[发明专利]一种基于偏振与重力信息的静基座粗对准方法

摘要

本发明涉及一种基于偏振与重力信息的静基座粗对准方法，采用设备包括一个三轴加速度计、一个GPS接收器和两个或多个偏振传感器。首先，利用载体所在的地理位置信息以及时间信息计算出地理坐标系下单位太阳矢量；其次，利用加速度计获取重力信息；再次，利用偏振传感器获取载体坐标系下太阳矢量信息；最后，利用上述信息，确定载体姿态转换矩阵。本发明方法具有精度高、计算量小等优点。

主权项

1.一种基于偏振与重力信息的静基座粗对准方法，其特征在于，实现步骤如下：(1)利用GPS获取载体的地理位置信息和时间信息，通过天文年历查询太阳矢量在地理坐标系即n系下的方位角和高度角得到地理坐标系下单位太阳矢量sⁿ；(2)利用安装于载体坐标系即b系的三轴加速度计测量重力矢量g^b；(3)利用安装于载体上的N个观测方向不同的偏振传感器测量天空中相应点的单位偏振矢量其中N≥2，下标i表示该矢量为第i个偏振传感器测量得到的单位偏振矢量，计算得到载体坐标系下单位太阳矢量s^b；(4)根据重力矢量与太阳矢量信息，计算地理坐标系与载体坐标系之间的坐标转换关系，即姿态转换矩阵完成载体粗对准；所述步骤(3)，N个观测方向不同的偏振传感器中，每个偏振传感器固连于1个传感器模块坐标系即m系，第i个偏振传感器观测方向为其所在的传感器模块坐标系m_i系的Z轴，每个传感器模块坐标系到载体坐标系转换矩阵为已知常系数矩阵，视偏振传感器具体安装方式而定；第i个偏振传感器测量得到偏振方位角得到传感器模块坐标系m_i下的单位偏振矢量为：进一步得到载体坐标系下第i个单位偏振矢量为：根据瑞利散射模型，太阳矢量垂直于偏振矢量，测量得到的各偏振矢量理论上应该共面；载体坐标系下各偏振矢量及载体坐标系原点构成点云数据集合，利用格拉布斯准则消除粗大测量误差，并利用特征值法进行平面拟合，可得到空间平面方程：ax+by+cz+d＝0，空间平面的单位法向量v为：则载体坐标系下单位太阳矢量s^b由下式确定：其中gⁿ＝[0 0 ‑g]^T表示地理坐标系下重力矢量，g表示重力加速度。