WGS-84坐标系下坐标转换的方法研究.docx

    WGS-84坐标系下坐标转换的方法研究    柳斌 陈莉 康立学摘要：民航ADSB和RADAR目标坐标总存在着各种各样的转换，不同的转换方法影响着目标最终的精度显示，本文通过研究WGS-84地心直角坐标系下不同坐标表现形式的不同特点，推导其间的转换关系，提出借助地心直角坐标系进行转换的计算方法，为坐标转换提供了一种新的思路关键词：WGS-84地心直角坐标系;站心地平直角坐标系;大地坐标系;极坐标系;在监视目标探测中，总是存在坐标转换计算，我们需要把远端探测到的不同类型目标坐标，转换到数据中心的极坐标上来，做以融合计算，集中显示本文以WGS-84椭球坐标系为参考，以民航ADSB、RADAR坐标转换为例，在同一椭球参考系下，借助地心直角坐标系来进行转换计算，通过数学方法推导各坐标表现形式相互间的转换关系，最终得出目标相对于数据中心极坐标转换的计算方法一 坐标介绍1 WGS-84地心直角坐标系自20世纪60年代以来，美国国防部为了建立全球统一的大地坐标系统，建立了WGS-84坐標系该坐标系原点选在地球质心O，Z轴指向BIH1984.0时元的协议地极，X轴指向BIH1984.0时元定义的零子午面与CTP相应迟到的交点，Y轴在CTP赤道面内向东转90°而构成右手系[1]。

如图12 站心地平直角坐标系以本地站心o为坐标原点，站心点法线为Z轴，延子午线方向指北为X轴正方向，与X，Z正交指东为Y轴正方向如图13 大地坐标系大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系地面点的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高度H表示对于地心大地坐标系，其地面上一点的大地经度L为大地起始子午面与该点所在的子午面所构成的二面角，由起始子午面起算，向东为正，称为东经（0～180），向西为负，称为西经（0～180）;大地纬度B是经过该点作椭球面的法线与赤道面的夹角，由赤道面起算，向北为正，称为北纬（0～90），向南为负，称为南纬（0～90）;大地高H是地面点沿椭球的法线到椭球面的距离4 极坐标系大地极坐标系是指，在椭球上的某点位置，用极点至该点的大地线长S和大地方位角A来表示在椭球以某观察点为极点，极点向北的子午线为极轴正向，极点到目标点的大地线长S为极径二 ADSB坐标转换方法ADSB获取的信息是以大地坐标来描述的，根据需求最终需要转换成以当地跑道中心为原点的本地极坐标转换需要经过大地坐标系-地心直角坐标系-站心地平直角坐标系-本地极坐标系的三步转换假设某ADSB地面站获取一个目标P大地坐标系下，经度，纬度，高度坐标为（L，B，H），该目标在WGS-84地心直角坐标系下的坐标为（Xe，Ye，Ze）。

o点为本地跑道中心点，亦为站心地平直角坐标系原点和极坐标系的极点，P`为P点在站心地平直角坐标系中的投影，D为P到o点的距离，A为极坐标系的下的方位角，H为高度故目标P在两坐标系下坐标分别为（Xl，Yl，Zl），（D，A，φ），如图1四 结论坐标转换计算复杂，坐标种类繁多本文以WGS-84质心椭球为地球参考模型，在此模型下通过分析不同坐标系的特点，结合监视数据源坐标的不同描述特征，提出了以地心直角坐标系为参照的坐标转换思路，推导总结了ADSB和RADAR数据的具体转换方法，为坐标转换提出了一种新的可借鉴思路参考文件阳海峰 2000国家大地坐标系与我国常用坐标系在大地控制成果转换方面的研究[D].西安：西安科技大学，2010.姜楠 坐标转换算法研究与软件实现[D].合肥：安徽理工大学，2013.倪玉德 卢丹 王颖 崔铭 导航原理与系统[M].北京：清华大学出版社，2015，40-44.牛丽娟 测量坐标转换模型研究与转换系统实现[D].西安：长安大学，2010.  -全文完-。