坐标系与单位

了解 UE 和 ROS 的坐标系有什么不同，uBot 的数据用什么单位，以及两边之间怎样换算。

俯视图，圆点表示 Z 轴朝上、指向读者。

	UE	ROS（REP-103）
手性	左手系（left-handed）	右手系（right-handed）
X / Y / Z	前 / 右 / 上	前 / 左 / 上
长度单位	厘米	米
角度单位	度（Rotator）	弧度
偏航（Yaw）的正方向	向右	向左

UE 的坐标系和单位

UE 的世界和 Transform 用厘米，旋转（Rotator）在蓝图里用度。偏航是绕 Z 轴的旋转，正方向是向右转。

uBot 输出用的单位

uBot 的公共接口默认用国际单位制（SI）：米、秒、弧度。名字里带 Centimeters 或 Degrees 的属性除外。

量	单位
位置、距离	m
速度	m/s
线加速度	m/s²
角度	rad
角速度	rad/s
时间	s
世界变换	cm，UE 的原样

属性的名字里写着单位，比如 Position Meters、Angular Velocity Rad Per Second、Linear Acceleration Meters Per Second Squared。世界变换指点云帧、图像帧和 2D 激光雷达帧里的 Sensor Transform World。

数值换成了米，但坐标轴仍然是 UE 的：X 前、Y 右、Z 上。uBotSensor 的输出不做 ROS 转换，转换由 uBotROS 在发布时完成。

IMU 的线加速度是比力（specific force）：静止时读数约为 +9.8 m/s²（World 的重力加速度，默认 −980 cm/s²），方向是世界向上，用传感器坐标系表示。

ROS 的坐标系

ROS 遵循 REP-103：右手系，X 前、Y 左、Z 上，单位米。从 UE 到 ROS 是对 Y 轴的镜像，再换算单位。

所有映射都是自逆的：ROS To UE … 的公式和 UE To ROS … 相同，只有单位换算反过来。

相机另有光学系（z 前、x 右、y 下），它的 frame id 是相机的 frame id 加后缀 _optical。相机坐标系到光学系的旋转由 Camera Link To Optical Rotation 给出，后缀由 Get Optical Frame Suffix 给出。

转换规则

镜像时，位置、速度这类极向量（polar vector）只翻转 Y，角速度、力矩这类轴向量（axial vector）翻转 X 和 Z。下表是 UE 到 ROS 的规则：

量	UE → ROS	蓝图节点
位置	(x, -y, z) / 100	UE To ROS Position
线速度、加速度	(x, -y, z)	UE To ROS Vector
角速度、力矩	(-x, y, -z)	UE To ROS Angular Velocity
旋转	(-x, y, -z, w)	UE To ROS Rotation
变换	旋转镜像，平移换算	UE To ROS Transform
航向、扫描角	ROS = -UE	UE To ROS Yaw
时间	秒与 (sec, nanosec)	Seconds To ROS Time
6×6 协方差	部分元素变号	无节点

补充说明：

• 位置从厘米换成米。线速度、加速度这一行也适用于已经是米的点。
• 旋转是四元数 (x, y, z, w)，转换后归一化。
• 变换的平移从厘米换成米，缩放丢弃，输出缩放为 1。
• 航向、扫描角和偏航角速度的单位是弧度。
• 时间的反方向是 ROS Time To Seconds。负数或非有限值的秒得到 (0, 0)。
• 协方差第 r 行第 c 列的元素，在 r 和 c（从 0 数起）恰有一个是奇数时变号。没有蓝图节点，uBotROS 发布 Odometry 时自动处理。

反方向用对应的 ROS To UE … 节点。一个直观的结果：UE 里向右偏航，在 ROS 里是负的 z 角速度。

相关页面

• UE/ROS 约定库：这些转换节点的用法。
• TF 与 /clock：坐标系在 TF 树里的样子。
• 发布传感器数据：每种传感器发布到 ROS 时怎样换算。