【摘要】：偏振光導(dǎo)航傳感器因其隱蔽性好,無累積誤差等諸多優(yōu)良特性,可以被應(yīng)用于航空航天等高端制導(dǎo)裝備的核心部件的制造當中。然而,在實際應(yīng)用過程中,受環(huán)境隨機噪聲的影響,其檢測光強易發(fā)生波動,導(dǎo)致制導(dǎo)精度下降,嚴重影響其實際應(yīng)用價值。因此,研究偏振光導(dǎo)航傳感器的噪聲性質(zhì)與設(shè)計降低噪聲的角度解算算法對偏振導(dǎo)航傳感器性能提升十分重要。首先,為抑制環(huán)境隨機噪聲對偏振光導(dǎo)航傳感器精度的影響,本文在前人的基礎(chǔ)上,引入高斯分布理論,建立了具有物理性質(zhì)的隨機特性偏振角統(tǒng)計解算模型。該統(tǒng)計解算模型具有較高的精度和穩(wěn)定性,在一定干擾環(huán)境下能夠較好地提升偏振光導(dǎo)航傳感器的精度。當噪聲較大時,受物理模型的限制,傳統(tǒng)方法和統(tǒng)計解算法解算出的偏振角誤差均有所增大。當噪聲適中時,通過光強比對比和參數(shù)估計,統(tǒng)計解算法能尋找最優(yōu)解提升解算精度。當噪聲較弱時,受算法本身限制,比對和尋優(yōu)作用減弱,統(tǒng)計解算法僅能小幅提升解算精度,此時誤差主要由系統(tǒng)本身決定。其次,為避免非線性的噪聲模型,建立了光強噪聲模型。統(tǒng)計模型中使用光強比作為隨機變量,然而光強比是由透射光強相除而得,不適合采用線性假設(shè),因此選擇光強噪聲作為隨機變量建模。此外,通過數(shù)值計算計算了理論角度精度,根據(jù)實驗,光強噪聲模型估算的平均樣本角度精度與實驗測得的平均樣本角度精度大致符合。再次,為處理噪聲以外的隨機擾動,提出了最小信息熵算法去除異常樣本。在實際環(huán)境中,除去噪聲外還有隨機擾動,這種擾動的特點是時間短幅度大。當像素陣列中出現(xiàn)少量異常像素時,最小信息熵算法能有效地將偏離正常的像素標志并去除。但當異常像素遠多于正常像素時,該算法會將異常值當作正常值,并將正常像素去除。但即使有這個缺點,最小信息熵算法依然具有很好的泛用性,因為其在計算信息熵時是無關(guān)尺度的,可以用于廣泛類型的樣本異常點去除。最后,設(shè)計搭建了基于STM32與CMOS的偏振光傳感器實驗平臺。對傳感器硬件結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,完成了下位機與上位機的程序設(shè)計與實現(xiàn)。通過實驗,完成了對上述模型與算法的驗證。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V249.3;V448;TP212

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