基于多方向偏振光导航传感器的定位系统及其定位方法

摘要

本发明公开了一种基于多方向偏振光导航传感器的定位系统，包括固定架体，在固定架体的任意两个平面上分别安装有测量入射光最大偏振方向的偏振光角度传感器，在固定架体的一基准面上安装有水平传感器和方向传感器，该系统还包括上位计算机，所述上位计算机内设置有天文历查询模块和地磁信息查询模块。该系统结合偏振光导航技术和天文知识通过固定架体上的方向传感器、偏振光角度传感器和水平传感器的测量值，通过上位计算机内的地磁信息查询模块查询地磁偏角数据信息，通过天文历查询模块查询某时刻的太阳赤纬δ数值和某日期的真太阳时时差，根据上述数据信息采用本发明公开的算法通过计算得到载体的经纬度。

主权项

一种基于多方向偏振光导航传感器的定位系统，其特征在于：包括由至少两个平面构成的固定架体(1)，在固定架体(1)的任意两个平面上分别安装有测量入射光最大偏振方向的偏振光角度传感器(3)，在固定架体(1)的一基准面上安装有测量该基准面是否水平的水平传感器(2)和测量地磁北向的方向传感器(4)，该系统还包括接收所述偏振光角度传感器(3)、水平传感器(2)和方向传感器(4)传送的数据信息、对数据信息进行处理输出经纬度信息的上位计算机(5)，所述上位计算机(5)内设置有天文历查询模块(6)和地磁信息查询模块(7)；该定位系统进行定位时包括以下步骤；S1：根据水平传感器(2)的测量值，调整固定架体(1)的基准面的水平调整座，将该基准面调整至水平；S2：采用方向传感器(4)测量其自身方向与地磁北向的夹角α_磁北，假设地磁偏角为α_磁偏角，则该方向传感器(4)与地理北向的夹角α＝α_磁北+α_磁偏角，从偏振光角度传感器(3)中选出两个测量世界时T时刻的入射光的最大偏振方向θ₁和θ₂；S3：通过上位计算机(5)内的天文历查询模块(6)查询T时刻的太阳赤纬δ；S4：上位计算机(5)接收所述方向传感器(4)和偏振光角度传感器(3)传送的数据信息，根据天空中偏振光分布规律即任意最大偏振方向矢量均垂直于太阳方向矢量以及固定架体(1)各个平面的空间关系计算伪太阳方位角A_s’和太阳高度角h_s；S5：由天文学知识有：$\cos A_s=\frac{sin\delta -{\sinh }_{s}sin\phi }{{\cosh }_{s}cos\phi }---\left(a\right)$ sinh_s＝sinφsinδ+cosφcosδcost          (b)通过天文历查询模块(6)查得观测点T时刻所在日期的真太阳时时差t₀，根据天文学知识有t＝η+15(T+t₀)‑180，其中：t为观测点在T时刻的太阳时角，φ为观测点的纬度，η为观测点的经度，A_s为真太阳方位角，在地平坐标系下真北方向为0，向东顺时针增大，h_s为太阳高度角；通过地磁信息查询模块(7)查询地磁偏角α_磁偏角的数值；真太阳方位角A_s＝α_坐标系‑α_磁北‑α_磁偏角+A_s’，其中α_坐标系的值由计算时所建立的坐标系之间的关系确定，为已知量；将真太阳方位角和太阳时角分别代入方程(a)和(b)，则有：其中经度η和纬度φ是需要求解的未知量，采用遍历的方法，将所有经度值和纬度值的组合、以及相对应的通过查询获得的α_磁偏角数值代入方程组(c)和(d)，使方程组成立的经度η和纬度φ组合就是所求的最后结果，即实现该基于多方向偏振光导航传感器的定位系统对位置的定位过程。