几种参考坐标系及其转换.pdfVIP

惯性坐标系 惯性坐标系是描述惯性空间的一种坐标系，在惯性坐标系中， 牛顿定律所描述的力与运动之间的关系是完全成立的。要建立 惯性坐标系，必须找到相对惯性空间静止或匀速运动的参照 物，也就是说该参照物不受力的作用或所受合力为零。然而根 据万有引力原理可知,这样的物体是不存在的。通常我们只能建 立近似的惯性坐标系，近似的程度根据问题的需要而定。惯性 导航系统中我们常用的惯性坐标系是太阳中心惯性坐标系，若 载体仅在地球附近运动,如舰船惯性导航系统,也可用地球中心惯 性坐标系，此时要同时忽略太阳的引力和地球中心的平移加速 度。 地球坐标系坐标系 地球坐标系ox y z 如图所 e e e 示。其原点取在地心；z 轴沿极 e 轴（地轴）方向，x 轴在赤道平 e 面与本初子午面的交线上， 轴 y e 也在赤道平面内并与x 、z 轴构 e e 成右手直角坐标系。 在导航定位中，运载体相对地球 的位置通常不用它在地球坐标系中的 直角坐标来表示，而是用经度λ 、纬 度ϕ 和高度（或深度）h 来表示，即 经纬度坐标系。 直角坐标与经纬度坐标相互转换 地理坐标系 地理坐标系ox y z 如图所示。其原点 t t t 位于运载体所在的点，x 轴沿当地纬线指 t y z 东； 轴沿当地子午线指北； 沿当地地 t t x y 理垂线指上并与 、 构成右手直角坐标 t t 系。其中x y 轴与 轴构成的平面即为当地 t t y z 水平面， 轴与 轴构成的平面即为当地 t t 子午面。 地理坐标系转动 载体的运动将引起地理坐标 系相对地球坐标系转动。如 果考察地理坐标系相对惯性 坐标系的转动角速度，应当 考虑两种因素：一是地理坐 标系随载体运动时相对地球 坐标系的转动角速度；二是 地球坐标系相对惯性参照系 的转动角速度。 惯性坐标系/地球坐标系/地理坐 标系 载体坐标系 载体坐标系(机体坐标系、船体坐标系和弹体坐标系等的统称) ox y z 如图所示。其原点与 b b b 载体的质心重合。对于飞机和舰船等巡航式运载体， 轴沿载体横轴指右； 轴沿载休纵 xb yb 轴指前；zb 轴沿载体竖轴并与xb 、yb 轴构成右手直角坐标系。当然，这不是唯一的取法。 例如，有的取xb 轴沿载体纵轴指前；yb 轴沿载体横轴指右；zb 轴沿载体竖轴并与xb 、yb 轴 构成右手直角坐标系。 ㈡惯性导航基础知识 惯性空间与惯性参照系 惯性导航中常用的坐标系统 直角坐标系间的角度关系与方向余 弦矩阵 直角坐标系之间关系 方向余弦 数学上两空间坐标系之间的角