GPS车载导航中的坐标转换冯宝红，王庆，万德钧（东南大学，南京210096）GPS车载导航中实用的高斯运算公式，并以实际数据分析了该公式的转换精度。
同时，提出了平均转轴相似变换法进行平面坐标转换的有关算法。
GPS定位数据是基于WGS-84地心坐标系。WGS-84地心空间直角坐标系定义为：原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面与CTP赤道的交点，r轴与Z、X轴构成右手坐标系。WGS-84地心大地坐标系定义为：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴相合，大地掉度6为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度i为过地面点的椭球子午面与BIH1984.0定义的零子午面之间的夹角，大地高丑为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。GPS车载导航中的电子平台一般是数字地图，其所显示的位置信息是基于本地高斯平面坐标系统，如北京54坐标系或地方独立坐标系。要使GPS定位信息正确地显示在数字地图上，必须将GPS定位结果大地坐标（i，转换为本地高斯平面坐标（x，>）。一般要通过两步转换，首先将WGS-84的大地坐标（i转换为对应于WGS-84椭球的高斯平面坐标（X84，知），然后再经过平面坐标转换，将高斯平面坐标（X84，>84）强制附合到本地高斯平面坐标系统，以实现GPS定位信息在数字地图中的正确匹配。正因如此，本文推导了GPS车载导航中实用的高斯正算公式和用平均转轴相似变换法进行平面坐标转换的有关算法。
WGS-84大地坐标转换为高斯平面坐标1.1高斯投影及高斯平面坐标系的定义由于椭球是一个规则的、不可展曲面，在它上面进行坐标计算非常复杂，而且其结果是椭球体上的大地坐标，这虽有实际意义，但不能满足GPS定位数据的地图匹配的要求。为此，选择适当的方法将椭球体上定位成果化算为某一平面上，这一平面就是高斯平面。设想用一个断面与椭球体子午圈相等的椭圆柱套在椭球上，椭圆柱面与某一选定的子午线（称为中央子午线）相切（如），然后在保持正形投影的条件下，将椭球体上的子午线、赤道和各点均投影到椭圆柱面上。将椭圆柱面沿轴线，并通过N、S两端切开，展开所得的平面即为高斯平面（如）。
几何定义：中央子午线与赤道的交点为原点，中央子午线为X轴，赤道面与椭圆柱面相交成一条直线，该直线与中央子午线正交，构成r轴（如）。在高斯投影中，椭球面上的任一角度，投影后保持不变，中央子午线上没有长度变形，其它均有长度变形。为了限制长度变形对定位精度的损害，通常还要进行投影分带，将投影区域限定在中央子午线两侧，有6*带和3*带两种。每一个投影带设有一个平面坐标系，为了避免r坐标出现负值，在中央子午线上的各点r坐标定为500km，即将X轴向西平1.2实用的高斯正算公式将GPS所接收到的定位数据大地坐标（L，B）转换为高斯平面坐标（，y84），有关X，少的推导过程较复杂，本文只给出结果：L0为投影带中央子午线经度，r=206265，卯酉圈曲率半径N椭球**偏心率e=2*-a2，辅助变量t=tanB，辅助变量r=e，cosB，椭球第二偏心率e，=a2/b2a、b分别为椭球的长、短半径，扁率《=（a-b）/a，X为赤道至掉度为B的平行圈的子午线弧长，其计算公式为：将被积函数按级数展开，取至，项，求其积分，可得收敛较快的交错级数：c为极曲率半径。1024将（12）式化简，并求得转换参数：3坐标转换的实际应用南京市某银行运钞车GPS监控系统中所使用的电子地图，来源于本地坐标系统的数字坐标。现将车载GPS定位结果按本文介绍的坐标转换方法，实时地转换为统一的当地坐标，其实际定位轨迹如所示。
实际应用表明，经简化的高斯正算公式和平面坐标转换算法，在满足动态定位精度的同时，还具有很好的实时性。
4结语我们通过理论推导和实测数据分析，简化得到了GPS车载导航中实用的高斯正算公式。同时，采用平均转轴相似变换法进行平面坐标的转换。在南京市某银行运钞车GPS监控系统的坐标转换中应用该方法，取得了满意的坐标匹配效果。
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