【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振/天文信息融合的航向与姿态确定方法
本专利技术涉及载体三维姿态确定领域，尤其涉及一种基于偏振/天文信息融合的航向与姿态确定方法，可应用于高空无人机、导弹、浮空器等载体所搭载的导航系统的姿态信息获取，提高导航系统的可靠性及精度。
技术介绍
天文导航是通过观测自然星体来确定载体的位置或姿态的一种导航方式，具有误差不随时间积累、独立性强，隐蔽性好等优点。但天文导航在大气层内工作时受天气条件限制，白天时星光系统的测星能力被大幅削弱，为解决这一问题，天文系统常采用小视场单星观测，利用狭小的视场获得更高分辨率的观测星图，更好的分辨提取星体信息。但仅通过观测单颗星体不能直接得到载体航向与姿态信息，必须借助其他手段实现航向与姿态确定。偏振光导航是通过研究生物对天空偏振光的感知机理及大气偏振分布模式发展起来的导航方法，具有无源、无辐射、隐蔽性好，误差不随时间积累等优点，且高空环境下的偏振光导航具有更好的应用条件。通过引入偏振光导航，并与天文导航相结合，可实现大气层内高空环境下载体的航向与姿态获取，是一种全新的姿态确定方法。...
【技术保护点】
1.一种基于偏振/天文信息融合的航向与姿态确定方法，其特征在于，实现步骤如下：/n步骤(1)建立载体坐标系，即b系，利用载体坐标系下的仿复眼偏振传感器获取全天域偏振度信息d
【技术特征摘要】
1.一种基于偏振/天文信息融合的航向与姿态确定方法，其特征在于，实现步骤如下：
步骤(1)建立载体坐标系，即b系，利用载体坐标系下的仿复眼偏振传感器获取全天域偏振度信息dj，对全天域偏振度信息dj进行筛选，基于瑞利散射原理及球面三角形几何关系解算得到载体坐标系下的单位太阳矢量Sb；
步骤(2)利用载体坐标系下星敏感器获取一恒星星体的星像点坐标(xc,yc)，通过星体在星敏感器中的星象点坐标(xc,yc)，解算载体坐标系下的单位星矢量Vb；
步骤(3)通过天文年历查询模块获取地心惯性坐标系i下的单位太阳矢量Si及单位星矢量Vi；
步骤(4)由上面得到的载体坐标系下的单位太阳矢量Sb和单位星矢量Vb与地心惯性坐标系下的单位太阳矢量Si和单位星矢量Vi，构造辅助正交坐标系Fb,Fi，利用地心惯性坐标系与载体坐标系的坐标转换关系求取载体的姿态转换矩阵解算载体三维姿态信息γ,θ,ψ；其中，定义载体在导航坐标系内的横滚角为γ，俯仰角为θ，航向角为ψ，表示地心惯性坐标系i到地球固联坐标系e的变换矩阵，表示地球固联坐标系e到导航坐标系n的变换矩阵，表示导航坐标系n到载体坐标系b的变换矩阵，T表示矩阵的转置。
2.根据权利要求1所述的一种基于偏振/天文信息融合的航向与姿态确定方法，其特征在于：
所述步骤(1)中，利用载体坐标系下仿复眼偏振传感器获取全天域偏振度信息dj，其中，仿复眼偏振传感器为一半球面结构，多个偏振传感器通道阵列式分布在半球表面的经度圈与纬度圈上；以半球球心为原点o1，半球底面为x1o1y1平面，在x1o1y1平面上确定一轴为x1轴，球心与半球顶点连线为z1轴，由右手定则确定y1轴，建立载体坐标系，即b系；每个偏振传感器通道为一独立观测点，此观测点在载体坐标系下的坐标表示为对应所测得的偏振度为dj，其中，hj为观测点在载体坐标系下的方位角和高度角；
对仿复眼偏振传感器所测得的偏振度信息进行筛选，选取偏振度最大的三个观测点，三个观测点的坐标在载体坐标系b下分别表示为所对应的偏振度为dj1,dj2,dj3；将此三个观测点的偏振度信息作为输入信息，结合其在载体坐标系下的空间几何关系及瑞利散射理论建立如下方程组：
求解上面方程组得dmax,hs，其中，dmax为全天域最大偏振度，为三个观测点所对应的散射角，hs为载体坐标系下太阳高度角和方位角；则载体坐标系下的单位太阳矢量Sb可表示为：
3.根据权利要求1所述的一种基于偏振/天文信息融合的航向与姿态确定方法，其特征在于：
所述步骤(2)中，利用星敏感器获取一恒星星体在星敏感器坐标系下的星像点坐标(xc,yc)，其中星敏感器坐标系，即s系以成像焦平面中心o2为原点，成像...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭雷，张青云，杨悦婷，豆青风，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。