【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振位姿信息耦合迭代自主导航定位方法
本专利技术涉及一种基于偏振位姿信息耦合迭代自主导航定位方法。该方法将偏振作为唯一的外界信息源，实现了运动体在GNSS拒止或失效以及磁干扰条件下，自主的位置解算与三维姿态的解算。属于运动体自主定位导航领域。
技术介绍
目前，由于卫星导航的成熟技术与无可替代的精度，全球卫星导航系统(包括美国的GPS、中国的BDS、俄罗斯的GLONASS与欧盟的GALILEO)已成为运输领域与交通领域普遍依赖的技术。然而，随着卫星导航技术的广泛使用，近些年由于卫星通信信号被干扰、遮挡，甚至篡改，造成了无法预计的失误与巨大经济损失。2018年西安举行由1374架无人机集群进行的灯光表演，由于定向干扰，导致表演的失败与几十架无人机的掉落。2019年由于一个养殖场的GPS干扰设备，造成了哈尔滨机场多架航班在其附近频繁发生航空器GPS信号丢失，部分航班出现ADS-B系统故障的问题，这些都警示我们研究自主导航技术的紧迫性。偏振导航是启发于一些迁徙鸟类与昆虫的导航方式，研究发现，太阳光经过大气散射形成了规律性分布...
【技术保护点】
1.一种基于偏振位姿信息耦合迭代自主导航定位方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤(1)、利用复眼偏振导航系统量测两个不同观测方向的偏振E矢量E
【技术特征摘要】
1.一种基于偏振位姿信息耦合迭代自主导航定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)、利用复眼偏振导航系统量测两个不同观测方向的偏振E矢量Ei和Ej，求得机体系下的太阳矢量sb，结合运动体的导航系与机体系之间的姿态转换矩阵得到导航系下基于偏振反演的太阳矢量
步骤(2)、利用天文学中太阳方位角ν、天顶角α的空间位置信息，从导航系下基于偏振反演的太阳矢量sn解算太阳方位角ν和高度角h；
步骤(3)、利用时间信息t计算该年积日参数△d，根据天文年历求取太阳赤纬δ，结合步骤(2)中求得的太阳方位角ν和高度角h，按照天球坐标系中运动体、天轴北极点和太阳构成的球面三角形关系，通过球面三角形关系解算更新运动体的位置信息：经度λ、纬度L；
步骤(4)、利用下一采样时间t*和步骤(3)解算的位置信息λ,L，结合天文年历解算t*时刻导航系太阳矢量利用新的偏振量测与加速度计量测，更新机体系下的太阳矢量与重力矢量按照双矢量定姿法求解运动体的三维姿态角θ*,γ*,ψ*；
步骤(5)、将步骤(1)、(2)、(3)的位置更新步骤与步骤(4)的三维姿态更新步骤构建两步回环迭代，实时解算更新，实现基于偏振位姿信息耦合迭代自主导航定位。
2.根据权利要求1所述的一种基于偏振位姿信息耦合迭代自主导航定位方法，其特征在于：
所述步骤(1)的利用复眼偏振导航系统量测两个不同观测方向的偏振E矢量Ei和Ej，求得机体系下的太阳矢量sb，结合运动体的导航系与机体系之间的姿态转换矩阵得到导航系下基于偏振反演的太阳矢量具体要求如下：
偏振传感器获取机体系下(0,0,1)T和两个方向的偏振角φ1,φ2，分别计算两方向的E矢量Ei、Ej，其中，传感器坐标系与机体系重合，安装矩阵为单位阵I3×3，则解算机体系下的太阳矢量为：
根据运动体的姿态角ψ,θ,γ求取姿态转换的方向余弦矩阵，表示为：
其中，cγ＝cos(γ),sγ＝sin(γ)，ψ,θ角度同理，c表示对角度取cos值，s表示对角度取sin值；同时，方向余弦矩阵满足单位正交的特性，即：至此求得导航系下的太阳矢量sn：
3.根据权利要求1所述的一种基于偏振位姿信息耦合迭代自主导航定位方法，其特征在于：
所述步骤(2)的利用天文学中太阳方位角ν、天顶角α的空间位置信息，从导航系下基于偏振反演的太阳矢量sn解算太阳方位角ν和高度角h，具体实现如下：
天文学中，太阳天顶角α定义为太阳直射光线入射方向和天顶方向的夹角，太阳高度角h定义为太阳直射入射方向和地平面之间的夹角，二者互为余角：
太阳方位角ν即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，即太阳入射光线在水平地面的投影与正南方向的夹角νo；由于导航系为东-北-天坐标系，为了计算简便，将太阳方位角规定为太阳光线在水平地面的投影与正北方向的夹角：ν＝νo+π，北偏东为正；根据空间位置关系：
sn＝[sinνcoshcosνcoshsinh]T。
4.根据权利要求1所述的一种基于偏振位姿信息耦合迭代自主导航定位方法，其特征在于：
所述步骤(3)中的利用时间信息t计算年积日参数△d，根据天文年历求取...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，张洁，郭雷，王岩，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
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