1 Descripción general del sistema de coordenadas del opendrive
OpenDRIVE utiliza tres tipos de sistemas de coordenadas, como se muestra en la siguiente figura:
- Sistema de coordenadas inercial del eje x / y / z
- Sistema de coordenadas del eje de la línea de referencia s / t / h
- Sistema de coordenadas del eje local u / v / z
A menos que se especifique lo contrario, la búsqueda y posicionamiento del sistema de coordenadas local se llevará a cabo en relación con el sistema de coordenadas de la línea de referencia. El ajuste de la posición y dirección del sistema de coordenadas de la línea de referencia se realiza con respecto al sistema de coordenadas inercial. El método específico es el ángulo de rotación del origen, el ángulo de rumbo / ángulo de guiñada del origen, el ángulo de guiñada / balanceo ángulo y el ángulo de paso y su relación. La relación entre los dos se explicará en detalle.
2 sistemas de coordenadas inerciales
De acuerdo con ISO 8855, el sistema de coordenadas inercial es un sistema de coordenadas diestro, y las direcciones de apuntamiento de sus ejes son las siguientes (ver Figura 7):
- eje x ⇒ derecha
- eje y ⇒ arriba
- eje z ⇒ apunta fuera del plano de dibujo
Las siguientes convenciones se aplican a la georreferenciación:
- eje x ⇒ este
- eje y ⇒ norte
- eje z ⇒ arriba
Al establecer el ángulo de rumbo / ángulo de guiñada (rumbo), el ángulo de cabeceo (cabeceo) y el ángulo de guiñada / ángulo de balanceo (balanceo) en secuencia, los elementos (como objetos, señales, etc.) se pueden colocar en el sistema de coordenadas inerciales:
La figura 7 muestra el eje positivo y la dirección del ángulo correspondiente.
x '/ y' / (z '= z) se refiere al sistema de coordenadas después de que el ángulo de rumbo / guiñada gira el eje x / y / z alrededor del eje z. El sistema de coordenadas x '' / (y '' = y ') / z' 'se refiere al sistema de coordenadas después de rotar el eje x' / y '/ z' alrededor del eje y 'en el ángulo de inclinación. Finalmente, el sistema de coordenadas (x '' '= x' ') / y' '' / z '' 'se obtiene después de rotar x' '/ y' '/ z' 'con el ángulo de guiñada / ángulo de balanceo.
3 Sistema de coordenadas de la línea de referencia
El sistema de coordenadas de la línea de referencia también es un sistema de coordenadas de la mano derecha, que se aplica a la línea de referencia de la carretera. La dirección s sigue la dirección tangente de la línea de referencia. Lo que debe explicarse aquí es que la línea de referencia siempre se coloca en el plano x / y definido por el sistema de coordenadas inerciales. La dirección t es ortogonal a la dirección s. Todo el sistema de coordenadas de la mano derecha se completa después de definir la dirección h ascendente perpendicular al eje xy al eje y. Los grados de libertad definidos son los siguientes:
s: las coordenadas están a lo largo de la línea de referencia, con [m] como unidad, medidas desde el punto inicial de la línea de referencia de la carretera y calculadas en el plano xy (es decir, el perfil de elevación de la carretera no se considera aquí) ;
t: lado, en la inercia x / Positivo a la izquierda en el plano y;
h: perpendicular al plano st en el sistema de coordenadas de la derecha;
Similar al sistema inercial, s '/ t' / h 'ys' '' / t '' '/ h' '' se refieren a las coordenadas obtenidas al girar alrededor del ángulo de rumbo / ángulo de guiñada y el sistema de ángulo de guiñada / ángulo de balanceo . Como se muestra en la Figura 11, el sistema de coordenadas de la línea de referencia se puede colocar en el espacio de inercia proporcionando las coordenadas de origen y la dirección relativa al origen del sistema de coordenadas de inercia (ángulo de rumbo / ángulo de guiñada).
La hiperelevación provoca un ángulo de guiñada / balanceo dentro de la línea de referencia.
