文章已更新，详见新总结
以移动机器人导航为例，对移动机器人进行导航计算，首先要选定一个参考坐标系，才能知晓移动机器人的地理位置及其航向与水平姿态。因此，在讨论移动机器人相对于地面运动状态，确定其位置信息时，首先必须建立相对应的参考坐标系。
描述移动机器人相对运动时有五种常用的坐标系，分别是地心惯性坐标系(i系)、地球坐标系(e系)、地理坐标系(t系)、载体坐标系(b系)和导航坐标系(n系)，如图13-1所示。
(1)地心惯性坐标系
(OeXiYiZi)。地心惯性坐标系作为测量物体运动信息的参考基准，以地球中心为原点，三轴指向不随地球自转发生变化。
(2)地球坐标系
(OeXeYeZe)。地球坐标系是以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系，以地球中心为坐标原点，三轴随着地球自转不断旋转变化。
(3)地理坐标系(OXtYt Zt)。地理坐标系原点为移动机器人所在点，坐标轴Xt、Yt、Zt分别指向地球正东方向、地理正北方向和天向，称为“东北天”坐标系。
(4)载体坐标系(OXbYbZb)。载体坐标系通常固连于运动载体，以载体质心为坐标原点，以载体纵轴(侧倾轴)为Yb轴且向前为正，以载体横轴(俯仰轴)作为Xb轴且向右为正，Zb轴(偏航轴)沿竖轴向上。
(5)导航坐标系(OXnYnZn).导航坐标系作为导航计算的基准，不同机器人不同的任务可以根据需要使用不同的导航坐标系，当导航坐标系与前述定义的地理坐标系重合时可称为指北方位系统。
移动机器人在运动过程中除了位置发生变化，其姿态也会发生变化。沿Z轴方向看，绕Z轴逆时针做旋转运动是偏航运动，旋转角度称为偏航角;沿X轴方向看，绕X轴逆时针方向做旋转运动是俯仰运动，旋转角度称为俯仰角;沿Y轴方向看，绕Y轴逆时针方向做旋转运动是横滚运动，旋转角度称为横滚角。
如图13-2所示，移动机器人载体坐标系(OXbYZb)分别绕机身纵轴、竖轴、横轴做
三次基本旋转后即与地理坐标系(“东北天”)重合，产生三个姿态角度:偏航角θ、俯
仰角β和横滚角φ。
