GPS 经常是我们谈起无人机系统时首先想到的功能模块，而能够按照预先规划的飞行路线进行自动飞行，也是无人机在功能上与航模的主要区别之一。

不管是天上飞的，地上跑的，还是海里游的交通工具或仪器设备，如果我们希望能引导它们到期望的目标位置，就需要获得被控对象在某个坐标系中的具体坐标，无人机导航也是如此。我们期望无人机从 A 点飞到 B 点，就要不断通过 GPS 或其它导航仪器获取无人机当下的位置坐标，并根据无人机的位置调整无人机的姿态，最终到达目的地。

在无人机导航中，对 GPS 的数据经常出现一些误解，比如 GPS 输出的高度坐标是相对于海平面，所以应该像经纬度一样可以直接使用；通过 GPS 获得的速度信息可以直接使用；IMU 输出的飞行器加速度是平面加速度……

中学物理知识告诉我们，当我们描述物体运动时，一定是相对于特定坐标系的， GPS 和 IMU 等设备在输出运动和位置数据时也是如此，这些问题所涉及的正是无人机导航中的基础概念——无人机坐标系——这也是无人机导航中最容易让人混乱的概念之一。

无人机导航中常见的坐标系包括：

• 地球中心坐标系（ECEF）（Earth Centered Earth Fixed Coordinate System, ECEF）
  

• WGS-84 大地坐标系（World Geodetic Coordinate System 1984）

• 当地水平坐标系（North-East-Down Coordinate System, NED）

• 机体坐标系（Body Frame）

• 机体水平坐标系（Vehicle-carried NED Coordinate System）

接下来我们就来简单说明一下这些坐标系在无人机导航中的应用。

地球中心坐标系（ECEF）

ECEF 坐标系与地球固联，且随着地球转动。图中 O 即为坐标原点，位置在地球质心。X 轴通过格林尼治线和赤道线的交点，正方向为原点指向交点方向。Z 轴通过原点指向北极。Y 轴与 X、Z 轴构成右手坐标系。

右手坐标系即符合「右手法则」的坐标系的统称，这个法则大家会经常见到，它的目的是为了以最简单的方式确定坐标轴以及正方向。如图，右手拇指，食指，中指「痉挛」状，其中任意两个手指与已确定的两个坐标轴及正方向重合，第三个手指的方向就是剩下坐标轴的正方向。

WGS-84 坐标系

GPS 输出的就是这个坐标系下的坐标数据！

完整一点解释是，GPS 单点定位的坐标以及相对定位中解算的基线向量属于 WGS-84 大地坐标系。

WGS-84 坐标系的 X 轴指向 BIH（国际时间服务机构）1984.0 定义的零子午面（Greenwich）和协议地球极（CTP）赤道的交点。Z 轴指向 CTP 方向。Y 轴与 X、Z 轴构成右手坐标系。