无人驾驶中UTM坐标系GPS坐标系相关知识总结

GPS坐标偏移和转换的那些事： http://www.360doc.com/content/17/0106/21/30375878_620607371.shtml
https://blog.csdn.net/jwq2011/article/details/53674125

地球椭球体大地基准面投影坐标系统定义
https://blog.csdn.net/u014357799/article/details/49686947

地图投影的由来：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_6993718c0102wj2a.html
https://blog.csdn.net/qq_34149805/article/details/65634252
https://blog.csdn.net/angelazy/article/details/44085099
https://blog.csdn.net/mytudousi/article/details/30487409

地球经纬度定义及相关概念

纬线： 在地球仪上，顺着旋转方向（即东西方向），环绕地球仪一周的圆圈，叫做纬线，赤道是最长的纬线，它与两极之间的距离相等，把地球分为南、北半球。所有的纬线都是圆，称为纬线圈，赤道最长，往两极逐渐缩短，最后成一点，纬线都指示东西方向。
在地球仪上，人们把南北纬66度34分两条纬线分别称为南极圈和北极圈；把南北纬23度26分的两条纬线分别叫做南北回归线。人们通常把不同的纬度地带，分成低纬、中纬、高纬三部分。
经线： 在地球仪上，连接南北两极并同纬线垂直相交的线叫做经线，也叫子午线。在地球仪上能画出无数条经线。为了区别出每一条经线，人们也给经线标定了不同的度数，这就是经度。
地球仪上的零度经线叫做本初子午线。从本初子午线向东、向西，各分作180度,以东的180度属于东经，习惯上用“E”作代号；以西的180度属于西经，习惯上用“W”作代号。观察地球仪，我们可以发现，从本初子午线向东和向西，度数相同的经线各有一条，比如，20度E和20度W。只有东经180度和西经180度相互重合为一条经线，即180度经线。
国际上习惯用20度W和160度E的经线圈，作为划分东、西半球的界线。因为这一经线圈基本上在大洋通过，避免把非洲和欧洲的一些国家分在两个半球上。

在地球仪或地图上，由经线和纬线相互交织所构成的网格，叫做经纬网。事实上，地球上是没有这些线和网的。人们在地球仪和地图上画出经纬网，目的是为了确定地球表面任何一个地点的位置。比如，救援船在接收到失事船只报告它所在的经纬度位置后，利用有经纬网的地图，立即可以找出自己船只和失事船只在地图上的位置，然后确定航向和航线，火速前往营救。

地球以赤道(0度纬线）为界，分为南半球和北半球，又以0度经线（从南极到北极的假想线，通过英国的格林威治市）为界分为东西半球。北半球的纬度从 0 度到 90 度，而南半球的纬度从 0 度到 -90 度。东半球的经度范围从 0 度到 180 度，西半球的经度范围为 0 度到 -180 度。
经纬度可以表示为十进制角度（DD），或表示为度、分、和秒（DMS）；后者的格式可表示为诸如 49°30’00″ S 12°30’00″ E。这是GPS 设备使用的典型格式。
附：经纬度十进制和度分秒进制转换：
把经纬度转换成十进制的方法很简单
如下就可以了

     Decimal Degrees = Degrees + minutes/60 + seconds/3600

例：

57°55'56.6" =57+55/60+56.6/3600=57.9323888888888

114°65’24.6″=114+65/60+24.6/3600=结果自己算!

如把经纬度(longitude，latitude) (205.395583333332，57.9323888888888)
转换据成坐标(Degrees,minutes,seconds)(205°23'44.1"，57°55'56.6")。
步骤如下：
1，直接读取”度”：205
2，(205.395583333332-205)*60=23.734999999920 得到”分”：23
3，(23.734999999920-23)*60=44.099999995200 得到”秒”：44.1
采用同样的方法可以得到纬度坐标：57°55’56.6″

GPS定位基本原理

https://blog.csdn.net/weixin_37515325/article/details/55105134

几种坐标系定义

UTM坐标系——Universal Transverse Mercator, 统一横轴墨卡托投影系统，UTM是一种投影坐标，使用基于网格的方法表示坐标，是将球面经纬度坐标经过投影算法转换成的平面坐标，即通常所说的XY坐标。http://blog.sina.com.cn/s/blog_6ed3b5170101jdh6.html
https://zh.wikipedia.org/wiki/通用横轴墨卡托投影

http://geokov.com/education/utm.aspx
UTM坐标系的坐标原点位于本初子午线与赤道交点，以正东方向为x轴正方向（UTM Easting），正北方向为y轴正方向（UTM Northing）。
UTM投影坐标将地球东西方向分成了60区（经度区间，1-60），每个区间6度，南北方向从南纬80度到北纬84度分成了20个区间（纬度区间，C-X），每个区间都用唯一的编号标识。
https://blog.csdn.net/ivan_ljf/article/details/52637293
由经度，通过如下公式可以得到该位置的UTM经度区间：
31 + （LON / 6），结果取整数

地球坐标系——地球坐标系固定在地球上而随地球一起在空间做公转和自转运动，因此地球上任一固定点在地球坐标系的坐标就不会由于地球旋转而变化。地球坐标系包括地心地固坐标系和大地坐标系。https://blog.csdn.net/liweihua0007/article/details/66970014
ECEF坐标系——Earth Centered， Earth Fixed坐标系，地心地固直角坐标系，简称地心坐标系；以地心为原点，固定在地球上的一个笛卡尔坐标系，也称为普通地表系统，其Z轴指向协议地球的北极，X轴指向本初子午线与地球赤道的一个交点（经纬度为0,0的位置），Y轴与X，Z轴共同构成右手直角坐标系；
https://blog.csdn.net/yanqing0924/article/details/6075969

UTM与地球坐标转换公式：
https://en.wikipedia.org/wiki/Universal_Transverse_Mercator_coordinate_system#From_UTM_coordinates_.28E.2C_N.2C_Zone.2C_Hemi.29_to_latitude.2C_longitude_.28.CF.86.2C_.CE.BB.29
详细公式及源码：
https://www.cnblogs.com/wb-DarkHorse/archive/2013/06/26/3156212.html
https://blog.csdn.net/u013230291/article/details/56845585
https://blog.csdn.net/hanshuobest/article/details/77752279
坐标转换工具：
http://www.whoi.edu/marine/ndsf/utility/NDSFutility.html
https://web.archive.org/web/20150221085505/http://www.uwgb.edu/dutchs/usefuldata/ConvertUTMNoOZ.HTM/
http://www.synnatschke.de/geo-tools/coordinate-converter.php

目前我们的定位信息依赖于全球定位系统GPS，GPS依赖于WGS84坐标系，是一种地心坐标系，但是GPS给定的定位信息是以经纬度的形式给出的，在无人驾驶车辆中难以计算实际道路中位置之间的距离关系，因此，一般需要将经纬度坐标转为大地坐标。
一般会使用UTM来描述大地坐标系，从而将经纬度之间的距离关系转化为米制单位下的距离关系。

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