基于多方向偏振光导航传感器的定位系统及其定位方法技术方案

本发明专利技术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专利技术公开的算法通过计算得到载体的经纬度。

【技术实现步骤摘要】
基于多方向偏振光导航传感器的定位系统及其定位方法
本专利技术涉及定位系统及其定位方法，尤其涉及基于多方向偏振光导航传感器的定位系统及其定位方法。
技术介绍
目前的定位技术主要包括卫星导航、惯性导航、天文导航和无线电导航等。卫星和无线电导航由于是人造信号，容易受到干扰。惯性导航误差随时间积累，很难进行精确定位。天文导航的装置成本高，计算过程复杂。现有技术中公开的专利号：（CN103115623A），以偏振光导航技术为核心的定位技术，无法实现实时定位，该技术方案需要测量不同时刻的偏振光角度传感器最大偏振方向，才能解算经纬度，同时暗含了一个要求，即前后两次测量载体位置不能变化。该技术不能实时给出位置信息，而且时间间隔过短时，给出的位置信息的可靠性和准确性会显著下降。方向传感器即电子罗盘在使用时需要结合地理位置来获得磁偏角数据信息，才能给出真北方向，而现有技术中公开的专利号：（CN103115623A）没有考虑到该问题。
技术实现思路
根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种基于多方向偏振光导航传感器的定位系统，包括由至少两个平面构成的固定架体，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测量该平面是否水平的水平传感器和测量地磁北向的方向传感器，该系统还包括接收所述偏振光角度传感器、水平传感器和方向传感器传送的数据信息、对数据信息进行处理输出经纬度信息的上位计算机，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。一种基于多方向偏振光导航传感器的定位系统的定位方法：包括以下步骤：S1：根据水平传感器的测量值，调整固定架体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中选出两个测量T(世界时)时刻的入射光的最大偏振方向θ1和θ2；S3：通过上位计算机内的天文历查询模块查询T时刻的太阳赤纬δ；S4：上位计算机接收所述方向传感器和偏振光角度传感器传送的数据信息，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各个平面的空间关系计算伪太阳方位角As’和太阳高度角hs；S5：由天文学知识有：sinhs＝sinφsinδ+cosφcosδcost(b)通过天文历查询模块查得观测点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，As为真太阳方位角，hs为太阳高度角；通过地磁信息查询模块查询磁偏角α磁偏角的数值；真太阳方位角As=α坐标系-α磁北-α磁偏角+As’，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δ和纬度η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δ和纬度η组合就是我们所求的最后结果，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。采用偏振光角度传感器测量最大偏振方向时，入射光从上或者斜上方向入射到偏振光角度传感器的感光面上。所述地磁偏角为α磁偏角与经纬度组合一一对应。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的基于多方向偏振光导航传感器的定位系统及其定位方法，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差t0，根据上述检测到的数据信息采用本专利技术公开的算法通过计算得到载体的经纬度。该系统结构简单，具有很高的精度，以及很强的抗干扰能力。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中定位系统的结构示意图；图2为本专利技术中定位系统的定位方法的流程图；图3为本专利技术中实施例的示意图；图4为本专利技术中实施例的示意图；图5为本专利技术中实施例的示意图；图6为本专利技术中实施例的示意图。图中：1、固定架体；2、水平传感器；3、偏振光角度传感器；4、方向传感器；5、上位计算机；6、天文历查询模块；7、地磁信息查询模块。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：如图1所示的基于多方向偏振光导航传感器的定位系统，包括一个固定架体1，该固定架体1至少由两个平面构成，并且这两个平面不可以平行，可以成成任意角度相交。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，由于该固定架体1至少具有两个成任意角度相交的平面，因此在该固定架体1上安装的偏振光角度传感器3的数量至少为2个。在固定架体1上选取一基准面，该基准面可以是上述两个平面中的任意一个，也可以是固定架体1中的其他平面。在基准面上安装测量该平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。该系统还包括上位计算机5，所述偏振光角度传感器3将测量到的某个时刻的最大偏振方向信息传送至上位计算机5。水平传感器2用于检测基准面是否水平，将检测到的数据信息传送至上位计算机5。方向传感器4用于检测其自身方向与地磁北向的夹角，同样的将检测到的角度数值传送的上位计算机5。该上位计算机5内设置有天文历查询模块6和地磁信息查询模块7。如图2所示，基于多方向偏振光导航传感器的定位系统的定位方法的流程图。具体步骤如下：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；水平调整座是位于固定架体1的基准面上用于将基准面调整为水平的装置。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T(世界时)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As’和太阳高度角hs；各个平面的空间转换关系如实施例所述方法；S5：由天文学知识有：sinhs＝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，As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），hs为太阳高度角；通过地磁信息查本文档来自技高网...

【技术保护点】
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平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）。

【技术特征摘要】
1.一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As’和太阳高度角hs；S5：由天文学知识有：

【专利技术属性】
技术研发人员：褚金奎，王寅龙，张然，王璐，王志文，关乐，崔岩，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：