车载激光扫描系统中坐标系统定义及其转换资料课件.pptx

移动测量系统中坐标系统定义及其转换坐标系统的定义常用坐标系转换方法MLS中的地接地理参考内容提要导航定位中的坐标系统 一、坐标系统的定义一、坐标系统的定义 定义一个坐标系：坐标系原点的位置 三个坐标轴的指向 长度单位 空间点的表示 一、坐标系统的定义一、坐标系统的定义 坐标的不同表现方式：空间直角坐标 一、坐标系统的定义一、坐标系统的定义 坐标的不同表现方式：空间直角坐标 球面坐标 一、坐标系统的定义一、坐标系统的定义 坐标的不同表现方式：空间直角坐标 球面坐标 大地坐标 一、坐标系统的定义一、坐标系统的定义 空间直角坐标与球面坐标的转换：一、坐标系统的定义一、坐标系统的定义 空间直角坐标与大地坐标的转换：二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 天球坐标系：瞬时极天球坐标系 真天球坐标系 固定极天球坐标系 平天球坐标系 协议天球坐标系 二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 地球坐标系：瞬时极地球坐标系 真地球坐标系 固定极地球坐标系 平地球坐标系 协议地球坐标系 二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 地心坐标系：ITRFinternational terrestrial reference frame的缩写，即国际地球参考框架，是一个地心参考框架。它是由空间大地测量观测站的坐标和运动速度定义的，是国际地球自转服务的地面参考框架。二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 地心坐标系：WGS-84World Geodetic System 1984，是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。坐标系的原点位于地球质心，z轴指向（国际时间局）BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，x轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，y轴通过右手规则确定。二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 地心坐标系：CGCS2000CGCS2000是中国2000国家大地坐标系的缩写，该坐标系是通过中国GPS 连续运行基准站、空间大地控制网以及天文大地网与空间地网联合平差建立的地心大地坐标系统。2000（中国）国家大地坐标系以ITRF 97 参考框架为基准,参考框架历元为2000.0。二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 参心坐标系：1954年北京坐标系 1980年国家大地坐标系 二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 测图（平面）坐标系：高斯投影 UTM投影 墨卡托投影 二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 MLS中的坐标系：ECEF WGS-84坐标系WGS-84坐标系4是一个地心坐标系，如图1所示。原点是包括海洋和大气在内的整个地球的质心；空间直角坐标系的三轴符合右手原则，其中Z轴指向由国际时间局（Bureau International deIHeure，BIH）（1984.0）定义的地极（CTP）方向，即国际协议原点。X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点。WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，采用的两个常用基本几何参数。二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 MLS中的坐标系：当地水平坐标系 当地水平坐标系为一站心直角坐标系，或称为地理坐标系，原点一般取为GPS天线相位中心。其X轴为真北方向，即参考椭球的子午圈方向；z轴沿椭球法向量反向指向地心；Y轴指向东（卯酉圈方向）。惯导系统的姿态角是相对当地水平参考系来测定的。二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 MLS中的坐标系：惯性平台坐标系 惯性平台坐标系是为惯性系统定义的一个直角坐标系，原点位于惯性平台参考系中心，即位于IMU传感器几何中心。使用时为了量取其它传感器与IMU的位姿关系，常在其平台上标注定位点和3轴指向，并通过给定的定位点到其中心的偏差恢复实际的惯性平台坐标系。二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 MLS中的坐标系：激光扫描坐标系中心为仪器中心，水平0方向为X轴，90度方向为Y轴。激光扫描坐标系惯性平台坐标系当地水平坐标系二、导航定位中的坐标系统二、导航定位中的坐标系统 MLS中的坐标系：三、常用坐标系转换方法三、常用坐标系转换方法 平移表达形式：三、常用坐标系转换方法三、常用坐标系转换方法 缩放表达形式：三、常用坐标系转换方法三、常用坐标系转换方法 旋转表达形式：三、常用坐标系转换方法三、常用坐标系转换方法 空间直角坐标转换的两种表达形式：三、常用坐标系转换方法三、常用坐标系转换方法 坐标转换参数解算目标函数：三、常用坐标系转换方法三、常用坐标系转换方法 旋矩阵的不同表示方法：四、四、MLSMLS中的地接地理参考中的地接地理参考激光扫描得到的点云定义在激光扫描坐标参考系下，但由于该坐标系会随着载体运动而移动，要实现各个点云的统一，需要经过一系列的坐标传递，这也是移动测量系统的定位原理。激光扫描激光扫描坐标系坐标系惯性平台惯性平台坐标系坐标系当地水平当地水平坐标系坐标系WGS-84WGS-84地地心标系心标系 直接地理参考：四、四、MLSMLS中的地接地理参考中的地接地理参考 激光扫描坐标系与惯性平台坐标系：四、四、MLSMLS中的地接地理参考中的地接地理参考 空间直角坐标与当地水平坐标系：四、四、MLSMLS中的地接地理参考中的地接地理参考 空间直角坐标与当地水平坐标系：四、四、MLSMLS中的地接地理参考中的地接地理参考 当地水平坐标系与WGS-84坐标系：四、四、MLSMLS中的地接地理参考中的地接地理参考 当地水平坐标系与WGS-84坐标系：欢迎交流！欢迎交流！谢谢 谢！谢！