仿生偏振光导航中利用和声搜索获取太阳位置的方法研究

• 作 者: 刘变变
• 机 构: 合肥工业大学
• 出 处: 合肥工业大学
• 发表日期: 2020年2期
• 关键词: 仿生偏振光导航

仿生偏振光导航是以大气偏振模式为罗盘的自主导航方法，其覆盖范围大，对人为因素造成的干扰不敏感，对于卫星拒止环境下的自主导航具有重要军事意义和研究价值。为了解决仿生偏振光导航研究中太阳位置的获取这一关键问题，本文提出了两种大气偏振模式∞字形特征表征方法，并与和声搜索算法相结合，建立了太阳位置求解模型，实现了用于仿生偏振光导航的太阳位置的求解。
　　主要研究工作如下：
　　(1)通过研究不同天气条件下大气偏振模式的分布特征，发现大气偏振模式∞字形特征是具有“稳定性、唯一性、易测性、可解析”等特点的大气偏振模式显著特征，并针对如何从大气偏振模式的E矢量中提取∞字形特征的问题，从不同的角度对大气偏振模式∞字形特征表征方式进行建模。
　　(2)将特征相似度FSIM指数作为从大气偏振模式∞字形特征模型数据库中寻找与待求的∞字形特征最匹配的特征图像的评价标准，从而将寻找正确太阳位置的问题转化为全局优化问题；提出一种改进的和声搜索算法，建立了太阳位置求解模型，实现了从实测大气偏振模式图像中解算太阳位置信息。
　　(3)开展了实测实验研究，采集了不同天气条件下的大气偏振模式实测数据，分析了云对实测∞字形特征的影响，并通过不同天气条件下的实测实验，验证了本文提出的模型与算法的可行性与有效性。通过对比相同实验条件下的实验结果发现，在晴朗天气下基于边缘提取的∞字形特征表征模型比基于等值抽样∞的字形特征表征模型在太阳位置求解精度上更好一些，在多云天气下二者精度相差不大。