网站开发技术可行性,深圳国际设计学院,cdr可不可做网站,5免费网站建站卫星导航 | 坐标系---地理坐标系与UTM坐标系 世界坐标系地理坐标系UTM坐标系 全球卫星导航系统(Global Navigation Satelite System,GNSS)#xff0c;简称卫星导航#xff0c;是室外机器人定位的一个主要信息来源。
卫星导航能给机器人提供什么信息#xff1f; 正常工作时简称卫星导航是室外机器人定位的一个主要信息来源。
卫星导航能给机器人提供什么信息 正常工作时实际上可以提供机器人所需的所有定位信息包括
位置姿态速度等物理量
但是仅依靠卫星导航还不足以让机器人在室外完成自主导航任务主要原因有一下几点
GNSS提供的定位精度不能满足要求GNSS分多个细分种类有些GNSS定位方法可以提供很高的精度但要求物体必须静止一段时间通常十分钟以上也有的方法可以提供较好的动态物体定位但需要事先架设一个或多个基站。GNSS的定位频率不能满足要求一般在5-10hzGNSS定位可用性存在问题不能够全天候、全场地使用稳定性与场景、结构、物体的遮挡关系甚至和天气有关。
GNSS定位原理 GNSS通过测量自身与地球周围各卫星的距离来确定自身位置与卫星的距离主要通过测量时间间隔来确定。一个卫星信号从卫星上发出时带有一个发送时间,而GNSS接收机接收到它时有一个接收时间通过比较时间间隔就能估算各卫星离我们的距离。GNSS本质上可以看成一种高精度的授时系统。 GNSS定位技术分为以下两种
单点GNSS定位即传统的米级精度卫星定位。这种定位方式价格低廉应用广泛。大多数手机、车机等终端都具备单点卫星定位能力。在普通车辆的道路级导航中单点定位的精度足以让驾驶员辨认出车辆位于哪条道路但在多条道路并排时它的精度不足以区分车辆在高速路上还是辅路上。RTK定位。由于卫星信号在传输中可能产生误差发展了差分定位技术即通过地面上的一个已知精确位置的基站与车辆通信校正车辆卫星接收机的信号。差分定位又进一步分为位置、伪距和载波相位差分定位。
世界坐标系
GNSS提供的位置坐标为世界坐标系下的坐标
物理世界中存在多种普遍使用的世界坐标系
地理坐标系
地球上最常见的坐标系就是经纬度Latitude Longitude坐标系也称为地理坐标系Geography Coordinate System。 再加上高度就形成了经纬高Latitude-longitude-altitude,LLA坐标系。 经纬度是指按横向和纵向对地球表面进行均匀的切分。经度是从本初子午线向东西各180°纬度则是从赤道向南北各90°。这两个数值均为角度值或弧度值。高度方面则可使用海拔高度或者地心高度它们都是相对某个基准水平面的高度。
经纬高坐标系优势 经纬度是十分直观、好用的坐标系能够覆盖整个地球。许多地图系统都会首选使用经纬度坐标系作为默认的坐标系。
经纬高坐标系劣势 机器人导航地图通常覆盖城市级别或者更小的范围经纬高坐标系会让坐标系统的有效数字变多建筑物级别的经纬度通常要精确到小数点后8至9位读起来比较费力。 它们与日常接触的米制单位的转换关系不够线性例如一度经度在北京可以对应0米在赤道可能对应上百千米。
UTM坐标系
UTMUniversal Transverse Mercator Grid System坐标系是将地球视为一个椭球体Wold Geodetic System 84 椭球体投影至横躺的圆柱体上将其展开并进行分区得到。
UTM坐标系特点
它将经度分为60个区将纬度分为20个区并赋予标号经度方向为数字标号纬度方向为字母标号除了各别地方这些分区大体是均匀分布的沿经纬度均匀分布由于地球本身是球面它们在米制单位上并不是均匀的两级区域在平铺之后有较大畸变所以UTM的经纬度有效范围是南北80°以内。
看下面的示意图可以更好理解上面的特点 在每个分区内UTM坐标以正东、正北的米制坐标来表达机器人位置。由于地球半径约为6378千米可以算得UTM一格在东西向最宽约66.7万米。于是UTM正动坐标是指将该区的经度中心线取x500000然后取向东的偏移量如果某个点落在中心线以西则x坐标将小于500000米但仍为正数。正北方向则以赤道的投影距离为原点取这个点偏离赤道的距离为y坐标。那么在北半球中将正东视为X轴正北视为Y轴按照右手坐标系Z轴应该指向天空。这样就定义了一个分区内的世界坐标系且符合东北天坐标系的习惯。或者也可以将正北视为X轴将正东视为Y轴Z轴指向地面定义北东地坐标系。
UTM的优点是使用了米制坐标与其它传感器的兼容性好缺点是某些地区可能在两个分区的跨界处需要进行额外的坐标处理。
由于地球的投影畸变实际的UTM坐标与米制单位之间还有一个0.9996的倍数关系在高精度场合中需要将其考虑进去。
