惯性导航系统基础：坐标系详解

"惯性导航系统(INS)利用陀螺仪和加速度计测量载体的运动参数，通过惯性定律计算位置、速度和姿态。本文详细介绍了惯性导航中常用的三种坐标系：地心惯性坐标系(i系)、地球坐标系(e系)和导航坐标系(n系)。 地心惯性坐标系(i系)是研究地球表面和近地空间载体导航定位的基础，原点位于地心，ox轴指向春分点，oz轴与地球北极对齐，oy轴构成右手直角坐标系。 地球坐标系(e系)适用于地球表面附近的运动，原点同样在地心，oz轴指北极，ox轴位于格林尼治子午面与赤道的交点，oy轴则构成右手坐标系。 导航坐标系(n系)是惯导系统计算导航参数时所用的坐标系统。平台式惯导系统中，平台坐标系即为导航坐标系；捷联式惯导系统则需选择一个便于计算的坐标系，如指北方位坐标系、自由方位坐标系或游移方位坐标系，这些坐标系的原点通常在载体质心，轴向可以根据当地地理位置和计算需求来设定，如东北天(ENU)、北天东(NUE)、北西天(NWU)或北东地(NED)等。 在INS的工作过程中，传感器测量的数据会在这些坐标系之间转换，以准确地描述和计算载体的动态行为。理解这些坐标系及其相互关系对于理解和设计惯性导航系统至关重要。"