导航中的几种常用坐标系
- 地心惯性坐标系（ECI）
- 地心地固坐标系（ECEF）
- 当地水平坐标系（LLF）、东北天坐标系ENU
- 地平坐标系
- 载体/机体坐标系
一、 地心惯性坐标系（ECI）
在空间保持静止或匀速直线运动(无加速度)的坐标系称为惯性坐标系。所有惯性器件在测量轴方向产生的都是惯性系下的测量结果。此外,还需要在惯性系下完成卫星绕地球的位置和速度的估计。对于近地卫星,通常采用地心惯性(ECI)坐标系。
- 地球质心为坐标系原点;
- z轴沿着地球自转轴指向协议地极;
- x轴位于赤道平面内,并指向春分点;
- y轴符合右手笛卡儿坐标系。
二、 地心地固坐标系（ECEF）
地心地固坐标系(ECEF)与ECI坐标系有着相同的坐标原点和z zz轴定义,但是ECEF坐标系是与地球保持同步旋转的(所以命名为地固)。
定义为:一般地球导航和跟踪中，惯性坐标系即为ECEF
二 、当地水平坐标系（LLF）
又被称之为 地理坐标系
当地水平坐标系(LLF)用来描述运载器在近地运动中的姿态与速度。LLF坐标系也称为地理或导航坐标系。通常LLF定义如下:
- 坐标原点是惯性器件坐标系的中心(惯性器件的三轴交点);
- y轴水平指真北;
- z轴水平指东;
- z轴与x xx轴、y yy轴构成右手笛卡儿坐标系,方向与地球椭球面垂直。即指向天或地心
四、 地平坐标系
地平坐标系如图所示
- 坐标原点取在运载体重心
- yh轴水平并指向航行方向
- zh轴与当地地垂线重合并指向天顶
- xh轴也是水平并与yh和zh轴构成右手直角坐标系。
- 其中Oxhyh平面就是当地水平面，Oyhzh平面就是运载体的纵向铅垂面。
### 五、载体/机体坐标系
在实际应用中,加速度计的测量轴是由运动平台安装固定此器件的轴向决定的。这些坐标轴就形成了载体坐标系,定义如下:
- 坐标原点设在载体质心(这样可简化运动方程的推导);
- y轴指向载体前方,称为横滚轴,横滚角以y轴为起始旋转轴而得到,符合右手定则;
- x轴与y轴夹角90°,指向载体横向,称为俯仰轴,俯仰角以x轴为起始旋转轴而得到,符合右手定则;
- z轴与x轴、y轴构成右手笛卡儿坐标系,指向载体垂直方向,称为偏航轴,偏航角以z轴为起始旋转轴而得到,符合右手定则。
即机体坐标系与载体固连，其坐标原点与飞机重心重合。
