發(fā)布時間：2021-12-29 09:06

　　隨著現(xiàn)有導(dǎo)航手段的逐漸成熟,導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域愈來愈廣泛,進(jìn)而對新的導(dǎo)航信息來源提出了進(jìn)一步的要求,于是偏振光導(dǎo)航作為一種新型的仿生導(dǎo)航手段應(yīng)運(yùn)而生�，F(xiàn)代自主導(dǎo)航方法主要分為天文導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、無線電導(dǎo)航及其組合導(dǎo)航等。然而,無論是無線電導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航,還是組合導(dǎo)航等,它們都離不開已有的導(dǎo)航手段與方法,測量手段本質(zhì)上并沒有發(fā)生多大變化,而且這些導(dǎo)航方法都有各自無法避免的缺點(diǎn)。利用偏振光進(jìn)行導(dǎo)航定位是一種比較新穎的導(dǎo)航技術(shù),該方法具有誤差不隨時間累積的優(yōu)點(diǎn),同時還具備體積小、功耗低、易于小型化的優(yōu)勢,但是在大氣層內(nèi)該方法受對流層天氣影響比較嚴(yán)重。于是本文提出將偏振光導(dǎo)航應(yīng)用到在云層之上的飛行器上,并進(jìn)一步應(yīng)用于衛(wèi)星的姿態(tài)測量和軌道確定,此時利用偏振光導(dǎo)航將不再受對流層內(nèi)天氣的影響,可以獲得更高的導(dǎo)航精度。但是將偏振光導(dǎo)航應(yīng)用于衛(wèi)星的自主導(dǎo)航仍然處于探索階段。因此,研究基于自然偏振特性的衛(wèi)星自主導(dǎo)航技術(shù)是十分必要的,不管是對豐富當(dāng)前的導(dǎo)航手段,還是為各種組合導(dǎo)航提供新的信源支持都具有十分重要的意義。針對基于自然偏振特性的衛(wèi)星自主導(dǎo)航技術(shù),本文具體工作如下:第一,從天空偏振模式理論... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 衛(wèi)星自主導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展概述
    1.3 仿生偏振導(dǎo)航技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 大氣偏振模式理論探究
        1.3.2 生物偏振光感知機(jī)理研究
        1.3.3 大氣偏振模式的探測
        1.3.4 偏振光導(dǎo)航方法研究
    1.4 仿生偏振導(dǎo)航技術(shù)研究存在的問題
    1.5 論文主要工作和結(jié)構(gòu)安排
2 衛(wèi)星軌道與姿態(tài)動力學(xué)模型
    2.1 衛(wèi)星軌道與姿態(tài)動力學(xué)模型基礎(chǔ)
        2.1.1 坐標(biāo)系定義
        2.1.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
    2.2 衛(wèi)星軌道動力學(xué)模型
        2.2.1 地球非球形攝動
        2.2.2 大氣阻力攝動
        2.2.3 日月攝動
        2.2.4 太陽光壓攝動
    2.3 衛(wèi)星姿態(tài)描述與姿態(tài)運(yùn)動學(xué)模型
        2.3.1 基于歐拉角的衛(wèi)星姿態(tài)描述與運(yùn)動學(xué)方程
        2.3.2 基于四元數(shù)的衛(wèi)星姿態(tài)描述與運(yùn)動學(xué)方程
    2.4 衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)模型
        2.4.1 衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)方程
        2.4.2 環(huán)境干擾力矩
    2.5 本章小結(jié)
3 大氣偏振模式與測量
    3.1 光在大氣中的散射
        3.1.1 瑞利散射
        3.1.2 米散射
    3.2 大氣偏振模式
        3.2.1 大氣層內(nèi)偏振模式
        3.2.2 大氣層外偏振模式
        3.2.3 大氣偏振模式影響因素分析
    3.3 大氣偏振模式測量
        3.3.1 偏振測角敏感器的設(shè)計(jì)與測量原理
        3.3.2 偏振相機(jī)的設(shè)計(jì)與測量原理
    3.4 本章小結(jié)
4 偏振測角敏感器誤差模型與誤差補(bǔ)償方法
    4.1 偏振測角敏感器誤差模型
        4.1.1 偏振測角敏感器誤差分析
        4.1.2 偏振測角敏感器測角誤差模型
        4.1.3 誤差源對測角精度的影響分析
    4.2 基于最小二乘的誤差補(bǔ)償方法
        4.2.1 最小二乘誤差補(bǔ)償原理
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)測試與結(jié)果分析
    4.3 本章小結(jié)
5 基于偏振敏感器的導(dǎo)航信息獲取方法
    5.1 基于偏振測角敏感器的太陽矢量獲取方法
        5.1.1 雙偏振測角敏感器測量太陽矢量
        5.1.2 單偏振測角敏感器測量太陽矢量
        5.1.3 多偏振測角敏感器測量太陽矢量
        5.1.4 實(shí)驗(yàn)測試與結(jié)果分析
    5.2 基于偏振相機(jī)的導(dǎo)航信息獲取方法
        5.2.1 偏振相機(jī)測量太陽矢量
        5.2.2 偏振相機(jī)測量地心矢量
        5.2.3 數(shù)值仿真與結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
6 基于地磁場及偏振測量的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法
    6.1 三軸磁強(qiáng)計(jì)測量模型
        6.1.1 地磁場數(shù)學(xué)模型
        6.1.2 三軸磁強(qiáng)計(jì)測量模型
    6.2 偏振敏感器測量模型
    6.3 衛(wèi)星姿態(tài)確定方法
        6.3.1 雙矢量定姿
        6.3.2 多矢量定姿
        6.3.3 狀態(tài)估計(jì)法
    6.4 基于偏振測角敏感器及磁強(qiáng)計(jì)的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法
        6.4.1 基于偏振測角敏感器及磁強(qiáng)計(jì)的聯(lián)合觀測模型
        6.4.2 基于單偏振測角敏感器及磁強(qiáng)計(jì)的雙矢量定姿法
        6.4.3 數(shù)值仿真與結(jié)果分析
    6.5 基于偏振相機(jī)及磁強(qiáng)計(jì)的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法
        6.5.1 觀測模型
        6.5.2 數(shù)值仿真與結(jié)果分析
    6.6 本章小結(jié)
7 基于偏振測量的衛(wèi)星自主導(dǎo)航方法
    7.1 衛(wèi)星自主導(dǎo)航方法概述
    7.2 衛(wèi)星自主導(dǎo)航的EKF方法
        7.2.1 衛(wèi)星自主導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)方程
        7.2.2 衛(wèi)星自主導(dǎo)航的EKF方法
    7.3 基于偏振測角敏感器及紅外地平儀的衛(wèi)星自主導(dǎo)航方法
        7.3.1 觀測模型
        7.3.2 數(shù)值仿真與結(jié)果分析
    7.4 基于偏振相機(jī)的衛(wèi)星自主導(dǎo)航方法
        7.4.1 觀測模型
        7.4.2 數(shù)值仿真與結(jié)果分析
    7.5 本章小結(jié)
8 總結(jié)與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況



本文編號：3555822