无人机中的坐标系理解：机体坐标系，东北天（NED）坐标系，世界大地（WGS84）坐标系

最近项目中频繁运用到不同的坐标系转换，感觉这一块可以单独记录一下，以加深理解。

首先说明一下这三者的概念。

1、机体坐标系（Body Frame）

机体坐标系示意图

        机体坐标系是绑定在无人机机身上的随动坐标系—— 无人机的位置、姿态变化时，坐标系会跟着无人机一起移动、旋转，始终以无人机的 “重心” 为原点，轴的指向严格跟随机身方向。

简单说：机体坐标系是无人机 “自己的坐标系”，描述 “我向前飞、向左飞” 这类 “相对于自身的运动”。

2、东北天（NED）坐标系

东北天坐标系示意图

        ENU 坐标系是固定在地面的静态坐标系—— 原点通常为无人机的起飞点（Home 点），轴的指向严格对应地理方向（东、北、天），不随无人机的运动而变化。

简单说：ENU 坐标系是 “地面的坐标系”，描述 “无人机在起飞点东边 5 米、北边 3 米” 这类 “相对于地理空间的绝对位置”。

3、世界大地（WGS84）坐标系

        WGS84 的全称是 World Geodetic System 1984（1984 年世界大地坐标系），是目前全球通用的 “地球坐标系”，由美国国防部制定，广泛用于 GPS、北斗等卫星导航系统（GNSS）。

WGS84 是一种大地坐标系，基于 “地球是一个不规则椭球体” 的模型，用 3 个参数描述任意一点在地球表面的绝对位置。这三个参数分别为：经度、纬度、高度。

4、这三者坐标系在无人机系统中的作用

无人机从 RTK/GPS 获取位置到最终实现姿态控制，核心就是 “WGS84 坐标→ENU 坐标→机体坐标系”的两次关键转换 ，这是飞控系统实现 “全球定位” 到 “局部运动控制” 的标准流程。

①RTK 和 GPS 的核心输出是WGS84 坐标系下的经纬度 + 高度（如：北纬 39.9°、东经 116.4°、高度 50 米），这一步是无人机定位的 “数据源”。

②飞控会自动将 WGS84 坐标转换为ENU 东北天坐标，这一步是 “连接全球定位与局部控制” 的关键，核心是 “确定无人机相对于起飞点的位置”。

③ENU 坐标描述的是 “无人机要去的地理位置”，但无人机的电机、姿态控制只能识别 “相对于自身的运动方向”（如 “向前飞、向左滚转”），因此需要第二次转换 —— 将ENU 坐标系下的 “目标运动” 转换为机体坐标系下的 “控制指令”。

加深理解：

机体坐标系核心用途：姿态控制、动力分配、原始传感器数据。

东北天坐标系核心用途：位置定位、路径规划、定点悬停（position）/返航(rtl)。

世界大地坐标系：唯一位置坐标获取，导航。