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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明公开一种基于最大偏振度带凝视的水下仿生组合导航方法，属于水下仿生组合导航领域。首先，设计偏振传感器可旋转结构，定义相关坐标系以及偏振传感器旋转角；其次利用载体加速度计输出值解算俯仰角和横滚角；接着利用偏振传感器感知到的偏振信息解算载体初始航向角；然后根据载体姿态信息和太阳矢量求出最大偏振度带处载体系下的观测矢量，完成水下环境下对最大偏振度带的凝视；最后利用最大偏振度带处的偏振信息构建偏振量测方程，结合惯性误差状态方程，更新载体姿态信息，完成高精度系统定向。本发明充分利用水下偏振光场信息，提高系统姿态角的解算精度。

主权项：1.一种基于最大偏振度带凝视的水下仿生组合导航方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、选取载体系作为右前上坐标系，给出偏振传感器坐标系，即系，定义偏振传感器旋转角为轴与轴间的夹角；O为坐标原点；轴为偏振传感器坐标系的Z轴，轴为载体系的Y轴；载体系表示为系；步骤2、利用载体平台加速度计输出，计算得到载体的俯仰角和横滚角；通过两个不同位置的水下环境的b系下偏振矢量，利用折射定律反演至水上环境，进而解算得到系下的太阳矢量；再结合载体平台加速度计输出，解算载体初始的航向角；步骤3、利用导航系下的太阳矢量，解算水上环境的最大偏振度带处的偏振传感器旋转角，进而得到水上环境的b系下最大偏振度带处的观测矢量，根据水体折射定律，求出对应水下环境的b系下的最大偏振度带处的观测矢量，完成水下环境最大偏振度带的凝视；导航系表示为n系，水上环境的b系下最大偏振度带处的观测矢量为： ；利用姿态转换矩阵将水上环境的b系下最大偏振度带处的观测矢量转换到n系中，得到n系下的水上环境观测矢量，根据天空偏振分布模式中最大偏振度带处的观测矢量与太阳矢量的垂直关系解得水上环境的最大偏振度带处的偏振传感器旋转角： ；上式中，；其中，，，分别为n系下的太阳矢量对应位置处的元素，~分别代表姿态转换矩阵对应位置处的元素；为系下的太阳高度角；为系下的方位角，根据当时当地的天文年历得出；根据水体折射定律，得出水下环境下的最大偏振度带处的偏振传感器旋转角： ；其中，、分别为气体折射率、液体折射率；为载体俯仰角；利用电机带动偏振传感器旋转至相应角度，即实现水下环境下最大偏振度带凝视，感知最大偏振度带处的偏振信息；步骤4、将在最大偏振度带处感知的水下偏振矢量反演至水上环境得到对应的水上偏振矢量，进而构建偏振量测方程，结合惯性误差状态方程，更新载体姿态角信息，完成高精度定向。

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百度查询： 北京航空航天大学 一种基于最大偏振度带凝视的水下仿生组合导航方法