常见车载坐标系

最近在使用 OxTS 的惯导时,遇到了一些坐标系的问题。这篇文章是在参考了 OxTS Reference Frames and IOS8855 Reference Frames 对这些坐标系进行的总结。坐标系中带有 OxTS 的表示的是这个惯导系统子定义的坐标系,坐标系中带有 ISO8855 的是国际标准化组织定义的坐标系。

坐标系介绍

OxTS navigation frame(or NED: North East Down)

如下图所示:

ned.png

这个坐标系依附在车辆上。但是并不随着车辆旋转。

  • 北坐标轴(North[N]) 垂直于重力并且沿着地球表面指向北极。

  • 东坐标轴(East[N])垂直于重力和北坐标轴指向东。

  • 下坐标轴(Down[D])沿着重力方向向下。

ISO 8855 earth-fixed system(or ENU: East North Up)

如下图所示

enu.png

这个坐标系依附在车辆上,但并不随着车辆旋转。

  • 东坐标轴(East[E])垂直于重力和北坐标轴,并指向东。

  • 北坐标轴(North[N])垂直于重力并且沿着地球表面指向北极。

  • 上坐标轴(Up[U])沿重力方向垂直向上。

OxTS horizontal frame(or level frame, or FLD: Forward Lateral Down)

如下图所示:

fld.png

这个坐标系依附于车辆,它随着车辆的朝向(heading of the vehicle)而旋转,但不随着车辆的翻滚角(roll)和俯仰角(pitch)而旋转。

前向(forward)和侧向(lateral)依然平行于水平面同时前向坐标轴(forward axis)平行于车辆的朝向。

  • 前向坐标轴(Forward[F])垂直于重力方向,指向车辆的前进方向,并且投影在水平面。

  • 侧向坐标轴(Lateral[L])垂直于重力方向垂直于前向坐标轴指向车辆的右侧,并且投影在水平面。

  • 下坐标轴(Down[D])沿重力方向向下。

ISO 8855 intermediate system

如下图所示:

iso8855is.png

这个坐标系依附于车辆,它随着车辆的朝向(heading of the vehicle)而旋转,但不随着车辆的翻滚角(roll)和俯仰角(pitch)而旋转。

X, Y轴依然平行于水平面同时 X 轴平行于车辆的朝向。

  • X 轴垂直于重力方向,指向车辆的前进方向,并且投影在水平面。

  • Y 轴垂直于重力方向,垂直于 X 轴并且指向车辆的左侧,并且投影在水平面。

  • Z 轴沿重力方向向上。

OxTS vehicle frame(or XYZ)

如下图所示:

xyz.png

这个坐标系依附于车辆,并且随着车辆的 heading, pitch, roll 三个坐标轴均会旋转。

  • X 轴平行于车辆的 heading 朝前。

  • Y 轴垂直于 X 轴朝右。

  • Z 轴垂直于 X, Y 轴朝向车辆的下方。

ISO 8855 vehicle system

如下图所示:

iso8855vs.png

这个坐标系依附于车辆,并且随着车辆的 heading, pitch, roll 三个坐标轴均会旋转。

  • X 轴平行于车辆的 heading 朝前。

  • Y 轴垂直于 X 轴朝左。

  • Z 轴垂直于 X, Y 轴朝向车辆的上方。

ibeo ECU 等一些设备使用的是德国的 DIN 70000 坐标系,这个坐标系其实也是基于 ISO 8855 international 坐标系。

参考资料:

RT-Range software now supports ISO 8855/DIN 70000

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