惯性导航与卫星导航坐标变换分析

"惯性导航卫星导航的坐标变换研究" 这篇文档主要探讨了在惯性导航系统和SINS/GPS组合导航系统中坐标变换的重要性和应用。作者马媛和张成来自北京理工大学宇航学院，他们指出，不同坐标系的定义和转换在导航算法和信息融合中起着关键作用。 文章首先强调了在SINS/GPS组合导航中，由于涉及多种坐标系（如机体坐标系、北天东坐标系、地面坐标系、地心地固系和地固坐标系等），导致初学者可能对概念感到困惑。作者对这些坐标系间的转换进行了详细研究，并编写了相应的程序模块，以便于实际应用。 接着，文章详细阐述了大地坐标系（如BJ-54和西安80坐标系）与地面坐标系之间的转换方法，这对于在中国进行导航尤其重要，因为这两个大地坐标系的原点和轴向与国际通用的坐标系有所不同。此外，文章还讨论了如何将GPS接收机计算出的WGS-84坐标系下的位置转换为适合SINS系统的数据。 在坐标系定义部分，文章介绍了两种主要的坐标系：地心惯性系（I）和地固坐标系（e）。地心惯性系是以地球质心为原点，通常用于GPS导航，而地固坐标系则固定在地球表面，常用于描述地球表面的地理位置。 在技术细节上，文章重点讨论了从地心惯性系到地固坐标系的转换，以及从飞行器动力学仿真（通常在地面坐标系下）到捷联惯性导航系统（通常使用经纬度和高度）的转换。文中比较了几种简化计算方法的精度，并通过实际仿真结果验证了转换算法的正确性和效率，这对于实际导航系统的设计和优化具有重要意义。 关键词涵盖了坐标转换的核心概念，包括捷联惯导（ Strapdown Inertial Navigation System, SINS）、地心地固系（Earth-Centered Earth-Fixed, ECEF）、地固系（Earth-Fixed, EF）以及GPS系统中涉及的各种坐标系转换。 这篇文档深入浅出地解析了惯性导航和卫星导航系统中的坐标变换问题，对于理解和解决相关领域的工程问题提供了宝贵的理论基础和实践指导。