自车坐标系与大地坐标系的理解与转换
在自动驾驶和机器人技术中，理解自车坐标系（也称为车辆坐标系或局部坐标系）和全局坐标系（也称为全局或地图坐标系）中车辆位置的关系是非常重要的。这两个坐标系提供了不同视角下的车辆位置信息：
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自车坐标系（局部坐标系）：
- 这个坐标系以车辆自身为中心，通常用于车辆的控制系统。
- 在这个坐标系中，车辆的位置是
(0, 0)，因为坐标原点就在车辆的中心或某个参考点上。 - 自车坐标系中的其他点
(x, y)表示该点相对于车辆的位置。例如，如果一个点在车辆前方5米，右侧3米，那么在自车坐标系中，这个点的位置就是(5, 3)。
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全局坐标系（地图坐标系）：
- 这个坐标系是一个固定的、全局参考框架，通常与地图对齐，用于定位和导航。
- 在这个坐标系中，
(X, Y)表示车辆在全局地图上的位置。 - 全局坐标系提供了车辆在整个地图或环境中的绝对位置。
将自车坐标系中的位置转换为全局坐标系中的位置，需要考虑车辆在全局坐标系中的绝对位置和它的朝向（偏航角）。转换公式如下：
假设车辆的全局位置为 (X, Y)，偏航角为 \theta（从全局坐标系的正X轴到车辆X轴的角度），自车坐标系中的位置为 (x, y)，则全局坐标系中的位置 (X', Y') 可以通过以下公式计算：
[ X’ = X + x \cos(\theta) - y \sin(\theta) ]
[ Y’ = Y + x \sin(\theta) + y \cos(\theta) ]
这里，x 和 y 是相对于车辆的位置，\theta 是车辆的偏航角。
相反，如果你想从全局坐标系转换到自车坐标系，可以使用以下公式：
[ x = (X’ - X) \cos(\theta) + (Y’ - Y) \sin(\theta) ]
[ y = -(X’ - X) \sin(\theta) + (Y’ - Y) \cos(\theta) ]
这些转换允许系统在不同的坐标系之间移动数据，这对于集成来自不同传感器的数据和执行路径规划至关重要。