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一、簡介
1.1 ECEF坐標系
也叫地心地固直角坐標系。其原點為地球的質心，x軸延伸通過本初子午線（0度經度）和赤道（0deglatitude）的交點。 z軸延伸通過的北極（即，與地球旋轉軸重合）。 y軸完成右手坐標系，穿過赤道和90度經度。
1.2 WGS-84坐標
也就是也叫經緯高坐標系(經度(longitude)，緯度(latitude)和高度(altitude)LLA坐標系)。，全球地理坐標系、大地坐標系。可以說是最為廣泛應用的一個地球坐標系，它給出一點的大地緯度、大地經度和大地高程而更加直觀地告訴我們該點在地球中的位置，故又被稱作緯經高坐標系。WGS-84坐標系的X軸指向BIH(國際時間服務機構)1984.0定義的零子午面(Greenwich)和協議地球極(CTP)赤道的交點。Z軸指向CTP方向。Y軸與X、Z軸構成右手坐標系。
一句話解釋就是：把前面提到的ECEF坐標系用在GPS中，就是WGS-84坐標系。
其中：
（1）：大地緯度是過用戶點P的基准橢球面法線與赤道面的夾角。緯度值在-90°到+90°之間。北半球為正，南半球為負。
（2）：大地經度是過用戶點P的子午面與本初子午線之間的夾角。經度值在-180°到+180°之間。
（3）：大地高度h是過用戶點P到基准橢球面的法線距離，基准橢球面以內為負，以外為正。
1.3 東北天坐標系（ENU）
也叫站心坐標系以用戶所在位置P為坐標原點。
坐標系定義為： X軸：指向東邊 Y軸：指向北邊 Z軸：指向天頂
ENU局部坐標系采用三維直角坐標系來描述地球表面，實際應用較為困難，因此一般使用簡化后的二維投影坐標系來描述。在眾多二維投影坐標系中，統一橫軸墨卡托（The Universal Transverse Mercator ，UTM）坐標系是一種應用較為廣泛的一種。UTM 坐標系統使用基於網格的方法表示坐標，它將地球分為 60 個經度區，每個區包含6度的經度范圍，每個區內的坐標均基於橫軸墨卡托投影，如下圖所示：
二、坐標系間的轉換
2.1 LLA坐標系轉ECEF坐標系
（1）LLA坐標系下的(lon,lat,alt)轉換為ECEF坐標系下點(X,Y,Z)
（2）其中e為橢球偏心率，N為基准橢球體的曲率半徑
（3）由於WGS-84下極扁率\(f=\frac{a-b}{a}\)偏心率e和極扁率f之間的關系：
(4) 坐標轉換公式也可以為
2.2 ECEF坐標系轉LLA坐標系
ECEF坐標系下點(X,Y,Z)轉換為LLA坐標系下的(lon,lat,alt)
一開始lon是未知的，可以假設為0，經過幾次迭代之后就能收斂
2.3 ECEF坐標系轉ENU坐標系
用戶所在坐標原點\(P_0=(x_0,y_0,z_0)\),，計算點\(P=(x,y,z)\)在以點\(P_0\)為坐標原點的ENU坐標系位置(e,n,u)這里需要用到LLA坐標系的數據，\(P_0\)的LLA坐標點為\(LLA_0=(lon_0,lat_0,alt_0)\)
2.4 ENU坐標系轉ECEF坐標系
2.5 LLA坐標系直接轉ENU坐標系
上述可以看到，從LLA坐標系轉換到enu坐標系有較多計算量，在考慮地球偏心率\(e\)很小的前提下，可以做一定的近似公式計算
參考資料
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