仿蚁类偏振光/北斗/微惯导自主式组合导航方法研究

发布时间：2022-01-09 01:48

　　偏振光导航是一种利用太阳光在大气中散射的偏振特性进行导航的技术,通过从大气偏振模式的分布特性中提取导航方位信息,可实现对载体航向、俯仰和滚转三维姿态信息的解算,是自然界中天然的导航方法之一。目前常用的导航技术难以满足日益快速发展的无人飞行器对低成本、低功耗、高精度、抗干扰能力强、自主性高的导航性能的迫切需求。因此,学习生物导航方法,深入研究仿生偏振光导航技术对于火箭、导弹等武器的快速寻北并为惯导提供初始对准的姿态信息,实现武器快速发射及自主导航具有重要的研究意义和军事应用价值。基于上述实际需求,本文根据大气偏振现象及基本理论,建立了全天域的大气偏振模式分布模型,推导了 Stokes矢量表征偏振光的方法,以此为原理设计并搭建了一种四通道大气偏振信息检测系统,通过偏振信息采集实验提取了观测区域的偏振强度场和偏振方向场,验证了大气偏振模式的分布特性。在此基础上,推导了一种采用太阳位置作为导航参考基准的航向解算方法,通过大气偏振模式分别计算出太阳在载体系和地理系中的空间位置,建立姿态变换矩阵方程,从而提取载体的航向信息。同时再建立太阳与天顶固定的时空关系模型,利用太阳位置信息解算出天顶的空间坐... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要内容与章节安排
2 大气偏振模式及基本理论
    2.1 大气偏振现象
        2.1.1 Rayleigh散射
        2.1.2 Mie散射
        2.1.3 大气偏振模式
        2.1.4 混浊大气偏振模式
    2.2 偏振光的数学描述
        2.2.1 电矢分量法
        2.2.2 琼斯矢量法
        2.2.3 邦加球表示法
        2.2.4 Stokes矢量法
    2.3 本章小结
3 大气偏振信息检测系统设计
    3.1 偏振态测量原理
    3.2 偏振光检测系统设计
    3.3 偏振模式检测实验及结果分析
    3.4 本章小结
4 基于大气偏振特性的导航定位方法
    4.1 坐标系及转换关系
    4.2 导航参考基准的提取
    4.3 航向角的提取
    4.4 姿态角的解算
    4.5 实验及分析
    4.6 本章小结
5 偏振光/北斗/微惯导自主式组合导航系统设计
    5.1 组合导航系统数学模型
        5.1.1 系统状态方程
        5.1.2 系统观测方程
    5.2 组合导航滤波器设计
    5.3 组合导航系统试验平台
    5.4 实验验证及分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大气偏振模式的三维姿态信息获取[J]. 范之国,陈曼丽,王波,孙洁,高隽.  光学精密工程. 2016(06)
[2]基于集成光电探测器的仿生偏振光导航传感器[J]. 王璐,王寅龙,王志文,褚金奎.  传感器与微系统. 2016(01)
[3]利用大气偏振模式确定姿态参数的方法[J]. 任建斌,刘俊,唐军,王晨光,张楠,李大林,杨江涛.  光子学报. 2015(09)
[4]一种偏振光自定位方法的分析及实现[J]. 程珍,梅涛,梁华为,王道斌.  光电工程. 2015(06)
[5]仿生偏振光定向算法及误差分析[J]. 王玉杰,胡小平,练军想,先治文.  宇航学报. 2015(02)
[6]偏振光导航测角歧义性问题的解决方法[J]. 王昕,高隽,范之国,王波,李逸博.  电子学报. 2014(11)
[7]基于Monte Carlo方法的混浊大气偏振模式全天域建模[J]. 王子谦,张旭东,金海红,范之国.  中国激光. 2014(10)
[8]一种基于天空光的新型成像式仿生偏振导航传感装置[J]. 李彬,关乐,刘琦,褚金奎.  传感器与微系统. 2014(08)
[9]基于沙蚁POL-神经元模型的航向角处理方法[J]. 王波,高隽,范之国,王昕.  光电工程. 2013(10)
[10]基于大气偏振光定向的重力辅助惯性导航算法[J]. 祝燕华,蔡体菁,徐泽杨.  中国惯性技术学报. 2013(05)

硕士论文
[1]应用于仿生导航的天空散射光的偏振特性研究[D]. 曹楠楠.大连理工大学 2008



本文编号：3577701