[发明专利]一种基于偏振-地磁矢量紧组合的导航方法

说明书

本发明涉及一种基于偏振‑地磁矢量紧组合的导航方法，首先，利用仿复眼偏振罗盘，在载体坐标系下智能提取太阳矢量信息；其次，结合太阳天文年历，得到地理坐标系下太阳矢量信息，并建立太阳矢量在本体坐标系和地理坐标系下的信息转换关系；提取本体坐标系和地理坐标系下地磁矢量，建立本体坐标系和地理坐标系下地磁矢量的转换关系；之后在本体坐标系下，对地磁矢量和太阳矢量进行信息融合；最后，建立基于偏振/地磁矢量融合的组合导航系统模型。本方法较现有方法实现了地磁信息和偏振信息的深度融合，能够可提高系统精度及稳定性，可用于舰船、无人机、导弹、无人车等载体的姿态确定及定位等领域。

技术领域

本发明涉及一种基于偏振-地磁矢量紧组合的导航方法，该方法用于无人机、舰船、导弹等载体的三维空间自主姿态确定与定位。

背景技术

目前无人机、舰船、导弹等载体的工作环境日趋复杂，为了弥补单一导航的不足，多传感器融合的组合导航是未来导航的发展方向。惯性/卫星组合导航系统是目前应用最为广泛的组合导航系统，但是卫星导航易受自然环境及人为干扰，在拒止、干扰、对抗等环境下无法提供准确可靠的导航信息。因此，卫星导航系统在深空探测、深海探测等领域的应用受到了极大的限制。因此亟需发展不依赖于卫星导航的组合导航系统。

仿生偏振导航无源、无辐射、隐蔽性好、自主性强及不受电磁干扰影响，能够为载体提供三位姿态信息及位置信息，可于惯性导航系统进行优势互补，为提高组合导航系统的自主性、可靠性提供了新的解决途径。地磁导航系统是另一种常用的导航方式，也能够提供较高精度的姿态与位置信息，弥补惯性导航系统的姿态与位置误差。针对现有的偏振/地磁辅助的组合导航系统，都用到了卫星导航系统，如已授权的中国专利201510312112.5，“一种双模式仿生偏振/地磁辅助组合导航系统、论文“仿生偏振光/GPS/地磁组合导航方法设计及实现”、“偏振光/地磁/GPS/SINS组合导航算法研究”、“利用偏振光、地磁、GPS进行多信息源融合导航方法的研究与实现”等。另外，已申请的中国专利201310037586.4，“基于偏振光仿生导航的定位系统及其定位方法”、已申请的中国专利CN 103822629，“基于多方向偏振光导航传感器的定位系统及其定位方法”虽然没有用到卫星导航系统，但是并没有考虑到地磁信息和偏振信息的深度融合，系统可靠性有待进一步提高。

为了充分利用偏振与地磁的量测信息，有效提高仿生组合导航系统的精度及可靠性，本发明对偏振与地磁矢量信息进行深度融合，首次建立了偏振/地磁矢量紧组合的导航系统模型，可在无卫星导航情况下，实现仿生偏振/地磁辅助的全自主组合导航。

发明内容

本发明公开了一种基于偏振-地磁矢量紧组合的导航方法，首先通过设计仿复眼偏振罗盘，实时测量本体坐标系下太阳位置信息，并结合天文年历，建立太阳矢量在本体坐标下和地理坐标系下的信息转换关系，其次建立地磁矢量在本体坐标下和地理坐标系下的信息转换关系，在本体坐标系下，对地磁矢量和太阳矢量进行信息深度融合，建立基于偏振-地磁矢量紧组合的导航系统模型。

本发明的技术解决方案为：一种基于偏振-地磁矢量紧组合的导航方法，实现步骤如下：

步骤(1)、由偏振导航传感器构成的仿复眼偏振罗盘，实时获取检测本体坐标系下的太阳矢量

步骤(2)、结合太阳天文年历，得到地理系下太阳矢量结合步骤(1)得到的本体坐标下的太阳矢量，建立地理坐标系和本体坐标系下太阳矢量的转换关系

步骤(3)、在本体坐标系和地理坐标系下，分别求取地磁矢量及建立地理坐标系和本体坐标系下地磁矢量的转换关系

步骤(4)、在本体坐标系下，对地磁矢量和太阳矢量进行信息融合

步骤(5)、结合步骤(4)，建立基于偏振-地磁矢量紧组合的导航系统模型。

所述步骤(1)由偏振导航传感器构成的仿复眼偏振罗盘，实时获取检测本体坐标系下的太阳矢量具体实现如下：