WGS-84：卫星导航系统的地理坐标详解

WGS-84：卫星导航系统的地理坐标详解

引用

百度

等

11

来源

1.

https://baike.baidu.com/item/WGS-84%E5%9D%90%E6%A0%87%E7%B3%BB/730443

2.

https://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/130778819

3.

https://blog.csdn.net/qq_32649321/article/details/115755522

4.

https://blog.csdn.net/YYshuangshuang/article/details/85099025

5.

https://zhuanlan.zhihu.com/p/97363931

6.

https://blog.csdn.net/yingfeng003/article/details/125323441

7.

https://blog.csdn.net/qq_33356563/article/details/86663019

8.

https://blog.csdn.net/hjwang1/article/details/119331098

9.

https://www.qxwz.com/zixun/288446636

10.

https://www.showapi.com/news/article/669920f84ddd79f11a00410b

11.

https://www.cnblogs.com/gooutlook/p/13977923.html

WGS-84坐标系是全球定位系统（GPS）中最常用的坐标系统之一，它不仅用于确定地球上的位置，还涉及到复杂的坐标转换过程，如从经纬高坐标系（LLA）到地心地固坐标系（ECEF）。了解这些转换关系对于精确导航至关重要。本文将详细介绍如何利用WGS-84进行地理坐标的准确转换，帮助你更好地理解和应用卫星导航技术。

WGS-84坐标系（World Geodetic System 1984 Coordinate System）是一种国际上广泛采用的地心坐标系。其坐标原点位于地球质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH（国际时间服务机构）1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。

WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，其主要参数包括：

• 长半径：a=6378137±2（m）
• 扁率：f=1/298.257223563
• 地球引力和地球质量的乘积：GM=3986005×10^8 m^3s^-2±0.6×10^8 m^3s^-2
• 正常化二阶带谐系数：C20=-484.16685×10^-6±1.3×10^-9
• 地球重力场二阶带球谐系数：J2=108263×10^-8
• 地球自转角速度：ω=7292115×10^-11rads^-1±0.150×10^-11rads^-1

WGS-84坐标系是通过修正NSWC9Z-2参考系的原点和尺度变化，并旋转其参考子午面与BIH定义的零度子午面一致而得到的一个新参考系。它是一个地固（地心固连）坐标系，广泛应用于全球定位和导航。

WGS-84坐标系是一种大地坐标系，基于大地测量学原理建立，考虑了地球的形状和尺寸。与传统的地理坐标系相比，WGS-84具有以下优势：

1. 全球一致性：WGS-84是一个全球统一的坐标系统，消除了不同国家和地区使用不同坐标系带来的转换误差。

2. 高精度：WGS-84采用了更精确的地球椭球模型，能够提供更准确的位置信息。

3. 兼容性：作为GPS系统的基准坐标系统，WGS-84与现代导航技术完美兼容。

WGS-84坐标系在卫星导航中发挥着核心作用。GPS广播星历就是以WGS-84坐标系为依据的。当GPS接收器接收到卫星信号时，会将其转换为WGS-84坐标来表示用户的位置。

WGS-84坐标系被广泛应用于各种领域，包括：

• 地理信息系统（GIS）
• 航海与航空导航
• 地图制图
• 无人机定位

在实际应用中，WGS-84坐标系需要与其他坐标系统进行转换。例如，在无人机应用中，WGS-84坐标系用于确定位置的高程，而ECEF（地心地固）坐标系则用于表示无人机的三维位置。

WGS-84坐标系可以与地心地固坐标系（ECEF）进行转换。ECEF坐标系的原点也在地球质心，X轴指向本初子午线和赤道的交点，Z轴指向地球北极，Y轴完成右手坐标系。

WGS-84坐标系与ECEF坐标系的转换关系如下：

设WGS-84坐标系中的位置为（λ，φ，h），其中λ为经度，φ为纬度，h为大地高；ECEF坐标系中的位置为（X，Y，Z）。

从WGS-84到ECEF的转换公式为：
X = (N(φ) + h) * cos(φ) * cos(λ)
Y = (N(φ) + h) * cos(φ) * sin(λ)
Z = ((1 - e^2) * N(φ) + h) * sin(φ)

其中，N(φ) = a / sqrt(1 - e^2 * sin^2(φ))，a为椭球长半径，e为第一偏心率。

从ECEF到WGS-84的转换则需要通过迭代计算，通常采用Newton-Raphson方法。

这种转换在实际应用中非常重要。例如，在无人机导航中，需要将GPS接收器获得的WGS-84坐标转换为ECEF坐标，以便进行三维空间定位和导航。

WGS-84坐标系作为全球统一的大地坐标系统，以其高精度和广泛适用性，在现代导航和定位技术中发挥着核心作用。通过理解WGS-84的定义、特点及其与其他坐标系的转换关系，我们可以更好地利用这一强大的工具，实现精确的地理定位和导航。