偏振光導航是一種利用太陽光在大氣中散射的偏振特性進行導航的技術,通過從大氣偏振模式的分布特性中提取導航方位信息,可實現對載體航向、俯仰和滾轉三維姿態(tài)信息的解算,是自然界中天然的導航方法之一。目前常用的導航技術難以滿足日益快速發(fā)展的無人飛行器對低成本、低功耗、高精度、抗干擾能力強、自主性高的導航性能的迫切需求。因此,學習生物導航方法,深入研究仿生偏振光導航技術對于火箭、導彈等武器的快速尋北并為慣導提供初始對準的姿態(tài)信息,實現武器快速發(fā)射及自主導航具有重要的研究意義和軍事應用價值�；谏鲜鰧嶋H需求,本文根據大氣偏振現象及基本理論,建立了全天域的大氣偏振模式分布模型,推導了 Stokes矢量表征偏振光的方法,以此為原理設計并搭建了一種四通道大氣偏振信息檢測系統(tǒng),通過偏振信息采集實驗提取了觀測區(qū)域的偏振強度場和偏振方向場,驗證了大氣偏振模式的分布特性。在此基礎上,推導了一種采用太陽位置作為導航參考基準的航向解算方法,通過大氣偏振模式分別計算出太陽在載體系和地理系中的空間位置,建立姿態(tài)變換矩陣方程,從而提取載體的航向信息。同時再建立太陽與天頂固定的時空關系模型,利用太陽位置信息解算出天頂的空間坐... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 國外研究現狀
        1.2.2 國內研究現狀
    1.3 主要內容與章節(jié)安排
2 大氣偏振模式及基本理論
    2.1 大氣偏振現象
        2.1.1 Rayleigh散射
        2.1.2 Mie散射
        2.1.3 大氣偏振模式
        2.1.4 混濁大氣偏振模式
    2.2 偏振光的數學描述
        2.2.1 電矢分量法
        2.2.2 瓊斯矢量法
        2.2.3 邦加球表示法
        2.2.4 Stokes矢量法
    2.3 本章小結
3 大氣偏振信息檢測系統(tǒng)設計
    3.1 偏振態(tài)測量原理
    3.2 偏振光檢測系統(tǒng)設計
    3.3 偏振模式檢測實驗及結果分析
    3.4 本章小結
4 基于大氣偏振特性的導航定位方法
    4.1 坐標系及轉換關系
    4.2 導航參考基準的提取
    4.3 航向角的提取
    4.4 姿態(tài)角的解算
    4.5 實驗及分析
    4.6 本章小結
5 偏振光/北斗/微慣導自主式組合導航系統(tǒng)設計
    5.1 組合導航系統(tǒng)數學模型
        5.1.1 系統(tǒng)狀態(tài)方程
        5.1.2 系統(tǒng)觀測方程
    5.2 組合導航濾波器設計
    5.3 組合導航系統(tǒng)試驗平臺
    5.4 實驗驗證及分析
    5.5 本章小結
6 總結與展望
    6.1總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于大氣偏振模式的三維姿態(tài)信息獲取[J]. 范之國,陳曼麗,王波,孫潔,高雋.  光學精密工程. 2016(06)
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[5]仿生偏振光定向算法及誤差分析[J]. 王玉杰,胡小平,練軍想,先治文.  宇航學報. 2015(02)
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[7]基于Monte Carlo方法的混濁大氣偏振模式全天域建模[J]. 王子謙,張旭東,金海紅,范之國.  中國激光. 2014(10)
[8]一種基于天空光的新型成像式仿生偏振導航傳感裝置[J]. 李彬,關樂,劉琦,褚金奎.  傳感器與微系統(tǒng). 2014(08)
[9]基于沙蟻POL-神經元模型的航向角處理方法[J]. 王波,高雋,范之國,王昕.  光電工程. 2013(10)
[10]基于大氣偏振光定向的重力輔助慣性導航算法[J]. 祝燕華,蔡體菁,徐澤楊.  中國慣性技術學報. 2013(05)

碩士論文
[1]應用于仿生導航的天空散射光的偏振特性研究[D]. 曹楠楠.大連理工大學 2008



本文編號：3577701