【技术实现步骤摘要】
一种基于水下偏振分布模式的太阳矢量解算方法
本专利技术涉及一种基于水下偏振分布模式的太阳矢量解算方法，该方法考虑到折射作用对水下E-矢量的改变，实现了利用水下斯涅耳窗内偏振分布模式来解算太阳矢量，属水下偏振光导航领域。
技术介绍
目前，可用于水下自主导航的信息十分匮乏。惯性导航是当前广泛应用的导航方式，具有全自主、抗干扰性强等优势，但其误差会随着时间积累，因此需要其他导航方式来辅助校正。由于电磁波在水中衰减严重，传统的无线电、卫星导航无法在水下得到应用；而在未知陌生海域，一方面缺少先验地球物理场信息，这使得地磁、地形匹配等基于地球物理场导航难以实现；另一方面陌生海域没有预置的水下应答器，因此也无法应用水声定位等手段。现阶段水下导航突出的需求是利用无误差积累且不依赖先验信息的方式来实现对惯导的辅助校正。生物学家研究表明，沙蚁、蜜蜂、蝙蝠、虹鳟鱼等生物可以通过敏感大气偏振分布模式来进行导航。太阳光在经过大气的过程与大气分子等粒子发生瑞利散射，在天球上呈现较为稳定且有规律的偏振光分布模式。在这种光学场中蕴含着空间信息，可通...
【技术保护点】
1.一种基于水下偏振分布模式的太阳矢量解算方法，其特征在于，步骤如下：/n步骤(1)、首先通过水平放置的偏振传感器获取水下天球坐标系下任意n个观测方向
【技术特征摘要】
1.一种基于水下偏振分布模式的太阳矢量解算方法，其特征在于，步骤如下：
步骤(1)、首先通过水平放置的偏振传感器获取水下天球坐标系下任意n个观测方向上的水下偏振E-矢量信息其中k＝1,2,...,n；n≥2；
步骤(2)、结合步骤(1)的水下观测方向基于折射定律反演出此水下观测方向上的光线的入射角ik；
步骤(3)、结合费涅尔折射公式，由步骤(1)获取到的水下观测的偏振E-矢量及步骤(2)计算得到的光线入射角ik，反演其对应的大气偏振E-矢量
步骤(4)、根据大气偏振E-矢量与太阳矢量垂直关系，利用多个大气偏振E-矢量解算得到太阳矢量s。
2.根据权利要求1所述的一种基于水下偏振分布模式的太阳矢量解算方法，其特征在于：
所述步骤(1)的水下观测方向具体要求如下：
对于任一观测方向从天顶方向到观测方向的夹角，即天顶角为ζk；由斯涅耳窗口视角θ，确定天顶角在东北天坐标系下，表示为：
其中，为观测方向对应的方位角，定义北向为方位角零位，北偏东为正。
3.根据权利要求1所述的一种基于水下偏振分布模式的太阳矢量解算方法，其特征在于：
所述步骤(2)基于光线折射定律反演出此水下观测方向上的光线的入射角ik，具体实现如下：
水下观测方向光线的折射角rk，由光线折射定律得到水上入射光的入射角ik为：
其中，nair,nwater分别为空气与水的折射率；水下观测方向上的折射光线的折射角rk与观测方向的天顶角ζk相等，同时水面折射不会改变光线传播的方位角。
4.根据权利要求1所述的一种基于水下偏振分布模式的太阳矢量解算方法，其特征在于：
所述步骤(3)中的结合费涅尔折射公式，由步骤(1)获取到的水下观测的偏振E-矢量及步骤(2)计算得到的光线入射角...
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