无人机常用的几种坐标系及其变换

无人机常用的几种坐标系及其变换

坐标系

在无人机的导航、制导和控制中，经常需要用到以下几种坐标系：

1. the geodetic coordinate system（地理坐标系），
2. the earth-centered earth-fixed (ECEF) coordinate system（ECEF 坐标系），
3. the local north-east-down (NED) coordinate system（当地 NED 坐标系）,
4. the vehicle-carried NED coordinate system（机载 NED 坐标系）,
5. the body coordinate system（机体坐标系）.

有时还会用到 ECIF 坐标系（the earth-centred inertial frame）。注意 ECIF 和 ECEF 坐标系的区别：ECIF 坐标系是一个惯性坐标系，其 x, y 轴相对于恒星固定，z 轴只向地球的北极；ECEF 坐标系随地球一起旋转，x , y 轴都在赤道平面上，x 轴经过本初子午线，z 轴同样指向地球的北极，y 轴方向根据右手坐标系确定。
图1 ECIF 坐标系和 ECEF 坐标系

需要注意的是，由于固有的机械结构设计和电池电量的限制，小型 UAV 通常只在一个小的区域内以较低的速度飞行。因此，在不同的坐标系之间进行转换时，可以做一些简化。例如，在当地 NED 坐标系和机体坐标系