[发明专利]仿生偏振光罗盘一体化设计与导航信息实时处理方法

说明书

本申请涉及一种仿生偏振光罗盘一体化设计与导航信息实时处理方法，通过基于偏振成像芯片和系统级芯片构建了一体化仿生偏振光罗盘，实时采集天空偏振图像；在系统级芯片的FPGA端处理偏振芯片采集的图像，并行计算偏振度与偏振角信息；在系统级芯片的ARM端处理偏振信息计算航向角，实时输出。本发明充分的考虑了偏振光导航的实际应用价值，完成了偏振信息采集与航向角计算的一体化集成，罗盘具备即插即用功能，在使用过程中可以实时计算载体的航向信息，具有操作简单，轻量化，实时性好的优点。

技术领域

本申请涉及偏振光罗盘导航技术领域，特别是涉及一种仿生偏振光罗盘一体化设计与导航信息实时处理方法。

背景技术

随着对生物导航研究的深入以及仿生学技术的发展，仿生导航作为一种新型的自主导航方式，逐渐成为了自主导航领域的研究热点。自然界中的生物经过进化形成自身独特的导航技能，借鉴动物器官感知自然环境形成导航信息的机理和其大脑内导航细胞处理信息的机制，可以将自然界的大气偏振光信息转化为载体运动的航向信息，具有全自主、抗干扰、测量误差不随时间积累等特点。近些年来，随着生物自主导航的神秘面纱被揭开，借鉴动物优越的导航模式和导航信息获取方式，发展新型的仿生导航技术，为卫星不可用条件下的自主导航提供了新思路。

目前较为流行的偏振光导航方式是利用阵列式偏振光相机采集天空的偏振图像，离线计算载体的航向角，通过不断优化偏振图像的处理方式提高航向精度。但是，这种“偏振相机采集+离线处理图像”的方式只是完成了偏振定向的原理验证，并没有将偏振定向应用于实时导航过程中。因此，现有技术存在适用性不佳的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实时采集并处理偏振图像的仿生偏振光罗盘一体化设计与导航信息实时处理方法。

一种仿生偏振光罗盘一体化设计与导航信息实时处理方法，所述方法包括：

由偏振成像芯片和系统级芯片构建一体化设计仿生偏振光罗盘；所述系统级芯片中包括FPGA（Field Programmable Gate Array，可编程阵列逻辑）端和ARM端；ARM端为基于英国ARM公司开发的ARM架构的芯片的模块；

通过所述偏振成像芯片采集天空偏振视频流数据；

通过所述系统级芯片中的FPGA端对所述天空视频流数据进行实时处理，得到偏振信息；

通过所述系统级芯片中的ARM端根据所述偏振信息进行定向解算，得到载体航向角信息，并进行输出。

在其中一个实施例中，还包括：所述偏振成像芯片为IMX250MZR型号的阵列式偏振芯片，通过所述IMX250MZR型号的阵列式偏振芯片采集天空偏振视频流数据；

根据所述天空偏振视频流数据得到当前帧的天空偏振图像；所述天空偏振图像中每四个像素的成像为所述阵列式偏振芯片上四个具有不同偏振方向的纳米光栅通过一次曝光所成的像。

在其中一个实施例中，还包括：所述系统级芯片为ZYNQ-7000系列系统级芯片，根据所述天空偏振图像，通过ZYNQ-7000系列系统级芯片中的FPGA端对所述天空偏振图像进行并行实时处理，由每四个像素数据得到一组偏振度与偏振角信息。

在其中一个实施例中，还包括：将根据当前帧天空偏振图像得到的偏振度和偏振角信息写入所述系统级芯片的总线；

通过所述FPGA端向所述ARM端发送一个中断信号。

在其中一个实施例中，还包括：通过系统级芯片中的ARM端接收所述中断信号，并执行中断处理程序；

在中断处理程序中，读取总线上的所述偏振度和偏振角信息；

根据所述偏振度与偏振角信息进行定向解算，得到对应的偏振信息矩阵；