Kalman立滤波方程组SINS/GPS组合导航系统仿真(7)
在介绍组合导航系统原理前，本章首先介绍导航系统常用坐标系。
2.1 常用坐标系
常用坐标系主要有以下几种:
1) 地心惯性坐标系( 系 轴)原点在地球中心，它不参与地球的自转, 轴沿地球自转轴指向北极， 、 在赤道平面内，指向空间的两颗恒星， 构成右手坐标系。三个坐标轴指向惯性空间固定不动。这个坐标系是惯性仪表测量的参考基准。
2) 地球坐标系(e系 轴)原点在地球中心， 轴和地球自转轴重合， 轴在赤道平面内指向格林威治子午线， 在赤道平面内，指向东经90。的方向, 构成右手坐标系。地球坐标系(e)和地球固连，地球坐标系相对惯性坐标系以地球自转角速率 旋转。
3) 地理坐标系(t系ENU轴)原点在飞行器重心，E轴指东，N轴指北，U轴沿地垂线指向天。这个坐标系也可以叫做东北天坐标系。地理坐标系相对地球坐标系的方位关系就是飞行器的地理位置(经度λ和纬度L)。
4) 机体坐标系(b系 轴)机体坐标系(b)和飞行器固连，坐标原点在飞行器的重心, 沿飞行器的纵轴方向, 和飞行器的横轴一致指向飞机右翼， 沿飞行器竖轴向上, 构成右手坐标系。机体坐标系相对地理坐标系的方位为飞行器的姿态和航向。
5) 计算坐标系(c系 轴)惯导系统利用本身计算的载体位置来描述导航坐标系时，坐标系因惯导系统有位置误差而有误差，这种坐标系称为计算坐标系。它是计算机认为的当地地理系，和真实的当地地理系有小角度的位置误差。
6) 导航坐标系(n系 轴)对平台式惯导系统来说，理想的平台坐标系就是导航坐标系。例如，指北系统的平台理想指向为地理坐标系，在此，地理坐标系也是指北系统的导航坐标系;对捷联式惯导系统来说，导航参数并不在载体坐标系内求解，它必须将加速度计信号分解到某个求解导航参数较为方便的坐标系(地理坐标系)内，再进行导航计算，此坐标系就是导航坐标系。
7) 平台坐标系(p系 轴)平台坐标系的原点在载体的中心，它是根据测量与计算需要用惯性系统模拟的一种基准坐标系，在平台惯导系统中，指的是平台指向的坐标系，与平台固连，模拟的是地理坐标系。在捷联惯导系统中，它指的是“数学平台”，通过存储在计算机中的姿态矩阵实现。平台坐标系模拟导航坐标系。
2.2 不同坐标系之间的转换关系
坐标变换是由于在分析惯导系统的运动特性时，我们将用到多种坐标系。坐标系之间不是孤立毫无关系的，空间任意两坐标系可用坐标变换联系起来。而坐标变换又可以通过坐标轴的旋转来得到。
2.2.1 姿态角与航向角定义
航向角:载体纵轴 在水平面上的投影与地理子午线N之间的夹角，称为载体的航向角(可称为方位角)，记为 。航向角数值以地理北向为起点，偏东方向为正，其定义域为0。—360。。
俯仰角:载体绕横轴水平转动时，载体纵轴和水平面的夹角，称为载体的俯仰角，记为 。俯仰角从水平面算起，向上为正，向下为负，其定义域为-90。—90。。
横滚角:载体纵向对称平面与纵向铅垂平面之间的夹角，称为载体的横滚角(也可称为倾斜角)，记为 。横滚角从铅垂平面算起，右倾为正，左倾为负，其定义域为-180。—180。。
2.2.2 载体坐标系与导航坐标系之间的转换—姿态矩阵
在本文中导航坐标系采用东北天地理坐标系。根据上述姿态角的定义，机体坐标系可由导航坐标系按如图2.1所示顺序三次转动得到，它们之间的方位关系如图2.2所示。
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