几种参考坐标系及其转换
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惯性坐标系
¾ 惯性坐标系是描述惯性空间的一种坐标系，在惯性坐标系中， 牛顿定律所描述的力与运动之间的关系是完全成立的。要建立 惯性坐标系，必须找到相对惯性空间静止或匀速运动的参照 物，也就是说该参照物不受力的作用或所受合力为零。然而根 据万有引力原理可知,这样的物体是不存在的。通常我们只能建 立近似的惯性坐标系，近似的程度根据问题的需要而定。惯性 导航系统中我们常用的惯性坐标系是太阳中心惯性坐标系，若 载体仅在地球附近运动,如舰船惯性导航系统,也可用地球中心惯 性坐标系，此时要同时忽略太阳的引力和地球中心的平移加速 度。
载体坐标系(机体坐标系、船体坐标系和弹体坐标系等的统称) oxb yb zb 如图所示。其原点与 载体的质心重合。对于飞机和舰船等巡航式运载体， xb 轴沿载体横轴指右； yb 轴沿载休纵 轴指前； zb 轴沿载体竖轴并与 xb 、 yb 轴构成右手直角坐标系。当然，这不是唯一的取法。 例如，有的取 xb 轴沿载体纵轴指前；yb 轴沿载体横轴指右；zb 轴沿载体竖轴并与 xb 、yb 轴
子午面。
地理坐标系转动
¾ 载体的运动将引起地理坐标 系相对地球坐标系转动。如 果考察地理坐标系相对惯性 坐标系的转动角速度，应当 考虑两种因素：一是地理坐 标系随载体运动时相对地球 坐标系的转动角速度；二是 地球坐标系相对惯性参照系 的转动角速度。
惯性坐标系/地球坐标系/地理坐 标系
载体坐标系
地球坐标系坐标系
地球坐标系 oxe ye ze 如图所 示。其原点取在地心；ze 轴沿极 轴（地轴）方向， xe 轴在赤道平 面与本初子午面的交线上，ye 轴 也在赤道平面内并与 xe 、ze 轴构
成右手直角坐标系。
在导航定位中，运载体相对地球 的位置通常不用它在地球坐标系中的
直角坐标来表示，而是用经度 λ 、纬 度ϕ 和高度（或深度） h 来表示，即
经纬度坐标系。
直角坐标与经纬度坐标相互转换
来自百度文库
地理坐标系
地理坐标系 oxt yt zt 如图所示。其原点 位于运载体所在的点， xt 轴沿当地纬线指 东； yt 轴沿当地子午线指北； zt 沿当地地 理垂线指上并与 xt 、 yt 构成右手直角坐标 系。其中 xt 轴与 yt 轴构成的平面即为当地 水平面， yt 轴与 zt 轴构成的平面即为当地
构成右手直角坐标系。
㈡ 惯性导航基础知识
¾惯性空间与惯性参照系 ¾惯性导航中常用的坐标系统 ¾直角坐标系间的角度关系与方向余
弦矩阵
直角坐标系之间关系
方向余弦
¾ 数学上两空间坐标系之间的角度关系可用一矩阵来表示,即方 向余弦矩阵。
方向余弦矩阵
欧拉角定义
根据欧拉角求取方向佘弦 矩阵
¾ 惯性坐标系是描述惯性空间的一种坐标系，在惯性坐标系中， 牛顿定律所描述的力与运动之间的关系是完全成立的。要建立 惯性坐标系，必须找到相对惯性空间静止或匀速运动的参照 物，也就是说该参照物不受力的作用或所受合力为零。然而根 据万有引力原理可知,这样的物体是不存在的。通常我们只能建 立近似的惯性坐标系，近似的程度根据问题的需要而定。惯性 导航系统中我们常用的惯性坐标系是太阳中心惯性坐标系，若 载体仅在地球附近运动,如舰船惯性导航系统,也可用地球中心惯 性坐标系，此时要同时忽略太阳的引力和地球中心的平移加速 度。
载体坐标系(机体坐标系、船体坐标系和弹体坐标系等的统称) oxb yb zb 如图所示。其原点与 载体的质心重合。对于飞机和舰船等巡航式运载体， xb 轴沿载体横轴指右； yb 轴沿载休纵 轴指前； zb 轴沿载体竖轴并与 xb 、 yb 轴构成右手直角坐标系。当然，这不是唯一的取法。 例如，有的取 xb 轴沿载体纵轴指前；yb 轴沿载体横轴指右；zb 轴沿载体竖轴并与 xb 、yb 轴
子午面。
地理坐标系转动
¾ 载体的运动将引起地理坐标 系相对地球坐标系转动。如 果考察地理坐标系相对惯性 坐标系的转动角速度，应当 考虑两种因素：一是地理坐 标系随载体运动时相对地球 坐标系的转动角速度；二是 地球坐标系相对惯性参照系 的转动角速度。
惯性坐标系/地球坐标系/地理坐 标系
载体坐标系
地球坐标系坐标系
地球坐标系 oxe ye ze 如图所 示。其原点取在地心；ze 轴沿极 轴（地轴）方向， xe 轴在赤道平 面与本初子午面的交线上，ye 轴 也在赤道平面内并与 xe 、ze 轴构
成右手直角坐标系。
在导航定位中，运载体相对地球 的位置通常不用它在地球坐标系中的
直角坐标来表示，而是用经度 λ 、纬 度ϕ 和高度（或深度） h 来表示，即
经纬度坐标系。
直角坐标与经纬度坐标相互转换
来自百度文库
地理坐标系
地理坐标系 oxt yt zt 如图所示。其原点 位于运载体所在的点， xt 轴沿当地纬线指 东； yt 轴沿当地子午线指北； zt 沿当地地 理垂线指上并与 xt 、 yt 构成右手直角坐标 系。其中 xt 轴与 yt 轴构成的平面即为当地 水平面， yt 轴与 zt 轴构成的平面即为当地
构成右手直角坐标系。
㈡ 惯性导航基础知识
¾惯性空间与惯性参照系 ¾惯性导航中常用的坐标系统 ¾直角坐标系间的角度关系与方向余
弦矩阵
直角坐标系之间关系
方向余弦
¾ 数学上两空间坐标系之间的角度关系可用一矩阵来表示,即方 向余弦矩阵。
方向余弦矩阵
欧拉角定义
根据欧拉角求取方向佘弦 矩阵