专利名称：导航系统中的一种快速地理坐标投影转换方法
技术领域：
本发明涉及地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)领域，具体涉及一种高效快速的从GPS经纬度坐标转换到GIS图形坐标的方法，能够使GPS移动目标快速准确的显示在图形屏幕上面。
背景技术：
在信息社会中，80％的信息与位置信息有关，所以专门用来处理位置信息的系统(比如GIS系统、GPS系统)的应用现在十分广泛。导航系统就是位置信息系统的一种应用，在导航系统中首要解决的问题就是要将移动目标在现实世界具体位置和系统中的电子地图内容对应起来。移动目标的实时具体位置是由GPS信号接受模块确定，它是一种地心坐标(WGS经纬度坐标)，如果要和导航系统中的电子地图内容对应起来一般需要经过下面的步骤1.通过空间大地坐标和空间直角坐标之间的转换将WGS经纬度坐标转换为WGS空间直角坐标，有专门地理坐标转换公式完成该转换；2.通过不同基准面的空间直角坐标系间的转换，将WGS空间直角坐标转换为北京54或者西安80空间直角坐标，实现这种坐标转换的主要方法有布尔沙模型及七参数法；3.将空间直角坐标转换为空间大地坐标，就是前面步骤1的逆向过程这里就是将北京54或者西安80空间直角坐标转换为相应的空间大地坐标；4.将北京54或者西安80空间大地坐标通过高斯投影正算转换为相应的平面坐标；5.通过平面坐标之间的转换将北京54或者西安80平面坐标转换为地方坐标系统；6.将地方坐标系统转换为导航系统中的屏幕设备坐标。
从上面的过程中可以看出要将GPS�？椴杉降牡乩碜曜晃己较低持械钠聊蛔晷枰玫酱罅康母丛庸郊扑悖唤鋈绱耍诓街�3中的七参数转换方法，需要知道X平移，Y平移，Z平移，而将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K七个参数，但是这七个参数是不公开的，并且不同的区域这七个参数值是不相同的，一般情况下是通过采集三个校准点(同时具有WGS空间直角坐标和北京54空间直角坐标)根据公式推导出这七个参数；同样步骤5中的平面坐标之间转换可能有标准北京、西安坐标和地方坐标(实际图形坐标可以看作一种地方坐标)之间的转换，这里也需要采集控制点计算转换参数。
如果采用上面的地理坐标投影转换方法将是一个十分繁琐和缓慢的过程，并且会导致导航数据采集成本相对较高。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述存在的问题和不足，针对导航应用提供一种快速简单的地理坐标的转换方法，将GPS信号采集模块得到的位置信息方便的转换到导航系统中并在屏幕上将信息用图形的方式显示出来。
本发明涉及到GPS信号处理、GIS地理坐标转换和地图投影、计算机图形二维坐标转换等内容，包含GPS接收�？椤⒌己饺碛布低�、位置信息处理和误差校正�？�、电子地图四个组成部分，通过位置信息处理和误差校正�？椋獹PS接收模块中的位置信息通过快速简单的地理坐标投影转换，导入到导航系统中并且在电子地图上显示出来。具体方法如下1.通过GPS接收�？榈玫揭贫勘晡恢眯畔ⅲ恢眯畔⑼ü碜晃曜几袷降腤GS经纬度坐标，将WGS经纬度坐标直接当作西安80经纬度坐标，由于这两个坐标系统近似平行，不会导致图形扭曲，但还是会导致一些误差，在后面会进行一些误差处理；2.通过高斯投影将西安80经纬度坐标转换为西安80平面坐标，这里需要知道地球椭球参数和该位置的中央经度；3.将西安80平面坐标转换为导航系统中的电子地图的图形坐标，这里进行的就是误差校正工作，由步骤1导致的误差将在这里进行处理，采用的四参数坐标转换方法，公式如下x＝(x′*cos(a)+y′*sin(a)+xd)*k；y＝(y′*cos(a)-x′*sin(a)+yd)*k；参数说明xdx平移，ydy平移，a旋转角度，k缩放比例尺要计算出上面的四个参数需要找两个已知控制点，这两个已知控制点的西安80平面坐标和电子地形坐标都需要知道，然后根据上面的公式反向推导出四参数4.将电子地图的图形坐标转换为导航系统中的屏幕设备坐标，简单的二维坐标转换，不涉及到图形旋转。
