【技术实现步骤摘要】
一种考虑暗电流的水下偏振传感器多参数优化标定方法
[0001]本专利技术属于导航设备领域,涉及一种考虑暗电流的水下偏振传感器多参数优化标定方法,考虑了传感器内部暗电流参数等对偏振解算精度的影响,可用于完善偏振传感器模型,提高了偏振传感器在水下环境,尤其是水下弱光环境下的偏振信息获取精度以及环境适应性。
技术介绍
[0002]仿生偏振导航是一种受生物启发的新型导航方式,具有无源、无辐射、自主性好、抗干扰能力强等优点,对弥补现有水下导航技术的不足有着重要的意义,而偏振传感器精度是限制水下偏振导航应用的一大瓶颈问题。偏振传感器通过获取偏振光在不同偏振方向的光强分量响应解算偏振信息,感光芯片是实现光强转换成电流响应的核心器件。然而偏振感光芯片存在暗电流误差,在大气等环境光强较强时,暗电流相对光电流较小,可以忽略,然而在水下光强较弱环境下,暗电流占比逐渐增大,影响传感器偏振解算精度和稳定性。
[0003]近几年,偏振传感器在大气环境中的研究和应用日趋成熟,论文“基于沙蚁POL
‑
神经元模型的航向角处理方法”,给出了六通道偏振传感器在理想条件下不考虑误差模型的偏振信息解算方法;论文“基于偏振分光棱镜的仿生偏振传感器设计”设计了一款基于偏振分光棱镜的对立通道偏振传感器应用于大气环境以消除对立通道的正交误差;专利“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: 201810129371.8),主要针对大气环境分析对立式偏振传感器安装误差、二极管响应因子等模型误差提出了量测模型,并给出了标 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑暗电流的水下偏振传感器多参数优化标定方法,其特征在于,包括以下步骤:(1) 针对水下弱光环境,分析暗电流D对偏振传感器影响机理及误差传递过程,构建通道k,其中,k=1、2
…
n,n≥3,包含暗电流D的偏振传感器模型多参数向量Γ
k
,建立关于偏振传感器通道k的多参数向量Γ
k
的偏振传感器响应模型V
k
(Γ
k
); (2) 根据步骤(1)得到的偏振传感器通道k的响应模型V
k
(Γ
k
),联立n个通道传感器响应,利用最小二乘得到偏振信息关于偏振传感器模型多参数向量Γ
k
的映射关系:偏振光强I(Γ
k
)、偏振方位角和偏振度d(Γ
k
);(3)考虑水下时变光强环境,建立基于偏振光强I(Γ
k
)、偏振方位角和偏振度d(Γ
k
)的模型参数向量Γ
k
的多参数优化函数f(Γ
k
),通过非线性最小二乘方法获得包含暗电流D的偏振传感器模型多参数向量Γ
k
的最优估计;(4)将步骤(3)估计出的偏振传感器模型多参数向量Γ
k
代入待定的偏振传感器响应模型V
k
(Γ),联立多通道传感器响应解算实时偏振光强I、偏振方位角和偏振度d。2.根据权利要求1所述的一种考虑暗电流的水下偏振传感器多参数优化标定方法,其特征在于:所述步骤(1)中,由马吕斯定律,第i个感光芯片产生电流与入射偏振光的关系如下:其中,C
i
为第i个感光芯片输出电流,K
Ii
为第i个感光芯片光强响应参数,I为输入光强,D
i
为第i个感光芯片暗电流,d为该束光的偏振度,为偏振方位角,和为第i个感光芯片感受到的偏振光中由偏振片消光比误差造成的光强系数和偏振度系数,为对应通道偏振片安装位置与传感器零位夹角;对立偏振传感器通过将对立的i、j两感光芯片输出电流进行对数放大运算,分析暗电流误差传递过程,则考虑对立感光芯片的暗电流参数D
i
、D
j
的偏振传感器通道k的输出为:其中,Ka
k
为...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨健,游春春,胡鹏伟,刘鑫,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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