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文章目录
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- 摘要
- [1. betaflight 坐标系](#1. betaflight 坐标系)
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- [1.1 机体坐标系 Body Frame（BF 标准，原点：飞行器重心）](#1.1 机体坐标系 Body Frame（BF 标准，原点：飞行器重心）)
- [1.2 地理 / 导航坐标系（Earth / Navigation Frame）](#1.2 地理 / 导航坐标系（Earth / Navigation Frame）)
- [2. betaflight 欧拉角定义](#2. betaflight 欧拉角定义)
- [3. 关键易错对比表](#3. 关键易错对比表)
- [4. 坐标系变换简要关系](#4. 坐标系变换简要关系)
- [5. IMU 传感器坐标系 ≠ 机体坐标系](#5. IMU 传感器坐标系 ≠ 机体坐标系)
- [6. 总结](#6. 总结)
摘要
本节主要记录从零开始学习betaflight《5-坐标系》，只有掌握了这个才能更好的看懂驱动及导航控制的整个细节实现，特别是为什么IMU那样放置，为什么要旋转，这些都和坐标系有联系，betaflight中有两套重要的坐标系，机体坐标系和导航坐标系。
1. betaflight 坐标系
- Betaflight / iNav：机体系 BODY (前 - 左 - 上)，导航系 ENU（东北天），和传统航空标准不一样，极易踩坑。
- PX4/ArduPilot：FRD / NED；
1.1 机体坐标系 Body Frame（BF 标准，原点：飞行器重心）
X 轴（Roll 横滚轴）：指向机头（向前 Forward）
✅ 绕 X 正方向旋转 → 向右横滚 Roll+（机身向右倾斜）
Y 轴（Pitch 俯仰轴）：指向机身左侧（Left）
✅ 绕 Y 正方向旋转 → 机头向下俯冲 Pitch+
Z 轴（Yaw 偏航轴）：垂直机身向上（Up）
✅ 绕 Z 正方向旋转 → 机头向右偏航 Yaw+（顺时针）
cpp
一句话速记：前 (X)、左 (Y)、上 (Z)
❗⚠️ 传统航空 FRD 是【前 - 右 - 下】，BF 是【前 - 左 - 上】，Y、Z 全部反向！
cpp
机体角速度正负（陀螺仪输出）
gyro.x > 0：向右滚
gyro.y > 0：低头俯冲
gyro.z > 0：机头顺时针右转1.2 地理 / 导航坐标系（Earth / Navigation Frame）
Betaflight 导航、姿态解算外部参考基准：ENU（East-North-Up 东北天，右手系）
原点：起飞点水平面
X_E：东 East
Y_N：北 North
Z_U：天 Up（远离地面，重力反方向）
- 注意：
很多惯性导航教材、PX4 使用 NED（北东地），二者 Z 轴完全反向，坐标系顺序不同，矩阵转换必须注意符号。
2. betaflight 欧拉角定义
姿态角含义（地面站看到的 Roll/Pitch/Yaw）：
- Yaw（ψ 偏航）：机体 Z 轴在水平面投影与正北夹角
Yaw=0°：机头朝北
Yaw 增加：机头顺时针转向东 - Pitch（θ 俯仰）：机身 X 轴相对水平面倾角
Pitch > 0：机头向下（这里和apm,px4的相反） - Roll（ϕ 横滚）：机身绕机头 X 轴倾斜
Roll > 0：机身向右倾斜
3. 关键易错对比表
4. 坐标系变换简要关系
5. IMU 传感器坐标系 ≠ 机体坐标系
飞控板上芯片原始坐标轴是Sensor Frame。
Betaflight 配置页 Board Alignment（板子旋转）作用：
把 IMU 原始传感器坐标系 → 转换到标准【前 - 左 - 上】机体坐标系。
箭头朝前平放时，IMU 默认对齐 CW0_DEG 满足：
Sensor.X → Body.X（向前）、Sensor.Y→Body.Y（向左）、Sensor.Z→Body.Z（向上）。
6. 总结
- 注意bf和apm,px4机体坐标系和地理坐标系差异
- 注意传感器坐标系和机体坐标系如何对齐