一种基于CMOS的太阳方位角计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于CMOS的太阳方位角计算方法，首先，利用三通道CMOS偏振传感器获取各通道偏振图像测量信息，并对偏振图像做图像预处理；其次，利用在实验室内标定好的参数对图像预处理过的偏振图像测量信息补偿，获取偏振方位角；最后，充分利用基于CMOS的偏振传感器采样点多的优点，利用基于原始偏振图像信息得到偏振方位角的分布区间，选择偏振方位角计算式，获取太阳方位角。本发明专利技术具有精度高、计算量小的优点，可用于基于CMOS的偏振导航传感器的太阳方位角计算方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于CMOS的太阳方位角计算方法，可用于提升无人机或地面车辆用偏振光导航系统的太阳方位角解算精度。
技术介绍
大气偏振模式蕴含着太阳方位信息，可用于导航目的。本专利技术提出一种基于CMOS的太阳方位角计算方法，通过测量天空偏振光的方向和强度，得到太阳在模块坐标系(m系)下的方位角信息，结合天文年历信息，可以进一步获得载体的航向信息。传统偏振导航方法受所用传感器器性能局限，未能充分利用大气偏振信息。一种基于六通道光电传感器的偏振方位角确定方法，专利号：201410046227，受限于光电式传感器空间分辨率低，所得偏振方位角精度有待提高。利用天空偏振模式分布规律计算导航方向角的方法，专利号：201010541166.6，提出一种基于偏振分布模式的导航定向方法，利用多个采样点的偏振信息得到太阳子午线所在位置，从而得到导航所需方向角信息，采样点多易受外界环境影响，且在线计算困难。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于CMOS的太阳方位角计算方法，利用载体上携带的偏振传感器得到天空偏振图像并进行图像预处理，然后利用在实验室内标定好的参数对图像预处理过的偏振图像测量信息补偿，获取偏振方位角。最后，充分利用基于CMOS的偏振导航传感器采样点多的优点，得到太阳方位角。本专利技术的技术解决方案为：一种基于CMOS的太阳方位角计算方法，其特征实现步骤如下：(1)利用三通道CMOS偏振传感器同时获取偏振图像数据Img1、Img2和Img3，采用中值滤波对图像Img1、Img2和Img3预处理，然后将三幅处理后的图像以图像中心为原点裁剪为10×10像素的方块，最后分别将三个10×10的像素矩阵求均值得到像素灰度均值S1、S2和S3；(2)利用在室内标定好的CMOS偏振传感器参数对像素灰度均值S1、S2和S3进行补偿，求取模块坐标系(m系)下的偏振方位角φ＇；(3)由步骤(1)所得的原始偏振图像信息Img1，对图像Img1依据模块坐标系(m系)分割图像，根据图像光强信息判断太阳在模块坐标系(m系)中的区间位置，由步骤(2)所得偏振方位角φ＇得到模块坐标系(m系)下的太阳方位角φ；所述步骤(2)具体实现如下：首先，三通道CMOS偏振传感器每个通道像素灰度均值可表示为：Sn＝K1nI(1+K2ndcos2(φ＇-φn-Δφn))其中，n∈{1,2,3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CMOS的太阳方位角计算方法，其特征实现步骤如下：(1)利用三通道CMOS偏振传感器同时获取偏振图像数据Img1、Img2和Img3，采用中值滤波对图像Img1、Img2和Img3预处理，然后将三幅处理后的图像以图像中心为原点裁剪为10×10像素的方块，最后分别将三个10×10的像素矩阵求均值得到像素灰度均值S1、S2和S3；(2)利用在室内标定好的CMOS偏振传感器参数对像素灰度均值S1、S2和S3进行补偿，求取模块坐标系下的偏振方位角φ＇；(3)由步骤(1)所得的原始偏振图像信息Img1，对图像Img1依据模块坐标系分割图像，根据图像光强信息判断太阳在模块坐标系中的区间位置，由步骤(2)所得偏振方位角φ＇得到模块坐标系下的太阳方位角φ。

【技术特征摘要】
1.一种基于CMOS的太阳方位角计算方法，其特征实现步骤如下：(1)利用三通道CMOS偏振传感器同时获取偏振图像数据Img1、Img2和Img3，采用中值滤波对图像Img1、Img2和Img3预处理，然后将三幅处理后的图像以图像中心为原点裁剪为10×10像素的方块，最后分别将三个10×10的像素矩阵求均值得到像素灰度均值S1、S2和S3；(2)利用在室内标定好的CMOS偏振传感器参数对像素灰度均值S1、S2和S3进行补偿，求取模块坐标系下的偏振方位角...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭雷，王纲，杨健，牛奔，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11