基準座標系とは、物体の位置、速度、加速度を測定するために使用される座標系です。エンジニアや科学者が運動を一貫して記述できるように、固定または移動する基準点を提供します。必要な視点に応じて、異なるアプリケーションが異なる基準座標系を使用します。
基準座標系の種類
モーションとナビゲーションを理解するには、適切な参照フレームを定義する必要があります。適切な参照フレームを選択することで、多様なアプリケーションにわたって正確なモーショントラッキングが保証されます。
慣性基準座標系
慣性基準座標系は、一定の速度を維持します。つまり、静止しているか、加速せずに移動しています。エンジニアは、物理学やナビゲーションでこの座標系を使用します。宇宙空間では、衛星は慣性座標系で地球を周回しており、そこでは外部からの力を受けずにニュートンの法則が適用されます。海上では、船舶のナビゲーションシステムは慣性座標系を仮定して、外洋での軌道を計算します。
地球中心・地球固定（ECEF）座標系
この座標系は地球とともに回転するため、GPSおよび地理位置情報アプリケーションに役立ちます。地球の中心に配置されたX、Y、Z軸を使用して位置を定義します。たとえば、自動車のGNSS受信機は、リアルタイムナビゲーションを提供するために、ECEF座標系で自身の位置を計算します。航空機のフライトマネジメントシステムが、ECEF座標を使用して地球の表面に対する相対的な位置を決定する場合も同様です。
North-East-Down (NED) 座標系
専門家（pro）は、地球表面付近で動作する車両のローカル座標系としてNEDフレームを使用します。このフレームは、地理的な方向（北、東、下）に沿っています。ドローンがNED座標を利用することで、飛行経路の調整中に正確な位置を維持できます。同様の例として、潜水艦がNEDを使用して動きを追跡し、正確な水中ナビゲーションを維持することが挙げられます。
機体フレーム
＜a href="/glossary/body-frame/">機体座標系は、通常はその構造に合わせて、物体と連動して動きます。エンジニアはこの座標系を利用して、力学を計算し、動きを制御します。たとえば、戦闘機の自動操縦装置は、独自の機体座標系を使用して姿勢を安定させます。ロボットアームは、たとえば、機体座標系に対する関節の動きを計算します。
基準座標系は、航空宇宙、海洋、およびロボティクスアプリケーションにおける正確なナビゲーション、制御、および追跡を保証し、モーションの定義に役立ちます。
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