点云学习笔记（一）：坐标转换

一般点云生成过程所涉及到的坐标系统主要包括激光扫描仪坐标系、惯导坐标系、当地水平坐标系、地心地固坐标系。坐标系的变换如下所示：

1)扫描仪坐标系

扫描坐标系(Scanner’s Own Coordinate System)，原点０为激光发射点，X轴指向载体前进方向，Y轴垂直向上, Z轴垂直于X轴，构成右手系。

2）惯导坐标系

惯性平台IMU坐标系(Body Frame System),原点０为惯性平台参考中心，坐标系按惯性平台内部参考标架定义，Ｙ轴指向载体纵轴向前，载体前进方向向右为Ｘ轴，Ｚ轴垂直向上构成右手系。

3)当地水平坐标系

当地水平坐标系坐标原点(Local-Level Frame System)，原点位于GNSS相位中心，Ｘ轴指向东、Ｙ轴指向真北方向、Ｚ轴沿椭球法线方向构成右手系。根据坐标轴方向不同，当地水平坐标系可选为东北天、北东地、和北西天等右手坐标系，不同的选择方式主要和应用场景有关，文中实验均采用的是东北天形式。

4)地心地固坐标系

地心地固坐标系(Earth Center Earth Fixed Frame System)，简称地心坐标系，是一种以地心为原点的地固坐标系。原点０为地球质心，Ｚ轴与地轴平行指向北极点，Ｘ轴指向本初子午线与赤道的交点，Ｙ轴垂直于XOZ平面（即东经90°与赤道的交点）构成右手坐标系。

 

在当地水平坐标系的时候，由于惯导不同需要确认当地水平坐标系是北东下（NED）还是东北天，如果是北东下，那么可以直接利用上面的公式进行坐标转换，

*****如果是东北天（ENU），需要将北东下坐标系转换到东北天即可按照下面的公式转换到ECEF坐标系。转换旋转矩阵如下，要么在这里进行转换，要么在进行最后一步转到ECEF坐标时选择与东北天对应的旋转矩阵。

 公式：

 

 上面给的转换到ECEF坐标的旋转矩阵则是ENU到ECEF的旋转矩阵。下面会给出ENU到ECEF的旋转矩阵。

From ENU to ECEF