常见导航坐标系定义

常见坐标系

在导航系统中有几种常见的坐标系：大地坐标系，地心惯性参考系，地心地固参考系，切平面坐标系，随体坐标系。其中大地坐标系和地心惯性参考系是非加速参考系，不随地球自转。地心地固坐标系和切平面坐标系以地球自转速度转动。随地坐标系相对于惯性参考系定义，用以描述航行器的运动姿态。

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一、大地坐标系，WGS84（WorldGeodeticCoordinateSystem1984）

这是为GPS全球定位系统建立的坐标系统。WGS-84坐标系的原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。其参数为经度、纬度、海拔高度。

其基本参数如下：

长半径：a=6378137±2（m）；
地球引力和地球质量的乘积：GM=3986005×108m3s-2±0.6×108m3s-2；
正常化二阶带谐系数：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9；
地球重力场二阶带球谐系数：J2=108263×10-8
地球自转角速度：ω=7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-1
扁率f=0.003352810664

二、地心惯性参考系，ECI（The Earth-centered inertial frame）{i}

ECI：地心惯性坐标系是牛顿运动定律适用的非加速参考系，原点在地心，ox轴过0经线与赤道焦点，oy轴过90经线与赤道交点，oz轴指向北极星。

三、地心地固参考系，ECEF（Earth-Centered, Earth-Fixed）{e}

ECEF坐标系与地球固联，且随着地球转动。图中O即为坐标原点，位置在地球质心。X轴通过格林尼治线和赤道线的交点，正方向为原点指向交点方向。Z轴通过原点指向北极。Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。

下图中可以直观的看出ECEF和WGS84坐标系的区别