ヨー角・とは？初心者が知る基本と実用例共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

ヨー角とは何か

ヨー角は、物体が垂直軸を中心に回転するときの角度を表します。日常では耳にする機会が少ない用語ですが、飛行機・船・ドローン・ロボットなど、回転運動を扱う機械の姿勢を示す基本指標としてとても重要です。

ピッチ角・ロール角との違い

三次元空間では、回転を3つの軸で表します。ヨー角は垂直軸周りの回転、ピッチ角は横軸周りの回転、ロール角は縦軸周りの回転です。ヨー角は向き（Heading）を決める角度で、地図の北を基準にどちらを向いているかを示します。

測定方法とデータ源

ヨー角は、慣性計測装置（IMU）に内蔵されたジャイロスコープと磁力計のデータを組み合わせて推定します。ジャイロは長時間の積分で漂移することがあり、磁力計は周囲の磁場環境に影響を受けやすいです。これらの欠点を補うアルゴリズム（カルマンフィルタなど）を使って、現在のヨー角を推定します。

実用の場面と例

実際には、以下のような場面でヨー角が使われます。飛行機は姿勢制御でヨー角を細かく制御します。ドローンでは自動飛行の指令に heading の角度が含まれます。船や自動車の先端方向の指示にも関連します。ロボットやVR機器でも、現在の向きを把握する基準として重要です。

表で学ぶ軸と回転の関係

次の表は、3つの主要軸と回転の関係をまとめたもの。

軸	回転の方向	用語の例
ヨー軸	垂直軸周り	Heading の変化
ピッチ軸	横軸周り	前後の傾き
ロール軸	縦軸周り	左右の傾き

注意点とよくある誤解

初心者がつまずきやすい点は、ヨー角と磁北のずれ、測定機器の漂移です。磁場の影響を受ける環境では補正が必要で、漂移を軽減するには時間とともに安定化させる処理が求められます。

まとめ

ヨー角は機械の向きを表す基本的な角度です。正しい姿勢制御や自動運転、ロボットの動作理解には欠かせません。測定には複数のセンサーを組み合わせ、周囲環境や長時間の積分による誤差を補正する工夫が重要です。

ヨー角の同意語

偏航角: 物体が垂直軸を中心に回転する角度。航空機・船舶・ロボットなどで用いられ、ヨー角とほぼ同義として使われることが多い。
航向角: 進行方向を示す角度（通常は北を基準に測る）。文脈によってはヨー角と同義に使われることもあるが、姿勢そのものを指すかは場面による。
方位角: 水平面における参照方向からの角度。地図・ナビゲーション・測量で用いられ、ヨー角と意味が近い場面がある一方、必ずしも同じ概念ではない点に注意。
ヨー回転角: ヨー軸を中心とした回転角を指す言い換え。技術文献などで yaw angle の別名として用いられることがある。

ヨー角の対義語・反対語

負のヨー角: ヨー角の符号を反転した値。一般に、正のヨー角が右回り（時計回り）を表す場合、負のヨー角は左回りを表します。
左回りヨー角: ヨー角が左回りの回転を表す表現。右回りを正とする座標系での反対方向を示します。実務では負のヨー角と同じ意味で使われることも多いです。
逆ヨー角: ヨー角の方向を反転させた角度の表現。元のヨー角の符号を反転した概念として使われます。
ヨー角の反対符号: ヨー角の符号を反転させた値の別表現。実務上は“負のヨー角”と同義で用いられることがあります。
左回り方向のヨー角: 左回りの回転を表すヨー角。右回りを正とする座標系での反対方向を示します。

