WGS84 : 世界坐標(biāo)系，即經(jīng)緯高坐標(biāo)系【經(jīng)度(longitude)，緯度(latitude)和高度(altitude)即LLA坐標(biāo)系】

UTM: 世界坐標(biāo)系
ENU: 世界坐標(biāo)系，東北天
ENU 和 UTM 的區(qū)別：

• ENU局部坐標(biāo)系采用三維直角坐標(biāo)系來(lái)描述地球表面，實(shí)際應(yīng)用較為困難，因此一般使用簡(jiǎn)化后的二維投影坐標(biāo)系來(lái)描述。
• UTM: 在眾多二維投影坐標(biāo)系中，統(tǒng)一橫軸墨卡托（The Universal Transverse Mercator，UTM）坐標(biāo)系是一種應(yīng)用較為廣泛的一種。 UTM坐標(biāo)系使用基于網(wǎng)格的方法表示坐標(biāo)，它將地球分為60個(gè)經(jīng)度區(qū)，每個(gè)區(qū)包含6度的經(jīng)度范圍，每個(gè)區(qū)內(nèi)的坐標(biāo)均基于橫軸墨卡托投影。

FLU: 車身坐標(biāo)系，前左上
SL: SL坐標(biāo)系：某點(diǎn)距離車子的橫向和縱向距離，縱向距離為s,橫向距離為l

以下是坐標(biāo)系俯視圖：

車輛坐標(biāo)系的原點(diǎn)根據(jù)不同車可能會(huì)有所不一樣。一般情況下，車輛坐標(biāo)系原點(diǎn)的高度和IMU的高度保持一致，xy相交于兩個(gè)前輪中心。
現(xiàn)在少部分車就把IMU設(shè)為車輛坐標(biāo)系原點(diǎn)，只是imu坐標(biāo)系和車輛坐標(biāo)系的xy方向不一樣(見上圖)，所以需要繞Z軸旋轉(zhuǎn)90度，轉(zhuǎn)化為車身坐標(biāo)系。
imu2car文件的參數(shù)：

header:seq: 0frame_id: carstamp:secs: 0nsecs: 0 child_frame_id: imu transform:rotation:x: 0y: 0z: -0.707w: 0.707translation:x: 0y: 0z: 0

上面的參數(shù)translation是平移向量：

• $x、y、z$都為0，就是IMU坐標(biāo)系和車輛坐標(biāo)系原點(diǎn)原點(diǎn)重合。
• 如果$x、y、z$不為0，就說(shuō)明中心不重合；
• 如果$z$為0，就說(shuō)明兩個(gè)中心 的高度一致。

上面的參數(shù)rotation是旋轉(zhuǎn)四元數(shù)：
$x=0、y=0、z=?0.707$、$w=0.707$，

注：$sin(\frac{\pi }{4})=0.707107$

即
$x=x^{\prime }?sin\frac{\theta }{2}=0$、

$y=y^{\prime }?sin\frac{\theta }{2}=0$、

$z=z^{\prime }?sin\frac{\theta }{2}=?0.707$、

$w=cos\frac{\theta }{2}=0.707$，

其中$x^{\prime },y^{\prime },z^{\prime }$是旋轉(zhuǎn)軸的三個(gè)方向的大小。由w可以求解出$\theta =\frac{\pi }{2}$或者$\theta =?\frac{\pi }{2}$。

再根據(jù)前面的聯(lián)立方程組，可以得出旋轉(zhuǎn)向量(0,0,1)對(duì)應(yīng)的$\theta =?\frac{\pi }{2}$，或者旋轉(zhuǎn)向量(0,0,-1)對(duì)應(yīng)的$\theta =\frac{\pi }{2}$。
但是因?yàn)閆軸正方向是(0,0,1),所以最終求得的結(jié)果是第一個(gè)結(jié)果，即旋轉(zhuǎn)向量(0,0,1)對(duì)應(yīng)的$\theta =?\frac{\pi }{2}$，也就是四元數(shù)表示的是繞Z軸旋轉(zhuǎn)$\theta =?\frac{\pi }{2}$。

由于四元數(shù)表示的是坐標(biāo)點(diǎn)的變換矩陣，不是坐標(biāo)軸的變換矩陣，所以得到的角度也是坐標(biāo)點(diǎn)的變換。我們知道，坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的角度是坐標(biāo)點(diǎn)變換的角度的相反數(shù)，請(qǐng)參考【自動(dòng)駕駛】29.坐標(biāo)變換與坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)，所以imu坐標(biāo)系的點(diǎn)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)角度$?90°$的四元數(shù)表示的變換之后，得到車輛坐標(biāo)系的點(diǎn)。

但是imu坐標(biāo)系繞$Z$軸旋轉(zhuǎn) $+90°$，得到車輛坐標(biāo)系。

想想上面為什么是$\frac{\theta }{2}$呢?
想找到答案，可以參考這篇博客：【Unity技巧】四元數(shù)（Quaternion）和旋轉(zhuǎn)。

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x方向被放在前面表述，例如：

• 東北天坐標(biāo)系，東就是表示x方向；
• 北西天坐標(biāo)系，北就是表示x方向；
• 右前天坐標(biāo)系，右就是表示x方向；
• 前左上坐標(biāo)系，前就是表示x方向；

東北天坐標(biāo)系也叫右前天坐標(biāo)系，前左上坐標(biāo)系也叫北西天坐標(biāo)系，只是叫法不同，兩種叫法根據(jù)上北、下南、左西、右東進(jìn)行對(duì)應(yīng)。

并且，同一種坐標(biāo)系叫法，可以用在不同地方，他們的坐標(biāo)系原點(diǎn)也可能不一樣，因?yàn)椴煌瑐鞲衅骰蜍嚿淼淖鴺?biāo)系原點(diǎn)不同。
如：車身坐標(biāo)系和激光雷達(dá)坐標(biāo)系都是前左天坐標(biāo)系，但是他們的坐標(biāo)系原點(diǎn)卻不一樣。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【自动驾驶】19.自动驾驶各个坐标系的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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