SINS/GNSS組合導航：導航座標系的定義及歐式變換

常用的座標系：

1 慣性座標系（i系）

慣性座標系（以下簡稱慣性系）是在空間靜止或做勻速直線運動的座標系，其爲慣性器件測量的參考基準。實際中，不存在完全理想的慣性系，通常以地球質心爲原點建立的地心直角慣性座標系 來代替理想慣性系。該座標系中，軸與地球自轉軸平行，方向指向北極，軸指向春分點，X,Y,Z 三軸構成右手正交系。

2 地球座標系（e系）

地球座標系是原點在地心、座標軸固定在地球上的右手正交系，其中指向本 初子午線，與極軸平行，方向指向北極。GPS 使用的 WGS-84 直角座標系就是一個非常精確的協議地球座標系。

3 地理座標系（n系）

本地地理座標系是相對於大地水準面定義的北東地 NED（也有采用東北天 ENU 定義的）正交座標系，是導航時根據計算描述的需要而選取的一個導航基準系，又可 稱爲導航座標系。地理座標系的原點是慣性傳感器在大地水準面上的投影；D 軸垂直於參考橢球面，指向地球內部；N 軸指向真北；E 軸水平指向東並完成右手系。

4 載體座標系（b系）

載體座標系固連於運載體，在本文中特指車輛座標系。載體座標系原點通常固定於載體的重心。（在無人駕駛系統中，爲便於車輛的運動控制，通常以車輛後軸中點作爲車體座標系原點）。軸沿載體縱軸方向，指向車前方，垂直載體水平面向下，X,Y,Z 三軸一起構成右 手系。

5 座標系的歐式變換

 

直觀的描述座標系之間的旋轉，分別按照Z、Y、X旋轉，第一次繞Z軸旋轉角，旋轉矩陣：

                                                                    

第二次繞Y軸旋轉角，旋轉矩陣：

                                                                    

第三次繞X軸旋轉角度，旋轉矩陣：

                                                                    

n繫到b系的旋轉矩陣：

       

i繫到e系旋轉矩陣：

                                                                         

e繫到n系變化矩陣：

                                                         

L維度，精度，地球自轉角速度。