[发明专利]一种偏振-地磁信息深度融合全自主姿态解算方法

权利要求书

1.一种偏振-地磁信息深度融合全自主姿态解算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)、利用运动体上安装的偏振传感器获取天空偏振场信息，通过偏振矢量p与太阳矢量s^*b的信息传递关系，解算机体系下的太阳矢量s^*b并进行单位化得s^b，结合运动体当地位置及时间，确定导航系下的太阳矢量sⁿ；所述机体系是指以运动体为参考建立的坐标系；

步骤(2)、通过三轴磁力计测量并解算，得到机体系下的地磁矢量m^b，参考世界地磁模型WMM求解导航系下地磁矢量mⁿ，对m^b和mⁿ进行单位化得到和提取两坐标系下的地磁矢量的角度信息；

步骤(3)、结合前两步骤得到的矢量，通过符号公式：消除步骤(1)中机体系下太阳矢量s^b的二义性得到

步骤(4)、根据矢量叉乘运算法则，联合机体系下单位化的地磁矢量和太阳矢量建立机体系下的二阶方位张量F^b；在导航系下，基于太阳矢量sⁿ和单位化的地磁矢量融合，构建导航系下的二阶方位张量Fⁿ；

所述步骤(4)中的根据矢量叉乘运算法则，联合机体系下单位化的地磁矢量和太阳矢量建立机体系下的二阶方位张量F^b；在导航系下，基于太阳矢量sⁿ和单位化的地磁矢量融合，构建导航系下的二阶方位张量Fⁿ，具体方法如下：

联合单位化的地磁矢量和太阳矢量构建机体系下的二阶方位张量F^b：

基于太阳矢量sⁿ和单位化的地磁矢量构建导航系下的二阶方位张量Fⁿ：

步骤(5)、通过姿态转换关系建立F^b与Fⁿ的信息传递关系：结合步骤(3)和(4)得到的F^b及Fⁿ，反演解算姿态转换矩阵得到运动体的航向角ψ和姿态角θ,γ。

2.根据权利要求1所述的一种偏振-地磁信息深度融合全自主姿态解算方法，其特征在于：

所述步骤(1)的利用偏振传感器获取天空偏振场信息，通过偏振矢量p与太阳矢量s^*b的信息传递关系，解算机体系下的太阳矢量s^*b并进行单位化得s^b，结合运动体当地位置及时间，确定导航系下的太阳矢量sⁿ，具体要求如下：

通过偏振传感器获取两个不同方向d_i,d_j的偏振角α_i,α_j，方向矢量d_i,d_j在传感器坐标系中表示为(μ_iν_i)和(μ_jν_j)，其中，μ_i,μ_j为传感器坐标系中的天顶角，ν_i,ν_j为传感器坐标系中的方位角，即与x轴顺时针夹角，那么d_i,d_j两方向上的偏振矢量p_i,p_j表示为：

p_i＝[sinμ_icosν_i -sinμ_isinν_i cosμ_i]^T

p_j＝[sinμ_jcosν_j -sinμ_jsinν_j cosμ_j]^T

根据瑞利散射理论，建立偏振矢量与太阳位置矢量之间的信息传递关系，得到传感器坐标系下的太阳矢量s^s，表示为：

s^s＝p_i×p_j

将传感系坐标系下的太阳矢量s^s，通过安装矩阵转换关系：并进行单位化得到机体系下的太阳矢量s^b：

根据运动体的位置信息和时间信息，通过查询天文年历得到太阳相对于地理坐标系的天顶角σ和方位角δ，则对应的导航系下的太阳矢量为：

sⁿ＝[sinσcosδ -sinσsinδ cosσ]^T。