[发明专利]野外环境天空偏振建模对准测量装置

说明书

野外环境天空偏振建模对准测量装置，提供方向基准并对复杂环境下天空偏振模式进行检测。该装置构成包括偏振图像测量模块、旋转驱动模块、激光标线模块、平台对准模块，用户控制和处理模块。检测时平台对准模块使成像通光轴与激光标线仪的中心轴线对准共线；基于激光标线模块，使装置参考方向与GPS测得的外部参考矢量对准，得到天空偏振图像的方向基准；用户控制和处理模块传送用户指令，使旋转驱动模块控制偏振片进行有序旋转，调节相机输入光的偏振态；同时使偏振图像测量模块测得偏振图像信息。该装置及检测方法适用于野外复杂环境下检测天空偏振模式，并为天空偏振建模提供可靠的方向基准。

技术领域

本发明涉及天空偏振建模研究和智能信息获取领域，特别涉及野外环境天空偏振建模对准测量装置，为仿生偏振导航提供建模基础。

背景技术

太阳光穿过大气层辐射传输时，与大气粒子发生散射和吸收作用，在全天域范围内形成具有特定分布模式的偏振场，其蕴含空间信息规律，被用于仿生偏振导航。目前天空偏振模型的建立通常都是基于瑞利散射理论，该理论适用于晴朗无云的天气条件，但在多云、雾、霾等复杂天气并不适用。因此建立环境适应的偏振模型是研究仿生偏振导航需要解决的重要问题之一。

通过观测复杂天气下的天空偏振模式来修正瑞利散射模型的方法，需要一种能长期观测的成像式偏振测量装置，并且该装置还能够提供准确的坐标基准，以提高偏振图像解算静基座航向角的精度。目前的能提供方位基准的主要有惯性测量、地磁测量、GPS差分测量等。惯性测量所需成本大，地磁测量和GPS差分测量对干扰的抵抗能力差。全自动大气偏振模式图像获取系统，专利号200910116671.3，在偏振测量方面，使用可调节相位延迟器作为检偏器，只需要调节电压值就能改变偏振透光轴的相对角度，比较方便；但通过机械结构带动广角镜头对天空多个区域进行扫描和拼接组成全天域的大气偏振模式，引入了图像拼接误差，增加了测量时间，且没有考虑方位基准问题。一种大气偏振模式检测及航向解算系统及方法，专利号201611187816.5使用的四通道偏振图像采集装置，其通过图像处理得到偏振图像中太阳子午线的位置和载体体轴的夹角，当测量天气条件复杂时，偏振图像中干扰较多，精度会受到影响，不适合野外复杂环境下的偏振建模。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服上述现有技术的不足，如不能满足在野外复杂环境下建立精确的方向基准，以提供航向角对准，难以长期，稳定的测量天空偏振模式，很难为大气偏振建模提供有效的修正信息，为此，本发明提出了一种野外环境天空偏振建模对准测量装置。