一种基于偏振-地磁矢量紧组合的导航方法技术

本发明专利技术涉及一种基于偏振‑地磁矢量紧组合的导航方法，首先，利用仿复眼偏振罗盘，在载体坐标系下智能提取太阳矢量信息；其次，结合太阳天文年历，得到地理坐标系下太阳矢量信息，并建立太阳矢量在本体坐标系和地理坐标系下的信息转换关系；提取本体坐标系和地理坐标系下地磁矢量，建立本体坐标系和地理坐标系下地磁矢量的转换关系；之后在本体坐标系下，对地磁矢量和太阳矢量进行信息融合；最后，建立基于偏振/地磁矢量融合的组合导航系统模型。本方法较现有方法实现了地磁信息和偏振信息的深度融合，能够可提高系统精度及稳定性，可用于舰船、无人机、导弹、无人车等载体的姿态确定及定位等领域。

A Navigation Method Based on Tight Combination of Polarization and Geomagnetic Vectors

The invention relates to a navigation method based on tight combination of polarization and geomagnetic vectors. Firstly, the solar vector information is extracted intelligently in carrier coordinate system by imitating compound eye polarization compass; secondly, the solar vector information in geographic coordinate system is obtained by combining solar astronomical calendar, and the information conversion relationship between solar vector in ontology coordinate system and geographic coordinate system is established; and ontology sitting is extracted. Geomagnetic vectors in scalar and geographic coordinates are transformed into geomagnetic vectors in ontology coordinates and geographic coordinates. Then, geomagnetic vectors and solar vectors are fused in ontology coordinates. Finally, a model of integrated navigation system based on polarization/geomagnetic vector fusion is established. Compared with the existing methods, this method realizes the deep fusion of geomagnetic information and polarization information, improves the accuracy and stability of the system, and can be used in the attitude determination and positioning of ships, UAVs, missiles, UAVs and other carriers.

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振-地磁矢量紧组合的导航方法
本专利技术涉及一种基于偏振-地磁矢量紧组合的导航方法，该方法用于无人机、舰船、导弹等载体的三维空间自主姿态确定与定位。
技术介绍
目前无人机、舰船、导弹等载体的工作环境日趋复杂，为了弥补单一导航的不足，多传感器融合的组合导航是未来导航的发展方向。惯性/卫星组合导航系统是目前应用最为广泛的组合导航系统，但是卫星导航易受自然环境及人为干扰，在拒止、干扰、对抗等环境下无法提供准确可靠的导航信息。因此，卫星导航系统在深空探测、深海探测等领域的应用受到了极大的限制。因此亟需发展不依赖于卫星导航的组合导航系统。仿生偏振导航无源、无辐射、隐蔽性好、自主性强及不受电磁干扰影响，能够为载体提供三位姿态信息及位置信息，可于惯性导航系统进行优势互补，为提高组合导航系统的自主性、可靠性提供了新的解决途径。地磁导航系统是另一种常用的导航方式，也能够提供较高精度的姿态与位置信息，弥补惯性导航系统的姿态与位置误差。针对现有的偏振/地磁辅助的组合导航系统，都用到了卫星导航系统，如已授权的中国专利201510312112.5，“一种双模式仿生偏振/地磁辅助组合导航系统、论文“仿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于偏振‑地磁矢量紧组合的导航方法，其特征在于：该方法实现步骤如下：步骤(1)、由偏振导航传感器构成的仿复眼偏振罗盘，实时获取检测本体坐标系下的太阳矢量

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振-地磁矢量紧组合的导航方法，其特征在于：该方法实现步骤如下：步骤(1)、由偏振导航传感器构成的仿复眼偏振罗盘，实时获取检测本体坐标系下的太阳矢量步骤(2)、根据太阳天文年历，得到地理系下太阳矢量结合步骤(1)得到的本体坐标下的太阳矢量，建立本体坐标系和地理坐标系下太阳矢量的转换关系步骤(3)、在本体坐标系和地理坐标系下，分别求取地磁矢量及建立本体坐标系和地理坐标系下地磁矢量的转换关系步骤(4)、在本体坐标系下，对地磁矢量和太阳矢量进行信息深度融合步骤(5)、结合步骤(4)，建立基于偏振-地磁矢量紧组合的导航系统模型。2.根据权利要求1所述的一种基于偏振-地磁矢量紧组合的导航方法，其特征在于：所述步骤(1)由偏振导航传感器构成的仿复眼偏振罗盘，实时获取检测本体坐标系下的太阳矢量具体实现如下：仿复眼偏振罗盘由三个偏振传感器组成，分别记为M1、M2、M3，其中M1观测方向为天顶方向，M2和M3分别对称安装在M1量测，安装角度都为η，以M1为基准建立坐标系Mxyz，x轴为载体体轴方向，z轴指向天顶，y轴由右手定则确定；在本体坐标系下，太阳方位角可以通过M1传感器测量得到的偏振方位角和地磁传感器提供的方位角ψ计算得到：实时获取三个偏振传感器的偏振度测量值d1，d2，d3，基于Rayleigh散射理论，观测点的偏振度与散射角有如下关系：其中，dmax∈[max{d1,d2,d3},1)，θ1，θ2，θ3为M1、M2、M3观测方向与太阳矢量的夹角；根据仿复眼偏振罗盘结构，θ1，θ2，θ3之间的关系可表示为：cosθ2+cosθ3＝2cosηcosθ1(3)根据公式(2)-(3)，即可求取全天域最大偏振度dmax，在地理坐标系下，根据全空域最大偏振度dmax，得到主偏振传感器M1的观测角θ1：其中，θ1方向可由外界附加光强传感器或者重力传感器来进行判断；根据M1传感器的安装方式以及观测太阳高度角与散射角θ1之间的关系，得到本体坐标系下的观测太阳高度角为：本体坐标系下，太阳矢量可表示为：令3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭雷，杨健，刘鑫，王善澎，
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