97 lines
3.0 KiB
Python
97 lines
3.0 KiB
Python
import math
|
|
|
|
# WGS-84 赤道半径(米)
|
|
EARTH_RADIUS = 6378137.0
|
|
|
|
|
|
def latlon_to_ned(lat, lon, alt, ref_lat, ref_lon, ref_alt):
|
|
"""
|
|
将 WGS-84 经纬高 (LLA) 转换为局部 NED 坐标 (x, y, z)
|
|
|
|
Args:
|
|
lat, lon, alt: 目标点的纬度(deg)、经度(deg)、海拔(m)
|
|
ref_lat, ref_lon, ref_alt: 参考点(起飞点)的纬度、经度、海拔
|
|
|
|
Returns:
|
|
(x, y, z): NED 坐标 (米)
|
|
x: 北向距离 (正北为正)
|
|
y: 东向距离 (正东为正)
|
|
z: 向下距离 (向下为正,即向上为负)
|
|
"""
|
|
# 1. 纬度差 -> 北向距离 (x)
|
|
dlat = math.radians(lat - ref_lat)
|
|
x = dlat * EARTH_RADIUS
|
|
|
|
# 2. 经度差 -> 东向距离 (y),需乘以纬度的余弦值修正
|
|
dlon = math.radians(lon - ref_lon)
|
|
y = dlon * EARTH_RADIUS * math.cos(math.radians(ref_lat))
|
|
|
|
# 3. 高度差 -> NED Z (向下为正)
|
|
# 若目标海拔高于参考点,则 z 为负(向上)
|
|
z = -(alt - ref_alt)
|
|
|
|
return x, y, z
|
|
|
|
|
|
def latlon_alt_to_local_offset(target_lat, target_lon, target_alt,
|
|
current_lat, current_lon, current_alt):
|
|
"""
|
|
将目标经纬高转换为相对当前位置的 LOCAL_OFFSET_NED 偏移量。
|
|
|
|
Args:
|
|
target_lat, target_lon: 目标纬度/经度(度)
|
|
target_alt: 目标相对高度(米,正值向上)
|
|
current_lat, current_lon: 当前纬度/经度(度)
|
|
current_alt: 当前相对高度(米,正值向上)
|
|
|
|
Returns:
|
|
(x, y, z): 相对当前位置的 NED 偏移(米)
|
|
x: 北向偏移,正值向北
|
|
y: 东向偏移,正值向东
|
|
z: 下向偏移,正值下降,负值爬升
|
|
"""
|
|
return latlon_to_ned(
|
|
target_lat, target_lon, target_alt,
|
|
current_lat, current_lon, current_alt,
|
|
)
|
|
|
|
|
|
def haversine(lat1, lon1, lat2, lon2):
|
|
"""
|
|
使用 Haversine 公式计算两个经纬度点之间的球面距离(米)
|
|
|
|
Args:
|
|
lat1, lon1: 起点纬度、经度(度)
|
|
lat2, lon2: 终点纬度、经度(度)
|
|
|
|
Returns:
|
|
水平距离(米)
|
|
"""
|
|
dlat = math.radians(lat2 - lat1)
|
|
dlon = math.radians(lon2 - lon1)
|
|
a = (math.sin(dlat / 2) ** 2 +
|
|
math.cos(math.radians(lat1)) *
|
|
math.cos(math.radians(lat2)) *
|
|
math.sin(dlon / 2) ** 2)
|
|
c = 2 * math.atan2(math.sqrt(a), math.sqrt(1 - a))
|
|
return EARTH_RADIUS * c
|
|
|
|
|
|
def dist_3d_latlon(lat1, lon1, alt1, lat2, lon2, alt2):
|
|
"""
|
|
计算两个经纬高坐标之间的 3D 距离(米)
|
|
|
|
水平距离使用 Haversine 公式,垂直距离使用高度差。
|
|
此处的 alt 为相对高度(正值向上),与 SETPOINT 协议一致。
|
|
|
|
Args:
|
|
lat1, lon1, alt1: 起点纬度(度)、经度(度)、相对高度(米)
|
|
lat2, lon2, alt2: 终点纬度(度)、经度(度)、相对高度(米)
|
|
|
|
Returns:
|
|
3D 距离(米)
|
|
"""
|
|
horizontal = haversine(lat1, lon1, lat2, lon2)
|
|
vertical = alt1 - alt2
|
|
return math.sqrt(horizontal ** 2 + vertical ** 2)
|