第二章 坐标系，运动学和地球

2.1坐标系

导航作为一门科学，描述了物体的位置、方向和运动。

对无线电定位设备，无线电信号理论到达点，即天线的相位中心，是合适的原点。一组航位推算传感器敏感轴的交点也是一个合适的原点。

物体或参考系的原点和轴系一起构成了坐标系，当轴系间相互垂直时，坐标系是正交的并且有6个自由度：原点o的位置和x、y和z三个轴的方向，而这6个自由度只能在另外一个为之定义的坐标系中才能表示；

任何导航问题至少包括两个坐标系：一个载体坐标系和一个参考坐标系。

任何两个坐标系之间也可能存在相对方位，这里称为姿态。

2.1.1 地心惯性坐标系

在物理学上，惯性坐标系是指相对于宇宙的其他部分而言没有加速度和转动的坐标系。

地心惯性坐标系（Earth-centered inertial frame，ECI）是以地球质心为中心，以地球自转轴和恒星方向为坐标轴的坐标系，用符号i表示。严格来讲，这不是真正的惯性坐标系，因为地球在围绕太阳旋转的轨道上有加速度，它的旋转轴在缓慢地移动，而且整个银河系也是旋转的。但它影响很小，实际应用而言，可以认为是真的惯性坐标系。

旋转方向表示地球相对于宇宙的自转方向。z轴是地球的自转轴，从地心指向北极（非磁北）。x轴和y轴在赤道平面内，x轴和y轴不随地球旋转。

要定义完整的坐标系，还需要指定：惯性系的轴向在什么时刻与地心地固坐标系（ECEF）轴向重合？？？？。有三种解决方法：

一是在导航解算初始化时，简单地将两个坐标系的坐标轴重合；

二是在子夜（零时）对准坐标系的轴向，但需要注意到

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