[发明专利]一种基于公有误差更新的天空偏振光导航方法

说明书

本发明公开一种基于公有误差更新的天空偏振光导航方法，包括以下步骤：各个天空偏振光测量基准站独立测量天空偏振光状态，分析得到天空偏振光导航参数的公有误差，并将公有误差上传到系统控制中心；系统控制中心存储收到的天空偏振光导航参数公有误差数据；当用户端使用天空偏振光导航系统时，向系统控制中心发送公有误差数据请求；系统控制中心选取合适的多个天空偏振光测量基准站的公有误差数据，按照距离进行加权平均后发送给用户；该用户根据接收到的公有误差数据，修正天空偏振光导航参数，实现基于公有误差更新的天空偏振光导航。本发明较现有技术相比，可消除局域范围内天空偏振光导航参数的公有误差，提高天空偏振光导航系统精度。

技术领域

本发明涉及一种基于公有误差更新的天空偏振光导航方法，可用于天空偏振光导航。

背景技术

天空偏振光导航是一种利用大气偏振特性的导航方法，以大气粒子的自然偏振特性与天空偏振分布模式为理论依据。运动体通过对天空偏振光的检测与演算，得到本体的导航参数。天空偏振光导航具有独立自主、误差不随时间积累和不易受电磁干扰的优点。

Peter Glen France在专利US9562764B2中提出了一种利用天空偏振光确定平台绝对航向的方法，通过采用偏振传感器获取前后两个时刻的天空偏振信息和前后两时刻平台的相对角度关系，解算出平台的绝对航向。该方法难以在短时间内快速解算航向。北京航空航天大学的郭雷团队在专利201510303533.1中提出了一种基于大气偏振信息的太阳高度角计算方法，通过由三个偏振传感器构成的天空偏振光检测结构，计算出太阳高度角，从而实现载体三维定位。该方法通过对传感器结构的特殊设计，解决了太阳高度角难以计算的问题，但未考虑大气环境带来的误差，解算精度依赖于所测偏振信息的精度。大连理工大学的褚金奎团队在论文《A novel autonomous real-time position method based onpolarized light and geomagnetic field》中设计了一种基于偏振光和地磁场的组合定时定位方法，该方法利用两个偏振光传感器和一个三轴罗盘，通过E矢量叉乘得到太阳矢量。

然而，现有的利用天空偏振光导航的方法均只采用了单一位置点的测量信息，并按照符合理想大气环境的瑞利散射模型求解导航参数。而真实测量的偏振光信息往往与瑞利散射模型之间存在一定的误差，外部大气环境的变化会对导航精度产生较大影响。因此，需要一种能够对大气环境带来的误差进行估计的天空偏振光导航方法。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种基于公有误差更新的天空偏振光导航方法，利用位于不同位置的天空偏振光测量基准站获取导航参数公有误差数据，以此为依据校正用户端天空偏振光导航系统的精度。该方法可以对大气环境带来的误差进行估计，有效消除局域范围内天空偏振光导航参数的公有误差，提高天空偏振光导航系统精度。

本发明的技术解决方案为：一种基于公有误差更新的天空偏振光导航方法，实现步骤如下：

(1)各个天空偏振光测量基准站独立测量天空偏振光状态，分析得到天空偏振光导航参数的公有误差，并将公有误差上传到系统控制中心；

(2)系统控制中心存储收到的天空偏振光导航参数公有误差数据；

(3)当用户端使用天空偏振光导航系统时，向系统控制中心发送公有误差数据请求；

(4)系统控制中心选取合适的多个天空偏振光测量基准站的公有误差数据，按照距离进行加权平均后发送给用户；

(5)该用户根据接收到的公有误差数据，修正天空偏振光导航参数，实现基于公有误差更新的天空偏振光导航。

所述步骤(1)中的天空偏振光导航参数公有误差，是指导航参数实际计算值和理论值的差值。导航参数实际计算值由基准站实时测量的天空偏振光状态计算。导航参数理论值则是由基准站提供的时间、空间和姿态信息，结合瑞利散射模型反演得到的。其步骤包括：