2 偏振光导航机理分析 5

2。1 天空散射光原理 5

2。2 偏振光的数学描述 6

2。3 本章小结 12

3 仿生偏振导航算法分析 13

3。1 天空光偏振模式 13

3。2 偏振角的表征 14

3。3 偏振度的表征 16

3。4 航向角的计算方法 17

3。5 太阳位置计算方法 21

3。6 Stokes 矢量测量法 23

3。7 本章小结 25

4 传感器工作原理和设计 26

4。1 传感器仿生导航模型 26

4。2 光偏振态测量方法 28

4。3 传感器设计 29

4。4 传感器标定和误差修正 33

4。5 天空偏振光图像采集 36

4。6 本章小结 39

结 论 1

致 谢 2

参  考  文  献 3

1 绪论

1。1 研究背景和意义

导航是一种能为移动的载体提供准确、安全、连续的航向信息，并使载体能够安全地、 准确地沿着所选定的路线到达目标点的技术。随着人类经济、政治、文化等多方面的飞速发 展，任何一个国家在军事方面的需求与日俱增，为了满足军事活动所需的高要求，导航技术 应运而生。而如今的现代社会，导航技术不仅仅只在军事领域得到应用，在民用领域也获得 了极为广泛的应用，从以前人们用纸质地图进行位置的探索，到如今导航技术普及之后，人 们利用电子地图进行导航，并且具备了实时追踪的功能，这极大地便利了人们的生活。不仅 如此，导航技术在全球的普及成果也是惊人的，由美国的 GPS 系统、俄罗斯 GLONASS 系统到 现在中国的北斗系统，和欧盟的伽利略卫星导航系统等都具备了一定的导航能力，因此导航 技术的发展速度是十分迅猛的。 

目前主要的导航方式有卫星导航、惯性导航、地磁导航和天文导航。卫星导航作为目前 应用最广泛的导航方式，能全球、全天候、实时、高精度地进行测速定位，但是容易发生信 号中断，比如空间卫星出现了故障，或者进入某个卫星信号检测不到的位置。不仅如此，实 际应用中易受到敌方的干扰和破坏。而惯性导航系统作为比较常采用的导航系统，功能完备 且具有较强的自主性，但是存在着误差随时间累积的缺陷，长时间工作，其结果的准确性将 难以保障。天文导航的原理是通过对自然天体进行测量来完成自身航向和位置的确定，因此， 不易受到人为因素干扰，但是在建模的过程中，天文导航将圆弧线近似为直线，造成了原理 误差，而且容易受到极端天气的影响。地磁导航则极易受到外界环境的干扰，可靠性不高， 且不适于在高纬度地区工作。经过分析可以知道，现有的几种导航方式各有各的优势，但是 也存在一定的局限性，所以这些传统的导航方式很难再满足与日俱增的军事需求。因此，为 了顺应时代的发展，尤其是满足军事斗争和国防能力的需求，研究出一种具有低成本，高精 度，高集成度，且不易受到攻击和干扰的新型自主导航系统就显得十分重要。论文网