一种基于太阳矢量的偏振辅助导航方法

摘要

本发明涉及一种基于太阳矢量的偏振辅助导航方法，首先利用载体上携带的偏振传感器阵列得到模块坐标系下的单位太阳矢量S^m，然后根据天文年历值，依据载体所在的地理位置及时间信息计算出地理坐标系下单位太阳矢量S^t。最后利用得到的不同坐标系下的单位太阳矢量建立偏振导航线性模型，通过卡尔曼滤波器对导航参数进行估计。该方法利用大气偏振模式得到太阳矢量进行辅助导航，精度高，不受外界其他干扰，能够实现无源、无辐射、全自主导航。

主权项

一种基于太阳矢量的偏振辅助导航方法，其特征在于，实现步骤如下：(1)利用偏振传感器阵列主偏振传感器获取偏振方位角，即可获得传感器模块下的方位角然后利用偏振传感器阵列测量天空中三个观测点，利用三个观测点的偏振信息即可获得太阳高度进而得到模块坐标系下单位太阳矢量S^m；其具体实现如下：利用主偏振传感器获取偏振方位角则单位太阳矢量在模块坐标系下的方位角可表示为：利用偏振传感器阵列获取散射角θ，则单位太阳矢量在模块坐标系下的太阳高度角可表示为：$h_s^m=\pi /2-\theta$模块坐标系下单位太阳矢量可表示为：(2)利用天文年历根据载体所在的地理位置信息和时间信息确定太阳矢量方向在地理系下的方位角和高度角进而得到地理系下单位太阳矢量S^t；(3)利用偏振光观测姿态误差，计算出太阳矢量在地理坐标系下投影通过惯性器件得到载体状态方程，偏振观测得到载体观测方程，建立偏振导航线性模型；(4)利用步骤(3)得到的线性模型，采用卡尔曼滤波器得到载体位置、姿态、速度及惯性器件误差的估计值。