YA! 掌伸翔起

對於無人載具而言，實現自動導航是最基本的要求，無論是天上飛的、地上跑的、還是海里遊的，我們都希望能引導它們到期望的目標位置，但如果AI連它自己在哪裡都不知道，就沒辦法實現導航； 因此必須獲得載具在某個座標系中的具體座標。然而無人機相對於無人車而言更為複雜，它需要考慮自身的姿態，才不會在飛行中傾倒翻覆。

無人機導航中常見的座標系包括：地球中心座標系、WGS-84大地座標系、當地水平座標系、機體座標系......等等，但是我現在討論的無人載具以四軸飛行器(Quadrotor)為介紹對象，現在的四軸飛行器大多以遙控為主，也就是說，移動的距離有限，因此我可以把地球視為一個平面，跟大家介紹兩個最簡單的座標系：

1. 地面座標系(Earth Surface Frame)

固定在地球表面的一種直角座標，首先在地面選一點當原點，使x軸在水平面內並指向某一方向，z軸垂直於地面並指向地心，y軸在水平面內垂直於x軸，用你的右手按照下圖所示，就可了解三者的關係。

2.機體座標系(Body Frame)

原點O取在飛機質心處而展開的直角座標系，x軸為飛機機頭面朝的方向，z軸垂直於地面並指向地心，y軸在水平面內垂直於x軸，如下圖所示，就可了解三者的關係。

從使用者的觀點來看，機體的姿態乃機體座標系相對於地面座標系來定義三個偏移角：

Roll（橫滾角）ϕ：機體相對於地面座標系Y軸的夾角。
pitch（俯仰角）θ：機體相對於地面座標系X軸的夾角。
yaw（偏航角）ψ：機體相對於地面座標系Z軸的夾角。

現在拿起右手比個「讚」，拇指朝向軸的方向，剩下四指收起的方向，即為以上三個角度的方向。

由於實際上，機體上的感測器量到的數值都是基於機體座標系的，因此把這些數據從機體座標系轉換為地面座標系才是我們要的，

四軸飛行器上有三種感測器：

加速度計：測機體座標系三軸的加速度(u',v',w')。

陀螺儀：測機體座標系三軸的角速度(p,q,r)。

磁力計：測機體座標系三軸的磁感應強度，

因此，要如何透過(u',v',w')、(p,q,r)轉換成(ϕ,θ,ψ)呢？請待下回分解。