本发明专利技术提出一种偏振传感器光强谐波干扰估计及补偿方法，包括步骤：将偏振传感器每个测量通道的标定参数及环境引起的光强谐波干扰量作为状态，建立标定参数与光强谐波干扰的状态方程；以每个通道的光强测量值作为量测，建立基于光强的量测方程；获取高精度转台上不同角度下的偏振传感器光强测量值；采用卡尔曼滤波的方法，对传感器每个通道的标定参数与光强谐波干扰量同时估计；在每个通道的光强测量值中补偿估计出的光强谐波干扰量，进行偏振角与偏振度的解算。本发明专利技术提出的偏振传感器光强谐波干扰估计及补偿方法，可以提高偏振传感器标定参数的估计精度，并通过自主补偿环境引起的光强谐波干扰，提高了不同光照条件下偏振角的解算精度。的解算精度。的解算精度。
【技术实现步骤摘要】
一种偏振传感器光强谐波干扰估计及补偿方法
[0001]本专利技术属于空间导航领域，涉及一种偏振传感器光强谐波干扰估计及补偿方法，用于估计标定环境引起的光强谐波干扰，提高偏振传感器标定参数的估计精度与偏振角、偏振度的解算精度。
技术介绍
[0002]经过研究发现，自然界的生物可以通过感知天空偏振光的分布，进行自主导航与定位。生物的这种导航方式具有高自主性、强抗干扰性等优点。近几年，为提高在GNSS干扰、拒止环境下的自主导航精度，学习生物的导航方法，提出了仿生偏振光导航。而偏振传感器作为偏振导航的感知部分，是导航的眼睛，其精度制约了仿生偏振导航的精度。因此，如何提高偏振传感器的精度成为仿生偏振导航系统的前端核心部分。
[0003]近几年，为提高偏振传感器精度，偏振传感器的标定及解算成为研究热点。论文“A bio
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inspired polarization sensor with highoutdoor accuracy and central
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symmetry calibrationmethod with integrating sphere”考虑了标定环境下转台、偏振传感器、积分球中心不同轴对偏振传感器测角性能的影响，但并未对此干扰的特征进行分析，并未对此干扰进行建模表征。论文“A bionic polarization navigation sensorbased on polarizing beam splitter”考虑了偏振传感器正交通道的光路耦合影响，建立了一种新型的偏振传感器标定模型，采用UKF的方法对偏振传感器进行了标定。专利“一种基于偏振二维残差信息的仿生偏振罗盘标定方法”（申请号: CN202010475084.X）分析了偏振片消光比系数不一致引起的偏振度差异，建立了考虑消光比因子的偏振方位角、偏振度二维残差目标优化函数，对仿生偏振传感器进行标定与解算。“一种基于无迹卡尔曼滤波的仿生偏振传感器多源误差标定方法”（申请号:CN201810129371.8），分析了偏振传感器多源误差：偏振片安装误差、比例因子等，建立了包含多源误差的系统状态方程和量测方程，采用无迹卡尔曼滤波的方法对偏振传感器进行标定。上述论文及专利提出的偏振传感器标定方法，适用于理想标定环境下对传感器参数比如：偏振片安装误差、消光比不一致误差、比例因子的标定，并没有考虑标定环境对偏振传感器参数的影响，没有对环境干扰进行量化分析与表征。由于标定测试环境本身存在干扰，将会影响偏振传感器参数的标定精度，影响偏振传感器的测角性能。因此，如何估计及补偿标定环境引起的干扰，提高偏振传感器标定参数的估计精度及偏振角解算精度还有待研究。
技术实现思路
[0004]为了解决上述问题，克服现有技术的不足，本专利技术提出一种偏振传感器光强谐波干扰估计及补偿方法，将偏振传感器每个测量通道的标定参数及环境引起的光强谐波干扰量作为状态量，建立标定参数与光强谐波干扰的状态方程；以每个通道的光强测量值作为量测，建立基于光强的量测方程；采用卡尔曼滤波的方法，在考虑环境引起的光强谐波干扰情况下，对传感器每个通道的标定参数与光强谐波干扰量同时估计，提高标定参数的估计
精度；最后，对每个通道的输出光强进行光强谐波干扰补偿，提高偏振角与偏振度的解算精度。
[0005]本专利技术的技术解决方案为：一种偏振传感器光强谐波干扰估计及补偿方法，实现步骤如下：步骤（1）、将偏振传感器每个测量通道的标定参数及环境引起的光强谐波干扰量作为状态，建立标定参数与光强谐波干扰的状态方程,状态量可表示为：。其中h
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表示每个通道的标定参数1，h
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表示每个通道的标定参数2，h
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表示每个通道的标定参数3，d
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,d
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,d
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表示频率为w,2w,3w,4w的光强谐波干扰。表示d
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,d
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的导数。
[0006]步骤（2）、以偏振传感器6个通道的光强测量值作为量测，建立基于光强的量测方程；，其中，Z表示由构成的量测矢量，H表示量测矩阵,v表示量测噪声，x表示状态矢量；步骤（3）、利用偏振传感器获取不同转台角度下6个观测通道的光强测量值,n表示转台的转动次数。
[0007]步骤（4）、采用卡尔曼滤波的方法，对传感器每个通道的标定参数h
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,h
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,h
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与光强谐波干扰量d
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,d
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,d
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,d
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同时估计，并在每个通道的光强测量值中，补偿估计出的光强谐波干扰量d
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,d
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,d
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,d
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，进行偏振角与偏振度的解算。
