【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法及系统
本专利技术涉及运动估计
，尤其是一种基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法及系统。
技术介绍
无人系统是完成现代化作业、抢险救灾等任务的重要装备，往往需要在复杂开放的环境下进行大范围、长航时的自主运行。目前以无人车和无人机为代表的无人系统对卫星导航系统的依赖性较大，研究高精度的自主导航系统是当前亟待解决的问题。视觉惯性里程计可实现视觉和惯性的组合导航，惯性和视觉之间具有很强的互补性，二者融合后可以提升定位定向的准确性和稳定性。然而，视觉惯性里程计输出的航向是相对于载体初始方位的，在长航时运行后，存在航向误差随时间积累的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法及系统，用于克服现有技术中在长航时运行后存在航向误差随时间积累等缺陷。为实现上述目的，本专利技术提出一种基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法，包括：利用视觉惯性里程计获取当前时刻载体的姿态和位置信息；利用偏振光罗盘采集载体的偏...
【技术保护点】
1.一种基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法，其特征在于，包括：/n利用视觉惯性里程计获取当前时刻载体的姿态和位置信息；/n利用偏振光罗盘采集载体的偏振图像，在所述偏振图像的偏振角模式和偏振度模式下，获得载体的第一航向信息；/n利用磁罗盘采集载体的三轴磁分量和水平姿态角，在所述三轴磁分量和水平姿态角下，获得载体的第二航向信息；/n根据所述姿态和位置信息、第一航向信息和第二航向信息，优化载体系统状态矢量，获得载体的位置、速度和姿态，实现载体位姿估计。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法，其特征在于，包括：
利用视觉惯性里程计获取当前时刻载体的姿态和位置信息；
利用偏振光罗盘采集载体的偏振图像，在所述偏振图像的偏振角模式和偏振度模式下，获得载体的第一航向信息；
利用磁罗盘采集载体的三轴磁分量和水平姿态角，在所述三轴磁分量和水平姿态角下，获得载体的第二航向信息；
根据所述姿态和位置信息、第一航向信息和第二航向信息，优化载体系统状态矢量，获得载体的位置、速度和姿态，实现载体位姿估计。
2.如权利要求1所述的基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法，其特征在于，利用偏振光罗盘采集载体的偏振图像，在所述偏振图像的偏振角模式和偏振度模式下，获得载体的第一航向信息，包括：
利用偏振光罗盘采集载体的偏振图像，根据所述偏振图像计算每个像素的偏振度和偏振角；
根据所述偏振度和所述偏振角，获得太阳方向矢量的最优估计；
根据天文年历和所述太阳方向矢量的最优估计，获得载体的第一航向信息。
3.如权利要求2所述的基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法，其特征在于，利用偏振光罗盘采集载体的偏振图像，根据所述偏振图像计算每个像素的偏振度和偏振角，包括：
利用偏振光罗盘采集载体的偏振图像，根据所述偏振图像计算每个像素的偏振度和偏振角为：
（1）
其中，
（2）
式中，为偏振度；为偏振角；、、为Stokes向量中的前三项，分别描述入射光的光强、入射光在0°偏振方向上的分量和45°偏振方向偏振分量；为与某个方向的偏振片对应的CCD测量得到的入射光光强，x为0º、45º、90º或135º。
4.如权利要求1所述的基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法，其特征在于，利用磁罗盘采集载体的三轴磁分量和水平姿态角，在所述三轴磁分量和水平姿态角下，获得载体的第二航向信息，包括：
利用磁罗盘测量载体周围的磁场分布，通过视觉惯性里程计获取的加速度，得到载体的水平姿态角；所述水平姿态角包括滚动角和俯仰角；
根据所述载体的水平姿态角，计算载体的三轴磁分量；
根据所述载体的三轴磁分量，计算载体的地理航向角；
根据地理北向和地磁北向，获得地磁偏角；
利用所述地磁偏角对所述地理航向角进行修正，获得载体的第二航向信息。
5.如权利要求1所述的基于偏振光/地磁航向约束的位姿估计方法，其特征在于，根据所述载体的水平姿态角，计算载体的三轴磁分量，包括：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛军，韩国良，何晓峰，胡小平，张礼廉，范晨，潘献飞，吴雪松，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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