偏振光導(dǎo)航是一種利用太陽光在大氣中散射的偏振特性進(jìn)行導(dǎo)航的技術(shù),通過從大氣偏振模式的分布特性中提取導(dǎo)航方位信息,可實(shí)現(xiàn)對(duì)載體航向、俯仰和滾轉(zhuǎn)三維姿態(tài)信息的解算,是自然界中天然的導(dǎo)航方法之一。目前常用的導(dǎo)航技術(shù)難以滿足日益快速發(fā)展的無人飛行器對(duì)低成本、低功耗、高精度、抗干擾能力強(qiáng)、自主性高的導(dǎo)航性能的迫切需求。因此,學(xué)習(xí)生物導(dǎo)航方法,深入研究仿生偏振光導(dǎo)航技術(shù)對(duì)于火箭、導(dǎo)彈等武器的快速尋北并為慣導(dǎo)提供初始對(duì)準(zhǔn)的姿態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)武器快速發(fā)射及自主導(dǎo)航具有重要的研究意義和軍事應(yīng)用價(jià)值。基于上述實(shí)際需求,本文根據(jù)大氣偏振現(xiàn)象及基本理論,建立了全天域的大氣偏振模式分布模型,推導(dǎo)了 Stokes矢量表征偏振光的方法,以此為原理設(shè)計(jì)并搭建了一種四通道大氣偏振信息檢測系統(tǒng),通過偏振信息采集實(shí)驗(yàn)提取了觀測區(qū)域的偏振強(qiáng)度場和偏振方向場,驗(yàn)證了大氣偏振模式的分布特性。在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了一種采用太陽位置作為導(dǎo)航參考基準(zhǔn)的航向解算方法,通過大氣偏振模式分別計(jì)算出太陽在載體系和地理系中的空間位置,建立姿態(tài)變換矩陣方程,從而提取載體的航向信息。同時(shí)再建立太陽與天頂固定的時(shí)空關(guān)系模型,利用太陽位置信息解算出天頂?shù)目臻g坐... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要內(nèi)容與章節(jié)安排
2 大氣偏振模式及基本理論
    2.1 大氣偏振現(xiàn)象
        2.1.1 Rayleigh散射
        2.1.2 Mie散射
        2.1.3 大氣偏振模式
        2.1.4 混濁大氣偏振模式
    2.2 偏振光的數(shù)學(xué)描述
        2.2.1 電矢分量法
        2.2.2 瓊斯矢量法
        2.2.3 邦加球表示法
        2.2.4 Stokes矢量法
    2.3 本章小結(jié)
3 大氣偏振信息檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 偏振態(tài)測量原理
    3.2 偏振光檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.3 偏振模式檢測實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于大氣偏振特性的導(dǎo)航定位方法
    4.1 坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)換關(guān)系
    4.2 導(dǎo)航參考基準(zhǔn)的提取
    4.3 航向角的提取
    4.4 姿態(tài)角的解算
    4.5 實(shí)驗(yàn)及分析
    4.6 本章小結(jié)
5 偏振光/北斗/微慣導(dǎo)自主式組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.1 組合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
        5.1.1 系統(tǒng)狀態(tài)方程
        5.1.2 系統(tǒng)觀測方程
    5.2 組合導(dǎo)航濾波器設(shè)計(jì)
    5.3 組合導(dǎo)航系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)
    5.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于大氣偏振模式的三維姿態(tài)信息獲取[J]. 范之國,陳曼麗,王波,孫潔,高雋.  光學(xué)精密工程. 2016(06)
[2]基于集成光電探測器的仿生偏振光導(dǎo)航傳感器[J]. 王璐,王寅龍,王志文,褚金奎.  傳感器與微系統(tǒng). 2016(01)
[3]利用大氣偏振模式確定姿態(tài)參數(shù)的方法[J]. 任建斌,劉俊,唐軍,王晨光,張楠,李大林,楊江濤.  光子學(xué)報(bào). 2015(09)
[4]一種偏振光自定位方法的分析及實(shí)現(xiàn)[J]. 程珍,梅濤,梁華為,王道斌.  光電工程. 2015(06)
[5]仿生偏振光定向算法及誤差分析[J]. 王玉杰,胡小平,練軍想,先治文.  宇航學(xué)報(bào). 2015(02)
[6]偏振光導(dǎo)航測角歧義性問題的解決方法[J]. 王昕,高雋,范之國,王波,李逸博.  電子學(xué)報(bào). 2014(11)
[7]基于Monte Carlo方法的混濁大氣偏振模式全天域建模[J]. 王子謙,張旭東,金海紅,范之國.  中國激光. 2014(10)
[8]一種基于天空光的新型成像式仿生偏振導(dǎo)航傳感裝置[J]. 李彬,關(guān)樂,劉琦,褚金奎.  傳感器與微系統(tǒng). 2014(08)
[9]基于沙蟻POL-神經(jīng)元模型的航向角處理方法[J]. 王波,高雋,范之國,王昕.  光電工程. 2013(10)
[10]基于大氣偏振光定向的重力輔助慣性導(dǎo)航算法[J]. 祝燕華,蔡體菁,徐澤楊.  中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2013(05)

碩士論文
[1]應(yīng)用于仿生導(dǎo)航的天空散射光的偏振特性研究[D]. 曹楠楠.大連理工大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3577701