[0008]进一步的，所述步骤（1），将偏振传感器每个测量通道的标定参数及环境引起的光强谐波干扰量作为状态，建立标定参数与光强谐波干扰的状态方程，状态量可表示为：。
[0009]状态方程：(1.1)
其中，A的下标表示A为66行，66列的矩阵，h
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表示每个通道的标定参数1，h
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表示每个通道的标定参数2，h
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表示每个通道的标定参数3，d
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,d
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,d
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,d
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表示频率为w,2w,3w,4w的光强谐波干扰，表示d
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,d
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,d
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,d
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的导数；x表示状态矢量，G表示x中每个状态量对应的噪声；进一步的，所述步骤（2），以偏振传感器6个通道的光强测量值作为量测，建立基于光强的量测方程：(1.2)其中，α表示偏振片安装角度。
[0010]进一步的，所述步骤（3）中，高精度转台上安装有偏振传感器，传感器正上方放置贴有偏振片的积分球，以固定频率w转动转台，获取不同角度下的偏振传感器6个通道的输出光强测量值：(1.3)分别表示传感器六个通道的输出光强，下标分别为数字1，2，3，4，5，6。
[0011]所述步骤（4）中，采用卡尔曼滤波的方法，对传感器每个通道的标定参数h
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,h
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,h
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与光强谐波干扰量d
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,d
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,d
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同时估计，并在每个通道的光强测量值中，补偿估计出的光强谐波干扰量d
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,d
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,d
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，进行偏振角与偏振度的解算。
[0012]六个测量通道估计出的光强谐波干扰量可表示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种偏振传感器光强谐波干扰估计及补偿方法，其特征在于，实现步骤如下：步骤（1）、将偏振传感器每个测量通道的标定参数及环境引起的光强谐波干扰量作为状态，建立标定参数与光强谐波干扰的状态方程，将状态矢量表示为：；其中h
j1
表示每个通道的标定参数1，h
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表示每个通道的标定参数2，h
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表示每个通道的标定参数3，d
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,d
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,d
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,d
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表示频率为w,2w,3w,4w的光强谐波干扰；w代表转台转动角速度；表示d
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,d
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,d
j3
,d
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的导数；步骤（2）、以偏振传感器6个通道的光强测量值作为量测，建立基于光强的量测方程；，其中，Z表示由构成的量测矢量，H表示量测矩阵，v表示量测噪声，x表示状态矢量；步骤（3）、利用偏振传感器获取不同转台角度下6个通道的光强测量值,n表示转台的转动次数；步骤（4）、采用卡尔曼滤波的方法，对传感器每个通道的标定参数1即h
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,h
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,h
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与光强谐波干扰d
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同时估计，并在每个通道的光强测量值中，补偿估计出的光强谐波干扰量d
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，进行偏振角与偏振度的解算。2.根据权利要求1所述的一种偏振传感器光强谐波干扰估计及补偿方法，其特征在于：所述步骤（1），将偏振传感器每个测量通道的标定参数及环境引起的光强谐波干扰量作为状态，建立标定参数与光强谐波干扰量的状态方程，状态量表示为：；状态方程：（1.1）
其中，A的下标表示A为66行，66列的矩阵，h
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表示每个通道的标定参数1，h
j2
表示每个通道的标定参数2，h
j3
表示每个通道的标定参数3，d
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,d
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，刘鑫，胡鹏伟，郭雷，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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