大氣偏振模式蘊含著十分豐富的時空信息,通過研究大氣偏振模式的建模表征方法與實測獲取方法,分析其分布特征,可以獲得時間信息、空間方位信息以及大氣成分等信息,對利用偏振光進行自主導航、目標探測、大氣遙感、大氣光學分析等領域具有重大的研究價值。本文通過分析經(jīng)過偏振成像系統(tǒng)后天空偏振模式的實際分布情況,提出了一種基于成像理論的大氣偏振模式表征建模方法,并且考慮到經(jīng)過偏振成像系統(tǒng)后的天空偏振模式會發(fā)生畸變,提出了一種基于成像理論的大氣偏振模式畸變程度分析方法。除此之外,在大氣偏振模式的實測數(shù)據(jù)獲取層面上,提出了一種大氣偏振模式的自適應性獲取方法。本文的主要工作包括:（1）在瑞利散射原理的基礎上,分析三維空間中的大氣偏振模式在成像平面的分布情況,并將大氣偏振模式與成像系統(tǒng)相結合,建立了基于成像理論的大氣偏振模式表征模型,然后將本模型與瑞利模型進行了對比,驗證了該解析模型的準確性;（2）在對成像系統(tǒng)以及魚眼鏡頭的內(nèi)在結構以及成像結果分析的基礎上,探討天空光進入成像系統(tǒng)后發(fā)生的畸變現(xiàn)象,研究其畸變原理,分析了基于三種成像模式下大氣偏振模式的畸變程度,并提出了基于成像理論的大氣偏振模式畸變分析方法;（3... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

大氣偏振模式獲取技術發(fā)展歷程

合肥工業(yè)大學學歷碩士研究生學位論文6構感知偏振信息的啟發(fā)，設計了一種四通道偏振光導航傳感器[61]；同年，趙開春等人基于ARM的集成方式，設計了六通道偏振光導航傳感器，并將其應用到機器人上[62]；2009年，晏磊等人在分析偏振光導航機理后，研制了采集大氣偏振模式的光電測試系統(tǒng)[63]；2010年，黃旭鋒等人設計了四通道分時復用的偏振光傳感器[64]；同年，劉佳琦等人設計了由偏振片、濾光片和光電探測器組成的三通道偏振光傳感器[65]；2013年，劉輝邦等人在無人機平臺上設計了偏振光導航傳感器[66]；2015年，李逸搏等人在八旋翼無人機平臺上，研制了小型偏振光導航傳感器，并且成功實現(xiàn)了與慣導、地磁和GPS進行導航信息融合[67]；2017年，褚金奎等人研制了一種可以同時獲取多個方向信息的大氣偏振模式多方向?qū)崟r傳感器樣機[68]。1.3主要內(nèi)容與章節(jié)安排在大氣偏振模式的建模研究中，本文針對現(xiàn)有模型的不足，分析經(jīng)過偏振成像系統(tǒng)后大氣偏振模式的分布特性，從成像角度上提出一種基于成像理論的大氣偏振模式表征模型，該模型實現(xiàn)了大氣偏振模式與實際成像的結合，并且考慮到經(jīng)過偏振成像系統(tǒng)后的偏振模式會發(fā)生畸變，因此進一步分析了這種成像模型下天空偏振模式的畸變程度。此外，在針對基于時序方法的大氣偏振模式測量系統(tǒng)的不足，提出了一種無需知道偏振片轉(zhuǎn)動的角度就可以獲取大氣偏振模式的測量方法，該方法首先通過設計自適應性算法估計出偏振片轉(zhuǎn)動的角度，再根據(jù)所估計的角度求解大氣偏振模式，這為實測大氣偏振模式提供了可靠的信息獲取方法。本文章節(jié)邏輯關系結構圖如圖1.4所示。圖1.2本文邏輯關系結構圖Fig1.2Thelogicalstructureofthechapters

合肥工業(yè)大學學歷碩士研究生學位論文8第二章散射理論與大氣偏振模式太陽光從太空中入射到地球時，會經(jīng)過大氣和周圍環(huán)境的作用，發(fā)生散射、反射、折射等現(xiàn)象，使其偏振化，從而形成地球固有的大氣偏振分布模式。并且這種分布模式比較穩(wěn)定。導致該分布模式的結果與大氣中粒子的散射作用密切相關。用瑞利散射和米式散射的原理可以描述兩種不同經(jīng)典粒子的散射過程，眾多學者也基于此建立了各種不同的大氣偏振模型。本章在粒子散射的基礎上介紹了大氣偏振模式形成原因以及不同的模型表征，為后續(xù)更加精確地描述大氣偏振模式奠定了理論基矗2.1偏振光的概述沒有經(jīng)過大氣層的太陽光為非偏振光。但是一旦無偏的太陽光進入大氣層后，就會與大氣中的各種粒子發(fā)生折射和散射等作用，進一步形成了一定偏振狀態(tài)的偏振光，也有部分光子保持原來的狀態(tài)，因此天空光為部分偏振光。根據(jù)光學理論可知，光是一種電磁波，由電場矢量的相位關系可將偏振光分為線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光。如圖2.1所示，光的電場矢量E和磁場矢量H都垂直于光的傳播方向，一般情況下，我們將E矢量又稱為光矢量，E矢量與傳播方向構成的平面稱為光的振動平面。圖2.1光的E矢量描述Fig2.1TheE-vectorformulationofthelight偏振光的表述方法主要有斯托克斯矢量法、瓊斯矢量法、三角函數(shù)法、和圖示法[69]，本文主要以斯托克斯矢量法來展開敘述。英國科學家斯托克斯(GeorgeStokes)于1852年提出了一束光的偏振態(tài)可以用四個具有光強度量綱的參數(shù)[，，，]來描述，并且將其定義為，IQUV

【參考文獻】：
期刊論文
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[9]人造偏振片的發(fā)明與立體電影的發(fā)展[J]. 祝玉華,王賀清,石鳳良.  中國現(xiàn)代教育裝備. 2008(09)
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博士論文
[1]仿生偏振導航傳感器原理樣機與性能測試研究[D]. 趙開春.大連理工大學 2009

碩士論文
[1]仿生偏振光導航無人機測控系統(tǒng)設計[D]. 李逸博.合肥工業(yè)大學 2015
[2]面向偏振光傳感器的無人機導航平臺開發(fā)[D]. 劉輝邦.大連理工大學 2013
[3]基于POL-神經(jīng)元的仿生偏振光導航傳感器研究[D]. 范寧生.合肥工業(yè)大學 2011
[4]偏振光輔助定姿在組合導航中的應用[D]. 劉佳琦.哈爾濱工業(yè)大學 2010



本文編號：3304523