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:
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
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:
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:
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:
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:
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: