[發明專利]一種基于光強的偏振慣導緊組合導航方法

有效

• 申請號: 202010512168.6
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111623771B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 楊健;劉鑫;郭雷
• 申請（專利權）人: 青島智融領航科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司 11254
• 代理人: 許莉

本發明公開一種基于光強的偏振慣導緊組合導航方法，涉及偏振組合導航系統技術領域，用于解決現有的偏振組合導航系統抗干擾能力較低的技術問題。本發明所述的基于光強的偏振慣導緊組合導航方法，包括：以三維姿態失準角，三維陀螺隨機漂移，偏振度作為狀態量，建立偏振慣導緊組合狀態方程；根據載體系下，偏振矢量垂直于太陽矢量及觀測矢量的關系，建立偏振角與三維姿態失準角的相關關系；通過偏振傳感器模型，建立基于對立雙通道光強的偏振慣導緊組合量測方程；采用非線性卡爾曼濾波的濾波方法估計狀態量中的三維姿態失準角及偏振度。本發明主要應用于導航系統中。

技術領域

本發明涉及偏振組合導航系統技術領域，尤其涉及一種基于光強的偏振慣導緊組合導航方法，能夠用于估計GPS(Global Positioning System-全球定位系統)拒止、地磁干擾環境下組合導航系統的航向與姿態角，提高系統的抗干擾能力與導航精度。

背景技術

自然界中的生物具備出色的自主導航能力，可以利用多器官對外界信息進行感知和融合。經過研究發現許多生物，例如：沙蟻、蜜蜂、蝴蝶等均可以利用偏振羅盤和自身的平衡棒來獲取航向和姿態信息。因此，人們研究生物的導航融合機制，發展了基于偏振的自主導航方法。由于仿生偏振導航具有自主性高、抗干擾能力強、誤差不隨時間累積的優點，為GNSS(Global Navigation Satellite System-全球導航衛星系統)拒止、地磁干擾環境下的自主導航提供了新的解決方案。近幾年受到國內外廣泛的關注，如何更好的利用偏振信息與慣導信息進行融合，得到更高精度的航向與姿態信息成為偏振導航系統的核心部分。

近幾年，基于偏振的組合導航模型成為研究熱點，論文“Method andImplementation of a Bioinspired Polarization-Based Attitude and HeadingReference System Aided by Inertial Sensors(基于仿生極化的慣性傳感器姿態航向參考系統的實現與方法)”及專利“一種基于偏振信息的組合導航方法”(申請號：201611062735.2)均使用偏振傳感器的解算信息即偏振角信息，然后利用偏振矢量與太陽矢量及觀測矢量垂直的關系，建立偏振量測模型。專利“一種基于太陽矢量的偏振輔助導航方法”(申請號：201510295505.X)利用偏振傳感器先解算出偏振角信息，然后得到偏振矢量，最后利用不同坐標系下的單位太陽矢量建立偏振導航線性模型。專利“一種基于偏振-地磁矢量緊組合的導航方法”(申請號：201811336222.5)利用偏振傳感器先解算得到偏振角，然后根據偏振矢量與太陽矢量的垂直關系，提取出載體系下的太陽矢量，最后建立基于地磁矢量和太陽矢量的組合導航模型。

上述論文及專利的組合模型中，均未使用偏振傳感器的原始光強信息，都是根據光強信息先解算出偏振角信息，然后利用偏振矢量或者太陽矢量建立組合導航模型。偏振傳感器的噪聲經過了多次相加、相乘等運算，使得噪聲類型復雜，難以分析及補償，并且這種方法至少需要兩組對立通道才能夠解算出偏振角信息，對偏振傳感器通道數依賴性較大，降低了系統本身的抗干擾能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于光強的偏振慣導緊組合導航方法，用于解決現有的偏振組合導航系統抗干擾能力較低的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于光強的偏振慣導緊組合導航方法，包括：以三維姿態失準角ψ_E,ψ_N,ψ_U，三維陀螺隨機漂移ε_E,ε_N,ε_U，偏振度d，作為狀態量x，x＝[ψ_E ψ_N ψ_U ε_E ε_N ε_U d]^T，建立偏振慣導緊組合狀態方程；其中，三維姿態失準角、三維陀螺隨機漂移的下標E、N、U分別表示東、北、天；