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探索坐标系的实际应用:向北走五米

【摘要】:在回答这个问题前,先看一个简单的任务:“向北走五米”,城堡相信每个读者都可以轻松完成这个要求,虽然不会有人看到一个如教科书一般画下来的坐标系,但“坐标系”这个概念却真实的被应用在其中。我们建立了一个指向正北的坐标轴,并在坐标轴上以“米”为单位,运动了五个单位。

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图6.1 坐标系或其背后的概念广泛存在于从测量到导航的各类工程、研究与生活应用中(图片来源:维基百科)

相信无论哪个年龄段的读者都曾在自己的学习、研究、实践中使用过各种各样的坐标系。然而在这个世界中我们似乎看不到任何坐标系的存在,隔壁物理学院的朋友们就算没有坐标系也可以把物理定律刷刷刷地写出来。问题来了:为什么需要坐标系呢?在回答这个问题前,先看一个简单的任务:“向北走五米”,城堡相信每个读者都可以轻松完成这个要求,虽然不会有人看到一个如教科书一般画下来的坐标系,但“坐标系”这个概念却真实的被应用在其中。我们建立了一个指向正北的坐标轴,并在坐标轴上以“米”为单位,运动了五个单位。有时,看不见的东西在这个世界中存在的范围可以把我们吓一跳。

“方向”和“度量”可以帮助我们通俗地理解坐标系。对于一个系统,我们往往最关注它的变化情况,即运动方向和大小,而坐标系就是我们定量描述所需要的基本工具。(请思考问题:我们能够脱离坐标系来描述一个运动么?)(https://www.chuimin.cn)

相信读者已经能够体会到坐标系的重要性了,本节的内容就是介绍描述无人机的常用坐标系。

无人机系统中常见的坐标系包括:地球中心坐标系(Earth Centered Earth Fixed Coordinate System),当地水平坐标系(North-East-Down Coordinate System),WGS-84大地坐标系(World Geodetic Coordinate System 1984),机体坐标系(Body Frame),机体水平坐标系(Vehicle-car-ried NED Coordinate System)。