图1导航系统中位置信息总体流程图。
图2地理坐标投影转换流程图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明。
由图1可见，导航所需的位置信息首先通过GPS接收�？榈玫剑缓蠼恢眯畔⑼ü懒⒌奈恢眯畔⒋砗臀蟛钚Ｕ？榻写淼玫奖曜几袷降腤GS经纬度坐标，导航系统接收的是WGS经纬度坐标，导航软件系统再调用位置信息处理和误差校正�？椋饫锏腤GS经纬度坐标被直接当作西安80经纬度坐标，通过高斯投影将西安80经纬度坐标转换为西安80平面坐标，再将西安80平面坐标转换为电子地图的图形数据，电子地形数据要显示在导航系统的屏幕上面，还要通过一个内部的三参数坐标转换，这一步骤是由导航软件系统完成的。
图2说明了本发明的具体处理流程，图中共有三个坐标转换过程高斯投影、四参数转换和三参数转换，高斯投影和四参数转换是位置信息处理和误差校正模块处理的内容，首先在高斯投影中，位置信息处理和误差校正�？橹杏泄潭ǖ牡厍蛲智虿问醒刖雀菀贫勘晡恢眯畔⒍范ǎ热缫贫勘甏τ谖浜菏兄醒刖染臀�114度或者117度(分别是采用三度分带和六度分带)，�？槿范松厦娴牟问缶涂梢越恢眯畔⒋游靼�80经纬度坐标转换为西安80平面坐标。四参数转换是将西安80平面坐标转换为电子地图的图形坐标(这里的图形坐标是平面坐标)，首先要计算四参数，通过在位置信息处理和误差校正�？榇碇蟹直鹗淙肓礁隹刂频愕奈靼�80经纬度坐标(或者西安80平面坐标)和电子地形坐标(不同格式电子地图坐标系统是不相同的)，模块根据公式得到四个方程组从而可以计算出四参数(x平移、y平移、旋转、缩放)。通过计算处理四个参数就可以将西安80平面坐标转换为电子地图的图形坐标，这样通过GPS接收�？榈玫降奈恢眯畔⒕涂梢院偷缱拥赝嫉哪谌萦谰玫亩杂ζ鹄戳恕Ｍü己饺砑娜问曜痪涂梢越缱拥赝嫉哪谌莅凑兆约旱男枰谙允旧璞干厦嫦允境隼础�
权利要求
1.导航系统中的一种快速地理坐标投影转换方法，包括GPS信号接收�？�、导航软硬件系统、电子地图、位置信息处理和误差校正�？椋涮卣髟谟诒痉椒ò凑找韵虏街杞衋.通过GPS接收�？榈玫揭贫勘晡恢眯畔ⅲ恢眯畔⑼ü恢眯畔⒋砗臀蟛钚Ｕ？榇碜晃曜几袷降腤GS经纬度坐标，并将WGS经纬度坐标直接当作西安80经纬度坐标；b.通过高斯投影将西安80经纬度坐标转换为西安80平面坐标；c.将西安80平面坐标转换为导航系统中的电子地图的图形坐标，并进行误差校正工作；d.将电子地图的图形坐标转换为导航系统中的屏幕设备坐标。
2.根据权利要求1所述的导航系统中一种快速地理坐标投影转换方法，其特征在于通过专门的位置信息处理和误差校正�？槭挂贫勘晖ü鼼PS信号接收模块得到的位置信息经过处理准确的匹配到各种导航系统和各种电子地图中。
3.根据权利要求1所述的导航系统中一种快速地理坐标投影转换方法，其特征在于将西安80平面坐标转换为导航系统中的电子地图的图形坐标中的误差处理方法为四参数坐标转换法，公式如下x＝(x′*cos(a)+y′*sin(a)+xd)*k；y＝(y′*cos(a)-x′*sin(a)+yd)*k；其中xdx平移，ydy平移，a旋转角度，k缩放比例尺，计算出上面的四个参数只需要找两个已知控制点，根据两个已知控制点的西安80平面坐标和电子地形坐标从上面的公式推导出四参数。
全文摘要
本发明提供了一种应用于导航系统中的快速地理坐标投影转换方法，包括GPS信号接收模块、导航软硬件系统、电子地图、位置信息处理和误差校正�？椋ü盼恢眯畔⒋砗臀蟛钚Ｕ？榭梢越贫勘甑奈恢眯畔⒖焖俚钠ヅ涞降己较低车南允旧璞钢校鸵郧暗淖环椒ㄏ啾龋痉⒚鞑街杓蚧�、操作简单、降低了导航数据采集成本，本发明还具有很好的兼容性，能够将移动目标位置信息转换到各种不同格式的电子地图中。
文档编号G01C21/26GK1595067SQ20041001333
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月23日 优先权日2004年6月23日
发明者廖德祥, 周训飞, 吴玲琦, 章文涛, 谢骏 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
