向量叉积方向遵循右手定则(如X×Y=Z);左手系则相反(X×Y=-Z)。
常见应用场景
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右手坐标系:数学、物理、OpenGL等标准领域。
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左手坐标系:DirectX、部分游戏引擎(如Unity默认左手系)。
注意事项
- 坐标系的左右手属性会影响旋转方向的定义(右手系逆时针为正,左手系顺时针为正)
北东地(NED)坐标系和东北天(ENU)坐标系的左右手属性取决于具体定义和领域应用:
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北东地(NED)坐标系
- 通常定义为右手坐标系:X轴指北,Y轴指东,Z轴指向地面(向下),符合右手定则。
- 在导航系统中,其姿态角(横滚、俯仰、航向)的旋转方向与右手定则一致。
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东北天(ENU)坐标系
- 多数情况下为右手坐标系:X轴指东,Y轴指北,Z轴指天(向上)。
- 但部分文献中可能定义为左手坐标系,尤其是当X轴指北、Y轴指东、Z轴指天时(即NEU命名)。
关键区别:
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右手坐标系(如标准ENU)中,角速度正方向与右手定则一致。
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左手坐标系(如某些NEU定义)中,角度增加方向为顺时针,与右手系相反
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