ヨー角の共起語

ピッチ角: 機体の横軸を中心とする回転角。水平から前方へ傾くときの傾きを表す。
ロール角: 機体の縦軸を中心とする回転角。左右に傾く横倒しの状態を表す。
オイラー角: 3D回転を3つの角度（通常はヨー角・ピッチ角・ロール角）で表す表現。
回転行列: 3D回転を表す3×3の行列。座標変換に使われる基本表現。
クォータニオン: 3D回転を表す4要素の数。オイラー角の欠点を回避する表現として用いられる。
四元数: クォータニオンの別称。回転を表す表現の一つ。
姿勢: 物体の現在の向き・傾きなどの姿勢全体を指す総称。
姿勢推定: センサ情報を用いて現在の姿勢を推定する技術。
姿勢制御: 機体やロボットの姿勢を目的の向きへ安定させる制御系。
ジャイロスコープ: 角速度を測定するセンサ。ヨー角推定に使われる。
ジャイロ: ジャイロスコープの略称。
磁力計: 地磁気を測定して方位を推定するセンサ。
磁気センサ: 磁力計を含む磁気関連のセンサの総称。
方位角: 水平面での向きの角度。地図・地磁気を基準とすることが多い。
磁気方位角: 地磁気に基づく方位角。
地磁気センサ: 磁力計を指す別称。
加速度計: 加速度を測定するセンサ。
IMU: 慣性計測装置。ジャイロ・加速度計・磁力計を組み合わせて姿勢を推定するデバイス。
地球座標系: 地球を基準にした座標系。北・東・上などの基準系。
慣性座標系: 動作体に対する座標系。回転運動を扱う際に使われる。
航法: 位置と進行方向を決定する技術領域。
ナビゲーション: 航法の英語表現。経路・位置・姿勢を算出する。
ドローン: 小型無人機で姿勢制御が重要な対象。
航空機: 飛行機・ヘリなど。姿勢角を用いた制御対象。
ヘディング角: 水平面での向きを表す角度。 yawと同義で使われることが多い。
ヨー角速度: ヨー角の時間変化率、角速度。
姿勢角: 姿勢を構成する角度の総称（ヨー角・ピッチ角・ロール角など）。
センサ融合: 複数のセンサデータを統合して姿勢を推定する技術。
座標系変換: 別の座標系へ回転を適用する変換手法。
回転角: 3D回転を表す角度の総称。

ヨー角の関連用語

ヨー角: 物体の上方から見た水平面での横回転の角度。地球を基準としたヘディングと関係することが多く、機体の向きや進行方向を決定する主な姿勢要素の一つです。座標系の規約により正の方向の定義は異なる場合があります。
ピッチ角: 機体の前後軸を中心とした上下の傾き。ノーズを上げると正、下げると負となることが多いです。
ロール角: 機体の横軸を中心とした左右の傾き。左へ傾けると負、右へ傾けると正になることが一般的です。
ヘディング: 水平面での進行方向を示す角度。北を0度として測る規約が多く、ヨー角と密接に関連します。
方位角: 水平面での任意の方向への角度。地図上の方位や天体観測などで使われる基本的な概念です。
オイラー角: 姿勢をヨー角・ピッチ角・ロール角の3つの角で表す方式。複数の回転順序があり、ギンバルロックの問題を起こしやすい点に注意が必要です。
四元数: 回転を表す4つの数（スカラー1つとベクトル3つ）で表現する方法。オイラー角の欠点を回避し、滑らかな補間にも強いです。
回転行列: 姿勢を3×3の行列で表現し、ベクトルの回転を直接計算できる方法です。
姿勢: 空間における物体の向きと方向性の総称。ヨー角・ピッチ角・ロール角や四元数・回転行列などで表現します。
機体座標系（ボディ座標系）: 機体を基準とする座標系で、前方をX軸、右をY軸、下をZ軸とすることが多いです。姿勢の表現はこの座標系を中心に行われます。
地球座標系（地球基準座標系）: 地球を基準とする座標系の総称。実務では ENU（東・北・上）系や NED（北・東・下）系などが用いられます。
NED座標系: North-East-Down の順で定義される航法座標系。航空機やドローンの姿勢推定で広く使われます。
角速度（ω）: 単位時間あたりの回転量を表すベクトル。成分として p（ロール速度）、q（ピッチ速度）、r（ヨー速度）などを持ちます。
ジャイロスコープ: 角速度を測定するセンサー。ヨー角推定の基礎となりますが、単独だとドリフトが生じやすいため他のセンサーと組み合わせます。
センサフュージョン: 複数のセンサーのデータを統合して、より正確で安定した姿勢推定を行う技術です。
カルマンフィルタ: ノイズを含む観測データから最適な状態を推定する統計的手法。姿勢推定やヨー角の補正に広く使われます。
ギンバルロック: オイラー角の欠点のひとつで、ピッチ角が±90度付近になると他の回転軸の自由度が失われ、表現が不安定になります。
右手系/左手系の座標系: 三次元空間の座標系の handedness（右手系 or 左手系）。回転の方向・計算式に影響するため、使う座標系を揃える必要があります。
ヨー角の単位: ヨー角は度（°）またはラジアン（rad）で表現します。
回転の合成: 複数の回転を順番に適用して新しい姿勢を作る操作。回転の順序により結果が変わる点に注意が必要です。
内在回転/外在回転: 内在回転（intrinsic）は同じ座標系内の軸を使って回す順序、外在回転（extrinsic）は固定座標系を基準に回す順序を指します。