下图是国际某知名「无人机相关企业」2014 年口试的截图，显示了导航进程中的数据转换的适用性。

在之前的文章中，我引见了无人机零碎自动导航进程中触及的几个重要坐标系，本文则会跟大家剖析在实践的无人机零碎中，GPS 的输入数据如何转化为无人机控制需求的形态信息。

GPS输入数据详解

实践的 GPS 零碎会以一定格式输入很少数据，如工夫，精度因子，卫星编号，信噪比等等，但关于无人机控制而言，最为重要，也是最常运用的还是「经度（Longitude），纬度（Latitude）以及高度（height）」三组数据。

直接经过 GPS 获取的飞行器的地位坐标基于 WGS-84（World Geodetic System-1984）坐标系，简称 Geodetic 或 G 坐标系。

为什么需求独自树立一个坐标系呢？这是由于地球外表地势复杂，有山有海，上下不平。需求树立一个复杂而准确的近似数学模型，大家决议采用椭球体作为地球的近似。而 G 坐标系就描绘了一个椭球体，给出该椭球体的根本参数：长半轴，短半轴，第一公平率，第二公平率，扁率，曲率半径（米）：

GPS输入的高度不是海拔（Alt）么？这里怎样是 h 高度呢？GPS 硬件直接获取的高度是绝对于 G 坐标系中椭球外表的高度。而海拔是绝对于公海立体的高度，与地球外表外形和重力散布相关。绝对于大地水准面的高度才是海拔，也就是下图中的H参数。

M（大地水准偏向）作为GPS输入高度h和外地海拔之间的偏向，普通在正负100m以内。

从 Geodetic 到 ECEF 坐标系的数据转换

我们经过 G 坐标系下的三个参数：经度，维度，高度，可以取得飞行器在椭球外表的地位坐标。但停止导航计算时，我们需求把数据换算到 NED 坐标系下。要完成从 G 系到 NED 的数据转换还需求一个过渡进程：G 坐标系到 ECEF 坐标系下的数据转换。

其中 N 是我们常说的曲率半径（m）。经过下面的计算公式就可以完成从 G 坐标系到 ECEF 坐标的数据转换。

从ECEF到NED坐标系的数据转换

关于商用无人机，相比于它在椭球中的信息，我们更关怀它在立体中的地位向量、速度向量。将 NED 坐标系看做导航中最重要的坐标系并不为过，NED 坐标系也常常被直接称为导航坐标系（Navigation Coordinate）或许空中坐标系（Ground Coordinate）。

首先要获取 NED 坐标系中的参考原点，普通也就是无人机 GPS 星数到达要求后的起始地位。这也是为什么无人机产品要在星数足够之后才干降落，试想一下假如起始地位没有定准，就算在飞行进程中星数足够，获取的飞行地位信息也够准确，最初也能够形成一键出航地位与起始地位偏向宏大。

上面给出参考原点的坐标信息以及从 ECEF 到 NED 的转换计算：

从ECEF到NED坐标系的旋转矩阵如下：

结合下面两局部的计算办法，就成功地完成了 GPS 输入的地位数据到 NED 坐标系下的转换。换句话说，我们取得了停止无人机控制器设计所必需的外环地位形态信息。

但外环信息一共有六个，还有三个速度形态呢？经过 GPS 可以取得 ECEF 坐标系下的速度向量。与 G 系相似，相比于飞行器在 ECEF 这个三维坐标系的速度向量，我们更关怀绝对于 NED 坐标系的速度向量：

来源：飞机E族，原载地址：http://www.feijizu.com/news/20160731/4464.html欢迎分享本文！