坐标转换(三)—— NEU坐标系与机体坐标系之间的转换

发布网友 发布时间：2024-10-23 05:17

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热心网友 时间：2024-10-23 18:49

今天的话题是卫星通信、雷达目标跟踪和无源目标定位领域中的坐标转换——从机体坐标系到ENU坐标系的转换。以《机载卫星通信天线角度的计算推导》为参考，我们来详细分析和推导转换公式。

首先，让我们了解NEU坐标系和机体坐标系的定义。NEU坐标系中的N表示北，E表示东，U表示上，是一个北东天坐标系。在大多数文献中，ENU坐标系（右手坐标系）更常见，其Z轴指向天，X轴指向东，Y轴指向北。若Z轴指向天，X轴指向北，Y轴指向东，则为左手坐标系，即NEU坐标系。

在本文中，参考文献《机载卫星通信天线角度的计算推导》中的坐标系是一个左手坐标系，并称之为导航坐标系，记为n系。这个坐标系的定义包括航向角、俯仰角和横滚角。航向角α定义为飞机前进方向与正北之间的夹角，俯仰角β为飞机头部与水平面之间的角度，横滚角γ为飞机绕纵轴旋转的角度。

接下来，我们探讨机体坐标系（载体坐标系），也称为左手坐标系，其定义为X轴指向飞机前进方向，Y轴指向机身右侧，Z轴垂直机身向上。机体坐标系中的角度包括航向角、俯仰角和横滚角。

从NEU坐标系到机体坐标系的转换是一个复杂的过程。通过《机载卫星通信天线角度的计算推导》中的图解，我们可以理解三个旋转步骤：先绕Z轴顺时针旋转α角形成新的坐标系，然后绕新坐标系的Y轴逆时针旋转β角，最后绕新坐标系的X轴逆时针旋转γ角，最终与机体坐标系重合。转换矩阵的计算是关键，最终得到的矩阵将帮助我们完成坐标系之间的转换。

反之，从机体坐标系转换回NEU坐标系是一个逆过程，涉及到三个旋转步骤的反向操作。每个步骤都是围绕相应的轴进行旋转，最终得到的旋转矩阵是机体坐标系到NEU坐标系转换的关键。

在文献《机载卫星通信天线角度的计算推导》中，推导过程涉及三个旋转步骤，并且展示了转换过程的示意图。需要注意的是，文献中对于旋转方向的描述可能与实际操作有细微差异。在实际应用中，确保旋转方向与实际坐标转换过程一致是至关重要的。

通过参考文献和实际计算过程，我们可以明确坐标转换的基本原理和步骤。对于坐标转换中的细节和潜在差异，如有疑问或不同意见，欢迎在评论区进行讨论和分享。

参考文献列表提供了一些相关资料的链接，包括《机载卫星通信天线角度的计算推导》、《大地坐标系及其应用》和《参考坐标系及航天应用》等。