[发明专利]一种基于偏振信息的组合导航方法

权利要求书

1.一种基于偏振信息的组合导航方法，其特征在于，实现步骤如下：

(1)根据当前推算的载体位置与时间信息查询天文年历得到太阳矢量在地理坐标系即n系下的方位角和高度角得到地理坐标系下单位太阳矢量sⁿ；

(2)利用偏振传感器测量偏振信息，利用光流传感器测量速度信息；其中偏振传感器与光流传感器各自的模块坐标系均与载体坐标系即b系重合，偏振传感器观测天空方向，光流传感器观测地面方向；偏振传感器测量得到偏振方位角载体坐标系下偏振矢量p^b为：

光流传感器测量得到载体在载体坐标系X轴、Y轴的速度信息v_x、v_y，载体坐标系下速度矢量v^b为v^b＝[v_x v_y 0]^T；

(3)基于偏振量测模型与光流量测模型，建立滤波量测模型；首先，建立偏振量测模型：根据瑞利散射模型，太阳矢量垂直于偏振矢量，可得：

其中，表示载体坐标系到地理坐标系的姿态转换矩阵；

由于存在姿态失准角误差φ，实际计算姿态转换矩阵为从而：

根据上式，偏振量测模型为：

其中，z_pol表示观测量，ν_pol表示量测噪声，p^b×表示偏振矢量p^b的反对称矩阵；

其次，建立光流量测模型：将微机电惯性组合捷联解算得到的速度与光流量测得到的速度之差作为量测量，量测方程为：

其中，z_of表示观测量，矩阵表示惯性捷联解算得到的地理坐标系下的速度，δv表示速度误差，ν_of表示量测噪声；

综合上述的偏振量测模型与光流量测模型，可得基于偏振与光流的滤波量测模型为：

z_k＝H_kx_k+ν_k，

其中，表示导航误差信息，δp表示位置误差，ν_k表示量测噪声；

(4)利用卡尔曼滤波估计导航误差信息，其中k时刻导航误差信息x_k估计为：

x_k＝x_k,k-1+K(z_k-H_kx_k,k-1)

其中，x_k,k-1表示卡尔曼滤波预测值，K表示卡尔曼滤波增益；

上述步骤建立了基于单个偏振传感器的线性量测模型，减少了硬件及计算复杂度，结合光流传感器的速度量测信息，可实现对载体三维运动误差信息的估计。

2.根据权利要求1所述的基于偏振信息的组合导航方法，其特征在于：所述步骤(1)中，太阳矢量的高度角与方位角由位置与时间信息确定，可通过查询天文年历得到，从而得到地理坐标系即n系下单位太阳矢量sⁿ为：