El ángulo de inclinación no puede aparecer en el sistema de coordenadas del eje s / t / h. La elevación de la línea de referencia se muestra en la figura siguiente. La elevación no tiene ningún efecto sobre la duración de s.
4 Sistema de coordenadas local
De acuerdo con ISO 8855, el sistema de coordenadas local es un sistema de coordenadas para diestros y las direcciones de apuntado de sus ejes son las siguientes. Lo siguiente se aplica a los sistemas de coordenadas no giratorios:
u: Emparejar hacia adelante s
v: Emparejar a la izquierda t
z: Emparejar h hacia arriba
Puede colocar elementos (como objetos) en el sistema de coordenadas local configurando secuencialmente el ángulo de rumbo / ángulo de guiñada, el ángulo de inclinación y el ángulo de guiñada / ángulo de balanceo:
En el sistema de coordenadas local, se definen los siguientes ángulos:
La figura 14 muestra el eje positivo y la dirección del ángulo correspondiente. El sistema de coordenadas local solo se puede colocar en el espacio de la línea de referencia mediante el siguiente método: como se muestra en la Figura 16, se proporcionan el origen del sistema de coordenadas local y la dirección relativa al sistema de coordenadas de la línea de referencia y el origen del sistema local en el sistema de coordenadas de la línea de referencia (Ángulo de rumbo / Ángulo de guiñada).
5 Resumen de todos los sistemas de coordenadas disponibles
El sistema de coordenadas inercial, el sistema de coordenadas de la línea de referencia y el sistema de coordenadas local se utilizarán en OpenDRIVE al mismo tiempo. El ejemplo de la Figura 17 describe la configuración de posición y orientación de los tres sistemas de coordenadas entre sí.
6 Referencia de coordenadas geográficas en OpenDRIVE
La estandarización del sistema de referencia espacial la lleva a cabo el European Petroleum Survey Group (EPSG), que se define mediante los parámetros utilizados para describir el datum geodésico. El datum geodésico es un sistema de referencia de coordenadas elaborado por la recopilación de las posiciones del modelo elíptico con respecto a la Tierra.
La descripción del datum geodésico se completa utilizando una cadena de proyección basada en PROJ (un formato para el intercambio de datos entre dos sistemas de coordenadas). Estos datos deben marcarse como CDATA porque pueden contener caracteres que interfieren con la semántica XML de los atributos de los elementos.
En OpenDRIVE, la información de referencia geográfica sobre el conjunto de datos se presenta en el elemento <geoReference> del elemento <header>. La cadena Proj (como se muestra en el siguiente ejemplo XML) contiene todos los parámetros que definen el sistema de referencia espacial utilizado:
Para obtener información detallada sobre las cadenas de proyectos, consulte https://proj.org/usage/projections.html
La definición de proyección no puede (deberá) ser más de uno. Si falta la definición, se supone que es un sistema de coordenadas cartesiano local.
Se recomienda encarecidamente utilizar el grupo de parámetros oficial de la cadena proj (use el enlace para consultar la cadena: https://epsg.io/). Los parámetros no deben cambiarse. Algunos sistemas de referencia espacial como UTM tienen pseudodesplazamientos este y norte ocultos, y se definen aquí mediante los parámetros + x_0 e + y_0.
Si desea aplicar un desplazamiento, use el elemento <offset> en lugar de cambiar todos los valores de los parámetros.
Ejemplo XML:
<geoReference>
<![CDATA[+proj=utm +zone=32 +ellps=GRS80 +towgs84=0,0,0,0,0,0,0 +units=m +no_defs]]>
</geoReference>
regla:
- <desplazamiento> debería hacer que las coordenadas xey de OpenDRIVE se centren aproximadamente en (0; 0). En el caso de que las coordenadas xey sean demasiado grandes, debido a la precisión limitada de los números de punto flotante de doble precisión IEEE 754, es posible que las aplicaciones que utilizan coordenadas de punto flotante internamente no puedan procesarlas con precisión.